BAB LANDASAN TEORI

A.   COMBUSTION DAN SYSTEM  UDARA VENTILASI

System udara Ventilation dan combustion dari pembangkit TM didapat dari filter udara combustion untuk operasi turbine dan filter udara ventilation untuk turbine enclosure. Adapun filter udara combustion dan filter udara ventilation berada di atas trailer (truck).

Filter udara combustion terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut moisture eliminators,  pre-filter pads, heating/chilling coils dan barrier filters dan fan ventilation.  Fan ventilation mendorong  udara dari filter masuk ke turbine compartment sebagai ventilasi udara dan juga sebagai pendingin ruangan.

B.   Turbine Enclosure dan aliran udara Combustion

Gas turbin menghisap udara dari filter yang digunakan sebagai udara pengapian, sementara fan ventilation mendorong udara ventilation ke turbine compartment.  Jadi aliran udara digunakan di dua tempat yang berbeda aliran pertama menghasilkan kurang lebih 120.000 scmf aliran udara untuk pembakaran di ruang bakar turbine. Dan yang kedua menghasilkan kurang lebih 30.000 scmf aliran udara untuk ventilasi di turbine compartement. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada wiring diagram Ventilation and combustion system.

Pada saat operasi normal proses udara ke turbine yaitu melalui filter masuk ke Inlet plenum, dari inlet plenum melewati Air inlet silencer dari silencer udara masuk ke compressor melalui Inlet Guide Vane (IGV) dan dari Compressor udara akan masuk ruang bakar (combustion) melalui Compressor discharge (CDP) dan bercampur dengan bahan bakar gas dan akan terjadi  pembakaran saat percikan api dari igniter menyala.

Transmitter  Pressure differential PDT-4005 memonitor differential pressure antara udara sebelum filter dan sesudah filter informasi ini akan dikirim melalui signal 4-20 mA ke Turbine Control Panel (TCP) untuk ditampilkan dilayar HMI.  TCP akan mengaktifkan alarm  PDAH-4005 saat pressure differential 5 inHg atau lebih , dan akan menginisiasi alarm CDLO shutdown PDAHH-4005 saat pressure differential mencapai 8 inHg atau lebih.

Untuk pressure differential filter enclosure ventilation PDT-4004 informasi dikirim melalui signal 4-20 mA ke Turbine Control Panel (TCP), ditampilkan dilayar HMI. TCP akan mengaktifkan alarm  PDAH-4004 saat pressure differential 5 inHg atau lebih .

Aliran udara yang mengalir dari fan ventilasi dengan kecepatan rata-rata 30.000 scfm masuk ke dalam turbine compartement melalui silencer, udara ini bersirkulasi dan mendinginkan komponen-komponen mekanikal yang ada didalam turbine compartment. RTD TE-1482 berfungsi untuk memonitor temperature udara yang masuk  dari fan ventilation dan akan mengirimkan signal 4-20 mA ke Turbine Control Panel (TCP) yang akan menaktifkan alarm TAL-1482 pada saat temperature drop ke 43 ⁰F kebawah.

Sensor Humidity MT-1839 dengan skala 0-100% RH berfungsi untuk memonitor kelembaban udara yang masuk ke turbine enclosure, melalui informasi signal 4-20 mA TCP akan membaca nilai kelembaban udara di turbine compartment dan ditampilkan dilayar HMI.

Terdapat tiga fan ventilation yang tersedia, dua aktif beroperasi dengan nilai rata-rata hembusan 150.000 scfm setiap fan dan satu fan berada pada posisi standby. 

RTD TE-1401 memonitor temperature  sebelum turbine compartement dan TCP akkan mengaktifkan signal alarm pada temperature 140 ⁰F dan CDLO shutdown pada temperature 150 ⁰F. RTD TE-1466  memonitor temperature  sesudah  dari turbine compartement dan TCP akkan mengaktifkan signal alarm pada temperature 140 ⁰F dan CDLO shutdown pada temperature 200 ⁰F ke atas.

.

