1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Saat ini, energi listrik telah menjadi kebutuhan dasar bagi umat manusia.
Hampir semua aktivitas kehidupan sangat bergantung pada energi listrik. Oleh
karena itu sangat di butuhkan pasokan energi listrik yang selalu dapat diandalkan.
Pembangkit listrik merupakan garda terdepan dari sistem energi listrik yang harus
berperan untuk menjamin ketersediaan dan keandalan energi listrik.
Dalam merencankan suatu sistem penyediaan tenaga listrik. Lokasi fisik
tenaga pusat tenaga listrik saluran transmisi dan gardu induk perlu di tentukan
dengan tepat, agar dapat diperoleh sistem yang baik, ekonomis dan dapat
diterima masyarakat. Performance suatu unit Pembangkit Listrik tidak lepas dari
adanya pemeliharaan unit pembangkit yang baik pula, sehingga sedapat mungkin
selama masa shut down maupun kondisi operasi.
Faktor pemeliharaan alat dan fasilitas-fasilitas produksi merpakan bagian
yang sama pentingnya dengan bagian lainnya yang terdapat dalam manajemen
produksi. Kegiatan pemeliharaan ini tidak dapat diabaikan begitu saja karena
sebagian besar pengolahan yang dilakukan pada proses produksi sebuah
perusahaan pembangkit tenaga listrik juga menggunakan mesin.
Pada kenyataannya masalah utama dalam pemabngkitan tenaga listrik
adalah pada operasi serta kerusakan pada sistem instalasi yang menyebabkan
pemutusan tenaga sehingga pasokan listik pun terputus. Bagian-bagian PLTU
2
yang memerlukan pemeliharaan secara periodik adalah bagian-bagian yang
berhubungan dengan gas buang dan air pendingin, yaitu pipa-pipa air ketel uap
dan pipa-pipa air pendingin. Pipa-pipa ini semua memerlukan pembersihan secara
periodik.
Pada siklus tertutup PLTU, dimana air laut yang telah diolah dan
dimurnikan melalui proses pemurnian, kemudian dilakukan pemanasan hingga
terbentuk uap yang pada dasarnya berfungsi sebagai penggerak turbin yang
diteruskan ke generator sehingga menghasilkan arus listrik. Air yang dimurnikan
itu akan diteruskan ke boiler, di dalam boiler ini perubahan air menjadi uap terjadi
di dalam Boiler Pipa Air (Water Tube Boiler). Dan proses ini terjadi kembali secara
berulang-ulang
Melalui pelaksanaan pemeliharaan yang baik dan berkesinambungan
peralatan perusahaan dapat dipergunakan sesuai dengan rencana, sehingga
proses produksi dapat berjalan dengan lancar, dan kemungkinan kerusakan yang
terjadi dapat dikurangi bahkan dihindari sama sekali. Perusahaan yang melakukan
proses produksi tanpa memperhatikan kegiatan pemeliharaan berarti telah
menghilangkan masa depan perusahaan itu sendiri, dalam jangka pendek
memang seakan-akan perusahaan dapat menekan biaya produksi karena tidak
perlu melakukan biaya perawatan yang cukup besar, akan tetapi, dalam jangka
panjang perusahaan akan mengalami kesulitan dalam kegiatan proses
produksinya karena alat dan mesin yang tidak terpelihara dengan baik akan
mengalami banyak masalah seperti kerusakan, kemacetan, kebocoran, bahkan
alat/mesin tidak dapat beroperasi sama sekali.
3
Mengingat pentingnya kegiatan pemeliharaan dalam suatu perusahaan
untuk menunjang kelancaran produksi, maka penulis tertarik untuk mengadakan
penulisan yang akan dituangkan kedalam Seminar dengan judul “Pemeliharaan
Boiler Pipa Air (Water Tube Boiler)”
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan ini adalah dapat mengetahui bagaimana cara
pemeliharaan Boiler Pipa Air.
1.3. Manfaat Penulisan
Dengan adanya penyusunan Seminar dengan judul “Perawatan Boiler Pipa
Air PLTU” Diharapkan penulis dan para pendengar dapat memahami bagaimana
cara pemeliharaan Boiler Pipa Air, PLTU.
1.4. Rumusan Masalah
Untuk mencapai tujuan dan manfaat penulisan penelitian ini maka muncul
pertanyaan yaitu: Bagaimana cara perawatan Boiler Pipa Air?.
1.5. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam seminar ini hanya membahas
pemeliharaan Boiler Pipa Air. Pada PLTU.
1.6. Sistematika penulisan
Sistematika penulisan seminar ini dibagi adalah sebagai berikut:
4
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini memaparkan tentang latar belakang masalah, tujuan
penulisan, manfaat penelitian , rumusan masalah dan sistematika
penulisan.
BAB II STUDI PUSTAKA
Bab ini membahas tentang dasar-dasar teori yang mencakup
tentang PLTU diantaranya: pengertian PLTU secara umum,
komponen-komponen utama PLTU, cara kerja PLTU secara umum
serta Pemeliharaan Boiler Pipa Air (Water Tube Boiler). Yang akan
dibahas dalam penulisan seminar ini.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini mambahas tentang cara-cara, metode-metode, teknik
pengumpulan data, serta langkah-langkah yang digunakan untuk
menyelesaikan seminar ini.
