## ANALISIS PENGARUH COMPRESSOR WASHING TERHADAP

## EFISIENSI KOMPRESOR DAN EFISIENSI THERMAL TURBIN GAS BLOK 1.1 PLTG UP MUARA TAWAR
Bambang Setiawan * , Gunawan Hidayat, Singgih Dwi Cahyono Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta Jl. Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia
* Email: bambang.setiawan@ftumj.ac.id
Diterima: 20-05-2017 Direvisi: 25-05-2017 Disetujui: 01-06-2017

## ABSTRAK
Pembangkit Listrik Tenaga Gas UP Muara Tawar (PLTG UP Muara Tawar) merupakan salah satu unit pembangkit di Indonesia. PLTGU merupakan pembangkit yang memiliki respon yang cepat terhadap perubahan beban. Oleh karena itu perubahan beban pada PLTGU sering sekali terjadi. Untuk menjaga performance pada  PLTGU,  peralatan  yang  ada  dalam  PLTGU  harus  dijaga  kondisinya  agar  dapat bekerja secara optimal. Pada Tugas Akhir ini akan dilakukan Analisis Pengaruh Compressor Washing Terhadap  Efisiensi  Kompresor  Dan  Turbin  Gas  Blok  1.1  PLTGU  UP  Muara  Tawar  dengan menganalisis  efisiensi  kompresor  dan  turbin  gas.  Dari  hasil  penelitian  ini  didapat  bahwa  efisiensi kompresor  sebelum  dilakukan Compressor  Washing mengalami  penurunan  efisiensi  tertinggi  yaitu 0.31%  dan  setelah  dilakukan Compressor  Washing mengalami  kenaikan  efisiensi  tertinggi  yaitu 0.53%.  Efisiensi Thermal sebelum  dilakukan Compressor  Washing mengalami  penurunan  teringgi yaitu 0.039% dan setelah dilakukan Compressor Washing mengalami kenaikan teringgi yaitu 1.461%.
Kata kunci: turbin gas, efisiensi kompresor, efisiensi thermal , kompresor, turbin

## ABSTRACT
Muara Tawar Gas Turbine Power Plant is one of the generating units in Indonesia. Combined Cycle Power Plant is a plant that has a fast response to load changes. Therefore changes in the load on the combined cycle often occurs. To keep performance at combined cycle power plant, existing equipment must  be  maintained  in  a  condition  PLTGU  order  to  work  optimally.  At  this  final  project  will  be analysis  the  effect  compessor  washing  to  compressor  efficiency  and  gas  turbine  eficiency  of  gas turbine  combine  cycle  power  plant  block  1.1  UP  Muara  by  analyzing  the  resulting  efficiency compressor  and  gas  turbine.  From  the  results  of  this  study  found  that  the  highest  compressor efficiency  of  gas  before  compressor  washing  is  0.31%  and  after  compressor  washing  is  0.53  %. Highest  Thermal  efficiency  before  compressor  washing  is  0.039%  and  after  compressor  washing  is 1.461%.
Keywords: gas turbines, compressor efficiency, thermal efficiency, compressor, turbine

## PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari terutama hari- hari kerja, PLTG ( Pembangkit Listrik Tenaga Gas  )  sering  mengalami  beban  maksimum ( Base  Load  ). Beban  maksimum  ini  terjadi karena  kebutuhan  daya  listrik  konsumen melonjak  cukup  signifikan  pada  saat  jam-jam tertentu. Sehingga pihak PT PLN melalui  P2B
akan  meminta  pembangkit  yang  terutama PLTG  untuk  menaikkan  produksi  listrik mencapai  beban  maksimal  sesuai  dengan DMN  (  Daya  Mampu  Netto  )  yang  telah  di setujui melalui kontrak kinerja atau kemampuan aktual dari pembangkit tersebut.
Pada kenyataanya, sering terjadi penurunan daya  yang  dihasilkan  oleh  PLTG.  Pembangkit
ini  tidak  mampu  memenuhi  DMN  yang  telah di  setujui,  sehingga  akan  terjadi derating . Derating merupakan  kondisi  dimana  daya keluaran  (  MW  )  kurang  dari  DMN-nya, derating  ini  dimulai  ketika  pembangkit  tidak mampu  mencapai  98%  DMN  lebih  dari  30 menit.  Penurunan  performa  pembangkit  ini dapat  dipengaruhi  oleh  suplai  bahan  bakar yang  kurang,  performa  peralatan  utama  yang menurun dan menurunnya kemampuan Variable  Inlet  Guide  Vanes  (  VIGV  ) pada kompresor.
Yang  sering  terjadi  adalah  performa kompressor  dan Variable  Inlet  Guide  Vanes  ( VIGV  ) yang  menurun.  Untuk  mengatasi permasalahan tersebut, maka dilakukan Compressor  Washing . Compressor  Washing ini  bertujuan  untuk  membersihkan  kompresor agar  sebisa  mungkin  performa  kembali  seperti semula.
Untuk mengetahui efisiensi Compressor Washing , maka dilakukan penelitian tentang pengaruh Compressor Washing terhadap  kinerja  kompresor  dan kinerja  turbin  gas  pada  umumnya.  Penelitian ini  dilakukan  pada  saat  sebelum  dan  sesudah compressor washing terhadap kompresor.