Transmitter Pressure differential PDT-4007  berfungsi untuk memonitor Pressure differential antara enclosure dan akan mengirimkan signal 4-20 mA ke Turbine Control Panel (TCP) dan ditampilkan ke monitor HMI yang akan menaktifkan alarm PDAL-4007  pada saat Pressure differential lebih dari  1 inHg 

Udara ventilation bersikulasi dengan menggunakan component mekanikal yang berhembus melalui dinding enclosure dan keluar melalui exhaust silencer ventilation yang terdapat di auxiliary trailer. Exhaust silencer terintegrasi dengan system CO₂  yang akan menutup damper pada saat terjadinya kebakaran begitu juga pada fan ventilation. Sensor ZS-1408, ZS-14208 dan ZS-1464 memonitor posisi dari damper ventilation, akan menginisiasi alarm pada saaat damper dalam keadaan posisi tertutup.

C.   Fire Control System

Saat CO₂  bekerja maka system akan menutup damper di exhaust silencer ventilation untuk membantu memadamkan api dan mencegah dari terjadinya ledakan gas.  Saat kebakaran terjadi  damper akan  secara automatis  menutup rapat enclosure turbine  mencegah aliran oxygen masuk untuk memutuskan salah satu penyebab dari terjadinya kebakaran.

D.   Generator Ventilation Airflow

Pada generator terdapat system ventilasi yang terpisah dari turbine, rotor generator dilengkapi dengan kipas fan untuk membuat terjadinya aliran udara pendingin melalui interior generator. Kipas blower pada rotor akan menghisap udara dari filter masuk ke generator dan melewati peralatan-peralatan yang ada didalam generator dan  setelah itu udara akan keluar melalui generator exhaust

Saat operasi normal, aliran udara dapat dijelaskan sebagai berikut;

Udara yang masuk melalui filter inlet akan dimonitor oleh transmitter pressure differential PDT-4008 dan PDT-4009. Transmitter ini akan mengirimkan signal ke Turbine Contol Panel untuk mengaktifkan alarm PDAH-4008 dan PDAH-4009 saat pressure udara lebih dari 2.75”  Hg. Enam buah RTD (TE-1421 sampai dengan 1426) yang terdapat dalam terdapat di dalam generator pada sisi stator memonitor temperature belitan stator, akan mengaktifkan alarm pada saat temperature mencapai 270 ⁰F dan menginisiasi FSLO shutdown saat temperature mencapai 290 ⁰F.

Exciter RTD TE-1431 akan mengaktifkan alarm saat temperature 200 ⁰F dan akan menginisiasi CDLO shutdown saat temperature mencapai 220 ⁰F. Tiga buah RTD disediakan sebagai cadangan dipakai seandainya RTD primary stator mengalami gangguan. Dan dua cadangan sisa lainnya digunakan untuk memonitor temperature aliran udara yang masuk.

RTD TE-1430 berfungsi untuk memonitor temperature aliran udara dari generator melalui exhaust, mengaktifkan alarm saat temperature mencapai 200 ⁰F dan menginisiasi CDLO shutdown pada temperature 220 ⁰F.

Terdapat sebuah heating element HE-1450 yang berada didalam generator, heating element ini akan bekerja pada saat unit dalam kondisi shutdown, fungsinya untuk mencegah lembab didalam generator akibat kondisi udara luar.

E.     Combustion

Udara yang mengalir masuk ke combustion chamber dari lubang-lubang kecil langsung ke pusat titik pembakaran didalam chamber tersebut,  untuk mencegah api dari hasil pembakaran tersebut meyentuh dinding ruang bakar.  Sekitar 82% dari udara yang masuk ke ruang bakar digunakan sebagai pendingin dan yang terpakai untuk pembakaran hanya 18% saja.  Pengaturan untuk aliran bahan bakar ditentukan oleh putaran turbin.  Sementara control stator vane pada compressor berguna untuk mengatur tekanan dan velocity di dalam ruang bakar sebagai fungsi dari compressor speed.

F.       SYSMBOL CONTROL DAN ALARM

TE-1482           Ventilation Air Inlet Air Temperature Element

Secara remote (TCP) mengindikasikan alarm dari temperature air inlet ventilation

Ø  Setting alarm pada 42⁰F (6⁰C)

PDI-14060       Ventilation Air Filter Differential Pressure Gauge

Sebagai pembacaan Indikasi dilokal untuk Pressure deferential dari filter ventilation.

