Abstrak— S alah  satu upaya  peningkatan siklus Rankine adalah penggunaan closed  feedwater  heater . Fokus penelitian ini adalah LPH ( low pressure  heater ) milik PLTU 1x660 MW. Pembangkit ini memiliki 4  buah  LPH  yang  fluida  pemanasnya  diambil  dari ekstraksi  LP  ( low  pressure ) turbine .  Penelitian menggunakan variasi  tekanan  fluida  pemanas  LPH.  Nilai  tekanan  yang digunakan adalah  rasio  perbandingan  tekanan fluida pemanas LPH  terhadap  tekanan  fluida  masuk  LP turbine .  Penelitian menganalisis ke empat LPH  secara individual, yaitu ketika satu LPH diubah tekanan fluida pemanasnya, tekanan fluida pemanas LPH yang lain tidak berubah dari keadaan existing . Analisis yang dilaksanakan dibantu oleh perangkat lunak Cycle Tempo versi 5.1 yang  dikembangkan  oleh  Asimptote,  sebuah  perusahaan  asal Belanda yang bergerak di bidang industri pembangkit. Hasil dari penelitian didapatkan  bahwa  pada  setiap  LPH  terdapat  rasio optimum tekanan fluida pemanas terhadap tekanan fluida masuk LP turbine . Rasio optimum tekanan fluida pemanas LPH #5 dan LPH  #8 terhadap  tekanan fluida masuk LP turbine berada  pada keadaan existing , yaitu 0,41 dengan tekanan kerja fluida pemanas sebesar 3,88 bar, dan  0,027 dengan tekanan kerja fluida pemanas sebesar 0,259  bar  secara  berurutan.  sedangkan rasio  optimum tekanan fluida pemanas LPH  #6  dan LPH  #7 terhadap  tekanan fluida masuk LP turbine secara berurutan berada pada  rasio 0,2 dengan tekanan kerja fluida pemanas sebesar 1,89 bar, dan 0,07 dengan tekanan kerja fluida pemanas sebesar 0,7 bar. Penelitian juga  menunjukkan  bahwa  tekanan  fluida  pemanas  LPH  #6 cenderung dominan dibanding LPH  yang lain di dalam pengaruh perubahan  performa  pembangkit.  Dalam  analisis  pada  saat tekanan fluida pemanas LPH  #6 berada pada  tekanan kerja 1,89 bar dengan rasio sebesar 0,2 dan LPH  yang berada pada  kondisi existing , daya  yang dihasilkan adalah 660,378 MW  dan  efisiensi pembangkit  yang  dihasilkan adalah  40,028%.  Hasil  penelitian juga  menunjukan bahwa  data  desain PLTU  1x660  MW  sudah optimum dengan daya total 660,289 MW dan efisiensi pembangkit sebesar 40,022%.
Kata  Kunci — Low  Pressure  Heater ,  Efisiensi Pembangkit, Daya Pembangkit, Cycle Tempo , Rasio Ekstraksi Feedwater  Heater .

## I. PENDAHULUAN
ENINGKATAN  performa  siklus  Rankine  dapat  dicapai dengan  penambahan  beberapa  komponen,  salah  satunya adalah  dengan  menambah closed  feedwater  heater . Closed feedwater heater berguna sebagai komponen yang memanaskan  fluida  kerja  sebelum  masuk  ke boiler .  Karena bertambahnya suhu fluida  kerja  yang masuk  ke boiler ,  maka kalor  yang masuk ke  dalam  pembangkit  menjadi  lebih  rendah. Penurunan  kalor  tersebut  berdampak  kepada  meningkatnya efisiensi  pembangkit,  dan  menurunnya  bahan  bakar  yang
digunakan di  dalam  pembangkit [1]. Closed feedwater heater sendiri  dalam  aplikasinya  terbagi  menjadi  2  jenis.  Yang pertama  adalah  HPH  ( high  pressure  heater )  yang  sesuai namanya  jenis ini  beroperasi pada fluida  pemanas bertekanan tinggi.  Yang  kedua  adalah LPH  yang merupakan  jenis closed feedwater  heater yang beroperasi  pada  fluida  pemanas  yang bertekanan rendah. Dalam closed feedwater heater , terdapat 2 parameter  yang  dilihat  untuk  mengecek  performa  dari komponen  tersebut.  Dua  parameter  tersebut  ialah  TTD ( temperature  terminal  difference )  dan  DCA  ( drain  cooling approach ). TTD  merupakan  hasil  pengurangan suhu saturasi fluida  pemanas  dengan  suhu fluida  kerja  keluar,  sedangkan DCA merupakan hasil pengurangan suhu fluida pemanas keluar dengan suhu fluida kerja  masuk [2].
