ISSN: 2721-6225 (print) https://ppjp.ulm.ac.id/journals/index.php/rot
ISSN: 2745-6331 (online) page 235-244

## ANALISIS PENGARUH VIBRASI TERHADAP PERFORMA BOILER FEEDWATER PUMP (BFP) 3B PLTU ASAM ASAM
Yanuar Iswahyudi 1) , Mastiadi Tamjidillah 2)
1,2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat Jl. Akhmad Yani Km. 35,5 Banjarbaru, Kalimantan Selatan, 70714 Email: yanuariswahyudi@live.com

## Abstract
In  December  2016  until  January  2017,  there  was  a  significant  decreasing performance of Unit 3 PLTU Asam  Asam in supplying electric power. This was because  of  some  problems  in  Boiler  Feedwater  Pump  (BFP)  3B.  Then  the problems  have to  be solved by the Turbine  and  Auxiliary Maintenance  Crew by some repairs. The repair of BFP 3B are in the internal running clearance problem and bending shaft problem. After the repair of them, calculation data show that the pump  total  efficiency  increasing  by  10  %,  and  the  vibration  zone  move  from  D zone (dangerous) to A zone (safe for continuous operation).

## Keyword: BFP, Vibration, Efficiency

## Abstrak
Pada Desember 2016 hingga Januari 2017, terjadi penurunan kinerja PLTU Asam Asam Unit 3 yang signifikan dalam penyediaan tenaga listrik. Hal ini dikarenakan adanya permasalahan pada Boiler Feedwater Pump (BFP) 3B. Kemudian masalah harus diselesaikan oleh Turbin dan Kru Pemeliharaan Tambahan dengan beberapa perbaikan.  Perbaikan  BFP  3B  berada  pada  masalah  jarak  jalan  internal  dan masalah  poros  tekuk.  Setelah  diperbaiki,  data  perhitungan  menunjukkan  bahwa efisiensi  total  pompa  meningkat  sebesar  10%,  dan  zona  getaran  berpindah  dari zona D (berbahaya) ke zona A (aman untuk pengoperasian berkelanjutan).
Kata Kunci: BFP, Getaran, Efisiensi

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  listrik  adalah  salah  satu  kebutuhan  utama  masyarakat  umum  di Indonesia sekarang ini. Hampir semua alat kebutuhan rumah tangga menggunakan energi  listrik  untuk  kemudian  dikonversikan  menjadi  energi  kinetik  maupun panas.  Fakta  ini  mengharuskan  adanya  ketersediaan  energi  listrik  yang  cukup untuk masyarakat.
Di Wilayah Kalimantan Selatan dan Tengah, energi listrik untuk masyarakat diperoleh dari beberapa pembangkit listrik seperti Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), dan juga Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Dari beberapa pembangkit listrik tersebut, PLTU merupakan pembangkit  yang  mempunyai  nilai  kapasitas  paling  besar  untuk  menyediakan listrik  di  Wilayah  Kalimantan  Selatan  dan  Tengah.  PLTU  juga  merupakan pembangkit  listrik  yang  bisa  dioperasikan  secara  kontinyu  atau  berkelanjutan mengingat memang kebutuhan listrik masyarakat 24 jam sehari tanpa henti.
PLTU  Asam  Asam  merupakan  pembangkit  listrik  utama  untuk  Wilayah Kalimantan Selatan dan Kalimantan Tengah. PLTU Asam Asam mempunyai daya terpasang 4 unit x 65 Mega Watt. PLTU Asam Asam diharuskan beroperasi secara berkelanjutan  sehingga  diharapkan  selalu  dalam  kondisi  handal.  Dalam pengoperasianya ada beberapa peralatan utama yang sangat berpengaruh terhadap kondisi operasi PLTU Asam Asam seperti salah satunya adalah pompa pengisi air boiler atau biasa disebut Boiler Feedwater Pump (BFP).
Pada  PLTU  Asam  Asam, Boiler  Feedwater  Pump berfungsi  untuk memompakan  air  pengisi  boiler  dari deaerator menuju steam  drum. Jika  BFP gagal beroperasi maka akan menimbulkan kegagalan operasi pada satu unit yang bersangkutan. Pada setiap unit di PLTU Asam Asam, terdapat dua buah BFP yang dalam kondisi normalnya beroperasi dengan sistem 2 x 100 % yang berarti bahwa satu pompa operasi, sedangkan satu pompa standby.
Dalam  pengoperasian Boiler  Feedwater  Pump PLTU  Asam  Asam terdapat beberapa permasalahan yang pada akhirnya berdampak pada kehandalan unit yang mana  sangat  berpengaruh  pada  suplai  ketersediaan  listrik  untuk  masyarakat. Permasalahan  BFP  pada  PLTU  Asam  Asam  terjadi  pada  Unit  3  PLTU  Asam Asam,  yaitu  permasalahan  ampere  dan  getaran  (vibrasi)  tinggi  yang mengakibatkan  unit  3  PLTU  Asam  Asam  tidak  bisa  beroperasi  sampai  kondisi optimalnya.
Pada penelitian terdahulu pada tahun 2014  yang berjudul “Analisis Vibrasi Pada  Pompa  Pendingin  Primer  JE01  AP003”  oleh  Pranto  B,dkk  menjelaskan tentang analisa penyebab vibrasi pompa sentrifugal yang dapat dilakukan dengan pembacaan spectrum frekuensi vibrasinya. Mengacu pada penelitian tersebut dan mengingat pentingnya fungsi dari BFP pada unit 3 PLTU Asam Asam ini, maka diperlukan  kajian  tentang  vibrasi  BFP  PLTU  Asam  Asam  Unit  3  agar permasalahan ini tidak menjadi pembatas unit untuk beroperasi secara optimal.