## METODE PENELITIAN
1. Siklus Turbin Gas

## Proses 1-2 (kompresi)
Pada  tahap  1-2  yaitu  tahapan  proses kompresi.  Pada  proses  kompresi  berlangsung, terjadi  gesekan  antara  udara  dan  sudu-sudu kompresor.  Temperatur  udara  keluar  dari kompresor  menjadi  lebih  tinggi  dari  proses ideal  (isentropis),  efisiensi  kompresor  menjadi lebih  rendah  sehingga  kerja  yang  diperlukan untuk  kompresi  menjadi  lebih  besar.  Jumlah kerja  pada  kompresor  bisa  dihitung  dengan menggunakan tahapan rumus - rumus dibawah ini :
W ca = m a . ( h 2 -h 1 )/Efisiensi Kompresor       (1)
Keterangan :
W ca = Kerja pada kompresor secara aktual (kcal/s)
m a = Laju aliran udara (kg/s)
h 1 = nilai aktual entalpi pada udara masuk kompresor (kcal/kg)
h 2 = nilai aktual entalpi pada udara keluar kompresor (kcal/kg) Efisiensi kompresor = nilai efisiensi pada kompresor turbin gas (%)
Pada  perhitungan  aktual  diperlukan  nilai efisiensi  kompresor.  Karena  pada  perhitungan ini  menggunakan  kerugian-kerugian  (losses) pada perhitungannya. Dimana untuk menghitung efisiensi kompresor dapat digunakan rumus berikut ini:
Efisiensi Kompresor = h 2 ’ – h 1 / h 2 – h 1 (2) = c p ( t 2 ’ – t 1 )/ c p ( t 2 – t 1 ) = t atm [ (p 2 /p 1 ) k-1/k – 1 ] / t 2 – t 1 Keterangan : Efisiensi kompresor = nilai efisiensi pada kompresor turbin gas (%) h 1 = nilai aktual entalpi pada udara masuk kompresor (kcal/kg)
h 2 = nilai aktual entalpi pada udara keluar kompresor (kcal/kg) h 2 ’= nilai ideal entalpi pada udara keluar kompresor (kcal/kg)
Untuk menghitung kerja kompresor dengan memperhitungkan kerugian mekanik adalah sebagai berikut :
W Ke = W K / ɳ m (3)
Keterangan : W Ke = kerja kompresor dengan memperhitungkan kerugian mekanik (kJ/kg) W K = kerja kompresor tanpa kerugian mekanik (kJ/kg) ɳ m = efisiensi mekanik ( 0,98 – 0,99 )

## Proses 2-3 (pembakaran)
Pada  tahap  2-3  yaitu  tahapan  proses pembakaran  di  ruang  bakar.  Pada  proses pembakaran, terjadi penurunan tekanan karena adanya gesekan panas dengan bagian – bagian dari  ruang  bakar.  Nilai  kalor  pada  hasil pembakaran bisa dihitung dengan menggunakan tahapan rumus - rumus dibawah ini :
Q in = m f . LHV (4)
m f .LHV = (m a + m f ) . (h 3 ) – m a . h 2
Keterangan :
Q in = Nilai kalor keluar ruang bakar (kcal/s) m f = laju aliran bahan bakar gas alam (kg/s) m a = Laju aliran udara (kg/s) LHV= low heat value (nilai kalor bersih pada gas alam) (kcal/kg) h 3 =  nilai  aktual  entalpi  gas  buang  hasil pembakaran yang keluar ruang bakar (sebelum masuk ke turbin)
Karena  laju  aliran  udara  tidak  diketahui nilai aktualnya, maka dapat dihitung menggunakan rumus sebgai berikut:
m a = (Q in – m f . h 3 ) / (h 3 -h 2 ) (5)
Keterangan:
Q in = Nilai kalor keluar ruang bakar (kcal/kg) m f = laju aliran bahan bakar gas alam (kg/s) LHV= low heat value (nilai kalor bersih pada gas alam) (kcal/kg) h 2 = nilai aktual entalpi pada udara keluar kompresor (kcal/kg) h 3 = nilai aktual entalpi gas buang hasil pembakaran yang keluar ruang bakar (sebelum masuk ke turbin) (kcal/kg)
B N = m BB / N e (6)
Keterangan: B N = pemakaian bahan bakar spesifik (kg/kWh) m BB = jumlah bahan bakar yang digunakan (kg/h)
N e = daya poros efektif turbin gas ( kWh )

