## ANALISA UNJUK KERJA INDUCED DRAFT FAN PLTU ASAM- ASAM UNIT 3 DAN 4
Akhmad Syarief 1) , Wisnu Setyo Nugroho 2) , Andy Nugraha 3)
1,2,3 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat email: akhmad.syarief@ulm.ac.id 1) , wisnuohm@gmail.com 2)* , andy.nugraha@ulm.ac.id 3)

## ABSTRACT
Throughout  the  year  2015,    PLTU  Asam  Asam  Unit  3  and  4’s  Induced  draft  fans frequently  having  issues.  These  issues  were  affects  customer’s  elecricity  consumption because of load generated from PLTU Asam Asam unit 3 and 4 is was decreased heavily, seldom made the unit shut down for maintenance.  This issues was being discussed and investigated  to  find  the  source  and  solutian  to  fix  it.  After  the  investigation,  it  is  found that fly ash who was being carried by flue gas through IDF was stuck to fan’s blade and create  unbalance  in  its  rotation.  Next  modification  was  applied  to  fly  ash  transmitter  to make sure its operating continous because it has been stopped for a while. The effect of this  modification  is  quite  significant  if  we  compare  data  from  before  and  after modification, it can be see that derating and shutdown because of IDF problem is fewer than what it was before modification.
Keywords : IDF, Vibration, Modification

## PENDAHULUAN
PLTU Asam Asam memiliki alat alat penting pada sistem kerjanya, salah satunya yaitu  pada Induced  Draft  Fan . Induced  Draft  Fan merupakan  salah  satu  bagian  dari sistem Air And Flue Gas . Air and flue gas system berfungsi untuk menyuplai kebutuhan udara  pembakaran  dalam boiler .  Dalam  hal  ini Induced  Draft  Fan berfungsi  sebagai penghisap udara yang telah bercampur dengan abu sisa pembakaran pada boiler. Induced Draft Fan merupakan salah satu  komponen penting di  Pembangkit  Listrik Tenaga Uap, apabila  mengalami  permasalahan  maka  berdampak  menurunnya  efisiensi  pembakaran pada  sebuah  pembangkit  listrik.  Masalah  yang  sering  terjadi  pada Induced  Draft  Fan adalah terjadinya vibrasi pada sisi fan maupun motornya. Vibrasi ini kemungkinan besar disebabkan  oleh  menumpuknya  abu  sisa  pembakaran  yang  tidak  tertangkap  oleh Electrotatic Precipitator ( ESP ) dan mengakibatkan unbalance pada fan . Pada unit #3 dan #4  ESP  yang  digunakan  menggunakan  tipe row dengan rapper yang  terletak  secara vertical dan horizontal .  Pada  ESP  unit  3  dan  4  terjadi  penurunan  kinerja  karena  trafo rectifier  row 1  dan  2 trip .  Dari  kondisi  ini  kemudian  dilakukan  modifikasi  pada transmitter ESP yang kemudian akan mempengaruhi unjuk kerja Induced Draft Fan .
Dari latar belakang masalah tersebut perlu diadakannya analisis yang berhubungan dengan unjuk kerja Induced Draft Fan yaitu dengan judul “Analisis Unjuk Kerja Induced Draft Fan pada PLTU Asam-Asam Unit 3 dan 4”.

## Prinsip Kerja PLTU
PLTU  menggunakan  uap  air  sebagai  fluida  penggerak  yang  bersirkulasi  secara tertutup. Siklus tertutup dapat diartikan memanfaatkan fluida yang sama secara kontinue. Dalam  sikulus  ini  air  diubah  menjadi  uap superheat pada  boiler  sehingga  dapat digunakan  untuk  memutar  poros  turbin.  Dari  turbin  uap  sisa  keluar  menuju  kondensor untuk  penurunan  suhu  menggunakan  air  pendingin  agar  berubah  fase  menjadi  air.  Air kondensat  dapat  digunakan  lagi  sebagai  air  pengisi boiler tetapi  sebelum  itu  dilakukan pemanasan  awal  secara  bertahap  dengan  menggunakan  heater-heater.  Sumber  panas heater dari ekstraksi turbin seperti yang tergambar pada Gambar 1.

