i
TUGAS AKHIR
Perancangan Modifikasi Sistem Kontrol Panel Mesin Boiler Satu Burner
dengan Bahan Bakar Natural Gas dan Solar Berkapasitas 10 Ton/jam Pada
PT. Gajah Tunggal Tbk
Diajukan guna melengkapi sebagian syarat
dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh :
Nama : Taufik Ridwan
NIM : 41410120037
Program Studi : Teknik Elektro
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MERCUBUANA
JAKARTA
2013
ii
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini,
Nama : Taufik Ridwan
N.I.M : 41410120037
Jurusan : Teknik Elektro
Fakultas : Teknik Industri
Judul Skripsi : Perancangan Modifikasi Sistem Kontrol Panel
Mesin Boiler Satu Burner dengan Bahan Bakar
Natural Gas dan Solar Berkapasitas 10 Ton/jam
Pada PT. Gajah Tunggal Tbk.
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat
ini merupakan karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata dikemudian
hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya
orang lain, maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sekaligus bersedia
menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana.
Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak
dipaksakan.
Penulis,
[ Taufik Ridwan ]
iv
ABSTRAK
Perancangan Modifikasi Sistem Kontrol Panel Mesin Boiler Satu Burner
dengan Bahan Bakar Natural Gas dan Solar Berkapasitas 10 Ton/jam Pada
PT. Gajah Tunggal Tbk
Perkembangan teknologi yang memicu lahirnya revolusi industri salah satunya
adalah ditemukannya mesin uap atau boiler sebagai mesin penghasil uap yang
akan digunakan sebagai tenaga penggerak atau pemanas yang keberadaannya
hampir selalu dibutuhkan di setiap industri, baik pembangkit tenaga listrik atau
industri manufaktur. Jenis boiler yang digunakan PT. Gajah Tunggal Tbk sebagai
salah satu produsen ban terkemuka adalah jenis pipa api dengan kapasitas
beragam diaplikasikan sebagai pemanas pada mesin produksi pemasak ban dan
pemanas pada oli campuran bahan baku dengan bahan bakar burnernya gas alam
atau solar. Salah satu alasan ketertarikan penulis memilih judul tugas akhir dengan
objek boiler satu burner buatan jerman berkapasitas 10 Ton/jam dikarenakan
boiler tersebut adalah salah satu aset dari 28 mesin boiler yang dimiliki
perusahaan sejak tahun 1992 sampai dengan saat ini dan merupakan jenis
terbanyak. Tujuan utama modifikasi diutamakan pada tingkat keselamatan
manusia dan lingkungan sehingga diharapkan kejadian yang mengakibatkan
kerusakan pada tabung boiler karena over heat tidak terjadi dan bisa lebih
mempermudah operator secara pengoperasian, pihak maintenance engineering
dalam perawatan dan analisa perbaikannya jika terjadi kerusakan, sehingga
diharapkan penambahan atau pemasangan alat kontrol dan pendukung modifikasi
menjadikan sistem lebih handal yang dapat mengurangi biaya operasionalnya.
Perancangan modifikasi panel tidak hanya terbatas pada tingkat analisa, tetapi
direalisasikan dengan pembuatan panel kontrolnya, perancangan tidak membahas
proses pemipaan atau yang berhubungan dengan sistem mekanis, cara perawatan,
pengunaan perpaduan antara air dan bahan bakar, dan cara setting setiap
parameter komponen utama dan pendukung, ruang lingkup studi kasusnya hanya
membahas sistem kendali mesin boiler dengan jenis burner RGL 70/2-A. Dengan
menggunakan keamanan bertingkat pada sistem kendali water level control dan
spare part pengganti yang umum digunakan menjadikan mesin boiler ini handal
secara perawatan dan tingkat keamanannya. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa
modifikasi panel kontrol mesin boiler ini lebih memudahkan operator lapangan
baik dari operasionalnya maupun analisa jika terjadi gangguan yang disebabkan
burner boiler maupun tabungnya sendiri, sehingga menjadi lebih efektif dan dapat
dijadikan contoh bagi panel kontrol mesin boiler yang lainnya.