PDSH-14080    Ventilation Air Filter Differential Pressure Switch

Switch ini akan mengirimkan signal alarm ke Turbine Control Panel dengan kondisi sebagi berikut;

Ø  Jika deferential pressure pada filter mencapai lebih dari 5” Wg (127mm).

ZS-1408,1484, 14208  Fire Damper Switch

Memonitor posisi dari damper

Ø  Alarm pada saat kondisi damper tertutup (cosed)

TE-1401           Gas Turbine Enclosure Temperature Switch

Secara remote (TCP) memberikan indikasi alarm pada temperature gas turbine enclosure.

Ø  Alarm setting lebih dari 140⁰F (60⁰C)

Ø  Shutdown setting lebih dari 150⁰F (66⁰C)

Ø  Shutdown type CDLO

TE-1401           Gas Turbine Enclosure Temperature Switch

Secara remote (TCP) memberikan indikasi alarm pada temperature gas turbine enclosure.

Ø  Alarm setting lebih dari 200⁰F (93⁰C)

PDSL-1407       Enclosure Differential Pressure Switch

Secara remote (TCP) memberikan indikasi alarm pada temperature gas turbine enclosure.

Ø  Alarm setting Differential pressure mencapai atau kurang  dari 0.1 Wg (2.54mm)

PDI-1404         Combustion Air Filter Differential Pressure Gauge

Sebagai pembacaan Indikasi dilokal untuk Pressure deferential dari filter ventilation.

PDSH-1405      Combustion Air Filter Differential Pressure Switch

Switch ini akan mengirimkan signal alarm ke Turbine Control Panel dengan kondisi sebagi berikut;

Ø  Jika deferential pressure pada filter mencapai lebih dari 5” Wg (127mm).

PDSHH-1406   Combustion Air Filter Differential Pressure Switch

Switch ini akan mengirimkan signal shutdown ke Turbine Control Panel dengan kondisi sebagi berikut;

Ø  Jika deferential pressure pada filter mencapai lebih dari 8” Wg (203mm).

Ø  Shutdown berupa CDLO dan dapat juga shutdown FSLO.

System Bahan Bakar

NORMAL START SEQUENCE

-          Saat power-on (supply tegangan sudah tersedia dari trafo PS) satu dari fan ventilation turbine enclosure dalam kondisi beroperasi,

-          Pada saat saklar diposisikan ON, fan ventilation yang lainnya akan beroperasi guna meratakan waktu operasi dari tiap-tiap fan. Jika setelah 30 detik turbine enclosure ventilation tidak terdeteksi, alarm “Low Enclosure Differential Pressure” akan aktif. Pada kenyataannya fan ventilation beroperasi akan berhenti beroperasi, dan sebaliknya  fan ventilasi yang lainnya akan beroperasi.

-          Mengikuti verifikasi aliran udara, start-up permissive yang terdapat pada logic diagram kemudian yang akan diverifikasi,

-          Saat operator memilih mode operasional maka akan muncul message “READY TO START”, message yang muncul diaktifkan oleh system control Turbine.

-          Untuk memulai startup operator Unit harus mengeksekusi tombol START dari switch yang ada di Monitor HMI.

-          Setelah operator mengeksekusi tombol “START”, pompa lube oil generator (DC motor)  akan beroperasi dan lima menit kemudian tekanan pompa lube oil generator akan diverifikasi dengan tekanan besar dari 20 psig.

-          Dan check kedua akan dilakukan untuk mencapai CUSTOMER OK TO START dan valve bahan bakar diposisi minimum.

-          Selanjutnya akan tampil message A START SELECT pada HMI, low-speed, batasan T5.4 dan shutdown dalam kondisi inhibited, 4 dan 30 detik timer akan mulai menghitung.

-          Setelah 4 menit, timer pompa starter hydraulic akan beroperasi dan timer 10 detik akan mulai menghitung.

-          Setelah selesai timer 10 detik maka berbagai parameter starter hydraulic akan diverifikasi, dan jika starter check tidak terpenuhi pada starter system maka akan muncul alarm atau unit akan shutdown.

-          Setelah timer 30 detik selesai, yang mana start timer 4detik pada waktu yang sama, sebagai verifikasai pada generator lube oil pressure, dan jika pressure lube oil kurang dari 20 psig akan muncul alarm. Dan jika pressure generator lube oil kurang dari 12 psig, maka unit akan shutdown.