Perubahan tekanan fluida  pemanas closed feedwater heater menghasilkan  perubahan  performa  pembangkit.  Pada  setiap komponen  tersebut  akan  memiliki  tekanan  optimum  fluida pemanas yang menghasilkan performa pembangkit terbesar [3]. Selain  dari  perubahan tekanan fluida  pemanas, laju  alir  massa fluida  pemanas  masuk closed  feedwater  heater juga memengaruhi  performa  pembangkit.  Hal  tersebut dapat terjadi lantaran  fluida  pemanas  komponen  tersebut  pada  umumn ya berasal dari ekstraksi turbin. Efek  dari perubahan laju alir massa fluida pemanas adalah semakin bertambah laju alir massa fluida ekstraksi,  maka  daya yang dihasilkan  akan  turun. Sebaliknya daya yang dihasilkan akan meningkat bila laju alir  massa fluida ekstraksi berkurang [4].
Dalam  penelitian ini  dilakukan  variasi  tekanan untuk setiap fluida  pemanas LPH  pada PLTU  1x660  MW.  Dalam  hal  ini, nilai  tekanan yang digunakan berasal dari  rasio tekanan fluida pemanas  LPH  dibanding  dengan  tekanan  fluida  masuk  LP turbine .  Penelitian  ini  dilakukan  guna  mengetahui  pengaruh tekanan  fluida  pemanas  LPH  terhadap  daya  dan  efisiensi pembangkit.  Selain  itu,  penelitian  ini  dilakukan  un tuk mengetahui  rasio  optimum  tekanan  fluida  pemanas  LPH terhadap tekanan fluida  masuk LP turbine yang menghasilkan daya  dan  efisiensi  pembangkit  terbesar.  Penelitian  ini  juga dilakukan  untuk  mengetahui  LPH  mana  yang  memili ki dominasi  terbesar  terhadap  perubahan  daya  dan  efisiensi pembangkit.  Yang  terakhir,  penelitian  ini  dilakukan  untuk memverifikasi  data desain PLTU  1x660  MW.

## II. METODOLOGI
Variasi  Tek anan  Fluida  Pemanas  LPH —Penelitian dilaksanakan  dengan memvariasikan  tekanan  fluida  ekstraksi
Analisis  Pengaruh Tekanan Fluida Pemanas pada LPH terhadap Efisiensi  dan Daya PLTU 1x660 MW dengan  Simulasi Cycle Tempo
Muhammad Ismail Bagus Setyawan dan Prabowo
Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknologi  Industri,  Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember (ITS) e-mail : prabowo@me.its.ac.id
P
LP turbine . Variasi  tekanan didefinisikan  ke dalam  satuan rasio tekanan  fluida  ekstraksi  dengan  tekanan  fluida    masuk  LP
turbine . Gambar  2  menunjukkan point untuk setiap inlet dan outlet pada LP turbine . Titik  1 merupakan  fluida masuk turbin, kemudian  titik  2  merupakan  fluida  keluar  turbin,  dan  yang terakhir  titik  3 sampai 6 merupakan fluida  ekstraksi.
Gambar 2. LP turbine pada perangkat lunak Cycle Tempo

## T abel 1 Variasi tekanan fluida pemanas LPH
Kondisi
Variasi Te kanan (rasio – P ekstraksi /P 1 ) existing LPH #5 (3) LPH #6 (4) LPH #7 (5) LPH #8 (6) VAR-1 0,41 √ - - - VAR-2 0,152 - √ - - VAR-3 0,077 - - √ - VAR-4 0,027 - - - √
Tabel  1  dan  2  merupakan  variasi-variasi  yang  digunakan dalam  pelaksanaan penelitian ini.  Dalam  penelitian ini  terdapat
4  variasi  rasio  tekanan  yang  dilaksanakan.  Variasi-varia s i tersebut didefinisikan  sebagai  VAR-1,  VAR-2,  VAR-3,  dan VAR-4.   VAR-1   merupakan  variasi  yang   hanya   mengubah

## T abel 2 Rasio untuk setiap variasi
Rasio VAR-1 Rasio VAR-2 Rasio VAR-3 Rasio VAR-4 0,18 0,1 0,04 0,015 0,19 0,11 0,05 0,02 0,24 0,12 0,06 0,022 0,29 0,13 0,07 0,024 0,37 0,14 0,077 0,027 0,41 0,152 0,08 0,03 0,5 0,16 0,085 0,035 0,6 0,2 0,1 0,04 0,7 0,3 0,11 0,045 0,8 0,35 0,12 0,05
tekanan  fluida  ekstraksi  LPH  #5.  VAR-2  merupakan  variasi yang hanya mengubah tekanan fluida ekstraksi LPH  #6. VAR- 3  merupakan  variasi  yang  hanya  mengubah  tekanan  fluida ekstraksi  LPH  #7.  VAR-4  merupakan  variasi  yang  hanya mengubah tekanan fluida ekstraksi LPH  #8.