Kata kunci : Boiler Satu Burner, RGL 70/2-A, 10 Ton/jam
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan limpahan rahmat-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan.
Tugas Akhir ini penulis beri judul “Perancangan Modifikasi Sistem
Kontrol Panel Mesin Boiler Satu Burner dengan Bahan Bakar Natural Gas
dan Solar Berkapasitas 10 Ton/jam Pada PT. Gajah Tunggal Tbk”. Disusun
sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana strata satu di Universitas Mercu
Buana Jakarta.
Segenap kemampuan penulis kerahkan demi terwujudnya Tugas Akhir ini,
penulis sadar bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka Tugas Akhir ini
tidak akan selesai. Oleh karena itu dengan segala hormat dan kerendahan hati
penulis haturkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua, istri tercinta dan anak – anak yang senantiasa
menemani setiap saat dalam penyusunan penulisannya.
2. Rekan kerja terutama bagian Department Engineering Utility PT.Gajah
Tunggal Tbk. atas kerjasamanya selama ini.
3. Bapak Yudhi Gunardi, ST, MT selaku Ketua Program Studi dan
Koordinator Tugas Akhir Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Jakarta.
4. Bapak Ir.Eko Ihsanto M.Eng selaku Dosen Pembimbing atas saran –
saran dan nasihatnya.
5. Kepada semua pihak yang tidak mungkin penulis disebutkan disini
satu persatu.
vi
Penulis sadar bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna oleh
karena itu kritik dan saran sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa
mendatang. Akhirnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini bermanfaat
khususnya bagi penulis sendiri dan umumnya bagi pembaca yang budiman untuk
menambah wawasan dalam ilmu kelistrikan terutama yang berhubungan dengan
mesin boiler.
Jakarta, 17 Februari 2013
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman Judul…………………………………………………………...................i
Halaman Pernyataan………………………………………………………….…...ii
Halaman Pengesahan……………………………………………………..............iii
Abstrak…………………………………………………………………...……….iv
Kata Pengantar…………………………………………………………………….v
Daftar Isi…………………………………………………………………………vii
Daftar Tabel……………........................................................................................xi
Daftar Gambar…………………………………………………………………...xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah………………………………………1
1.2 Rumusan Masalah……………………………………………..2
1.3 Batasan Masalah………………………………………………5
1.4 Tujuan Penelitian……………………………………………...6
1.5 Metodologi peneliian…………………………………….........7
1.6 Sistematika Penulisan…………………………………………7
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Boiler……………………………………………………….....9
2.1.1 Klasifikasi Boiler…………………………………........10
2.2 Burner Boiler……………………………………………........12
2.3 Burner Control Unit………………………………………….13
2.4 Flame Sensor……………………………………………........14
2.5 Servo Motor………………………………………………….16
2.6 Smart Relay……………………………………………..........17
2.6.1 Block Diagram Smart Relay…………………………...19
2.7 Solenoid Valve……………………………………………….22
2.7.1 Gas Solenoid Valve…………………………………….23
2.7.1.1 Ignition Gas Solenoid Valve…………………...24
2.7.1.2 Main Gas and Gas Operation Solenoid Valve…24