BAB IV PEMELIHARAAN BOILER PIPA AIR
Bab ini membahas mengenai pengolahan data serta analisa data
yang telah ada.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini memuat kesimpulan dari masalah yang dibahas pada bab-
bab sebelumnya.
5
BAB II
TEORI DASAR PLTU
2.1. Pengertian PLTU
Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) adalah pembangkit yang
mengandalkan energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik. Jenis
pembangkit listrik tenaga termal yang banyak digunakan, karena efisiensinya
tinggi sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis. PLTU merupakan
mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi
energi listrik.
Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu :
Pertama, energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas
dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi.
Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi enegi mekanik dalam bentuk
putaran.
Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
Gambar 2.1 : Proses konversi energi pada PLTU
6
2.1.1. PRINSIP KERJA PLTU
PLTU menggunakan fluid kerja air uap yang bersirkulasi secara
tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara
berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut :
Pertama air diisikan ke Boiler hingga mengisi penuh seluruh luas
permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan
gas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah
menjadi uap.
Kedua, uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur
tertentu diarahkan untuk memutar Turbin Uap sehingga menghasilkan
daya mekanik berupa putaran.
Ketiga, Generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar
menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet
dalam kumparan, sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik
dari terminal output generator.
Keempat, uap bekas keluar turbin masuk ke Kondensor untuk
didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air
yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil kondensasi uap
kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler.
Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang.
7
Gambar 2.2. : Siklus fluida kerja sederhana pada PLTU
Siklus kerja PLTU yang merupakan siklus tertutup (Closed Cycle) dapat
digambarkan dengan diagram T - s (Temperatur - entropi). Siklus ini adalah
penerapan siklus rankine ideal. Adapun urutan langkahnya adalah sebagai
berikut
Gambar 2.3. : Diagram T – s, Siklus PLTU (Siklus Rankine)
8
Penjelasan Siklus :
1. a – b : Air dipompa dari tekanan p2 menjadi p1. Langkah ini adalah langkah
kompresi isentropis, dan proses ini terjadi pada pompa air pengisi.
2. b – c : Air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya hingga mencapai titik
didih. Terjadi di LP heater, HP heater dan Economizer.
3. c – d : Air berubah wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut
vapourising (penguapan) dengan proses isobar isothermis, terjadi di boiler
yaitu di wall tube (riser) dan steam drum.
4. d – e : Uap dipanaskan lebih lanjut hingga uap mencapai temperatur
kerjanya menjadi uap panas lanjut (superheated vapour). Langkah ini
terjadi di superheater boiler dengan proses isobar.
5. e – f : Uap melakukan kerja sehingga tekanan dan temperautrnya turun.
Langkah ini adalah langkah ekspansi isentropis, dan terjadi didalam turbin.
6. f – a : Pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air
kondensat. Langkah ini adalah isobar isothermis, dan terjadi didalam
kondensor.
Gambar 2.4. : PLTU
9
2.1.2. KOMPONEN UTAMA PLTU
PLTU merupakan mesin pembangkit thermal yang terdiri dari
komponen utama bantu (sistem penunjang) serta sistem-sistem lainnya.
Komponen utama terdiri dari Lima komponen yaitu:
2.1.2.1. Boiler (Ketel Uap)
Boiler adalah suatu perangat mesin yang berfungsi untuk
merubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap dilakukan
dengan memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan panas
hasil pembakaran bahan bakar. Proses pembakaran dilakukan secara
kontinyu didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara
dari luar.
Uap yang dihasilkan adalah uap superheat dengan tekanan
dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas
permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang
diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air disebut
water tube boiler (boiler pipa air).
Dalam pengoperasiannya, boiler ditunjang oleh beberapa
peralatan bantu seperti economizer, ruang bakar, dinding pipa, burner,
steam drum, superheater dan cerobong.
10
Gambar 2.5 : Boiler
a. Economizer
Economizer atau pemanas awal berfungsi untuk memanaskan air
pengisi ketel sebelum masuk ke boiler. Pemanasan awal ini perlu yaitu
untuk meningkatkan efisiensi ketel dan juga agar tidak terjadi perbedaan
temperatur yang besar di dalam boiler yang dapat mengakibatkan
keretakan dinding boiler.
Gambar 2.6 : Letak Economizer
11
b. Ruang Bakar (Furnace)
Ruang bakar adalah bagian dari boiler yang dindingnya terdiri
dari pipa-pipa air. Pada sisi bagian depan terdapat sembilan burner yang
letaknya terdiri atas 3 tingkat tersusun secara mendatar.
Gambar 2.7 : Ruang Bakar
12
c. Dinding Pipa (Wall Tube)
Merupakan dinding di dalam ruang bakar yang berfungsi sebagai
tempat penguapan air. Dinding ini berupa pipa-pipa yang berisi air yang
berderet secara vertikal.
Gambar 2.8 : Dinding Pipa (Wall Tube)
d. Burner
Merupakan peralatan pembakar yang bahan bakarnya terbagi
menjadi bagian-bagian kecil sehingga memudahkan proses pembakaran
dengan udara. Bahan bakar HSD (High Speed Diesel) dipergunakan
untuk pembakaran awal. Sedangkan bahan bakar utamanya adalah
residu.
