myrio

PLTA Ir. P.M. Noor (Riam Kanan )yang berada dibawah naungan PT PLN (Persero) Wilayah Kalsel&Kalteng adalah satu-satunya PLTA yang berada di Kalimantan dan dioperasikan sejak tahun 1973. PLTA ini dibangun dan didesain oleh Fuji Electric Jepang. Konsep desain yang digunakan tentu saja mengacu dengan kondisi lingkungan setempat pada saat itu, misalnya sistem pendinginan turbin-generator yang hanya mengandalkan pada tekanan air dari penstock. Hal tersebut karena pada saat itu lingkungan DAS waduk masih sangat bagus sehingga volume air waduk sepanjang tahun relatif terjaga.

Mengingat kondisi lingkungan DAS waduk PLTA Ir. P.M. Noor saat ini sudah tidak sebaik lagi dibanding jaman dulu dan kondisi iklim global yang seringkali menyimpang (dampak kekeringan el nino), maka seringkali waduk PLTA Ir. P.M. Noor kekurangan pasokan air sehingga turbin PLTA sering kali dioperasikan pada elevasi waduk rendah. Salah satu dampak langsung dari kondisi tersebut adalah rendahnya tekanan air pendingin untuk peralatan turbin-generator. Hal ini mengakibatkan peningkatan frekuensi pemeliharaan peralatan pendingin dan water strainer.

Untuk mengatasi kurangnya tekanan air pendingin dari penstock maka perlu dilakukan modifikasi sistem pendingin yang ada. Dengan adanya modifikasi ini maka akan diperoleh keuntungan berupa berkurangnya waktu stop turbin akibat pemeliharaan peralatan pendingin dan water strainer.

Sistem pendingin yang digunakan di turbin generator PLTA Ir. P.M. Noor adalah sistem pendingin terbuka (open loop). Artinya air pendingin langsung dibuang ke tail race setelah mendinginkan peralatan yang didinginkannya. Air pendingin yang digunakan diambil langsung dari penstock melalui katup W1 kemudian disaring terlebih dulu oleh dua buah water strainer yang bekerja secara paralel. Setelah itu air pendingin dialirkan melalui hydraulic valve 402 untuk mendinginkan di bagian generator, alternator dan sump tank dan melalui hydraulic valve 406 untuk mendinginkan carbon ring.
Secara berkala water strainer dan alat pendingin (berupa alat penukar panas/heat exchanger) harus dibersihkan karena endapan lumpur/kotoran sudah terlalu banyak sehingga water strainer atau alat penukar panas sudah tidak dapat berfungsi dengan optimal. Endapan lumpur/kotoran ini berasal dari air pendingin yang diambil langsung dari penstock. Frekuensi pembersihan water strainer dan alat penukar panas tergantung dari tekanan air di penstock. Dan tekanan air di penstock ini berhubungan langsung dengan elevasi air/DMA waduk. Semakin tinggi DMA semakin besar pula tekanan air di penstock, begitu pula sebaliknya. Tingginya DMA waduk ini (lebih tepatnya tekanan air penstock) berhubungan langsung dengan periode pencucian water strainer dan alat penukar panas. Pada saat DMA tinggi periode pembersihan water strainer dan alat penukar panas biasanya dilakukan satu kali dalam satu bulan. Namun pada saat DMA rendah periode tersebut meningkat menjadi 2-3 kali dalam satu bulan. Setiap kali pencucian water strainer dan alat penukar panas diperlukan waktu turbin untuk berhenti beroperasi selama 1 jam.
Untuk memperpendek periode pencucian water strainer dan alat penukar panas dapat dilakukan dengan cara meningkatkan tekanan air pendingin dari penstock. Karena untuk menaikkan tekanan air tersebut tidak mungkin dilakukan dengan cara menaikkan DMA waduk maka perlu dipikirkan cara lain yang lebih mudah dan murah untuk diterapkan. Salah satu cara yang terbaik adalah dengan cara memasang pompa booster sebelum water strainer untuk menaikkan tekanan air pendingin tersebut.

Air pendingin untuk mendinginkan berbagai peralatan turbin-generator diambil langsung dari penstock (pipa pesat) melalui katup manual W1 kemudian disaring terlebih dulu oleh dua buah water strainer yang bekerja secara paralel. Setelah itu air pendingin dialirkan melalui hydraulic valve 402 untuk mendinginkan di bagian generator, alternator dan sump tank dan melalui hydraulic valve 406 untuk mendinginkan carbon ring. Hydraulic valve 402 dan 406 ini digerakkan oleh selenoid valve sistem 20 WCS yang berhubungan langsung dengan sistem kontrol otomatis turbin.
Volume air pendingin yang diperlukan untuk mendinginkan peralatan di turbin-generator adalah sebesar 1500 liter/menit. Secara detail volume air pendingin yang diperlukan setiap peralatan ditunjukkan dalam berikut:
No. Peralatan                      Keperluan Air Pendingin
liter/menit
1 Generator Air Cooler          700
2 Generator Oil Cooler          200
3 Bantalan Turbin                 60
4 Shaft Seal                         100
5 Oil Sump Tank                 100
6 Lain-lain                          340
TOTAL                                1500

Sistem pendinginan turbin-generator di PLTA Ir. P.M. Noor digambarkan dalam gambar di bawah ini:

Modifikasi sistem air pendingin akan meningkatkan tekanan air pendingin dari penstock menjadi 6 bar. Tekanan ini selalu diatur konstan untuk menjaga keefektifitasan pendinginan di alat penukar panas serta keamanan peralatan water strainer dan alat penukar panas. Dengan tekanan air pendingin sebesar itu maka diharapkan frekuensi pencucian water strainer dan alat penukar panas akan berkurang menjadi satu kali per bulan.
Modifikasi sistem air pendingin yang dilakukan digambarkan dalam gambar di bawah ini (rincian pemilihan pompa yang diperlukan disajikan dalam lampiran).