2.7.1.3 Blow Off Gas Solenoid Valve……………….....26
viii
2.7.2 Oil Solenoid Valve……………………………………..26
2.7.2.1 Oil Nozle Head Solenoid Valve………………..27
2.7.2.2 Oil Supply and Return Solenoid Valve……..….28
2.8 Oil Feul Pump Magnetic Coil Coupling……………………..28
2.8.1 Power Supply Oil Feul Pump Magnetic Coil………….29
2.9 Pressure Switch………………………………………………30
2.9.1 Gas Pressure Switch………………………...………….30
2.9.2 Air Pressure Switch…………………………….………31
2.9.3 Oil Return Piping Pressure Switch………..……………32
2.9.4 Final and Over Pressure Switch…………………..……33
2.10 Capacity Regulator Burner………………………………….34
2.11 Pressure Tranducer…………………………………...……..35
2.12 Ignition Transformer……………………………………..…37
2.13 Ignition Electrode…………………………………….……..38
2.14 Water Level Controller and Limiter……………...…………38
2.14.1 Water Level Electrode…………………………...…..39
2.14.2 Floatless Water Level Control…………………...…..40
2.14.3 Adjustable Float Magnetic Level Switch……...…….40
2.15 Electro Motor……………………………………….………41
2.15.1 Electro Motor Burner Blower………………….…….42
2.15.2 Electro Motor Water Feed Pump………………...…..43
2.16 Spare Part Pendukung Panel……………………………..…44
2.16.1 Pemutus……………………………………...………44
2.16.2 Magnetic Contactor……………………….…………46
2.16.3 Relay………………………………………..………..47
2.16.4 Thermal Overload Relay…………………………….47
2.16.5 Time Delay Relay……………………………………48
2.16.6 Power Supply…………………………………..…….49
2.16.7 Engine Hours……………………………...…………50
2.16.8 Pilot Lamp and Illuminate Push Button….………….51
2.16.9 Selector Switch…………………………………..…..52
2.16.10 Amper Meter Digital……………………………….52
ix
2.16.11 Baby Siren………………………………………….53
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Deskripsi Kerja………………………………………...……..55
3.1.1 Keadaan Normal………………………………..………56
3.1.2 Keadaan Gangguan…………………………………….59
3.2 Perancangan Sistem Kontrol…………………………………72
3.2.1 Perancangan Sistem Kontrol Konvensional……..……..73
3.2.1.1 Sistem Operasional Feeding Pump………….…73
3.2.1.2 Sistem Operasional Blower Burner………….…74
3.2.2 Perancangan Sistem Kontrol Smart Relay……………..74
3.2.3 Rangkaian Sistem Kontrol Keseluruhan………….……74
BAB IV BAGIAN PENTING MODIFIKASI
4.1 Penggantian Spare Part……………………………………....75
4.2 Cara Kerja Mesin Boiler……………………………………..78
4.2.1 Cara Kerja Sebelum dan Sesudah Modifikasi………….79
BAB V ANALISA KERJA RANGKAIAN KONTROL
5.1 Analisa Kerja Keadaan Normal……………………………...82
5.1.1 Power Standby Rangkaian Kontrol…………………….82
5.1.2 Analisa Kerja Tahapan Operational Feed Pump…….....84
5.1.2.1 Tahapan Operasional Feed Pump Manual……..85
5.1.2.2 Tahapan Operasional Feed Pump Otomatis……87
5.1.3 Analisa Kerja Operasional Electro Motor Burner……...88
5.1.4 Analisa Kerja Operasional Burner Bahan Bakar Gas….90
5.1.5 Analisa Kerja Operasional Burner Bahan Bakar Solar...92
5.1.6 Analisa Kerja Operasioanl Burner Output Control….....94
5.1.6.1 Burner Output Control Auto…………………...95
5.1.6.2 Burner Output Control Partial…………...……..97
5.1.6.3 Burner Output Control Stop……………………97
5.1.6.4 Burner Output Control Full Load…………..…..98
5.2 Analisa Kerja Keadaan Gangguan……………………...……98
x
5.2.1 Analisa Kerja Burner Trouble…………………..100
5.2.2 Analisa Kerja Prewarning……………...……….102