Penyalaan burner tergantung pada beban-beban unit. Burner
Management System (BMS) adalah penyaluran konfigurasi penyalaan
burner pada saat start up atau shut down dan load change. Jumlah
13
burner yang menyala atau mati tergantung pada beban generator yang
sebanding dengan kapasitas bahan bakar untuk memproduksi uap pada
boiler. Konfigurasinya diatur supaya pemanasan dalam ruang bakar
merata dan efisien. Penyalaan boiler yang tidak seimbang dengan beban
generator dapat mengakibatkan tidak stabilnya tekanan dan temperatur
uap.
Gambar 2.9 : Burner
e. Steam drum
Steam drum adlah alat pada boiler yang berfungsi untuk
menampung feed water dalam pembuatan uap yang temperaturnya
cukup tinggi dan berupa campuran air dan uap. Di dalam steam drum
terdapat peralatan pemisah uap. Campuran feed water dan uap mengalir
mengikuti bentuk separator sehingga uap air pada campuran akan jatuh
dan masuk ke saluran primary dan secondary superheater. Uap yang
telah dipisahkan oleh separator masuk ke covron dryes. Disini upa
14
mengalami pemisahan yang terakhir sehingga didapat uap jenuh. Air
yang jatuh dialirkan ke bagian bawah dari drum secara gravitasi dan
mengalir ke dalam tempat penampungan kemudian keluar melalui down
corner dan uap jenuh akan kelua dari dry box.
Gambar 2.10. : Steam Drum
2.1.2.2. Turbin Uap
Turbin uap berfungsi untuk mengubah energi panas yang
terkandung dalam uap menjadi gerakan memutar (putaran) . uap dengan
tekanan dan temperatur tinggi diarahkan untuk mendorong sudu-sudu
turbin yang dipasang pada poros sehingga poros turbin berputar. Akibat
melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur uap keluar turbin turun
hingga menjadi uap basah. Uap ini kemudian dialirkan ke kondensor,
sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar
15
generator. Saat ini hampir semua mesin turbin uap adalah dari jenis turbine
condensing atau aup keluar turbin (exhaust steam) dialirkan ke kondensor.
Gambar 2.11 : Trubin Uap
2.1.2.3. Kondensor
Kondensor adalah peralatan untuk merubah uap menjadi air.
Proses perubahan nya dilakukan dengan cara mengalirkan uap kedalam
suatu ruangan yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir diluar pipa-pipa
sedangkan air sebagai pendingin mengalir didalam pipa-pipa. Kondensor
seperti ini disebut surface (tubes) condenser. Sebagai pendingin digunakan
air sungai atau air laut.
Laju perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin.
Kebersihan pipa-pipa dan perbedaan temperatur antara uap dan air
pendingin. Proses perubahan uap menjadi air terjadi pada tekanan dan
temperatur jenuh, dalam hal ini kondensor berada pada kondisi vakum.
Karena temperatur air pendingin sama dengan temperatur udara luar, maka
16
temperatur air kondensat nya maksimum mendekati tempearatur udara
luar. Apabila laju perpindahan panas terganggu, maka akan berpengaruh
terhadap tekanan dan temperatur.
Gambar 2.12. : Kondensor
2.1.2.4. Generator
Generator adalah suatu perangkat yang berfungsi mengubah
energi mekanik/gerak dalam bentuk putaran poros menjadi energi listrik,
yang akan membangkitkan tegangan bolak-balik menurut prinsip dasar.
Gambar 2.13. : Generator
17
2.1.2.5. Deaerator
Deaerator adalah salah satu jenis alat pemanas yang
digunakan oleh banyak pembangkit listrik didunia. Deaerator berfungsi
untuk menghilangkan oksigen dan gas-gas lainnya yang terkandung dalam
feed water ( air boiler ). Serta fungsi lainnya sebagai Heater.
Gambar 2.14. : Deaerator
2.2. Jenis - Jenis Boiler
Berbagai bentuk boiler telah berkembang mengikuti kemajuan teknologi
dan evaluasi dari produk-produk boiler sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas
buas boiler yang mempengaruhi lingungan dan produk steam seperti apa yang
akan dihasilkan. Berikut adalah beberapa macam klasifikasi Boiler :
18
2.2.1. Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa
a. Ketel pipa api (fire tube boiler)
pada ketel pipa api seperti tampak pada gambar 1.2.1, gas panas
melewati pipa-pipa dan air umpan ketel ada didalam shell untuk dirubah
menjadi steam. Ketel pipa api biasanya digunakan untuk kapasitas steam
yang relative kecil dengan tekanan steam rendah dan sedang. Sebagai
pedoman, ketel pipa api kompetitif untuk kecepatan steam sampai 14.000
kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg.cm2. ketel pipa api dapat
menggunakan bahan bakar minyak, gas atau bahan bakar padat dalam
operasi. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar ketel pipa api
dikonstruksi sebagai “paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan
bakar.
Gambar 2.2.1.a Fire Tube Boiler
19
b. Ketel pipa air (water tube boiler)
pada ketel pipa air seperti tampak pada Gambar 2.2.1b, air umpan
boiler menaglir melalui pipa-pipa masuk kedalam drum. Air yang
tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakaran membentuk steam pada
daerah uap dalam drum. Ketel ini dipilih jika kebutuhan steam dan
tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus ketel untuk pembangkit
tenaga listrik.