## Gambar 1. Siklus Air dan Uap pada PLTU

## Air And Flue Gas System
Air and Flue Gas system adalah salah satu sistem utama pada PLTU yang berfungsi untuk mengatur laju alir udara dalam boiler . Sistem ini dibagi menjadi tiga bagian yaitu Primary Air  system, Secondary Air  System dan Gas System . Display pada control  room PLTU Asam Asam unit 3 dan 4 dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Air and flue gas system PLTU Asam Asam Unit 3 dan 4

## 1. Primary air system
Primary  air  system fungsinya  adalah  untuk  menyuplai  udara  primer  pembakaran. Selain  sebagai  udara  pembakaran ,  primary  air dari Primary  Air  Fan berfungsi  untuk mengeringkan  sekaligus  membawa  batubara  halus  yang  sebelumnya  telah  diproses  di pulverizer. Primary air ini sebelumnya telah melalui primary air heater dengan tipe shell and tube untuk meningkatkan temperaturnya.

## 2. Secondary air system
Secondary  Air  system fungsinya  adalah  untuk  menyediakan  udara  sekunder  yang diperlukan  untuk  mencapai  pembakaran  sempurna  pada  boiler.  Udara  atmosfer  dihisap Force Draft Fan dan didorong ke secondary air heater . Udara panas dari secondary air heater lalu  masuk  ke wind  box dan  kemudian  didistribusikan  ke  tiap burner yang  ada untuk menciptakan pembakaran.

## 3. Gas system
Gas panas  dari  pembakaran  ( flue  gas )  difungsikan  sebagai  sumber  energi  panas. Gas  panas  dari furnace dialirkan  ke superheater , economizer ,  dan  kemudian  dibagi menjadi  dua jalur menuju primary air  heater dan secondary air  heater .  Jalur kedua air heater tersebut  kemudian  akan  menjadi  satu  kembali  dan  gas  masuk  ke Electrostatic
Precipitator (ESP)  yang  merupakan  alat  penangkap  debu.  Dari  ESP  gas  ditarik  oleh Induced Draft Fan untuk diarahkan ke atmosfer melalui cerobong ( stack) .

## Vibrasi
Getaran  yang  muncul  pada  suatu  mesin  dapat  memproyeksikan  kondisi  gerakan- gerakan  yang  tidak  dikehendaki  di  komponen  mesin.  Untuk  itu  pengukuran  vibrasi  dan analisa getaran dipergunakan mendiagnosa keadaan suatu mesin, seperti adanya roda gigi aus  akan  memunculkan  getaran  dengan  amplitudo  tinggi  pada  frekuensi  yang  sesuai dengan frekuensi toothmesh (RPM kali jumlah gigi). Adanya ketidakseimbangan putaran akan memunculkan getaran level tinggi pada frekuensi yang setara dengan rpm porosnya.

## Standart Vibrasi
PLTU Asam Asam menggunakan standart ISO 10816 pada pengukuran vibrasinya. ISO  10816  adalah  standart  untuk  menentukan  tingkat  parahnya  vibrasi  peralatan  yang beroperasi  pada  rentang  frekuensi  10Hz  sampai  200Hz  (600  sampai  12,000  RPM). Contoh  peralatan  yang  dimaksud  adalah  motor  listrik,  pompa,  generator,  turbin  uap, turbin gas, kompressor, dan juga fan . Peralatan tersebut dapat di couple secara tetap atau flexible ataupun  dengan  menggunakan gear .  Arah  vibrasi  bisa  mengarah  ke  vertikal maupun  horizontal.  Standart  yang  digunakan  dapat  dilihat  pada  Tabel  1  berikut  untuk menentukan tingkat parahnya vibrasi peralatan.
Tabel 1. Zona vibrasi pada Induced Draft Fan (Sumber: ISO 10816) Zone A B C D Small Machines 0 - 0,71 0,71 - 1,8 1,8 - 4,5 > 4,5 Zone A B C D Pump > 15 KW 0 - 2,3 2,3 - 4,5 4,5 - 7,1 > 7,1 Machine 15 KW - 300 KW 0 - 1,4 1,4 - 2,8 2,8 - 4,5 > 4,5 Machine 300 KW - 50 MW 0 -2,3 2,3 - 4,5 4,5 - 7,1 > 7,1 For Steam Turbin 0 -3,8 3,8 - 7,5 7,5 - 11,8 > 11,8