## Pompa Sentrifugal Bertingkat Banyak (Multi Stage)
Pompa secara definisi merupakan peralatan konversi energi yang digunakan untuk merubah energi mekanik penggerak menjadi energi aliran fluida. Dalam hal ini fluida yang bekerja pada pompa merupakan fluida incompressible.
Agar  supaya  bisa  bekerja  pompa  membutuhkan  /  mengambil  daya  dari mesin  penggerak  pompa.  Di  dalam  roda  jalan  fluida  mendapat  percepatan sedemikian  rupa  sehingga  fluida  tersebut  mempunyai  kecepatan  mengalir  keluar dari sudu – sudu jalan. Kecepatan keluar fluida ini selanjutnya akan berkurang dan berubah menjadi tinggi kenaikan H (head) di sudu – sudu pengarah atau di rumah spiral pompa (rumah keong) (Frietz Dietzel, 1996).
Selisih energi per satuan berat atau head total dari zat cair pada flens keluar (tekan) dan flens masuk (isap)  disebut head total pompa. Gambar 1 menunjukkan detail bagan pada pompa sentrifugal.
Gambar 1. Bagian - Bagian Pompa Sentrifugal
Pompa  bertingkat  banyak  seperti  pada  Gambar  2  menggunakan  beberapa impeler yang dipasang secara berderet (seri) pada satu poros. Zat cair yang keluar dari  impeler  pertama  dimasukkan  ke  impeler  berikutnya  dan  seterusnya  hingga impeler  terakhir.  Head  total  pompa  ini  merupakan  jumlahan  dari  head  yang ditimbulkan oleh masing ‐ masing impeler sehingga relatif tinggi.
Bila  tinggi  kenaikan  pompa  harus  lebih  besar  dari  100  m  kolom  zat  cair, maka  pompa  harus  dibuat  beberapa  tingkat  berturut  –  turut  dan  dihubungkan menjadi satu (Frietz Dietzel, 1996).