Potensi keuntungan finansial yang diperoleh dari modifikasi sistem air pendingin berasal dari berkurangnya frekuensi pemeliharaan water strainer dan alat penukar panas. Berikut ini disajikan perhitungannya:
Asumsi:
 Jumlah unit yang dimodifikasi: 2 (unit #2 dan #3)
 Frekuensi pemeliharaan water strainer dan alat-alat penukar panas:
- tanpa modifikasi : 2 kali per bulan
- dengan modifikasi : 1 kali per bulan
 lama pemeliharaan : 1 jam
 harga jual kWh : Rp. 615,00 per kWh
 Produksi kWh rata-rata turbin (data tahun 2007):
- turbin #2 :148.022 kWh per hari
- turbin #3 :153.061 kWh per hari
Perhitungan:
 kWh terselamatkan, E = 2*(1 * (148.022 + 153.061))/24
= 25.090 kWh
 Penjualan kWh, J = 25.090 * 615 * 12
= Rp 185.166.045,00 per tahun
 Break Event Point = 2 tahun

Dengan modifikasi sistem air pendingin turbin-generator di PLTA Ir. P.M. Noor maka frekuensi pemeliharaan water strainer dan alat-alat penukar panas akan berkurang sehingga potensi kehilangan produksi kWh akibat tidak beroperasinya turbin akan berkurang.

Kesimpulan
 Modifikasi sistem air pendingin di PLTA Ir. P.M. Noor sangat penting dilakukan karena pada saat DMA waduk rendah maka frekuensi pemeliharaan water strainer dan alat-alat penukar panas akan bertambah menjadi 2 - 3 kali per bulan. Dengan modifikasi ini maka frekuensi pemeliharaan water strainer dan alat-alat penukar panas diharapkan akan turun menjadi 1 kali per bulan.

 Keuntungan finansial yang diperoleh akibat berkurangnya frekuensi pemeliharaan water strainer dan alat-alat penukar panas adalah sebagai berikut :
 Biaya Investasi : Rp. 400.000.000,00
 kWh terselamatkan : 25.090 kWh per tahun
 Potensi keuntungan : Rp. 185.166.045,00 per tahun
 Break Event Point : 2 tahun

Jadwal Pemilihan Pompa Booster

1. Data Awal
Jenis pompa = Pressure Booster
Debit aliran = 1500 liter/min
Jenis instalasi = Inlet Pressure
Min Inlet Pressure = 3.4 Bar
Max Inlet Pressure = 4.2 Bar
Discharge Pressure = 6.0 Bar
Jumlah Pompa = 1

2. Hasil Pemilihan Pompa
1. Grundfos CRE 90-3

• Product No.: 96124355
• Putaran: 2900 rpm
• Vertical, non-self-priming, multistage, in-line
• centrifugal pump for installation in pipe systems
• mounting on a foundation
• Konsumsi Energi: 13163 kWh/tahun

Installation:

• Maximum ambient temperature:40 °C
• System pressure:16 bar
• Max pressure at stated temp:16 / 120 bar / °C
• Min inlet pressure:-0.8 bar
• Minimum pre-charge pressure:3.4 bar
• Standard, pipe connection:DIN
• Size, pipe connection:DN 100
• Pressure stage, pipe connec.:PN 16 / PN 25 / PN 40
• Flange size for motor:FF300

Electrical data:

• Motor type:180M
• P2:22 kW
• Mains frequency:50 Hz
• Rated voltage:3 x380-415 V
• Rated current:42 A
• Cos phi - power factor:0,94
• Rated speed:360-3600 rpm
• Enclosure class (IEC 34-5):IP54
• Insulation class (IEC 85):F

2. Grundfos CRE 90-2-2

• Product No.: 96124352
• Putaran: 2900 rpm
• Vertical, non-self-priming, multistage, in-line
• centrifugal pump for installation in pipe systems
• mounting on a foundation
• Konsumsi Energi: 13163 kWh/tahun

Installation:

• Maximum ambient temperature:40 °C
• System pressure:16 bar
• Max pressure at stated temp:16 / 120 bar / °C
• Min inlet pressure:-0.8 bar
• Minimum pre-charge pressure:3.4 bar
• Standard, pipe connection:DIN
• Size, pipe connection:DN 100
• Pressure stage, pipe connec.:PN 16 / PN 25 / PN 40
• Flange size for motor:FF300
• Electrical data:
• Motor type:160M
• P2:11 kW
• Mains frequency:50 Hz
• Rated voltage:3 x380-415 V
• Rated current:21.4 A
• Cos phi - power factor:0,93
• Rated speed:360-3600 rpm
• Enclosure class (IEC 34-5):IP54
• Insulation class (IEC 85):F