Gambar 2.2.1.b : Water Tube Boiler
20
2.2.2. Berdasarkan Pada Poros Tutup Drum (Shell)
a. Ketel tegak
Ketel tegak seperti tampak pada Gambar 2.2.2a (vertical steam
boiler) adapun contoh ketel tegak adalah ketel Cocharn, Ketel Clarkson
dan lain-lainnya.
Gambar 2.2.2a Ketel Tegas (UNEP)
21
b. Ketel mendatar (horizontal steam Boiler)
Adapun yang termasuk jenis ketel ini adalah ketel Cornish,
Lancashire (tampak pada Gambar 2.2.2b), Scotch dan lain-lain.
2.2.3. Boiler Limbah Panas
Dimanapun tersedia limbah panas pada suhu sedang atau tinggi,
boiler limbah panas dapat dipasang secara ekonomis. Jika kebutuhan steam
lebih dari steam yang dihasilkan menggunakan gas buang panas, dapat
digunakan burner tambahan yang menggunakan bahan bakar. Jika steam
tidak langsung dapat langsung dapat digunakan, steam dapat dipakai untuk
memproduksi daya listrik menggunakan generator turbin uap. Hal ini banyak
22
digunakan dalam pemanfaatan kembali panas dari gas buang dari turbin gas
dan mesin diesel.
Gambar 2.19. : Boiler Limbah Panas
2.2.4. Pemanas Fluida Termis
Saat ini, pemanas fluida termis telah digunakan secara luas dalam
berbagai penerapan untuk pemanasan proses tidak langsung. Dengan
menggunakan fluida petroleum sebagai media perpindahan panas, pemanas
tersebut memberikan suhu yang konstan. Sistem pembakaran terdiri dari
sebuah fixed grate dengan susunan draft mekanis.
23
Pemanas fluida termis modern berbahan bakar minyak terdiri dari
sebuah kumparan ganda, konstruksi tiga pass dan dipasang dengan sistim jet
tekanan. Fluida termis, yang bertindak sebagai pembawa panas, dipanaskan
dalam pemanas dan disirkulasikan melalui peralatan pengguna. Disini fluida
memindahkan panas untuk proses melalui penukar panas, kemudian fluidanya
memindahkan panas untuk proses melalui penukar panas, kemudian fluidanya
dikembalikan ke pemanas. Aliran fluida termis pada ujung pemakai
dikendalikan oleh katup pengendali yang dioperasikan secara pneumatis,
berdasarkan suhu operasi. Pemanas operasi pada api yang tinggi atau rendah
tergantung pada suhu minyak yang kembali yang bervariasi tergantung beban
sistim.
Faktor ekonomi keseluruhan dari pemanas fluida termis berbahan
bakar batubara dengan kisaran efisiensi panas 55-65% merupakan yang
paling nyaman digunakan dibandingkan dengan hampir kebanyakan boiler.
Penggabungan peralatan pemanfaatan kembali panas dalam gabungan akan
emepertinggi tingkat efisiensi termis selanjutnya.
Keuntungan Pemanas Fluida Termis.
Operasi sistim tertutup dengan kehilangan minimum dibanding dengan
boiler steam.
Operasi sistim tidak bertekanan bahkan untuk suhu sekitar 2500C
dibanding kebutuhan tekanan steam 40kg/cm2 dalam sistim steam yang
sejenis.
Penyetelan kendali otomatis, yang memberikan fleksibilitas operasi.
24
Efisiensi termis yang baik karena tidak adanya kehilangan panas yang
diakibatkan oleh blowdown, pembuangan kondensat dan flash steam.
Gambar 2.20 : Pemanas Fluida Termis
2.3. Jenis – Jenis Pemeliharaan Boiler
Pemeliharaan adalah kombinasi dari berbagai kegiatan yang dilakukan
untuk memlihara fasilitas-fasilitas dan peralatan mesin serta mengadakan
perbaikkan atau penyesuian yang diperlukan agar terciptanya suatu keadaan
operasi produksi yang memuaskan dan sesuai dengan yang direncanakan.
25
2.3.1. Pemeliharaan Preventive
Pekerjaan pemeliharaan yang bertujuanuntuk mencegah terjadinya
kerusakan, atau cara pemeliharaan yang direncanakan untuk pencegahan
(preventive). Pemeliharaan preventive dimaksudkan juga untuk mengektifkan
pekerjaan inspeksi, perbaikan kecil, pelumasan dan penyetelan sehingga
peralatan atau mesin-mesin selama beroperasi dapat terhindar dari
kerusakan.
Pemeliharaan preventive dilaksanakan sejak awal sebelum terjadi
kerusakan. Pemeliharaan ini penting diterapkan pada industri-industri yang
proses produksinya kontinyu atau memakai sistem otomatis
2.3.2. Pemeliharaan Corrective
Pemeliharaan pekerjaan yang dilakukan untuk memperbaiki dan
meningkatkan kondisi fasilitas sehingga mencapai standart yang diterima.
Pemeliharaan corrective termasuk dalam cara pemeliharaan yang
direncanakan untuk perbaikan. Dalam pemeliharaan corrective ini dapat
mengadakan peningkatan-peningkatan sedemikian rupa, seperti melakukan
perubahan atau modifikasi rancangan peralatan agar lebih baik.
Menghilangkan problem yang merugikan untuk mencapai kondisi operasi yang
lebih ekonomis.