## Gambar 2.  Pompa Bertingkat Banyak

## Effisiensi Pompa
Pompa tidak dapat mengubah seluruh energi kinetik menjadi energi tekanan karena ada sebagian energi kinetik yang hilang dalam bentuk losis. Setiap pompa dirancang  pada  kapasitas  dan  head  tertentu,  meskipun  dapat  juga  dioperasikan pada  kapasitas  dan  head  yang  lain.  Efisiensi  pompa  akan  mencapai  maksimum pada designed point tersebut, yang dinamakan dengan titik BEP. Untuk kapasitas yang lebih kecil atau lebih besar efisiensinya akan lebih rendah.
Efisiensi  total  pompa  adalah  perbandingan  antara  daya  hidrolis  pompa dengan daya poros pompa, dapat dinyatakan dan dicari dengan rumus (1), (2), (3), (4), (5), dan (6).
= (1) = (2) = (3) = (4)
= (5) = (6) Dimana : : effisiensi total pompa (%) : daya hidrolis pompa (Watt) : daya poros masukan pompa (Watt) : massa jenis fluida kerja (kg/m 3 ) : gravitasi (m/s 2 ) : head manometrik (m) Q : debit air (m 3 /s) : arus listrik motor penggerak (Ampere) V : tegangan motor (Volt) : effisiensi penggerak (%) : head sisi outlet (m) : head sisi inlet (m) : tekanan sisi outlet pompa (Pa) v out : kecepatan aliran fluida outlet (m/s) z out : beda ketinggian pompa – reservoir outlet (m) : tekanan sisi inlet pompa (Pa) v in : kecepatan aliran fluida inlet (m/s) z in
: beda ketinggian reservoir inlet – pompa (m)

## Vibrasi
Jika suatu peralatan bekerja pasti akan menimbulkan suatu getaran / vibrasi. Besaran  maksimal  yang  diperbolehkan  agar  suatu  peralatan  dapat  bekerja  secara optimal sudah ada standarisasinya. Untuk pompa dengan kapasitas besar 300 kW – 50 MW menggunakan standarisasi ISO sesuai dengan Tabel 1.
Tabel 1. Zona vibrasi pada pompa BFP 3B Zona vibrasi Nilai vibrasi (dalam mm/s RMS) Keterangan A 0 – 2,3 Kondisi sangat baik B 2,3 – 4,5 Pengoperasian jangka panjang C 4,5 – 7,1 Pengoperasian jangka pendek D Lebih dari 7,1 Berbahaya
Pada  pompa,  vibrasi  sering  kali  menjadi  permasalahan  sehingga menyebabkan  gagal  operasi  pada  pompa  tersebut.  Untuk  itu  diperlukan  adanya analisa  vibrasi  untuk  menentukan  masalah  apa  yang  mungkin  terjadi  dan bagaimana  penanganan  selanjutnya.  Pembacaan  vibrasi  dapat  dilakukan  dengan menggunakan  alat  vibrometer  yang  mana  dapat  menunjukkan  frekuensi  dan amplitudo  yang  terjadi.  Identifikasi  terhadap  amplitudo  yang  tinggi  yang  terjadi pada hasil pengukuran spektrumnya (amplitudo dan frekuensi) dan kemungkinan penyebabnya dapat dilihat pada Tabel 2.

