## ANALISIS KENAIKAN TEMPERATUR PADA BANTALAN PENYANGGA RADIAL
( TURBINE GUIDE BEARING ) DI UNIT 4 PLTA MANINJAU
Dedi Wardianto
Universitas Muhammadiyah Sumatera Barat. Email: dediwardianto@umsb.ac.id DOI: http://dx.doi.org/10.31869/rtj.v3i1.1689
Abstract: Maninjau  hydro  power  plant  is  one  of  power  generation  to  meet  the  electricity  needs  of West Sumatra with a capacity of 68 MW with four units generating machine. Unit 4 Maninjau hydro power plant experiencing abnormalities of the temperature in the  turbine guide bearing resulting in decreased  generation  unit  installed  capacity  of  5  MW  and  the  changing  patterns  of  operation  and maintenance. This thesis aims to find the root of the problem that caused the rise bearing temperature as  well as finding a solution fixes the problem. The method used to analyze investigation process to determine the main causes of a failure mode.
From  the  results  of  the  analysis,  it  was  concluded  that  the  rise  in  temperature  of  turbine  guide bearing not caused by the cooling water flow rate, from the results of calculations that heat transfer has  increased  after  doing  major  overhaul  that  is  from  94,296  kW to  102,154  kW.  Rise  bearing temperature of turbine guide bearing  due to the clearance between the bearing of the shaft does not correspond with the allowed values the manufacturer of the engine when viewed with shaft deflection values  that  occurred  in  unit  4  Maninjau  hydro  power  plant  evidenced  by  thermal  produced  (Hg) greater  value 16,6 % in the amount of 14.133 kW.
Keywords: Turbine guide bearing, Flow rate, Clearance bearings.

## PENDAHULUAN
Salah satu pembangkit penghasil listrik adalah  PLTA  Maninjau  yang  berada  di  Lubuk sao, Tanjung Raya, Agam, Sumbar. Keandalan pembangkit  sangat  dijaga  agar  kebutuhan masyarakat akan listrik terpenuhi. Pada saat ini ada satu unit PLTA Maninjau  yang mengalami ketidaknormalan  operasi  yaitu  pada  bagian peralatan  bantalan  penyangga  radial  ( turbine guide  bearing ).  Pada  saat  ini  temperatur turbine  guide  bearing  sering  mencapai  titik peringatan  (Alarm  65  ˚C,  batas  maksimal diizinkan  beroperasi  70  ˚C)  mengakibatkan unit  4  PLTA  Maninjau  mengalami  penurunan kapasitas  pakai  (derating)  sampai  5  MW  dari operasi  daya  mampunya  17  MW.  Peringatan temperatur turbine guide bearing juga berdampak pada banyak kartu insiden kerusakan  yang  dibuat  oleh  operator  mesin pembangkit  yang  mengakibatkan  kurangnya nilai keandalan peralatan tersebut.
Penurunan kapasitas pakai ini mengakibatkan  banyak  kerugian  baik  dari sistem  teknis,  non  teknis,  maupun  sosial.  Dari sisi  teknis  terjadi  perubahan  pola  operasi  dan pemeliharaan,  sedang  dari  sisi  non  teknis terjadi  kerugian  produksi  listrik  berbanding lurus  dengan  penghasilan  perusahaan,  dan
sedangkan  dari  sisi  sosial,  turunnya  daya mampu  ini  mengakibatkan  pasokan  listrik  ke konsumen  (masyarakat)  berkurang,  hal  ini menjadi  salah  satu  pemicu  adanya  pemadaman listrik bergilir di wilayah Sumatera Barat.

## TINJAUAN PUSTAKA
1. Bantalan (Bearing) Bantalan  ( bearing )  merupakan  komponen mesin  berfungsi  untuk  menumpu  poros  yang mempunyai  beban,  sehingga  putaran  atau gerakan  bolak  baliknya  dapat  berlangsung secara halus.
2. Journal Bearing (Bantalan Luncur)
Journal  bearing merupakan  pendukung beban  dalam  kondisi  radial. Penggunaannya dapat dipertimbangkan dari kemampuan menerima beban yang sangat tinggi.
Gambar 1. journal bearing