## Proses 3-4 (ekspansi pada turbin)
Pada  tahap  3-4  yaitu  tahapan  proses ekspansi  pada  turbin.  Pada  proses  ekspansi berlangsung  terjadi  gesekan  antara  gas  hasil pembakaran dengan sudu-sudu turbin, sehingga  temperatur  gas  buang  yang  keluar dari  turbin  menjadi  lebih  tinggi  dari  pada  gas ideal  (isentropis).  Jumlah  kerja  pada  turbin bisa  dihitung  dengan  menggunakan  tahapan rumus - rumus dibawah ini :
W ta = (m a + m f ) . (h 3 -h 4 ) . (Eff. Turbin)        (7)
Keterangan:
W ta = Kerja pada turbin secara aktual (kcal/s) m f = laju aliran bahan bakar gas alam (kg/s) m a = Laju aliran udara (kg/s) h 3 = nilai aktual entalpi gas buang hasil pembakaran yang keluar ruang bakar (sebelum masuk ke turbin) (kcal/kg) h 4 = nilai aktual entalpi pada gas buang turbin gas (kcal/kg) h 4 ’ = nilai ideal entalpi pada gas buang turbin gas (kcal/kg) Efiseinsi Turbin = nilai efisiensi pada turbin (%)
Pada  perhitungan  aktual  diperlukan  nilai efisiensi  turbin.  Karena  pada  perhitungan  ini menggunakan  kerugian-kerugian  (losses)  pada perhitungannya.  Dimana  untuk  menghitung efisiensi turbin dapat digunakan rumus berikut ini :
Efisiensi Turbin = h 3 – h 4 / h 3 – h 4 ’ (8) = c p ( t 3 – t 4 )/ c p ( t 3 – t 4’ ) = ( t 3 – t 4 )/ t 3 ( 1 – t 4’ / t 3 ) = ( t 3 – t 4 )/  t 3 [ 1 - (p 4’ /p 3 ) k-1/k ] Keterangan:
Efiseinsi Turbin  = nilai efisiensi pada turbin (%) h 3 = nilai aktual entalpi gas buang hasil pembakaran yang keluar ruang bakar (sebelum masuk ke turbin) (kcal/kg) h 4 = nilai aktual entalpi pada gas buang turbin gas (kcal/kg) h 4 ’ = nilai ideal entalpi pada gas buang turbin gas (kcal/kg) t 3 = temperatur aktual hasil pembakaran ( 0 K) t 4 = temperatur aktual setelah keluar dari turbin ( 0 K ) t 4’ = temperatur ideal setelah keluar dari turbin ( 0 K ) p 3 = tekanan aktual hasil pembakaran ( bar ) p 4’ = tekanan ideal setelah keluar dari turbin ( bar )
Efisiensi Thermal Turbin Gas
Untuk menghitung efisiensi thermal turbin gas secara keseluruhan, dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
Efisiensi Thermal  = W ta – W ca / m f . LHV   (9)
Keterangan:
Efisiensi Thermal = Efisiensi turbin gas secara keseluruhan (%) W ta = Kerja pada turbin secara aktual (kcal/s) W ca = Kerja pada kompresor secara aktual (kcal/s) m f = laju aliran bahan bakar gas alam (kg/s) LHV   = low heat value (nilai kalor bersih pada gas alam) (kcal/kg)

## Diagram Alir Penelitian
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil penelitian dan perhitungan, maka didapatkan data perhitungan efisiensi kompresor sebagai berikut:
Tabel 1.  Efisiensi Compressor Turbin Gas 1.1 periode Juni - November
Bulan
Beban
95 MW 110 MW 125 MW 137 MW Juni 82.70 82.84 83.04 83.62 Juli 82.16 82.63 82.88 83.41 Agustus 82.61 82.80 82.96 83.49 September 83.14 83.49 83.67 83.90 Oktober 83.23 83.27 83.54 83.78 November 83.18 83.32 83.78 83.82
Gambar 2. Efisiensi Compressor GT 1.1 terhadap load set - Juni  –  Agustus  (  Sebelum Compressor Washing ) - September –  Nopember  (  Sesudah Compressor Washing )
Hasil  perhitungan  efisiensi thermal adalah sebagai berikut :
Tabel 2.  Efisiensi Thermal Turbin Gas 1.1
periode Juni - November
Bulan
Beban
95 MW 110 MW 125 MW 137 MW Juni 21.125 24.746 27.423 29.085 Juli 20.844 24.526 27.173 28.787 Agustus 21.119 24.643 27.383 29.058 September 22.543 25.760 28.349 30.520 Oktober 22.760 25.889 28.472 30.780
November 22.552 25.830 28.303 30.645
Gambar 3. Efisiensi Thermal Turbin Gas GT 1.1 terhadap load set
- Juni  –  Agustus  (sebelum Compressor
Washing ) - September – Nopember (sesudah Compressor Washing ) Hasil  perhitungan  SFC  adalah  sebagai berikut :
Tabel 3.  SFC Turbin Gas  GT 1.1 periode Juni - November Bulan Meter Produksi
Pemakaian
BBG SFC (kWh) (m 3 ) (m 3 /kWh) Juni 73,717,000 23,296,360 0.31602425 Juli 88,180,000 27,896,610 0.31635983 Agustus 61,058,000 19,327,990 0.31655131 September 74,881,000 23,157,610 0.30925882 Oktober 84,495,000 26,029,020 0.30805397 November 41,079,000 12,641,980 0.307748
0,302 0,304 0,306 0,308 0,31 0,312 0,314 0,316 0,318 Ju n i Ju li Agu stu s Se p te m b e r
Ok to b er N o ve m b e r SFC ( Specific Fuel Consumption) GT11
SFC GT13
Gambar 4. Grafik SFC Turbin Gas GT 1.1 Periode Juni – November
- Juni  –  Agustus  (sebelum Compressor Washing ) - September – Nopember (sesudah Compressor Washing )