5.2.3 Analisa Kerja Control Phase Loss Trip……..…..104
5.2.4 Analisa Kerja High Water………………………105
5.2.5 Analisa Kerja Low Water……………………….106
5.2.6 Analisa Kerja Over Pressure……………………107
5.2.7 Analisa Kerja Final Pressure……………………108
5.2.8 Analisa Kerja Oil Pressure Return Piping………110
5.2.9 Analisa Kerja Low Gas Pressure………………..111
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan…………………………………………………116
6.2 Saran……………………………………………………...…117
Daftar Pustaka…………………………………………………………………..118
Lampiran
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Instruksi Dasar Smart Relay 20
Tabel 3.1 Keadaan Gangguan Mesin Boiler Shut Down 71
Tabel 3.2 Keadaan Gangguan Mesin Boiler Tidak Shut Down 72
Tabel 4.1 Spare Part Modifikasi Panel Kontrol 76
Tabel 5.1 Input dan Output Smart Relay 113
Tabel 5.2 Penomoran Kabel dan Terminal Rangkaian Kontrol 114
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Boiler Plant System Energy Flow Diagram 2
Gambar 1.2 Boiler Control Block Diagram 4
Gambar 2.1 Mesin Boiler 10
Gambar 2.2 Skema Boiler Pipa Api 11
Gambar 2.3 Skema Boiler Pipa Air 11
Gambar 2.4 Burner Boiler Merk Weishaupt 12
Gambar 2.5 Basic Wiring Diagram Burner Control Unit LGK.322.A27 13
Gambar 2.6 Burner Control Unit Jenis LGK.322.A27 14
Gambar 2.7 Flame Sensor Jenis QRA55.C27 15
Gambar 2.8 Wiring Diagram Flame Sensor Jenis QRA55.C27 15
Gambar 2.9 Motor Servo Jenis SQM10.16562 16
Gambar 2.10 Smart Relay Schneider Type Zelio Logic SR2A201FU 18
Gambar 2.11 Block Diagram Smart Relay 19
Gambar 2.12 Instruksi Dasar Smart Relay 19
Gambar 2.14 Struktur Fungsi Solenoid Valve 23
Gambar 2.15 Skema Sistem Burner Bahan Bakar Gas 23
Gambar 2.16 Ignition Gas Solenoid Valve 24
Gambar 2.17 Main Gas and Gas Operation Solenoid Valve 25
Gambar 2.18 Blow Off Gas Solenoid Valve 26
Gambar 2.19 Skema Sistem Burner Bahan Bakar Solar 27
Gambar 2.20 Oil Nozle Head Solenoid Valve 27
Gambar 2.21 Oil Supply and Return Solenoid Valve 28
Gambar 2.22 Oil Feul Pump Magnetic Coil Coupling 29
Gambar 2.23 Power Supply Oil Feul Pump Magnetic Coil Coupling 30
Gambar 2.24 Gas Pressure Switch Type GW50A2 31
Gambar 2.25 Air Pressure Switch Type LGW50A2 32
Gambar 2.26 Digital Pressure Switch Merk IFM Type PN 7004 33
Gambar 2.27 Pressure Switch Merk Honeywell 34
Gambar 2.28 Capacity Regulator Burner Controller Merk Weishaupt 35
Gambar 2.29 Pressure Tranducer Merk Jumo 36
xiii
Gambar 2.30 Ignition Transformer Merk Weishaupt 37
Gambar 2.31 Ignition Electrode Merk Weishaupt 38
Gambar 2.32 Water Level Electrode Merk Gestra Tyoe ER 56-1 39
Gambar 2.33 Floatless Water Level Control Merk Omron 40
Gambar 2.34 Magnetic Switch Merk Igema 41
Gambar 2.35 Adjustable Magnetic Level Switch 41
Gambar 2.36 Potongan Bagian – Bagian Induction Electro Motor 42
Gambar 2.37 Electro Motor Burner Boiler 43
Gambar 2.38 Electro Motor Berikut Pompa Pengisian Air Boiler 43
Gambar 2.39 Pemutus 45
Gambar 2.40 Magnetic Contactor Merk Telemecanique 46
Gambar 2.41 Relay dan Kontaktor Relay 47
Gambar 2.42 Thermal Overload Relay 48
Gambar 2.43 Time Delay Relay Merk Omron Type H3CR 49
Gambar 2.44 Power Supply Merk Idec 50
Gambar 2.45 Engine Hours Merk Grasslin 50