## Ash Handling System
Ash  handling  system terdiri  dari Fly  Ash  System dan Bottom  Ash  System.  Fly  Ash System menangani fly  ash dari  penyaringan  pada Electrostatic  Precipitator (ESP), Primary Air Heater (PAH) dan Secondary Air Heater (SAH) yang ditampung di hopper kemudian  dilewatkan  ash transporter untuk  selanjutnya  di  dorong  menggunakan  udara bertekanan  tinggi  ke fly  ash  silo . Bottom  Ash  System menangani  abu  dari  proses pembakaran boiler yang  jatuh  kemudian  ditampung  dan  selanjutnya  diangkut  keluar menggunakan Submerged Scrapper Conveyor (SSC).
Gambar 3. Fly Ash System PLTU Asam Asam Unit 3 dan 4
Fly  ash  system seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  3  memiliki  peralatan penangkap  abu  menyatu  dengan  aliran  gas  buang  yaitu  ESP.  Batubara  yang  telah digunakan  untuk  pembakaran  menghasilkan  abu.  Gas  buang  yang  terkandung  partikel abu di dalamnya akan dilewatkan ruangan yang terdapat plat-plat penangkap partikel abu yang  dialiri  listrik  searah  (DC).  Abu  yang  tertangkap  ESP  dialirkan  melalui  tabung Transporter/Transmitter kemudian dibuang ke penampungan akhir.

## Transporter
Transporter /Transmitter  adalah  komponen  penting  dari Electrostatic  Precipitator yang  berfungsi  untuk  mendistribusikan fly  ash dari hopper ESP  menuju Transfer  Bin dengan menggunakan sistem pneumatic dengan pipa dan discharge valve . Cara kerjanya
yaitu fly  ash dari  hopper  ESP  diturunkan  atau  dimasukan  kedalam transpoter hingga level  yang  ditentukan  kemudian  setelah  menyentuh limit  switch atau  waktu  yang ditentukan  maka  distribusi  abu  dari hopper dihentikan.  Kemudian transporter diberi udara  bertekanan  dari  kompresor  melewati  pipa  primer  dengan  tekanan  0.5  –  0.7  Mpa. Jika  tekanan  sudah  tercapai  maka  dilakukanlah  proses flushing dengan  dibukanya discharge valve secara otomatis dan fly ash didistribusikan ke transfer bin . Dan tak kalah pentingnya,  yaitu  sistem  perpipaan  dari fly  ash sistem  ini  sebagai  media  untuk mendistribusikan fly ash dengan udara bertekanan.

## Equivalent Availability Factor
Merupakan  faktor  kesiapan  unit  PLTU.  Nilai  EAF  didapat  dari  membandingkan yang  didapat  dari  kesiapan  PLTU  untuk  beroperasi  (dalam  kondisi  stand  by  /  operasi) dibagi terhadap waktu. Persamaan EAF adalah sebagai berikut:
EAF = (PH-PO-PD)/PH x 100%
(1)
dimana:
EAF   = Equivalent Availability Factor (%)
PH = Plant Hours (jam) PO = Plant Outage (jam) PD = Plant Derating (jam)

