## ANALISIS EFISIENSI DAYA PADA OTOMATISASI SISTEM KENDALI KECEPATAN FAN COOLING TOWER
UNIT PLTP #2

## Erna Kusuma Wati
Program Studi Teknik Fisika, Universitas Nasional ernakusuma.w@gmail.com
Submitted November 29, 2019; Revised December 1, 2019; Accepted December 3,2019

## Abstrak
Analisis  terhadap  peluang  efisiensi  daya  pemakaian  motor  dilakukan  di  Unit  PLTP  #2,  dengan melakukan otomatisasi kendali mode kecepatan fan cooling tower sehingga didapatkan manfaat secara finansial  dan  non  finansial.  Sistem  otomatisasi  dalam  pengendalian  mode  kecepatan guna menyesuaikan  kondisi  pada  kategori  aman,  sehingga  efisiensi  daya  dapat  diterapkan  secra berkelanjutan dengan meminimalisir kesalahan keputusan ataupun kelalaian dalam pengoperasiannya. Analisis  dilakukan  berdasarkan  karakteristik  operasi  unit  pembangkitan,  desain  unit  pembangkitan, simulasi pemodelan heat balance, serta hukum fisika dan persamaan matematis terkait. Dengan tetap mempertimbangkan kehandalan unit pembangkit. Diperoleh adanya perubahan pola pengoperasian fan cooling  tower dari  yang  semula  beroperasi  seluruhnya  pada  mode high speed (5H0L)  menjadi  4 fan dalam  mode high  speed dan  1 fan dalam  mode low speed  (4H1L),  dengan  Efisiensi  daya  yang diperoleh dari keberhasilan perubahan tersebut adalah sebesar 58.72kW.
Kata Kunci : efisiensi daya, fan cooling tower , mode kecepatan

## Abstract
Analysis the efficiency for the use of motors that place in Geothermal Powerplant #2, by implementing automated system for the control of 's speed mode so that the financial and non-financial benefits can be  obtained. Automation  system  in  controlling  the  cooling  tower  fan  speed  mode  in  order  to  adjust conditions  in  the  safe  category,  so  that  power  efficiency  can  be  applied  continuously  by  minimizing decision  errors  or  negligence  in  operation. The  analysis  based  on  the  operation  characteristics,  the design of the generation plant, heat balance modeling simulation, and the related laws of physics and mathematical  equations.  By  considering  the  reliability  of  the  generation  powerplant.  Obtained  a change in the operating pattern of the cooling tower fan from initially operating entirely in high speed mode  (5H0L)  to  4  fans  in  high  speed  mode  and  1  fan  in  low speed mode  (4H1L),  with  the  power efficiency obtained from the success of the change amounting to 58.72 kW.
Key Words : efficiency, fan cooling tower, speed mode

## 1. PENDAHULUAN
PLTP  merupakan  unit  pembangkit  tenaga listrik  berbahan  bakar  uap  panas  bumi, dimana  uap  tersebut  merupakan  hasil  dari proses  pemanasan  air  yang  terjebak didalam  reservoir.  Sama  halnya  dengan unit  pembangkit  tenaga  listrik  pada umumnya, PLTP merupakan sebuah kesatuan  dari  beberapa  sistem  yang  saling terkait  sehingga  dapat  beroperasi  dan menghasilkan listrik secara optimal. Beberapa  sistem  yang  umum  dijumpai
pada  unit  pembangkit  listrik  berbahan bakar  panas  bumi,  diantaranya  adalah sistem  uap,  yang  terbagi  atas  uap  utama dan  uap  bantu,  sistem  turbin-generator, sistem air pendingin utama, serta beberapa sistem  lainnya  yang  menunjang  sistem pembangkitan sabagai suatu kesatuan.
Pada  sistem  air  pendingin  utama  PLTP KMJ  #2, Cooling  tower berfungsi  sebagai heat  exchanger antara  air  kondensat  (suhu tinggi),  dengan  udara  (suhu  rendah). Kinerja  daripada cooling  tower turut
Vol. 4 No. 2 Desember 2019
dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya  adalah  komponen-komponen penyusun cooling  tower yang  mendukung proses  pertukaran  panas  di cooling  tower seperti  diantaranya  nozzle  dan  filling material guna memecah butiran-butiran air, kemudian fan cooling tower yang berperan penting  terhadap  jumlah  laju  aliran  udara yang  digunakan  sebagai  media  pendingin, serta  pengaruh  dari  alam  berupa  suhu udara  sekitar  yang  tentu  saja  tidak  dapat dimanipulasi [1].
Fan cooling  tower tersusun  dari  motor sebagai penggeraknya, shaft yang merupakan penghubung antara fan gearbox dan  motor,  gearbox fan , fan blade,  serta pompa  pelumas  yang  mensirkulasikan  oli menuju  gearbox.  Setiap fan cooling  tower dapat  dioperasikan  dengan  2  mode kecepatan  yang  berbeda, low speed  mode untuk putaran fan 95.3 rpm, dan high speed mode  untuk  putaran fan 127  rpm.  Dengan kecepatan  yang  berbeda,  tentunya  daya terpakai oleh motor fan cooling tower akan berbeda,  serta  akan  menghasilkan  laju aliran  udara  yang  berbeda  pula.  Pada pengoperasiannya saat ini, pemilihan mode fan cooling  tower masih  berdasarkan standard  operation  procedur  (SOP),  yaitu kelima fan dioperasikan  pada high  speed mode  untuk  beban  pembangkitan  normal (±55MW) dan eksekusinya masih dilakukan secara manual oleh operator unit pembangkit.
Sumber :Dokumen pribadi