## Analisa Hasil Penelitian
Pada hasil perhitungan efisiensi kompresor, maka dapat diketahui bahwa:
Efisiensi kompresor periode Juni – Agustus 2015 mengalami penurunan sekitar 0,31%. Hal ini dikarenakan kondisi kompresor yang kotor, di  tandai  dengan  pembukaan  VIGV  yang semakin  tinggi  dan  tekanan  setelah  kompresor yang cenderung menurun.
Pada  hasil  perhitungan  efisiensi thermal , maka dapat diketahui bahwa:
Efisiensi thermal periode  Juni  –  Agustus 2015  tergolong  rendah  (<  30%),  kecuali  pada periode  setelah  compressor  washing  yaitu September  -  November  pada  beban  137  MW masih tergolong relatif baik (> 30%).
Pada  hasil  perhitungan  SFC,  maka  dapat diketahui bahwa:
Terjadi  penurunan  nilai  SFC  pada  bulan September 2015 yaitu ± 0.0073 m 3 /KWh yang berarti  terjadi  penurunan  konsumsi  bahan bakar  setelah  dilakukan compressor  washing gas turbine.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Pada  saat  beban  maksimal,  Semakin tinggi  pembukaan  VIGV  maka  semakin tinggi  Efisiensi  kompresor  dan  semakin tinggi efisiensi thermal.
2. Performa  kompresor  sebelum  dilakukan Compressor  Washing pada  bulan  Juni- Agustus  2015  mengalami  penurunan sekitar  0.31  %.  Performa  kompresor seletah  dilakukan Compressor  Washing mengalami kenaikan
pada
bulan September sekitar 0.53 %. 3. Efisiensi thermal GT  1.1  sebelum dilakukan Compressor  Washing pada bulan  Juni-Agustus  2015  mengalami penurunan  tertinggi  sekitar  0.039  %. Efisiensi thermal seletah dilakukan
Compressor Washing mengalami kenaikan sekitar 1.461 %. 4. Perlu dilakukan penelitian secara berkelanjutan  untuk  dapat  memonitoring kinerja  turbin  gas  lebih  mendalam  pada area kompresor.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Alstom,  ABB.,  1997, Manual  Book  Gas Turbine , Alstom-ABB, Indonesia.
[2]  Arismunandar,  Wiranto,  2002, Pengantar Turbin  Gas  dan  Motor  Propulsi ,  Dirjen Dikti Depdiknas, Jakarta.
[3] Budiono, Lukman. 2013. Analisis efisiensi turbin  gas  terhadap  beban  operasi  PLGU Muara Tawar Blk 1. Jakarta:SINTEK. Vol
7. No. 2.
[4]  Cengel,  Yunus  A,  1994, An  Engineering Approach, McGraw-Hill companies,
Atlanta.
[5]  Meherwan,  P.B.,  2 nd Edition , Gas  Turbine
Hand Book , Gulf-Professional-
Publishing, United States of America.
[6]  Sunarwo.  2016.  Analisa  Efisiensi  Turbin Gas  Unit  1  Sebelum  dan  Sesudah Overhaul  Combuster  Inspection  Di  PT PLN  (  Persero  )  Sektor  Pembangkitan
PLTGU Cilegon. Semarang:Jurnal Teknik Energi. Vol. 12. No. 2.
[7]  Suryani,  F  Cahyadi.  2006.  Analisis efektifitas sistem pembangkit listrik tenaga  gas  dan  uap  (  PLTGU  )  Pada  PT.
ENergi Sengkang. Makasar:Jurnal ILTEK. Vol. 1. No. 2.