## Dalam aplikasi gerakannya dapat berupa:
1. Journal berputar, bearing diam 2. Journal diam, bearing berputar 3. Journal berputar, bearing berputar
Jenis journal bearing ada dua macam, yaitu a. Full journal bearing, lingkaran  luar  journal  dibuat  dengan  ukuran memenuhi lingkaran dalam bearing. b.
Partial journal bearing,
lingkaran antara journal dan bearing mempunyai clearance.
(a) (b)
Gambar  2 . Journal  bearings:  (a)  full  bearing (b) partial bearing
2. Parameter – parameter pada bantalan
2. Tekanan pada bantalan
Untuk menghitung tekanan permukaan rata-rata dapat digunakan rumus :
P =
Dimana :
P : Tekanan permukaan rata-rata  (N/ ) F : Gaya (N) L : Lebar bantalan terpakai (m) D : Diameter nominal journal bearing radial (m)
3. Kelongaran bantalan
Kelonggaran  bantalan  relatif    didapatkan
dengan rumus : 
Dimana : d 2 : diameter bearing (m) d 1 : diameter journal (m) c : kelonggaran bearing (m)
d=d 1 : diameter nominal journal bearing
Kelonggaran  ini  sangat  dipengaruhi  oleh karakteristik  operasi journal  bearing radial. Bila kelonggaran kecil akan dapat mengakibatkan  pemanasan  tinggi  pada journal bearing.
4. Koefisien gesek bantalan Dimana: µ : Koefisien gesek Z : Viskositas pelumas k : Faktor koreksi n : Putaran poros
5. Energi panas
a. Panas dihasilkan
H G =   F v
b. Panas yang dapat dipindahkan
H G = C A ( t b – t a )
Dimana : : Panas yang timbul : Panas yang dipindahkan F : Gaya A : Luas proyeksi = (d.l) C : Koefisien perpindahan panas Bantalan  dengan  ventilasi  :  0,0007-0,0020 kkal/min. /C Bantalan  dengan  ventilasi  :  0,0002-0,0006 kkal/min. /C : Temperatur bantalan : Temperatur udara
: Temperatur lapisan pelumas
= 0,5
3. Penukar panas Plat heat exchnger (PHE)
Plate  type  heat  exchanger terdiri  dari  bahan konduktif  tinggi  seperti stainless  steel atau tembaga.
Gambar 3. Plate type heat exchanger
2. Panas konduksi melalui dinding plat
Transfer  panas  di  antara  dua  fluida  melalui sebuah  dinding  pemisah  secara  umum  dapat ditulis:
) ( . 2 1 T T l A k q k  
3. Koefisien Transfer panas overall, U
Kecepatan  transfer  panas  antara  dua  fluida melalui  dinding  pemisah  yang  datar,  dapat dihitung dengan persamaan:
Q       =  U . A. (T a – T b ) U.A.(T a – T b )     =
A h A k A h T T b c a c b a . 1 . . 1 , ,    U.A     = R A h L A h b c a c     1 . 1 . 1 1 , , U       = . 1 1 1 , , b c a c h k L h  
4. Keefektifan plat heat exchanger Keefektifan heat  exchanger adalah ratio / perbandingan  transfer  panas  aktual  dengan transfer  panas  maksimum  yang  mungkin terjadi.  Sebelum  menghitung  efektifitas,  maka sebelumnya  dicari  transfer  panas  maksimum dengan formula dibawah:
Transfer panas maksimum (q max) q Max = (mcp) min ( T h, in – Tc, in)
Keefektifan heat exchanger (ε)
      in c, in h, min out h, in h, 1 max act T T mcp T T h. mcp q q ε           out h, in h, min in c, out c, 1 max act T T mcp T T c. mcp q q ε    
Karena  itu,  jika  kita  mengetahui heating efficiency heat exchanger , kita bisa menentukan kecepatan transfer panas:
q = q act = E . q max q = E. (mcp) min ( T h,in – c,in )

## METODOLOGI PENELITIAN
Dalam penelitian ini identifikasi masalah dilakukan  dengan  proses  investigasi  untuk dapat  mengetahui  penyebab  utama  dari  suatu modus  kegagalan  (penyebab  masih  belum jelas). Investigasi dilakukan dengan mengumpulkan  data  di  lapangan,  data  desain, pengalaman  dan  teori  penunjang.  Selanjutnya dari  data  dan  teori  tersebut,  digunakan  sebagai bahan  analisa  untuk  mendapatkan  suatu kesimpulan  mengenai  penyebab  utama  dari kegagalan yang pada akhirnya akan didapatkan suatu rekomendasi yang tepat.
Langkah – langkah yang harus dilakukan :
1. Identifikasi penyebab kemungkinan
Dalam  hal  ini  dilakukan  identifikasi  faktor- faktor  apa  saja  yang  mungkin  menjadi penyebab permasalahan
kenaikan temperatur  oli  pelumas  di Turbine  guide bearing.
2. Identifikasi akar masalah
Setelah menjabarkan identifikasi kemungkinan  penyebab  masalah,  kemudian dilakukan  pencarian  akar  masalah  pada kemungkinan penyebab masalah tersebut.
3. Tindakan implementasi solusi ( task )
Setelah diketahui akar masalah dari masing- masing penyebab, maka tindakan selanjutnya  adalah  merumusakan  solusi yang kemudian melakukan tindakan perbaikan.
4. Kesimpulan Kesimpulan  disini  merupakan  hasil  dari serangkaian  tindakan  dari  masing-masing tindakan implementasi solusi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Deskripsi  Kenaikan  Temperatur Turbine Guide Bearing Turbine  guide  bearing  di  unit  4  pada  PLTA Maninjau digunakan sebagai bantalan penyangga  radial  yang  berjenis  jurnal  bearing. Pada  turbine  guide  bearing  terdapat  celah (clearance)  yang membatasi antara bearing dan juga  poros  (Shaft),  Semakin  kecil  celah (clearance)  bantalan  antar  poros  semakin  besar panas  yang  dapat  disalurkan  pada  saat  kedua permukaan  saling  bergesekan,  begitu  juga sebaliknya.
Gambar 4.Grafik Perbandingan temperatur
bearing dan daya sebelum dan setelah major overhaul .