26
2.3.3. Pemeliharaan Predictive
Pemeliharaan predictive ini dilakukan untuk mengetahui terjadinya
perubahan atau kelainan dalam kondisi fisik maupun fungsi dari sistem
peralatan. Biasanya pemeliharaan predictive dilakukan dengan bantuan
pancaindera atau dengan alat-alat monitor yang canggih. Teknik-teknik dan
alat bantu yang dipakai dalam memonitor kondisi ini adalah untuk efisiensi
kerja agar kelainan yang terjadi dapat diketahui dengan cepat dan tepat.
Pemeliharaan dengan sistem monitoring sangat penting dilakukan
untuk mendapatkan hasil yang realistis tanpa melakukan pembongkaran total
untuk menganalisisnya.
2.3.4. pemeliharaan Breakdown
Cara pemeliharaan yang direncanakan untuk memperbaiki kerusakan.
Pekerjaan pemeliharaan ini dilakukan setelah terjadi kerusakan alat-alat dan
tenaga kerjanya. Beberapa peralatan yang beroperasi pada unit tersendiri
atau terpisah dari proses produksi, tidak akan langsung mempengaruhi
seluruh proses produksi apabila terjadi kerusakan. Untuk peralatan tersebut
tidak perlu diadakan pemeliharaan, karena biaya pemeliharaan lebih besar
daripada biaya kerusakannya. Dalam kondisi khusus ini peralatan dibiarkan
beroperasi sampai terjadi kerusakan, sehingga waktu untuk produksi tidak
berkurang. Penerapan sistim pemeliharaan ini dilakukan pada mesin industri
yang ringan, apabila terjadi kerusakan dapat diperbaiki dengan cepat.
27
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Metode Penelitian
Data yang digunakan dalam penulisan ini berasal dari Internet, Referensi
Buku dan Wawancara. Materi yang diambil adalah “PEMELIHARAAN BOILER
PIPA AIR (WATER TUBE BOILER)”.
3.2. Metode Pengumpulan Data
Untuk mendapatkan yang maksimal dari penulisan laporan ini, maka
diperlukan data-data akurat sebagai landasan penulisan dan penyusunannya.
Data-data tersebut diperoleh dengan metode sebagai berikut:
3.2.1. Studi Literatur
Mempelajari buku-buku atau sumber-sumber referensi lain yang
berkaitan dengan permasalahan yang akan dibahas.
3.3. Teknik Pengolahan Data
Pada pengolahan data ini, penulis menjabarkan tentang pengolahan data
yang didapat oleh penulis sebagai bahan untuk penulisan seminar ini. Dimana
penulis menjelaskan langkah-langkah pengolahan data sebagai berikut:
28
1. Pembahasan tentang Teori dasar PLTU, komponen utama serta
cara kerjanya
2. Membahas tentang Pemeliharaan Boiler Pipa Air (Water Tube
Boiler)
langkah-langkah tersebut yang digunakan untuk melakukan analisa dalam
penulisan seminar ini.
3.4. Teknik Analisis Data
data yang di dapatkan dianalisa dengan mengkaji dan mempelajari literatur
yang berkaitan dengan permasalahan, serta pengumpulan dat-data melalui buku-
buku literatur atau buku petunjuk pengoperasian.
29
Gambar 3.1. Diagram Alir Pemecahan Masalah
Pengolahan data
Hasil
Survey
Studi kasus
Pengumpulan Data
Pengkajian data
Selesai
Mulai
ya
tidak
30
BAB IV
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1. Cara Kerja Boiler Pipa Air (Water Tube Boiler)
Boiler Pipa Air (Water Tube Boiler) merupakan tipe boiler yang pembakaran
terjadi di luar pipa dimana api dari luar pipa memanaskan air di dalam pipa. Cara
kerja tipe water tube boiler yaitu: proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian
panas yang dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air
tersebut dikondensasikan terlebih dahulu melalui economizer, kemudian steam
yang dihasilkan terlebih dahulu dikumpulkan di dalam sebuah steam drum.
Sampai tekanan dan temperatur sesuai, melalui tahap secondary superheater dan
primary superheater baru steam dilepaskan ke pipa utama distribusi. Di dalam
pipa air, air mengalir harus dikondisikan terhadap mineral atau kandungan lainnya
yang larut di dalam air tersebut. Hal ini merupakan faktor utama yang harus
diperhatikan terhadap tipe ini.
Gambar 4.1. : Pipa Air
31
4.2. Masalah-Masalah Pada Water Tube Boiler
Suatu boiler atau pembangkit uap yang dioperasikan tanpa kondisi air yang
baik, cepat atau lambat akan menimbulkan masalah-masalah yang berkaitan
dengan kinerja dan kualitas dari sistem pemabngkit. Banyak masalah-masalah
yang ditimbulkan akibat dari kurangnya penanganan dan perhatian khusus
terhadap penggunaan air umpan boiler.