## Tabel 2. Tabel kemungkinan penyebab getaran

## METODE PENELITIAN
Pengambilan   data   penelitian   ini   dilakukan   di   PT   PLN   (PERSERO) Sektor Pembangkitan Asam Asam Unit 3 dan 4. Studi pustaka dilakukan di PLTU Asam  Asam,  manual  book  terkait,  data  yang  ada  pada  bagian  Engineering  dan Central  Control  Room  (CCR),  serta  silabus  yang  berkaitan  dengan  Boiler Feedwater Pump.
Data  yang  digunakan  sebagai  bahan  penelitian  merupakan  parameter  pada sistem  pengisian  air  pada  unit  3  PLTU  Asam  Asam.  Data  tersebut  digunakan sebagai parameter terjadinya gangguan pada sistem pengisian air yang disebabkan oleh  kerusakan  pada  Boiler  Feedwater  Pump.  Spesifikasi  BFP  3B  PLTU  Asam Asam secara lengkap terdapat pada Tabel 3.
Tabel 3. Spesifikasi Boiler Feedwater Pump 3B PLTU Asam Asam Name Item
Unit Specifications Feedwater pump
Type:Pump/motor ----- 100TS 2 -I/STMKS450-2 Rotary speed: Pump/mo tor rpm 2890/2978 Flow m³/h 344 Pressure m 1340 Stage number Stage  10 Allowable vacuum suction height M 7.5 Efficiency % -----78% Shaft power KW 1517 Motor power KW 1800 Motor voltage V 6000 Manufacturer Zhenzhou electrical machinery company
Pengambilan data parameter awal  adalah dengan menggunakan data  ketika BFP 3B beroperasi meliputi data vibrasi, ampere, tekanan masuk pompa, tekanan keluar pompa, serta  flow air  yang dihasilkannya.  Data tersebut  diambil dari data logsheet  tim  operator,  trend  display  control  room,  dan  data  dari  tim  Predictive Maintenance.
Data  saat  perbaikan  akan  diambil  dari  hasil  pengukuran  tim  Pemeliharaan Turbin.  Data  yang  diambil  merupakan  data  aktual  dan  diharapkan  dapat menunjukkan  kerusakan  yang  terjadi  pada  BFP  3B.  Parameter  yang  diambil adalah clearance pada bushing antar tingkat impeller dan juga data kelurusan shaft.
Pengambilan  data  parameter  akhir  dilakukan  setelah  BFP  3B  selesai dilakukan perbaikan dan dioperasikan lagi. Parameter yang diambil sama dengan parameter  awal  yaitu  vibrasi,  ampere,  tekanan  masuk  pompa,  tekanan  keluar pompa, serta flow air yang dihasilkannya.
Setelah  pengolahan  data  selesai  dilakukan,  maka  hasil  pengolahan  data tersebut akan disusun dalam bentuk tabel dan grafik agar mudah untuk dilakukan analisa. Penyajian dalam bentuk tabel bertujuan untuk menunjukkan hasil analisa dari  seluruh  data  yang  diambil.  Penyajian  dalam  bentuk  grafik  bertujuan  untuk menampilkan secara keseluruhan hasil pengambilan data. Grafik yang ditampilkan menunjukkan hubungan antara satu parameter dengan parameter lainnya, sehingga dapat  dilakukan  analisa  bagaimana  pengaruh  antar  parameter.  Melalui  analisa grafik  tersebut  akan  dapat  ditarik  kesimpulan  apakah  ada  pengaruh  vibrasi terhadap performa pada Boiler Feedwater Pump 3B PLTU Asam Asam.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  vibrasi  Boiler  Feedwater  Pump  3B  PLTU  Asam  Asam  ditunjukkan dalam Gambar 3.
Gambar 3. Spektrum dan Bentuk Gelombang Vibrasi BFP 3B
Gambar  3  adalah  data  vibrasi  pada  tanggal  13  Februari  2017  pukul  15.21 WITA  yang  merupakan  titik  tertinggi  vibrasi  BFP  3B.  Pada  Gambar  3  dapat
dilihat bahwa amplitudo maksimal berada pada 2x rpm arah horisontal  yang jika dilihat  dari  tinjauan  pustaka  merupakan  adanya  indikasi  parallel  misalignment pada sisi pompa BFP 3B.
Jika  ditinjau  dari  bentuk  gelombang  yang  terbentuk  oleh  terjadinya  vibrasi pada  Gambar 3, terbentuk pola vibrasi  akibat misalignment. Sementara itu kalau dilihat lebih detail lagi pada gambar bentuk gelombang, pada area yang dilingkari warna  merah  juga  terdapat  kekosongan  ruang  yang  juga  menandakan  adanya indikasi  unbalance  pada  pompa  BFP.  Jadi  dapat  disimpulkan  bahwa  penyebab vibrasi  yang  paling  mendekati  adalah  terjadinya  keausan  pada  beberapa  bagian internal  clearance  dan  juga  terjadinya  bengkok  poros  yang  menyebabkan perubahan nilai alignment