-          Jika selama 30 detik tidak terjadi shutdown maka starter akan bergerak pada High-Speed Crank mode.

-          Jika N1 Speed kurang dari 1700 rpm, 1 menit setelah start, Unit Shutdown dengan indikasi Engine Failed to Crank.

-          Jika N1 naik diatas 1700 rpm sebelum timer 1 menit selesai maka cranking akan berlanjut sampai ke interval purge.

-          Lama waktu purge tergantung pada system yang digunakan. Untuk boiler purge, 7,5 menit biasanya untuk engine purge dibutuhkan hanya 2 menit.

-          Dengan berjalannya waktu purge starter crank harus sudah mencapai speed 2300 rpm

-          Setelah timer purge selesai, system start-up ditentukan oleh operator mode apa yang akan dipilih, jika Low-Speed Crank starter SOV akan diposisi  pada low-speed setting, jika High-Speed Crank yang dipilih , starter SOV akan diposisi low-speed selama 1 menit setelah itu SOV akan ke High-Speed Crank setting.

-          Empat menit setelah tombol start-up dieksekusi ke High-Speed Crank mode, maka proses start-up akan stop, hal ini menandakan proses High-Speed Crank mode berakhir.

-          Setelah purge timer selesai, Run mode sudah dipilih, starter sudah berhenti. Saat N1 speed turun dibawah 1700 rpm, starter Hydraulic akan beroperasi kembali dan timer 10 detik akan mulai menghitung.

-          Pada saat timer selesai, N1 speed akan diverifikasi apakah sudah mencapai lebih dari 1700 rpm, jika tidak , Shutdown Unit dengan indikasi Engine Fail to Crank akan terjadi.

-          Jika N1 lebih besar dari 1700 rpm setelah timer 10 menit selesai, unit akan shutdown jika valve bahan bakar tidak diposisi minimum.

-          Jika valve bahan bakar pada posisi minimum, dan igniter menyala, valve shutoff  bahan bakar sisi tekanan rendah membuka, valve shutoff bahan bakar sisi tekanan tinggi membuka dan selama timer 20 menit akan menghitung.

-          Jika valve bahan bakar (FCV) tidak dalam posisi minimum,  unit shutdown terjadi dengan indikasi Fuel Valve Not at Minimum.

-          Saat timer 20 menit selesai, T5.4 akan terverifikasi, pada saat nilai pembacaan kurang dari 400⁰F maka unit akan shutdown dengan indikasi Failed to Ignite.

-          Dan jika lebih dari 400⁰F maka fire start counter dan engine run meter akan menyala, UV flame detector akan membaca pembakaran, system management bahan bakar akan bekerja sebagai control batasan dan 1 menit timer ramp N1 mulai bekerja.

-          Setelah 1 menit selesai, jika N1 speed kurang dari 5000 rpm, maka unit akan shutdown dengan indikasi Failed to Accelerate. Jika N1 naik lebih dari 4500 rpm dan governor bahan bakar bekerja atau Temperature Control, atau pada control T5.4, maka Run signal akan bekerja, igniter akan berhenti, motor starting hydraulic akan berhenti bekerja, generator space heater akan mati dan pompa DC generator lube oil akan stop.

-          Pada saat proses ini tekanan turbine lube oil turun dibawah 6 psig maka akan muncul alarm Turbine Lube Oil Pressure Low dan unit akan shutdown.

-          Pada saat speed N1 sudah mencapai 5000 rpm, tekanan turbine lube turun dibawah 12 psig maka unit akan shutdown. 

-          Setelah speed N1 mencapai 5000 rpm, monitor vibrasi enable, low-speed batasan T5.4 dan shutdown akan dikerjakan dalam governor bahan bakar, dan timer 5 menit warm-up akan bekerja.

-          Setelah 5 menit waktu warm-up, Speed N2 verifikasi harus besar dari 1800 rpm. Jika tidak, indikasi alarm N2 Failed to Accelerate akan muncul dan unit akan shutdown.

-          Setelah timer 5 menit selesai dan mode Run sudah dipilih, N1 speed reference menuju ke governor bahan bakar akan menuju batasan maksimumnya yang menyebabkan kecepatan N2 mencapai speed idle synchronous sebesar 2995 rpm atau mendekati 50 Hz frequency system.