Akibat dari kurangnnya penanganan terhadap air umpan boiler akan
menimbulkan masalah-masalah sebagai berikut :
1. Pembentukan kerak
2. Peristiwa korosi
3. Pembentukan deposit
4. Terjadinya terbawanya uap (steam carryover)
4.2.1. Pembentukan Kerak
Terbentuk kerak pada dinding boiler terjadi akibat adanya mineral-
mineral pembentukan kerak, misalnya ion-ion kesadahan seperti Ca2+ dan
Mg2+ dan akibat pengaruh gas penguapan. Disamping itu pula dapat
disebabkan oleh mekanisme pemekatan didalam boiler karena adanya
pemanasan. Jenis-jenis kerak yang umum dalam boiler adalah kalsium sulfat,
senyawa ailikat dan karbonat. Zat-zat dapat membentuk kerak yang keras dan
padat sehingga bila lama penanggulangannya akan sulit sekali untuk
dihilangkan. Silika diendapkan bersama dengan kalsium dan magnesium
32
sehingga kerak semakin keras dan semakin sulit untuk dihilangkan.
(Gaffert,Gustaf A. 1974).
Kerak yang menyelimuti permukaan boiler berpengaruh terhadap
perpindahan panas permukaan dan menunjukan dua akibat utama yaitu
berkurangnya panas yang dipindahkan dari dapur ke air yang mengakibatkan
meningkatkan temperatur disekitar dapur, dan menurunya efisiensi boiler.
Untuk mengurangi terjadinya pembentukan kerak pada boiler dapat
dilakukan pencegahan-pencegahan sebagai berikut :
- Mengurangi jumlah mineral dengan unit softtener
- Melakukan blowown secara teratur jumlahnya
- Memberikan bahan kimia anti kerak
Zat terlarut dan tersuspensi yang terdapat pada semua air alami
dapat dihilangkan/dikurangi pada proses pra-treatment (pengolahan awal)
yang terbukti ekonomis. Penanggulangan kerak yang sudah ada dapat
dilakukan dengan cara :
- On-line cleaning yaitu pelunakan kerak-kerak lama dengan bahan kimia
selama boiler beroperasi normal.
- Off-line cleaning (acid cleaning) yaitu melarutkan kerak-kerak lama
dengan asam-asam khusus tetapi Boiler harus berhenti beroperasi.
- Mechanical cleaning : dengan sikat, pahat, scrub, dan lain-lain.
(Gaffert,Gustaf A. 1974).
33
4.2.2. Peristiwa Korosi
Korosi dapat disebabkan oleh oksigen dan karbon dioksida yang
terdapat dalam uap yang terkondensasi (kombinasi udara dengan air panas,
garam dan kontaminasi lain yang berpotensi untuk menghasilkan korosi).
Korosi merupakan peristiwa logam kembali kebentuk asalnya di alam misalnya
besi menjadi oksida besi, alumunium dan lain-lain. Peristiwa korosi dapat
terjadi disebabkan oleh :
- Gas-gas yang bersifat korosif seperti O2, CO2, H2S
- Kerak dan deposit
- Perbedaan logam (korosi galvanis)
- pH yang terlalu rendah dan lain-lain
jenis korosi yang dijumpai pada boiler dan sistem uap adalah general
corrosion, pitting (terbentuknya lubang) dan embrittlement (peretakan baja).
Adanya gas yang terlarut, oksigen dan karbon dioksida pada air umpan boiler
adalah penyebab utama general corrosion dan pitting corrosion (tipe oksigen
elektro kimia dan diferensial).
Untuk mengurangi terjadinya peristiwa korosi dapat dilakukan
pencegahan sebagai berikut :
- mengurangi gas-gas yang bersifat korosif
- mencegah terbentuknya kerak dan deposit dalam boiler
- mencegah korosi galvanis
- menggunakan zat yang dapat menghambat peristiwa korosif
- mengatur pH dan alkalinitas air boiler dan lain-lain
34
4.2.3. Peristiwa Pembentukan Deposit
Deposit merupakan peristiwa penggumpalan zat dalam air umpan boiler
yang disebabkan oleh adanya zat padat tersuspensi misalnya oksida besi,
oksida tembaga dan lain-lain. Peristiwa ini dapat juga disebabkan oleh
kontaminasi uap dari produk hasil proses produksi. Sumber deposit didalam
air seperti garam-garam yang terlarut dan zat-zat yang tersuspensi didalam air
umpan boiler. Pemanasan dan dengan adanya zat tersuspensi dalam air pada
boiler menyebabkan mengendapnya sejumlah muatan yang menurunkan daya
kelarutan, jika temperatur dinaikkan. Hal ini menjelaskan mengapa kerak dan
sludge (lumpur) terbentuk. Kerak merupakan bentuk deposit-deposit yang
tetap berada pada permukaan boiler sedangkan sludge merupakan bentuk
deposit-deposit yang tidak menetap atau deposit lunak (Milton, J.H. 1990)
Pada ketel bertekanan tinggi, silika muda mengendap dengan uap dan
dapat membentuk deposit yang menyulitkan pada daun turbin.
Pencegahan - pencegahan yang dapat dilakukan untuk mengurangi
terjadinya peristiwa deposit dapat dilakukan diantaranya :
- Meminimalisasi masuknya mineral-mineral yang dapat menyebabkan
deposit seperti oksida besi, oksida tembaga dan lain-lain
- Mencegah korosi pada sistem kondensat dengan proses netralisasi
(mengatur pH 8,2 – 9,2) dapat juga dilakukan dengan mencegah
kebocoran udara pada sistem kondensat.
- Mencegah kontaminasi uap selajutnya menggunakan bahan kimia untuk
mendispersikan mineral-mineral penyebab deposit.