## Perumusan Akar Permasalahan
Sensor temperatur turbine guide bearing
Gambar 5. Tabel kalibrasi sensor temperatur
Pendingin Oli ( Oil Cooler ) A. Pengecekan dan pembersihan sistem pemipaan dari Oil Cooler Data Sat Sebelum  Sesudah Debit Air  liter/menit 127 130
Tabel 1 Data debit air pendingin sebelum dan sesudah pembersihan pemipaan
B. Efektifitas penukar panas ( Cooling Coil )
Tabel 2 Data parameter penukar panas oli pelumas Cooling Coil Diketahui :
Debit  air  sebelum  (Qc before )  = =
21,17 x 10 -4 m 3 /s
Debit air sesudah (Qc after ) = =      21,67 x 10 -4 m 3 /s
Debit oli
= =      20 x 10 -4 m 3 /s
Cp air (Cpc) =          4,18 kJ/Kg 0 C Cp oli (Cph) = 2,09 kJ/Kg 0 C ρ air = 998,57 Kg/m 3 ρ oli = 940 Kg/m 3
laju aliran massa
ṁc sebelum  =  Qc  x ρ air
=  21,17x10 -4 m 3 /s x 998,57 Kg/m 3
=  2,1136  Kg/s
ṁc sesudah   =  Qc x ρ air
= 21,67x10 -4 m 3 /s x 998,57 Kg/m 3
=  2,164  Kg/s
ṁh                 =  Qh x ρ oli = 20x10 -4 m 3 /s x   940 Kg/m 3
=  1,88 Kg/s
Paramete r Sat before after Temp oli o C 50 52 Temp water in / Tci o C 26 26 Temp water out / Tco o C 29 30 Cooling Water Flow Ltr/mi n 127 130
a. Effectivitas sebelum major overhaul
Cc  =   ṁc x Cpc =    2,1136 Kg/s x 4,18 kJ/Kg 0 C =     8,835    kW/ 0 C
Ch   =     ṁh x Cph = 1,88  Kg/s x 2,09  kJ/Kg 0 C = 3,929    kW/ 0 C Karena Ch < Cc maka, Ch = Cmin
- q max = Cmin (Thi-Tci) =    3,929      kW/ 0 C  (  50-
26) 0 C
=  94,296 kW - ɛ (eff) = x
100
= x 100 % =       0,1349 x 100 % - ɛ (eff) =  13,49 % - Heating Efficiency = q max  . ɛ (eff).
= 94,296  kW      x    13,49    % = 12,72  kW
b. Effectivitas sesudah major overhaul
- Cc    =  ṁc x Cpc = 2,164 Kg/s x 4,18 kJ/Kg 0 C
= 9,046    kW/ 0 C - Ch = ṁh x Cph = 1,88  Kg/s x 2,09  kJ/Kg 0 C
= 3,929    kW/ 0 C
Karena Ch < Cc maka, Ch = Cmin
- q max = Cmin (Thi-Tci) =  3,929    kW/ 0 C ( 52-26) 0 C =  102,154 kW - ɛ (eff) =
x 100
= x 100 % =     0,1841 x 100 % - ɛ (eff) =     18,41 % - Heating  Efficiency  = q  max . ɛ (eff)
= 102,154 kW  x 18,41
= 18,81  kW
Dari perhitungan performa pendinginan penukar panas oli pelumas seperti diatas, maka hasil  perhitungan  dapat  dilihat  pada  tabel  3.2 dibawah ini:
Tabel . Hasil perhitungan performa Cooling
Coil sebelum dan seudah MO

