Boiler Dan Kamar Mesin
Sejarah Boiler
Boiler merupakan-bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk uap panas atau steam. Uap panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas kesuatu proses.
Jika air di didihkan sampai menjadi steam, volumenya akan meningkat sekitar 1600 kali. Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler.
Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna yang dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.
Pada pabrik pengolahan buah kelapa sawit uap yang dihasilkan akan dipergunakan untuk:
1.Penggerak utama turbine pembangkit tenaga listrik dengan tekanan kerja 20 kg/cm2.
2.Perebusan buah kelapa sawit dengan tekanan kerja 2.5-2.8 kg/cm2.
3.Pemanasan di stasiun press dan pemanasan tanki pada klarifikasi serta pengering biji dan kernel.
Pabrik pengolahan kelapa sawit dengan kapasitas 60 ton/FFB/jam akan dipasang dua unit boiler atau ketel uap yang dalam operasinya akan digunakan satu unit dan yang satunya digunakan sebagai cadangan.
Prinsip Kerja Boiler
1.Air dipanaskan lewat pipa-pipa kemudian dikonversi menjadi uap (steam).
2.Air ditambahkan kedalam boiler untuk mengantikan air yang telah dipanaskan.
3.Padatan yang terlarut dengan air umpan boiler akan tertinggal saat air menguap sehingga akan menyebabkan kerak dan deposit dalam boiler, sehingga harus dilakukan blow down untuk mengurangi konsentrasi padatan terlarut.
Perpindahan panas
Perpindahan panas adalah energi yang berupa kalor yang dipindahkan dari suatu media akibat adanya beda temperatur. Pada umumnya panas yang dihasilkan kerena pembakaran bahan bakar dan udara, baik berupa api dan gas yang dipindahkan kepada air, uap ataupun udara melalui bidang yang dipanaskan atau heating surface.
Perpindahan panas melaui 3 cara:
1.Perpindahan Panas Secara Radiasi (Pancaran)
Adalah perpindahan panas antara suatu benda kepada benda lain dengan jalan melalui gelombang elektromagnetik tanpa tergantung ada tidaknya media atau zat diantara benda yang menerimah pancaran panas tersebut.
Q = (∆T/L) . K . A
Dimana :
Q = Perpindahan panas konduksi
A = Luas perpindahan panas
K = Koefisien konduktivitas termal
L = Tebal dinding
∆T = Gradien temperature.
2.Perpindahan Panas Secara Konveksi (Aliran)
Adalah perpindahan panas yang dilakukan oleh molekul-molekul suatu fluida (cair ataupun gas) pada saat menyentuh dinding akibat adanya beda temperatur.
Q = h A (Ts – Tf)
Dimana:
h = Koefisien konveksi
Ts= Temperatur permukaan dinding
Tf = Temperatur fluida
3.Perpindahan Panas Secara Konduksi (Perambatan)
Adalah perpindahan panas dari suatu bagian yang lain pada benda yang sama atau dari benda satu ke benda yang lain kartena terjadi persinggungan fisik karena adanya beda temperatur
Q = h A (Ts – Tf)
Dimana:
h = Koefisien konveksi
Ts = Temperatur permukaan dinding
Tf = Temperatur fluida.
Bahan Material:
1.Upper Drum (drum atas)
2.Bottom Drum (drum bawah)
3.Down comer Tube
4.Generating Tube
5.Heater
6.Water Wall Tube
7.Super Heater Tube.
Jenis-Jenis Boiler
Fire Tube Boiler
Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam rendah.
Sebagai pedoman fire tube boiler kompetitif untuk kecepatan steam sampai 12000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm 2. Fire tube boiler dapat menggunakan bahan bakar gas atau bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis sebagian besar fire tube boiler dikonstruksi sebagai “paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.
Water Tube Boiler
Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk ke dalam drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah uap dalam drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada boiler pembangkit tenaga.
Water tube boiler sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4500-12000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak water tube boiler yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk water tube yang menggunakan bahan bakar padat tidak umum dirancang secara paket.
Paket Boiler
Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Pada saat dikirim ke pabrik hanya memerlukan pipa steam, pipa air. Suplai bahan bakar dan sambungan listrik untuk dapat beroperasi. Paket boiler biasanya merupakan tipe shell and tube dengan rancangan fire tube dengan transfer panas baik radiasi maupun konveksi yang tinggi.
Boiler ini biasanya dikelompokkan berdasarkan jumlah pass nya, yaitu berapakali gas pembakaran melintasi boiler. Ruang pembakaran ditempatkan seagai lintasan pertama setelah itu kemudian satu, dua atau tiga set pipa api. Boiler yang paling umum dalam kelas ini adalah unit tiga pass/lintasan dengan dua set fire tube atau pipa api dan gas buangnya keluar dari belakang boiler.