35
Penanggulangan terjadinya deposit yang telah ada dapat dilakukan
dengan acid cleaning, online cleaning dan mechanical cleaning.
4.2.4. Kontaminasi Uap
Ketika air boiler mengandung garam terlarut dan zat tersuspensi
dengan konsentrasi yang tinggi, ada kecenderungan baginya untuk
membentuk busa secara berlebihan sehingga dapat menyebabkan steam
carryover zat-zat padat dan cairan pengotor kedalam uap.
Steam carryover terjadi jika mineral-mineral dari boiler ikut keluar
bersama dengan uap ke alat-alat seperti superheater, turbin dan lain-lain.
Kontaminasi-kontaminasi ini dapat diendapkan kembali pada sistem uap atau
zat-zat itu akan mengontaminasi proses atau material-material yang
diperlukan steam. (Naibaho, P.M. 1996)
Steam carryover dapat dihindari dengan menahan zat-zat padat terlarut
pada air boiler dibawah tingkat tertentu melalui analisa sistematis dan kontrol
pada pemberian zat-zat kimia dan blowdown. Carryover karbon dioksida dapat
mengembalikan uap dan asam-asam terkondensasi.
4.3. Pemeliharaan Boiler Pipa Air (Water Tube Boiler)
Kegiatan pemeliharaan ini sebelumnya telah direncanakan baik dari segi
waktu, tipe pekerjaan, suku cadang maupun pendukung lainnya. Bisa dikatakan
pemeliharaan ini ialah pemeliharaan Preventive untuk mengetahui berbagai jenis
kerusakan yang terjadi ketika sedang beroperasi.
36
Gambar 4.2. : Pemeliharaan Pada Boiler Water Wall (Water Tube Boiler)
a. Predictive Maintenance (Pemeliharaan Perkiraan)
Kegiatan ini merupakan salah satu sistem pemeliharaan yang
didasarkan pada kondisi alat (Condition Base), pengambilan data
dilakukan secara periodik atau saat terjadi gejala penyimpangan pada
alat. Pengambilan data dan dianalisis oleh bagian inspeksi teknik dengan
menggunakan peralatan tertentu (alat ukur vibrasi, alat deteksi suara dan
lain-lain) dan hasil analisa ini berupa rekomendasi yang ditunjukan pada
dinas terkait. Sasaran dari Predictive Maintenance adalah untuk
mengetahui gejala penyimpangan alat secara dini sehingga tidak terjadi
mesin mati karena rusak (Breakdown) terutama pada alat-alat yang
beroperasi secara single run yaitu alat-alat produksi yang penting dan
jumlah mesinnya satu.
37
b. Routine Maintenance (Pemeliharaan Rutin)
Kegiatan ini dilakukan terhadap peralatan opersional yang dilakukan
setiap hari dengan tujuan untuk memonitor atau mengetahui kondisi alat,
sehingga apabila ada gejala kerusakan atau penyimpangan dapat
diketahui secara dini.
c. Overhaul
Kegiatan pemeliharaan ini dilakukan dengan cara memeriksa
bagian internal dan mengganti part tertentu yang penting. Sasaran dari
tindakan ini adalah mengembalikan kondisi alat ke keadaan semula.
Tindakan pemeliharaan ini dilakukan berdasarkan waktu (Time Base).
Jadi secara periodik alat dalam kondisi baik maupun tidak dimatikan untuk
dilakukan Overhaul.
Adapun kegiatan pemeliharaan yang dilakukan pada Water Tube
Boiler (Boiler Pipa Air ) adalah :
1. Pemeliharaan Harian
Visual Inspection
Pemeriksaan Temperatur
Pemeriksaan Pressure
2. Pemeliharaan Mingguan
Visual Inspection
Pemeriksaan Temperatur
Pemeriksaan Pressure
38
Pemeriksaan peralatan dari ketidak normalan dan kondisi
operasi sesuai dengan standart operasi
3. Pemeriksaan Bulanan
Visual Inspection
Pemeriksaan Temperatur
Pemeriksaan Pressure
Pemeriksaan peralatan dari ketidak normalan dan kondisi
operasi sesuai dengan standart operasi dengan
menggunakan peralatan yang sederhana saat operasi.
Bagian pemeliharaan harus menentukan metode
pemeriksaan dan urutan pelaksanaan pemeriksaan.
Tujuan perusahaan menggunakan Preventive Maintenance agar
terjamin hal-hal sebagai berikut :
a) Keamanan Water Tube Boiler dan Operator
b) Kelancaran proses produksi
c) Kualitas produk
4.4. Faktor Pendukung Pemeliharaan Boiler Pipa Air
Faktor-faktor yang mempengaruhi pemeliharaan strategi pemeliharaan
adalah :
a) Umur peralatan atau mesin produksi
b) Tingkat kapasitas pemakaian mesin
c) Kesiapan suku cadang
d) Kemampuan tim pemeliharaan untuk bekerja cepat
39
4.5. Penanganan Kerusakan
Selain dari proses perbaikan itu sendiri tim pemeliharaan mempunyai tugas
mencari penebab yang sering terjadi pada mesin. Selain mendapat laporan
kerusakan dari operator pada komponen mesin tim pemeliharaan juga
menganalisa kerusakan-kerusakan pada komponen mesin.