-          Saat speed N2 mencapai nilai switch 1 sebesar 2500 rpm, governor bahan bakar mulai beroperasi pada saat diposisi  control reference N2.

-          Setelah 60 detik, jika N2 tidak mencapai 2500 rpm pada 50 Hz frequency system, Indikasi alarm N2 Failed to Accelerate akan muncul dan unit akan shutdown.

-          Jika mode Man Synchronization yang dipilih, maka operator akan mulai synchron dengan cara manual procedure, pada saat inilah proses syschron dimulai yaitu untuk menutup generator output circuit breaker (52G).

-          Jika seandainya, model Auto Synchron yang dipilih, putaran N2 akan terus accelerasi hingga mencapai Switch 2 yaitu hingga pada setpoint 2995 rpm.

-          Setelah N2 mencapai setpoint Switch 2 atau putarannya sekitar 2995 rpm (jika governor bahan bakar beroperasi pada control N2), dan setelah itu automatic circuit breaker akan bekerja dan timer 1 menit akan menghitung.

-          Dan jika dalam 1 menit generator output circuit breaker tidak menutup ( 52G tidak closed) maka pada HMI akan muncul alarm CIRCUIT BREAKER FAILED TO CLOSE.  

SHUTDOWN / CONTROL ACTION

1.     FSLO (ESN) - Fast Stop Lock-Out (Emergency Stop No motoring)

-       Shutdown yang terjadi secara tiba-tiba dengan cara menutup valve bahan bakar.

-       Saat N25 (HP shaft) putarannya turun hingga mencapai dibawah 300 RPM dan jika temperature T48 masih diatas 1150⁰F (621⁰C)  bertahan selama 10 menit, maka lockout 4 jam berlaku.

-       Lockout 4 jam dapat dihindari jika kondisi FSLO (ESN) dapat direset dan turbine dapat diCranking dalam waktu 6 menit dari trip FSLO.

-       15 menit crank harus diselesaikan secara sempurna untuk mereset timer 6 menit waktu tunda.

-       Dan jika pada saat crank terjadi ganguan (gagal crank), berakibat N25 turun dibawah 300 RPM, dan temperature T48 masih tinggi, maka Lockout 4 jam akan berlaku.

2.     FSWM (ES)- Fast Stop With Motoring (Emergency Stop)

-       Shutdown yang terjadi secara tiba-tiba dengan cara menutup valve bahan bakar.

-       Saat putaran turbin turun mencapai 300 RPM, lakukan/inisial start crank selama 15 menit. Setelah selesai crank tunggu selama 5 menit kemudian lakukan crank kedua (selama 15 menit).

3.     SDTI (SI) - Step Decel To Idle (Step to Idle)

-       Secara tiba-tiba putaran turun mencapai putaran idle (kurang/lebih 6800 RPM) dan generator breaker open.

-       Jika kondisi SDTI (SI)  tidak dapat direset selama 10 detik maka FSWM (ES) akan belaku.

4.     SML (DM) - Slow to Minimum Load (Decelerate to Minimum load)

-       Beban yang turun secara tiba-tiba bertahan selama 20 detik (putaran turun rata-rata pada 9 RPM/detik).

-       Jika kondisi DM tidak dapat direset selama 5 menit, maka NSD akan berlaku.

5.      CDLO (NSD) - CoolDown LockOut (Normal ShutDown)

-       Mengakibatkan Beban dan water/steam akan stop secara normal dengan penurunan putaran 0.75 RPM/detik. Breaker 52G akan terbuka/lepas saat beban minimum tercapai.

-       Setelah breaker 52G terbuka/lepas, maka putaran akan turun (putaran turun mencapai 6800 RPM) dan pertahankan paling lama 5 menit untuk pendinginan (cool down) unit kemudian matikan/tutup bahan bakar, water/steam.

-       Saat N25 (HP Shaft) turun mencapai 300 RPM, lakukan start Crank selama 15 menit.

-       Dan jika kondisi NSD  dapat direset pada saat periode shutdown, status CDLO (NSD) menjadi batal.

PRINSIP DASAR GAS TURBINE TM2500