Pemilihan  batas atas  dan  bawah  untuk  variasi  rasio  yang dilaksanakan  untuk setiap variasi  bergantung dari  posisi LPH
tersebut. Batas bawah pada VAR-1  merupakan  tekanan fluida ekstraksi   LPH    #6,   sedangkan   batas   atasnya   merupakan tekanan  fluida  masuk  LP turbine . Batas  bawah  pada VAR-2 merupakan  tekanan fluida  ekstraksi  LPH  #7,  sedangkan batas atasnya merupakan  tekanan  fluida  ekstraksi  LPH  #5.  Batas bawah pada VAR-3  merupakan  tekanan fluida  ekstraksi  LPH #8,  sedangkan  batas  atasnya  merupakan  tekanan   fluida ekstraksi  LPH  #6.  Batas  bawah  pada  VAR-4  merupakan tekanan  fluida  keluar  LP turbine ,   sedangkan  batas  atasnya merupakan   tekanan  fluida  ekstraksi LPH  #7.
Hasil  utama  yang dicatat dalam  penelitian  ini  adalah  daya turbin,  dan  efisiensi  pembangkit.  Selain  itu,  perubahan  nilai properties per  tingkat  keadaan  juga  dicatat.  Pemilihan  rasio optimum  didasari rasio tekanan yang memiliki  daya turbin, dan efisiensi  pembangkit  terbesar  dibanding  yang  lain.  Setelah didapatkan rasio optimum  untuk setiap variasi,  kemudian  rasio tersebut  dibandingkan  antar  variasi  untuk  mengetahui  pada variasi  yang  mana  daya  yang  dihasilkan  mendapatkan  hasil terbaik.  Selain  membandingkan  has il  dengan  rasio  optimu m tiap  variasi,  juga  dibandingkan  dengan  hasil  bila  simulasi menggunakan  semua  rasio  optimum  yang  telah  didapatkan untuk setiap LPH.

## III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Gambar  3  Pengaruh  rasio  LPH  #5  terhadap  daya  IP turbine (tanda silang= existing ).
Gambar  3  menunjukkan  perubahan  daya  IP  ( intermediate pressure ) turbine pada saat tekanan  fluida  pemanas  LPH  #5 dirubah.  Karena  suhu fluida  keluar deaerator dijaga  konstan, maka  ketika  tekanan fluida  pemanas  LPH  #5  meningkat,  laju alir massa fluida ekstraksi deaerator menurun yang didapat dari ekstraksi IP turbine . Oleh karena itu, pada saat yang sama, laju alir  massa  fluida  keluar  IP turbine mengalami  penurunan. Perubahan  tersebut  menyebabkan  perubahan  daya  yang dihasilkan  oleh  IP turbine .  Akan  tetapi  dari  penelitian  yang telah  dilakukan,  perubahan daya sekitar  41  KW  antara  rasio terendah  yang  dilakukan  (0,18)  dan  rasio  tertinggi  yang dilakukan  (0,8).
Gambar  4 Pengaruh rasio LPH #5 dan #6 terhadap daya LP turbine (tanda silang= existing ).
Gambar   4  menunjukkan  perubahan  daya  LP turbine pada rasio LPH #5 dan #6. Dalam  penelitian ini, terdapat puncak atau rasio  optimum  yang menghasilkan  daya terbesar untuk setiap variasi.  Pada  VAR-1,  hal tersebut disebabkan oleh perubahan laju  alir  massa dan entalpi  fluida  pemanas masuk  LPH  #5 dan laju  alir  massa fluida masuk  LP turbine . Ketika  tekanan fluida pemanas  LPH  #5  dinaikkan,  laju  alir  massa  fluida  pemanas masuk  LPH  #5  meningkat.  Perubahan  laju  alir  massa  fluida keluar IP turbine yang meningkat  menyebabkan laju alir  massa massa  fluida  masuk  LP turbine juga  meningkat.  Didapatkan bahwa  rasio  atau  tekanan existing fluida  pemanas  LPH  #5 menghasilkan  daya  LP turbine terbesar,  yaitu  0,41  pada tekanan  kerja  fluida  pemanas  LPH  #5  sebesar  3,88    bar. Penurunan daya terjadi pada rasio 0,18  sebab walaupun laju alir massa  dan  entalpi  fluida  pemanas  masuk  LPH  #5  menurun, tetapi laju  alir  massa  fluida  masuk  LP turbine juga  menurun. Penurunan daya terjadi  pada rasio 0,8  sebab walaupun laju  alir massa fluida masuk LP turbine meningkat, tetapi laju alir massa dan entalpi fluida  pemanas masuk juga LPH  #5 meningkat.