Faktor yang muncul dari analisa terhadap mesin antara lain :
Jam operasi mesin
Adanya kelainan yang secara visual bisa mempengaruhi produktivitas
mesin
Menurunnya performance mesin itu sendiri
Penanganan kerusakan pada tube dilakukan dengan cara mengganti
tube yang rusak tersebut dengan tube yang baru yang telah tersedia, biasanya
kerusakan terjadi minimal 1 tahun untuk penggantian Water Tube Boiler.
4.6. Keuntungan dan Kerugian Menggunakan Boiler Pipa Air
Adapun keuntungan menggunakan Water Tube Boiler adalah :
Menghasilkan uap dengan tekanan lebih tinggi dari pada ketel pipa api.
Untuk daya yang sama, menepati ruang/tempat yang lebih kecil daripada
ketel pipa api.
Laju aliran uap lebih tinggi.
Komponen-komponen yang berbeda bisa diurai sehingga mudah untuk
dipindahkan.
40
Permukaan pemanasan lebih efektif karena gas panas mengalir keatas
pada arah tegak lurus.
Pecah pada pipa air tidak menimbulkan kerusakan ke seluruh ketel.
Adapun kerugian menggunakan Water Tube Boiler adalah :
Air umpan mensyaratkan mempunyai kemurnian yang tinggi untuk
mecegah endapan kerak di dalam pipa. Jika terbentuk kerak di dalam pipa
bisa menimblkan panas yang berlebih dan pecah.
Ketel pipa air memerlukan perhatian yang lebih hati-hati bagi
penguapannya, karena itu akan menimbulkan biaya operasi yang lebih
tinggi.
Pembersihan pipa air tidak mudah dilakukan.
41
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
1.1. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan materi Water Tube Boiler maka dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut :
a. Proses Pelaksanaan Pemeliharaan Water Tube Boiler
Pada pelaksanaan pemeliharaan yang dilaksanakan pada Water Tube
Boiler juga diterapkan pada semua jenis mesin lain yang ada di perusahaan.
Dalam hal ini perlu dipertimbangkan secara baik bentuk pemeliharaan yang
akan diterapkan sehubungan dengan kebutuhan produksi, waktu, biaya, dan
kondisi peralatan yang dikerjakan, maka diperlukan strategi pemeliharaan.
Faktor –faktor yang mempengaruhi pemilihan strategi pemeliharaan adalah:
a) Umur peralatan atau mesin produksi
b) Tingkat kapasitas pemakaian mesin
c) Kesiapan suku cadang
d) Kemampuan tim pemeliharaan untuk bekerja cepat
b. Metode Pemeliharaan Water Tube Boiler
Dalam hal ini pemeliharaan pada mesin Water Tube Boiler ataupun
mesin – mesin yang terdapat pada perusahaan dilaksanakan secara rutin
adapun pelaporan kerusakan dari pihak operator yang selama 24 jam
menjaga mesin beroperasi.
42
Pelaksanaan metode pemeliharaan ini perlu dipertimbangkan dengan
pengaruhnya terkait produktivitas perusahaan, maka dalam pelaksanaan
metode pemeliharaan harus mengkoordinasi pekerjaan pemeliharaan dengan
kebutuhan produksi.
Pemeliharaan yang dilakukan secara terjadwal lebih teratur dalam
melakukan tindakan jika terjadi kerusakan dari pada pemeliharaan yang tidak
terjadwal.
Dalam hal ini tim pemeliharaan akan melaksanakan pemeliharaan
terjadwal sesuai dengan daftar umur kerusakan pada komponen mesin. Dan
dalam pelaksanaan pemeliharaan ini tim pemeliharaan akan membuat suatu
riwayat perbaikan atau penggantian komponen – komponen mesin jika
memang sudah waktunya diganti.
1.2. Saran
dihadapi, maka dapat diambil saran yang dapat dijadikan bahan
pertimbangan bagi perusahaan agar dapat mencapai efisiensi dan efektifitas
dalam melakukan kebijaksanaan pemeliharaan, yaitu dengan menggunakan
pemeliharaan preventive yang dilakukan secara berkala dan terus – menerus agar
tidak terjadi hal yang tidak diinginkan, sedangkan secara teknis harus sesuai
dengan procedure, Standart Opersional Prosedure yang digunakan oleh
perusahaan, agar Water Tube Boiler tidak terjadi kerusakan/kebocoran.
43
DAFTAR PUSTAKA
- https://lppmunigresblog.files.wordpress.com/2013/06/jurnal-ta-pdf.pdf
- http://ahmadelc.blogspot.com/2014/01/pembangkit-listrik-tenaga-uap-pltu.html
- Data seminar “Muhammad Ridwan, angkatan 2011 (Pemeliharaan Fire Tube
Boiler)”.
- file:///D:/BAB_II.pdf
- http://www.d-p-y.com/2013/05/perawatan-maintenance-pada-boiler-water.html
- http://eprints.undip.ac.id/41158/3/BAB_II.pdf
- http://obilparulian.blogspot.com/2012/06/v-behaviorurldefaultvmlo_3323.html
- http://www.slideshare.net/restiava/boiler-32432517
- http://deditutibiokim.blogspot.com/2011/12/boiler-dan-jenis-jenis-boiler.html
- https://mechanicalengboy.wordpress.com/2012/12/23/jenis-jenis-korosi-part-2/
Recommended