## METODOLOGI PENELITIAN
Pengambilan  data  dilakukan  dengan  cara  mengambil  data  laporan  harian  atau logsheet yang  diambil  oleh  operator  lokal  maupun  operator Control  room dari  masing masing unit, juga laporan vibrasi team Predictive Maintenance dari bagian Engineering .
Setelah pengambilan data selesai dilakukan, maka hasil pengambilan 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 mengenai penyebab terjadinya fluktuasi unjuk kerja pada Induced Draft Fan PLTU Asam Asam Unit 3 dan 4.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Perbandingan  vibrasi  IDF  3A  dan  3B  sebelum  dan  sesudah  modifikasi  dapat  di lihat dalam Gambar 4.
Gambar 4. Grafik perbandingan Vibrasi IDF 3A dan 3B
Dapat kita lihat pada Gambar 4 menunjukkan grafik unit 3, terlihat garis melebihi standart  vibrasi  Zona  D  (7.1  mm/s)  sebanyak  7  kali  pada  IDF  3B  pada  tahun  2015. Setelah  modifikasi  yang  hanya  melewati  standart  vibrasi  Zona  D  sebanyak  5  kali. Perbedaan juga terlihat dari nilai vibrasi tertinggi yang memiliki nilai sebesar 33.5 mm/s pada  IDF  3B  di  20  Mei  2015  ,  sedangkan  setelah  modifikasi  tertinggi  hanya  sebesar 14.97 mm/s pada IDF 3B di 20 Juli 2016.
Selanjutnya  Gambar  5  adalah  perbandingan  vibrasi  IDF  4A  dan  4B  sebelum  dan sesudah modifikasi.
Gambar 5. Grafik Perbandingan Vibrasi IDF 4A dan 4B
Pada  Gambar  5  yang  menunjukkan  grafik  unit  4,  terlihat  garis  melebihi  standart vibrasi  Zona  D  (7.1  mm/s)  masing  masing  sebanyak  5  kali  pada  IDF  4A  dan  4B  pada tahun  2015.  Setelah  dilakukan  modifikasi  dapat  dilihat  pada  tahun  2016  terlihat  jarang melewati  standart  vibrasi  Zona  D,  hanya  sekali  pada  IDF  4A  pada  20  September  2016. Perbedaan  juga  terlihat  dari  nilai  vibrasi  tertinggi  pada  gambar  4.2  yang  memiliki  nilai tertinggi  sebesar  20.48  m/s  pada  IDF4A  di  10  September  2015    dan  30.42  mm/s  pada IDF  4B  di  20  November  2015.  Berbeda  dengan  setelah  modifikasi  yang  memiliki  nilai tertinggi  hanya  sebesar  9.3  mm/s  pada  IDF  4A  di  20  Juli  2016,  dan  sebesar  6.81  pada IDF 4B di 28 Februari 2016.
Setelah dilakukan analisa pada penyebab munculnya vibrasi, hasil yang didapatkan adalah penumpukan fly ash pada blade fan merupakan penyebab utama terjadi unbalance pada IDF. Hal ini disebabkan ESP yang tidak beroperasi secara maksimal mengakibatkan abu  sisa  pembakaran  tidak  tertangkap  sempurna  lalu  terbawadan  menempel  pada blade IDF. Setelah analisa tersebut  maka perlu dilakukan modifikasi  pada area transmitter  fly ash agar ESP dapat beroperasi secara maksimal.