Dikarenakan menurut analisa penyebab vibrasi, permasalahan utama adalah pada  kelurusan  poros  dan  juga  keausan  maka  Tim  Pemeliharaan  Turbin melakukan  pembongkaran  dan  melakukan  pengukuran  beberapa  parameter  yang terkait untuk kemudian dilakukan perbaikan, di antaranya adalah :
a. Run-out kelurusan poros pompa.
b. Internal Clearance pada wear ring dan bushing .
Pada  Tabel  4  sampai  9  menunjukkan  hasil  pengukuran  pada  setiap parameter yang dilakukan perbaikan. Untuk diketahui bahwa nilai maksimal dari run-out kelurusan poros maksimal adalah sebesar 0,06 mm. Kemudian untuk nilai maksimal internal clearance adalah 0,50 mm. Pada tabel 6 sampai 9 ada beberapa nilai  yang  diberi  warna  merah  untuk  menunjukkan  bahwa  pada  nilai  tersebut sudah melebihi internal clearance yang didapat dari manual book .
Tabel 4. Hasil run-out sebelum dilakukan perbaikan (x 10 -2 mm)
Tabel 5. Hasil run-out setelah dilakukan perbaikan  (x 10 -2 mm)
Tabel 6. Hasil pengukuran clearance antara diffusing vane impeller dan interstage bushing sebelum perbaikan Impeller number Diffusing vane impeller Outside diameter ( mm) Interstage bushing inside diameter (mm) Clearance (mm) 1 101.7 103.50 1.80 2 102.23 104.20 1.97 3 102.33 104.42 2.09 4 102.41 105.22 2.81 5 102.55 104.95 2.40 6 102.74 104.73 1.99 7 102.31 104.52 2.21 8 102.66 104.91 2.25 9 102.99 104.52 1.53 10 102.52 N/A N/A
Tabel 7. Hasil pengukuran clearance antara diffusing vane impeller dan interstage bushing setelah perbaikan Impeller number Diffusing vane impeller Outside diameter ( mm) Interstage bushing inside diameter (mm) Clearance (mm) 1 103.4 103.90 0.50 2 103.44 103.90 0.46 3 103.51 103.90 0.39 4 103.38 103.90 0.52 5 103.48 103.90 0.42 6 103.39 103.90 0.51 7 103.39 103.90 0.51 8 103.44 103.90 0.46 9 104.43 103.90 0.47 10 103.44 103.90 0.46
Tabel 8. Clearance antara impeller dan wear ring sebelum perbaikan (dalam mm) Impeller number Front side clearance Middle side clearance impeller wear ring impeller Wear ring 1 187.46 189.09 1.63 197.53 199.15 1.62 2 167.53 169.10 1.57 177.90 179.30 1.40 3 167.62 169.35 1.73 177.54 179.30 1.78 4 167.97 170.20 2.23 177.85 180.20 2.35 5 167.89 170.22 2.33 177.85 180.26 2.41 6 167.89 170.16 2.27 177.89 180.10 2.21 7 166.57 168.92 2.35 177.58 178.87 2.29 8 167.82 169.95 2.13 177.78 179.98 2.20 9 168.07 169.57 1.50 177.92 179.58 1.66 10 167.15 168.54 1.39 177.69 179.10 1.41
Tabel 9. Clearance antara impeller dan wear ring sesudah perbaikan (dalam mm) Impeller number Front side clearance Middle side clearance impeller wear ring impeller Wear ring 1 188.32 188.81 0.49 198.34 198.84 0.50 2 168.20 168.72 0.52 178.24 178.72 0.48 3 168.21 168.70 0.49 178.27 178.72 0.45 4 168.20 168.70 0.50 178.31 178.72 0.41 5 168.19 168.70 0.51 178.19 178.72 0.53 6 168.26 168.70 0.44 178.19 178.72 0.53 7 168.24 168.70 0.46 178.22 178.72 0.50 8 168.19 168.70 0.51 178.21 178.72 0.51 9 168.23 168.70 0.47 178.22 178.72 0.50 10 168.24 168.70 0.50 178.20 178.72 0.52
Gambar 4. Grafik Vibrasi BFP 3B Sebelum Dan Sesudah Perbaikan
Gambar 4 menunjukkan perbedaan yang sangat signifikan pada nilai vibrasi BFP 3B PLTU Asam Asam. Garis warna oranye menunjukkan tren vibrasi setelah perbaikan.  Garis  warna  biru  menggambarkan  tren  vibrasi  sebelum  adanya perbaikan sampai pompa dinyatakan berbahaya untuk beroperasi.
Gambar 5. Grafik Hasil Perbandingan Effisiensi Pompa BFP 3B
Dari Gambar 5 terlihat bahwa ada perbedaan yang cukup signifikan dengan hasil  effisiensi  pompa  BFP  3B  sebelum  dan  sesudah  dilakukan  perbaikan. Perbaikan  hasil  ini  menunjukkan  bahwa  memang  perbaikan  vibrasi  yang dilakukan Tim Pemeliharaan Turbin untuk pompa BFP 3B ini sangat berpengaruh terhadap nilai effisiensi kerja pompa secara keseluruhan.