Teori Dasar Pembangkit Listrik
Pembangkitan tenaga listrik yang banyak dilakukan dengan cara memutar generator sinkron sehingga didapatkan tenaga listrik arus bolak balik tiga fasa. Tenaga mekanik yang dipakai memutar generator listrik didapat dari mesin penggerak generator listrik atau biasa disebut penggerak mula (primover).
Mesin penggerak generator listrik yang banyak digunakan adalah mesin diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas. Mesin penggerak generator melakukan konversi tenaga primer menjadi tenaga mekanik penggerak generator.
Dari segi ekonomi teknik, komponen biaya penyediaan tenaga listrik terbesar adalah biaya pembangkitan, khususnya biaya bahan bakar. Oleh sebab itu, berbagai teknik untuk menekan biaya bahan bakar terus berkembang, baik dari segi unit pembangkit secara individu maupun dari segi operasi sistem tenaga listrik secara terpadu.
Jadi untuk menekan cost biaya khususnya bahan bakar minyak PKS menggunakan turbine uap sebagai pembangkit utama, yaitu proses pembangkitan tenaga listrik dengan cara mengkonversi tenaga primer tenaga uap yang dihasilkan oleh boiler menjadi tenaga mekanik sebagai penggerak generator listrik dan selanjutnya generator listrik menghasilkan tenaga listrik.
Sejarah Listrik
Sejarah awal ditemukannya listrik adalah oleh seorang cendikiawan Yunani yang bernama Thales, yang mgemukakan fenomena batu ambar yang bisa digosok-gosokkan akan dapat menarik bulu sebagai fenomena listrik. Kemudia setelah bertahun tahun semenjak ide Thales dikemukakan, lalu muncul lagi pendapat serta teori-teori listrik.
Sejarah listrik di Indonesia dimulai sejak abad ke- 19 oleh Belanda untuk keperluan sendiri. Kemudian berkembang menjadi untuk kepentingan umum, diawali dengan perusahaan swasta Belanda yaitu NV.NIGM yang memperluas usahanya dibidang gas ke bidang tenaga listrik.
Teori Medan Magnet Dan Listrik
Pada prinsipnya gaya listrik memiliki dua sifat yaitu tarik menarik antara dua objek bermuatan beda dan tolak menolak antara dua objek bermuatan sama. Elektron yang bermuatan negatif yang mengorbit inti ataom yang bermuatan positif. Apabila ada dua plat yang berbeda muatan diletakkan berdekatan, maka diantara dua plat tersebut tercipta medan listrik.
Gaya magnet pada prinsipnya memiliki dua sifat yaitu tarik menarik apabila berbeda kutup dan tolak menolak apabila sekutup. Arus listrik adalah mengalirnya elektron secara terus-menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama.
Arus listrik bergerak dari terminal positif ke terminal negatif sedangkan aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal negatif ke terminal positif . Arus listrik dianggap berlawanan dengan arah elektron.
Teori Beban Listrik
Beban listrik tergantung arus beban yang dipakai, jika banyak peralatan listrik yang menyala maka beban listrik semakin besar pula.
Teori Proteksi Listrik
Proteksi sistem tenaga listrik yaitu sistem proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga lisrik, misalnya generator, transformator, jaringan dan lain-lain terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri.
Manfaat dari proteksi adalah:
1.Menghindari atau mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan, semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan listrik.
2.Cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan menjadi sekecil mungkin.
3.Dapat memberikan pelayanan lisrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu lisrik yang baik.
4.Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.
Jika terjadi gangguan para operator merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoperasikan Circuit Breaker yang dapat mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi operator untuk mengawasi gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual.
Dari hal tersebut maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi. Ringkasnya proteksi mempunyai dua fungsi pokok yaitu :
a.Mengisolir peralatan yang terganggu, agar bagian-bagian yang lain tetap beroperasi seperti biasa.
b.Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (over heating), pengaruh gaya-gaya mekanik.
Proteksi yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1.Sekring atau Circuit Breaker harus sanggup dilalui arus nominal secara terus menerus tanpa pemanasan yang berlebih (over heating).
2.Over load yang kecil pada selang waktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan peralatan yang bekerja.
3.Sistem proteksi harus bekerja walaupun pada overload yang kecil tetapi cukup lama sehingga dapat menyebabkan over heating pada rangkaian penghantar.
4.Sistem proteksi harus membuka rangkaian sebelum kerusakan yang disebabkan oleh arus gangguan yang dpat terjadi.