## Penjelasan Modifikasi
Pada unit #3 dan #4 terdapat perbedaan ukuran dari transporter Row 1 dan Row 2 dengan  transporter  Row  3  dan  Row  4.  Proses flushing  fly  ash pada  Row  3  dan  Row  4 masih  dapat  dilakukan  karena  tekanan  udara  masih  mampu  untuk  mendistribusikan fly ash menuju transfer  bin .  Sedangkan  pada  Row  1  dan  Row  2  volume transporter yang terlalu  besar  mengakibatkan  jumlah fly  ash yang  semakin  banyak  pula,  karena  hal tersebut  tekanan  udara  sebesar  0.4  Mpa  yang  dihasilkan  kompresor  tidak  mampu mendorong  seluruh fly  ash yang  sudah  tertampung.  Tidak  cukupnya  tekanan  udara  ini mengakibatkan fly  ash yang  tidak  bisa  di  dorong  akan  semakin  menumpuk  dan  akan menyebabkan blocking pada transporter Row 1 dan 2.
Proses  pengeblokan  yang  terjadi  akan  menggangu  kinerja  ESP,  Untuk mengantisipasi  hal  tersebut  maka  dirancanglah  modifikasi ash  transporter unit  #3  dan unit  #4  dengan  mengganti transporter pada  Row  1  dan  Row  2  menjadi    sama  dengan transporter pada  Row  3  dan  Row  4.  Diharapkan  dengan  modifikasi  yang  dilakukan dapat mengoptimalkan kerja dari ash transporter serta meminimalisir fly ash terbuang ke atmosfer  dan  menghindari  kerusakan  pada  IDF  akibat  masih  banyaknya  abu  yang terkandung  pada flue  gas .  Selain  itu,  juga  untuk  menghindari  polusi  udara  yang diakibatkan  jika  ada  abu  yang  terbuang  ke  atmosfer.  Rencana  modifikasi  instalasi transporter adalah sebagai berikut :
1. Penggantian tabung transporter Row 1 dan 2 unit #3
2. Penggantian tabung transporter Row 1 dan 2 unit #4
Desain  awal transporter Row  1  dan  Row  2  yang  terpasang  pada  unit  #3  dan  #4 dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Transmitter Fly ash Row 1 dan Row 2
Pada  Gambar  6  menunjukkan  diameter  tabung  cukup  besar  sehingga  mampu menampung fly ash dengan jumlah yang banyak. Volume tabung yang besar yaitu  0.5 m³ dan  kapasitasnya  yang  banyak  mengakibatkan  udara  tidak  mampu  untuk  mentransfer abu,  untuk  itu  tabung  dengan  volume  yang  lebih  kecil  di  pilih  untuk  menggantikan
tabung yang volumenya besar. Gambar 7 menunjukkan transporter pengganti yang sama desainnya dengan transporter Row 3 dan Row 4.
Gambar 7. Transmitter Fly Ash Row 3 dan Row 4
Gambar 7 menunjukkan diameter tabung ash transporter lebih kecil dibandingkan tabung pada gambar sebelumnya. Volume ash transporter pada Row 3 dan 4 hanyalah 0.2 m³, jauh lebih kecil daripada ash transporter Row 1 dan Row 2. Volume yang kecil
tersebut  membuat  jumlah fly  ash yang  di  tampung  semakin  sedikit  dan fly  ash yang  di distribusikan  semakin  sedikit  pula,  sehingga  mempermudah  proses flushing karena tekanan udara kompresor masih mampu untuk menekan fly ash .

## Cost Benefit Analysis
Dari  suatu  perbaikan  perlu  dihitung  seberapa  besar  keuntungan  yang  mungkin  di dapatkan.  Setelah  dilakukan  perhitungan,  terbukti  modifikasi  dapat  melakukan  saving sebesar Rp. 18.067.959.400,00.
Perhitungan  ini  didapatkan  dari  menghitung  kerugian  berdasarkan  lama  unit derating  akibat  IDF  dikalikan  dengan  Tarif  dasar  listrik  (TDL)  saat  itu  yang  hasilnya sebesar  Rp.  27.218.219.400,00.  Hasil  tersebut  kemudian  dikurangi  dengan  biaya modifikasi dan perbaikan sebesar Rp. 9.150.260.000,00.