## KESIMPULAN
Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Dari analisa spektrum dan bentuk gelombang vibrasi didapatkan data bahwa penyebab  permasalahan  vibrasi  pada boiler  feedwater  pump 3B  PLTU Asam  Asam  adalah  adanya  ketidaklurusan  poros  dan  juga  nilai internal running  clearance yang  sudah  melebihi  standard  sehingga  mengakibatkan unbalance dan misalignment pada pembacaan vibrasi.
2. Perbaikan  permasalahan  vibrasi  dilakukan  dengan  cara  penggantian  poros pompa baru yang memiliki nilai maksimal run-out 0,03 mm dan melakukan perbaikan internal running clearance pada wear ring dan bushing sehingga mempunyai nilai maksimal 0,53 mm.
3. Nilai  vibrasi  pada boiler  feedwater  pump 3B  setelah  dilakukan  perbaikan menunjukkan  nilai  vibrasi  maksimal  1,5  mm/s  RMS  (Zona  A)  pada beberapa  pengujian  yang  mana  jauh  lebih  baik  dari  pada  vibrasi  sebelum perbaikan yang mencapai 14,1 mm/s RMS (Zona D).
4. Nilai  perhitungan  effisiensi  pompa boiler  feedwater  pump 3B  setelah perbaikan menunjukkan hasil rata – rata 75,3 % yang mana lebih baik dari pada  kondisi  sebelum  perbaikan  yaitu  hanya  mempunyai  rata  –  rata effisiensi sebesar 65,98 %.

## REFERENSI
China    Chengda    Engineering.    2011.    Turbine    Operation    Manual.    Asam Asam   :   PLTU Kalimantan Selatan (2x65MW).
Dietzel, Fritz. 1996. Turbin, Pompa dan Kompresor. Jakarta : Erlangga. Handayani,  Sri  Utami.  2013.  Bahan  Ajar  Pompa  dan  Kompresor.  Semarang  :
Universitas Diponegoro.
Mechanical  vibration  —  Evaluation  of  machine  vibration  by  measurements  on non-rotating  parts.  The  International  Organization  for  Standardization. 2009.
Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries API 610. Eleventh edition. American Petroleum Institute. Washington DC. 2010. Standart  Pompa  ve  Makina. Performance  Test  of  Centrifugal  Pumps . http://www.standartpompa.com. Diakses pada 15 Desember 2018 https://www.maintenance.org/topic/understanding-visually-2x-vibration-in- misaligned-shaft. Diakses pada 22 Januari 2019.
TIARA Reliability Solution. Analisis Kerusakan pada Mesin. Pranto B,dkk. 2014. Analisis Vibrasi Pada Pompa Pendingin Primer JE01 AP003.
Buletin Pengelolaan Reaktor Nuklir Volume XI.