Pada  VAR-2,  laju  alir  massa  fluida  pemanas  LPH  #6 mengalami  peningkatan seiring  bertambahnya  tekanan fluida pemanas  komponen  tersebut. Laju  alir  massa  fluida  pemanas LPH  #5  mengalami  penurunan seiring  dengan bertambahnya tekanan fluida pemanas LPH  #6. Perubahan laju  alir massa dan entalpi fluida pemanas  masuk LPH  #6 dan laju alir massa fluida pemanas  LPH  #5  menyebabkan  perubahan  daya  yang dihasilkan  oleh  LP turbine . Didapatkan  bahwa  rasio 0,2  pada tekanan  kerja  fluida  pemanas  1,69  bar  menghasilkan  daya terbesar. Penurunan daya pada rasio 0,1  sebab walaupun laju alir  massa fluida  pemanas masuk  LPH  #5 menurun, tetapi laju alir  massa dan fluida  pemanas LPH  #6  meningkat.  Penurunan daya terjadi pada rasio 0,35  sebab walaupun laju alir  massa dan entalpi fluida pemanas masuk LPH  #6 menurun, tetapi laju  alir massa fluida pemanas masuk  LPH  #5 meningkat.
192.66 192.67 192.68 192.69 192.7 192.71 192.72 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
1.00
D a y a ( M W ) Rasio 236 236.5 237 237.5 238 238.5 239 239.5 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 D a y a ( M W ) Rasio VAR 1 VAR 2
Gambar  5 Pengaruh rasio LPH #7 dan #8 terhadap daya LP turbine (tanda silang= existing ).
Gambar  5  menunjukkan  perubahan  daya LP turbine pada perubahan  rasio  LPH  #7  dan  #8.  Pada  VAR-3  didapatkan bahwa rasio  0,07  pada tekanan kerja  fluida  pemanas 0,66  bar menghasilkan  daya  terbesar.  Pada  VAR-4  didapatkan  bahwa rasio atau tekanan existing fluida pemanas LPH  #8, yaitu 0,027 dengan tekanan kerja fluida pemanas LPH  #8 sebesar 0,259  bar Gambar  6  dan 7  menunjukkan  perubahan daya  total  yang total  yang  terjadi  pada  setiap  variasi.  Perubahan  daya  total didominasi   oleh  perubahan  daya  LP turbine sehingga rasio total didominasi oleh perubahan daya LP turbine sehingga rasio optimum  tekanan fluida  pemanas setiap LPH  untuk daya total sama dengan rasio optimum tekanan fluida pemanas LPH  untuk daya LP turbine .
Gambar  6  Pengaruh  rasio  LPH  #5  dan  #6  terhadap    daya  total  (tanda silang= existing ).
Gambar  7  Pengaruh  rasio  LPH  #7  dan  #8  terhadap  daya  total  (tanda silang= existing ).
Gambar 8 Pengaruh rasio LPH #5 dan #6 terhadap efisiensi pembangkit (tanda silang= existing ).
Gambar 9 Pengaruh rasio LPH #7 dan #8 terhadap efisiensi pembangkit (tanda silang= existing )
Gambar  8  dan  9  menunjukkan  perubahan  efisiensi  yang terjadi pada setiap variasi. Karena suhu fluida keluar deaerator dikunci, maka tidak ada perubahan kalor masuk boiler sehingga perubahan  efisiensi  pembangkit  hanya  dipengaruhi  oleh perubahan daya. Oleh  karena  itu  hasil rasio optimum  tekanan fluida  pemanas  setiap LPH  untuk efisiensi  pembangkit  sama dengan rasio optimum  tekanan fluida pemanas LPH  untuk daya total.