## Perhitungan Equivalent Availability Factor
Selanjutnya  adalah  membandingkan  EAF  sebelum  dan  sesudah  modifikasi.  Perlu  di garis bawahi unit diasumsikan beroperasi dalam kondisi optimal, yaitu tanpa mengalami gangguan  lain  selain  gangguan  pada  IDF.  Beban  diasumsikan  stabil  di  65  MW  pada jangka waktu 11 bulan (1 bulan untuk overhaul ).
1. Sebelum modifikasi unit 3
Diketahui:
PH = 8016 jam PO = 0 jam
PD = 702.58
Maka,
EAF = (PH-PO-PD)/PH x 100%
= (8016-0-702.58)/8016 x 100%
= 91.23%
2. Sebelum modifikasi unit 4
Diketahui:
PH = 8016 jam PO = 0 jam
PD = 709.86
Maka,
EAF = (PH-PO-PD)/PH x 100% = (8016-0-709.84)/8016 x 100% = 91.14%

## 3. Setelah modifikasi unit 3
Diketahui:
PH = 8016 jam PO = 0 jam
PD = 408.133
Maka,
EAF = (PH-PO-PD)/PH x 100%
= (8016-0-408.133)/8016 x 100%
= 94.9%
4. Setelah modifikasi unit 4
Diketahui:
PH = 8016 jam PO = 0 jam
PD = 381
Maka,
EAF = (PH-PO-PD)/PH x 100%
= (8016-0-381)/8016 x 100%
= 95.24%
Sesuai dengan hasil perhitungan EAF diatas, dapat kita bandingkan hasil  sebelum dan  sesudah  modifikasi,  yaitu  adanya  peningkatan  EAF  sebesar  3.67%  pada  unit  3  dan 4.1%  pada  unit  4.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  modifikasi  yang  telah  dilakukan  cukup efektif.

## KESIMPULAN
Dari  uraian  di  atas,  maka  didapat  peningkatan  unjuk  kerja  pada  IDF  yang  dapat dilihat dari peningkatan EAF dari 91.23% pada unit 3 dan 91.14% pada unit 4, menjadi sebesar 94.9% pada unit 3 dan 95.24% pada unit 4. Total peningkatannya adalah sebesar 3.67%  pada  unit  3  dan  4.1%  pada  unit  4.  Proses  modifikasi  yang  dilakukan  adalah mengganti transmitter  fly  ash  row 1  dan row 2 menjadi  sama  seperti transmitter  row 3 dan row 4  yang  bisa  beroperasi  dan  memiliki  volume  sebesar  0.2  m³,  tidak  seperti transmitter  fly ash  row 1 dan row 2  yang memiliki volume  sebesar 0.5  m³   tetapi  tidak bisa  beroperasi.  Setelah  melalui  proses  modifikasi,  dapat  dianalisa  cost  and  benefit analysisnya.  C ost  saving yang  dapat  diperoleh  jika  melakukan  perbaikan  pada  IDF sebesar         Rp. 18.067.959.400.

## DAFTAR PUSTAKA
China  Chengda  Engineering.  2011.  Boiler  Operation  Manual.  Asam  Asam  :  PLTU Kalimantan Selatan (2x65MW).
China  Chengda  Engineering.  2011.  Boiler  Maintenance  Manual.  Asam  Asam  :  PLTU Kalimantan Selatan (2x65MW).
China  Chengda  Engineering.  2011.  Ash  Handling  Maintenance  Manual.  Asam  Asam  : PLTU Kalimantan Selatan (2x65MW).
PT.  PLN  (Persero)  Pusat  Pendidikan  dan  Pelatihan.  2010.  Dasar  Dasar  Pemeliharaan Pembangkit. Suralaya: Unit Pendidikan dan Pelatihan Suralaya.
PT.  PLN  (Persero)  Pusat  Pendidikan  dan  Pelatihan.  2011.  Pengenalan  Vibrasi  Dasar.
Suralaya: Unit Pendidikan dan Pelatihan Suralaya.
PT.  PLN  (Persero)  Pusat  Pendidikan  dan  Pelatihan.  2015.  Pengenalan  Pembangkit. Suralaya: Unit Pendidikan dan Pelatihan Suralaya.