5.Proteksi harus dapat melakukan pemisahan hanya pada rangkaian yang dapat dipisahkan dan rangkaian yang lain tetap beroperasi.
Secara umum komponen-komponen system proteksi terdiri dari :
1.Circuit Breaker, CB (seklar pemutus, PMT)
2.Relay
3.Trafo arus (current transformat, CT)
4.Trafo tegangan
5.Kabel control
6.Catu daya, supplay (battery).
Teori Perubahan Energi
Konversi energy baik dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung melalui medium medan magnet.
Energi yang akan dirubah dari satu sistem ke sistem yang lainnya, sementara akan tersimpan pada medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi sistem lainnya. Dengan demikian medan magnet selain berfungsi sebagai tempat penyimpanan energi juga sekaligus sebagai medium untuk mengkonversi perubahan energi.
Dengan mengingat hukum kekekalan energi, proses konversi energy elektromekanik dapat dinyatakan sebagai berikut:
(Energi Listrik sebagai input) = (Energi mekanik sebagai output + Energi panas) + (Energi pada medan magnet dan rugi-rugi magnetic).
Prinsip Dasar Turbin
Pengertian dan Fungsi Turbin Uap
1.Turbin Uap adalah suatu alat yang berfungsi untuk merubah energi Tekanan Uap menjadi energi Gerak atau Mekanik yang selanjutnya energi ini digunakan untuk menggerakkan Alternator (suatu alat yang berfungsi untuk mengubah energi Gerak atau mekanik menjadi Energi Listrik).
2.Pada Pabrik Kelapa Sawit, Turbin Uap adalah merupakan alat Pembangkit Listrik yang utama untuk menggerakkan seluruh peralatan dan mesin pengolahan buah kelapa sawit termasuk instalasi pemurnian air, laboratorium, penerangan PKS serta penerangan Domestik (perumahan staf dan karyawan).
Turbin Uap (Steam Turbin) adalah suatu alat yang berfungsi untuk merubah energi Tekanan Uap menjadi energi Gerak atau Mekanik yang selanjutnya energi ini digunakan untuk menggerakkan Alternator (suatu alat yang berfungsi untuk mengubah energi Gerak atau mekanik menjadi Energi Listrik).
Perlengkapan dari Turbine adalah sebagai berikut:
1.Katup masukan steam utama (D = 6 “)
2.Katup tekanan lebih (Relief Valve) pada saluran uap bekas (exhaust steam)
3.Thermometer
4.Manometer
5.Rpm meter
6.Governor (pengendali kecepatan putaran turbin)
7.Over speed control valve (katup pengendali putaran lebih)
8.Turbine wheel (roda sudu turbin)
9.Speed reducer (Pengurang kecepatan putaran)
10.3 phase AC Alternator
11.Automatic Voltage Regulator (AVR)
12.Instalasi jaringan supplay.
Prinsip Dasar Genertator
Generator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator ini memperoleh energi mekanis dari prime mover. Generator arus bolak-balik (AC) dikenal dengan sebutan alternator. Generator diharapkan dapat mensuplai tenaga listrik pada saat terjadi gangguan, dimana suplai tersebut digunakan untuk beban prioritas.
Sedangkan genset (generator set) merupakan bagian dari generator. Genset merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Genset atau sistem generator penyaluran adalah suatu generator listrik yang terdiri dari panel, berenergi solar dan terdapat kincir angin yang ditempatkan pada suatu tempat.
Genset dapat digunakan sebagai sistem cadangan listrik atau "off-grid"(sumber daya yang tergantung atas kebutuhan pemakai). Genset sering digunakan oleh rumah sakit dan industri yang mempercayakan sumber daya yang mantap seperti halnya area pedesaan yang tidak ada akses untuk secara komersial menghasilkan listrik.
Fungsi diesel generating set yaitu:
* Sebagai sumber energi listrik atau pembangkit utama pada saat sebelum proses pengolahan berlangsung dan pada saat proses start awal pengolahan sebelum turbin beroperasi.
* Membantu meringankan beban turbin pada saat tekanan uap di boiler turun.
* Menampung sebagian beban mesin-mesin yang masih harus beroperasi pada akhir pengolahan.
Perlengkapan generator adalah:
1.Pompa air pendingin mesin
2.Radiator
3.2 buah accu 12 volt (120 amp)
4.Alternator charger
5.Motor starter
6.Governor (pengendali putaran)
7.Revolution counter
8.Fuel filter (penyaring bahan bakar)
9.Oil filter (penyaring pelumas mesin)
10.Air filter (Penyaring udara )
11.Fuel tank (tanki bahan bakar minyak solar)
12.Automatic voltage regulator (AVR)
13.Instalasi jaringan supplay ke panel utama