Gambar 10 Perbandingan daya total antara existing dan variasi
Gambar 11 Perbandingan efisiensi pembangkit antara existing dan variasi
237 237.5 238 238.5 239 239.5 0 0.05 0.1 0.15 D a y a ( M W ) Rasio VAR 3 VAR 4 657.5 658 658.5 659 659.5 660 660.5 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
1.00
D a y a ( M W ) Rasio VAR 1 VAR 2 659 659.2 659.4 659.6 659.8 660 660.2 660.4 0 0.05 0.1 0.15 D a y a ( M W ) Rasio VAR 3 VAR 4
39.85% 39.90% 39.95% 40.00% 40.05% 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
E fi s ie n s i (% ) Rasio VAR 1 VAR 2 39.92% 39.97% 40.02% 0 0.05 0.1 0.15 E fi s ie n s i (% ) Rasio VAR 3 VAR 4
Gambar  10  dan 11  merupakan  perbandingan daya total dan efisiensi pembangkit pada existing dan 3 jenis komparasi.  Pada optimum  1,  rasio LPH  #6 sebesar 0,2  dan rasio LPH  yang lain dalam  keadaan existing . Pada optimum  2, rasio LPH  #7 sebesar 0,07  dan rasio  LPH  yang  lain  dalam  keadaan existing .  Pada optimum  3,  rasio  LPH  #6  sebesar 0,2,  rasio  LPH  #7  sebesar 0,07,  dan rasio LPH  yang lain dalam  keadaan existing .
Dari  hasil  yang  didapatkan,  ketiga  komparasi  tersebut menghasilkan daya dan efisiensi pembangkit yang sedikit lebih besar dari  keadaan existing . Jenis optimum  yang menghasilkan daya  dan  efisiensi  pembangkit  terbesar  adalah  optimum  1 dengan  daya  total  sebesar  660,378  MW  dan  efisiensi pembangkit sebesar 40,028%.

## IV. KESIMPULAN
1. Pada  setiap  LPH  terdapat  rasio  optimum  untuk  tekanan fluida  pemanasnya yang menghasilkan  daya  dan efisiensi pembangkit terbesar.
2. Rasio  optimum  tekanan  fluida  pemanas  setiap  LPH terhadap tekanan fluida masuk LP turbine (9,46  bar) adalah sebagai berikut:
No. LPH Rasio Tekanan Kerja Fluida Pemanas 1 LPH #5 0,41 ( existing ) 3,88 bar 2 LPH #6 0,2 1,89 bar 3 LPH #7 0,07 0,66 bar 4 LPH #8  0,027 ( existing ) 0,259 bar
3. Daya total dan efisiensi pembangkit terbesar terjadi pada kondisi optimum  1, yaitu:
No. LPH Rasio
Tekanan Kerja Fluida Pemanas
1 LPH #5 0,41 ( existing ) 3,88 bar
2 LPH #6 0,2 1,89 bar 3 LPH #7  0,077 ( existing ) 0,7 bar 4 LPH #8  0,027 ( existing ) 0,259 bar
Daya total yang dihasilkan adalah sebesar 660,378  MW dan efisiensi  pembangkit  sebesar 40,028%.  Dapat disimpulkan bahwa  perubahan  tekanan  fluida  pemanas  pada  LPH  #6 menghasilkan perubahan yang lebih signifikan dibandingkan dengan LPH  yang lain.
4. Daya  total  dan  efisiensi  pembangkit  terbesar terjadi  pada kondisi optimum  1, yaitu:
No. LPH Rasio  Tekanan Kerja Fluida Pemanas 1 LPH #5 0,41 3,88 bar 2 LPH #6  0,152 1,44 bar 3 LPH #7  0,077 0,7 bar 4 LPH #8  0,027 0,259 bar
menghasilkan  daya  total  dan  efisiensi  pembangkit  yang sudah optimum,  yaitu sebesar 660,289  MW dan 40,022%.

## DAFTAR  PUSTAKA
[1] H.  Assad,  “Effect of Feedwater T emperature Rise  in  Heaters on Regenerative Rankine Cycle Performance,” Int. J. Mech. Eng. Educ. , vol. 25, no. 2, pp. 103–110, 1996.
[2] P. Kiameh, Power Generation Handbook: Selection, Application, Operation, and Maintenance . New York: Mc Graw Hill, 2002.
[3] M. Rashidi, “T hermodynamic Analysis of a Steam Power Plant with Double Reheat and Feed Water Heaters,” Hindawi Publ. Corp. Adv. Mech. Eng. , no. 940818, pp. 1–11, 2014.
[4] Y.  Simamora,  “Analisis  T ermodinamika  Pengaruh  Aliran  Massa Ekstraksi Turbin Uap Bagian High Pressure untuk Feedwater Heater T erhadap  Performa  Pembangkit  Listrik  T enaga  Uap  200  MW,” Surabaya, 2015.