## Shaft Run Out dan Vibrasi
Data  hasil  shaft  run  out  dan  vibrasi merupakan  parameter  yang  harus  dilihat  untuk menganalisa  kemungkinan  terjadinya  panas yang  timbul  akibat  gesekan  antar  bantalan  dan shaft  generator.  Nilai  tidak  sesuai  standar  akan berdampak pada gesekan antar permukaan yang menjadi pemicu utama besarnya transfer energi panas  dari  shaft  genarator  ke  bantalan penyangga radial.
Gambar 6 Data hasil shaft run out unit 4 PLTA Maninjau Data Sat Before After q max kW 94,296  102,154 Effectivitas % 13,49 18,41 Effisiensi panas kW 12,72 18,81
Gambar 7. Grafik vibrasi sebelum dan sesudah
major overhaul .
Perhitungan  panas  yang  timbul  akibat  gesekan radial jurnal bearing.
Diketahui:
Diameter poros (Dp) : 560 mm Diameter jurnal bearing (d)  : D p + Clearance Nominal : 560 + (0,30 ) : 800 mm Clearance (c)  saat  ini                            :  Clearance Nominal – Simpangan : 0,30 - 0,05 : 0,25 mm Clearance (c) design : 0,30 mm Viscosity SAE 10 @65 0 C(Z) :   0,012 kg/m-
s Tinggi jurnal bearing (L) : 225 mm Gaya Radial max  (F) : 56 kN Putaran poros      (n) : 600 Rpm Faktor Koreksi   (k) : 0,002 a. Besar tekanan jurnal bearing
=
=  0,44 N/mm 2
b. Besar koefisien gesek jurnal bearing
1,00996 c. Panas dihasilkan
= 1,00996 x 56000 N x = 1193626,24 Watt = 1193,63 kW Dengan  menggunakan  cara  yang  sama,  jika perhitungan panas yang dihasilkan
menggunakan clearance design (0,3 mm) maka didapat H G = 995,02 kW  (16,6% H G celarance = 0,25 mm).

## PENUTUP Simpulan
Berdasarkan  permasalahan  yang  dibahas yaitu  mengenai  masalah  kenaikan  temperatur pada bantalan penyangga radial di unit 4 PLTA Maninjau,  maka  dapat  ditarik  kesimpulan sebagai berikut:
1. Setelah  dilakukan major  overhaul unit  4 pada  tahun  2015,  selisih  celah  bantalan dengan poros terhadap nilai standar mengakibatkan  besarnya  koefisien  gesek yang  berdampak  pada  tingginya  panas  yang akibat  gesekan  tersebut,  yaitu  sebesar 1193,63    kW  atau  lebih  besar  16.6  % dengan nilai panas jika celah bantalan sesuai standar mesin pembangkit yaitu 995,02 kW.
2. Menganalisa  penyebab  utama  kenaikan temperatur  pada  turbine  bearing  yaitu dilakukan dengan proses pertama identifikasi
penyebab kemungkinan kenaikan  temperatur  pada  turbine  bearing, proses  kedua  yaitu  dengan  identifikasi  akar masalah, proses ketiga tindakan implementasi  solusi  ( task )  dan  tahap keempat  yaitu  kesimpulan  dari  rumusan solusi yang kemudian melakukan tindakan.
3. Cara  mengatasi  agar  temperatur  sesuai dengan  standar  operasi  yaitu  dengan melakukan  adjusting  celah  bearing  sesuai dengan standar manual book.

## Saran
Untuk  penulis  selanjutnya  dapat  mengambil judul  tentang  analisa  vibrasi  PLTA  yang berkaitan dengan proses alignment.

## DAFTAR PUSTAKA
Coulson  and  Richardson’s.  2002.  Chemical Engineering. London.
F. Simmons, Gregory. Journal Bearing Design, Lubrication,  Operation  For  Enhanced Performance. 2013. Lulea.
Irawan,  Agustinus  Purna.  2009.  Diktat  Elemen
Mesin. Universitas Tarumanegara.
Kern,  Donal  Q.  1950.  Proses  Heat  Transfer.
New York. Ozisik, M.Necati. 1985. Heat Trabsfer (a Basic
Approach). United States.
P.Boyce,  Meherwan.  Gas  Turbine  Engineering Handbook. 2012. London.
P. Pennacchi. Advances In Steams Turbine For Modern Power Plants. 2017. London.
PT.  PLN  (Persero)  UPK  Bukitinggi.  2015. Laporan  Pemeliharaan  Major  Overhaul Unit 4 PLTA Maninjau. Bukittinggi.
Scott,  Robert.  2005.  Machenery  Lubrication. London. Sularso, Ir. M.S., M.E., 1997. Dasar
Perancangan  dan  Pemilihan  Elemen
Mesin. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.
Thosiba. 1983. Final As Built Drawing. Japan : PLTA Maninjau.