Gambar 2.46 Pilot Lamp and Illuminate Push Button 51
Gambar 2.47 Selector Switch Merk Kraus & Naimer 52
Gambar 2.48 Amper Meter Digital dan Trafo Arus 53
Gamabr 2.49 Baby Siren 54
Gambar 3.1 Flow Chart Deskripsi Kerja Keadaan Normal 56
Gambar 3.2 Flow Chart Deskripsi Kerja Air Pressure 60
Gambar 3.3 Flow Chart Deskripsi Kerja No Flame at 1st Safety Time 61
Gambar 3.4 Flow Chart Deskripsi Kerja No Flame at 2nd
Safety Time 62
Gambar 3.5 Flow Chart Deskripsi Kerja Prewarning 63
Gambar 3.6 Flow Chart Deskripsi Kerja Control Phase Loss Trip 64
Gambar 3.7 Flow Chart Deskripsi Kerja High Water 65
Gambar 3.8 Flow Chart Deskripsi Kerja Low Water 66
Gambar 3.9 Flow Chart Deskripsi Kerja Over Pressure 67
Gambar 3.10 Flow Chart Deskripsi Kerja Final Pressure 68
Gambar 3.11 Flow Chart Deskripsi Kerja Oil Pressure Reurn Piping 69
Gambar 3.12 Flow Chart Deskripsi Kerja Low Gas Pressure 70
xiv
Gambar 4.1 Flow Chart Cara Kerja Sebelum Modifikasi 80
Gambar 4.2 Flow Chart Cara Kerja Sesudah Modifikasi 80
Gambar 5.1 Time Squence Diagram for Power Standby 83
Gambar 5.2 Wiring Control Power Standby 84
Gambar 5.3 Time Squence Diagram for Hand Operation Feed Pump 85
Gambar 5.4 Wiring Control for Hand and Auto Operation Feed Pump 86
Gambar 5.5 Time Squence Diagram for Auto Operation Feed Pump 87
Gambar 5.6 Program Smart Relay Operational Feed Peed Pump Auto 87
Gambar 5.7 Time Squence Diagram Burner Control Unit 88
Gambar 5.8 Time Squence Diagram Wye – Delta Burner 89
Gambar 5.9 Power Line Diagram EM Burner Y/∆ Connection 89
Gamabr 5.10 Wiring Power and Control EM Burner 90
Gambar 5.11 Time Squence Diagram Natural Gas Burner Operation 91
Gambar 5.12 Time Squence Diagram Oil Burner Operation 93
Gambar 5.13 Wiring Control Capacity Regulator Burner 94
Gambar 5.14 Wiring Control Servo Motor Modulating Burner Output 95
Gamabr 5.15 Time Squence Diagram Auto Burner Output Control 94
Gambar 5.16 Blok Diagram Regulator Burner dan Motor Servo 96
Gambar 5.17 Time Squence Diagram Partial and Full Load 97
Gambar 5.18 Wiring Control I/O Smart Relay and Program 100
Gambar 5.19 Wiring Control Input Burner Trouble, Over Pressure,
Gas and Oil Operation 101
Gambar 5.20 Time Squence Diagram Burner Trouble 102
Gambar 5.21 Rangkaian Program Smart Relay Burner Trouble 102
Gambar 5.22 Time Squence Diagram Prewarning 103
Gambar 5.23 Rangkaian Program Smart Relay Prewarning 103
Gambar 5.24 Time Squence Diagram Phase Loss Trip 104
Gambar 5.25 Time Squence Diagram High Water 105
Gambar 5.26 Time Squence Diagram Low Water 106
Gambar 5.27 Rangkaian Program Smart Relay Low Water 107
Gambar 5.28 Time Squence Diagram Over Pressure 108
xv
Gambar 5.29 Wiring Control Input Final Pressure, Over Pressure,
Oil Return Piping and Low Gas Pressure 109
Gambar 5.30 Time Squence Diagram Final Pressure 109
Gambar 5.31 Rangkaian Program Smart Relay Final Pressure 110
Gambar 5.32 Wiring Control Oil Pressure Return Piping 111
Gambar 5.33 Time Squence Diagram Oil Pressure Return Piping 111
Gambar 5.34 Time Squence Diagram Low Gas Pressure 112
Gambar 5.35 Rangkaian Program Smart Relay Low Gas Pressure 113
Top Related