## Gambar 1. Suhu Udara Sekitar Vs Suhu Air
Pendingin
Dengan  mengamati  chart  diatas,  sekilas dapat  terlihat  karakteristik  suhu  air pendingin  yang  cenderung  berbanding lurus dengan suhu udara sekitar. Dari fakta itu  pula  dapat  diambil  gagasan  bahwa terdapat  peluang  untuk  memanfaatkan fluktuasi  suhu  udara  sekitar  sehingga didapatkan efisiensi daya pemakaian sendiri  dalam  pengoperasian fan cooling tower .  Seperti  yang  telah  dijelaskan sebelumnya,  bahwa  suhu  udara  sekitar tidak  dapat  dimanipulasi,  sehingga  ide yang dapat dimunculkan adalah manipulasi dari  sisi  laju  aliran    udara  yang  dihasilkan oleh fan cooling tower .
Manipulasi laju aliran udara dapat dilakukan dengan mengubah pola pengoperasian fan cooling  tower [2], dimana  pada  kondisi  normal,  5  buah fan bekerja dalam kondisi high  speed . Dengan memanuver  mode  kecepatan  kerja  satu buah  (atau  lebih  bila  memungkinkan) fan cooling  tower menjadi low speed,  akan didapati  pengurangan  daya  pemakaian sendiri dari motor fan cooling tower , serta dengan  harapan  dapat  mengurangi  beban kerja dari mekanikal part fan cooling tower [3].

## 2. METODE PENELITIAN
Adapun  metode  penelitian  dalam  analisis otomatisasi sistem kendali speed mode fan cooling tower ,  pada  sistem  pendinginan unit  PLTP  #2,  ada  beberapa  tahapan  yang akan dilakukan. Untuk
dapat mengimplementasikan  sistem  otomatisasi kendali mode kecepatan fan cooling tower tanpa  memberi  dampak  negatif  terhadp kinerja unit pembangkit, seperti penurunan daya  pembangkitan  dibawah  rencana operasi,  maka  dibuat  terlebih  dahulu  blok diagram  kontrol  yang  mengacu  pada  blok diagram kontrol untuk closed loop system, dan  dengan  adanya  faktor  disturbance berupa  suhu  udara  sekitar,  maka  blok diagram  kontrolnya  akan  seperti  dibawah ini :
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 30,0 31,0 32,0 33,0 34,0 35,0 36,0 37,0 38,0 39,0 40,0 0 .0 0 5 .0 0 1 0 .0 0 1 5 .0 0 2 0 .0 0 1 .0 0 6 .0 0 1 1 .0 0 1 6 .0 0 2 1 .0 0 2 .0 0 7 .0 0 1 2 .0 0 1 7 .0 0 2 2 .0 0 3 .0 0 8 .0 0 1 3 .0 0 1 8 .0 0 2 3 .0 0 4 .0 0 9 .0 0 1 4 .0 0 1 9 .0 0 0 .0 0 5 .0 0 1 0 .0 0 1 5 .0 0 2 0 .0 0 1 .0 0 6 .0 0 1 1 .0 0 1 6 .0 0 2 1 .0 0 D R Y B U L B & W E T B U L B T E M P E R A T U R E CO O L ING W A T E R O U T L E T T E M P E R A T U R E TIME (HOURLY) Dry Bulb Temp & Wet Bulb Temp vs Cooling Tower Water Outlet Temperature - 1st week of January COOLING TOWER WATER OUTLET TEMPERATURE DRY BULB TEMPERATURE WET BULB TEMPERATURE
Controller Low Speed Mode FCT Breaker High Speed Mode FCT Breaker Temperature Transmitter Vacuum Press Transmitter Power Transmitter Valve Position Transmitter + - Cooling Water Temp Condenser Vacuum Press Generator Load GOV Valve Position Ambient Temperature & Cooling Water Temp Condenser Vacuum Press Generator Load Governor Valve
Sumber :Dokumen pribadi
Gambar 2. Rancangan Blok Diagram

## Kontrol
Ketika nilai parameter terukur sudah dalam batasan  yang  telah  ditentukan  pada setpoint,  maka  kontroler  akan  mengirim sinyal  eksekusi  kepada  breaker  motor fan cooling  tower [4],  dalam  kasus  pertama adalah low speed  mode  breaker  bilamana nilai  parameter  berada  pada  batas  aman untuk manuver kecepatan fan dari konfigurasi  5H0L  menjadi  4H1L.  kondisi tersebut  kemudian  akan  mempengaruhi suhu  air  pendingin  yang  akan  cenderung naik,  tekanan  vakum  kondensor  yang  juga akan cenderung naik, dan daya pembangkitan generator yang akan cenderung menurun, serta posisi pembukaan  governor  valve  yang  akan membuka  untuk  menyesuaikan  kembali pembebanan. Kondisi ini akan berlangsung sampai pada saat faktor disturbance berupa suhu  udara  sekitar  mempengaruhi  proses pendinginan  di cooling  tower ,  yang menyebabkan  efek  berantai  terjadi,  mulai dari  perubahan  suhu  air  pendingin, kevakuman kondensor, hingga daya pembangkitan generator.
Dengan  alur  proses  kontrol  yang  sama, maka bila nilai dari parameter yang terukur oleh  transmitter  telah  keluar  dari  batas aman set  point sistem  otomatisasi,  dalam kasus  kedua  ini  kontroler  akan  mengirim sinyal  eksekusi  kepada  breaker  motor fan cooling  tower untuk  melakukan  manuver mode kecepatan fan yang beroperasi dalam kondisi low speed,  kembali  dioperasikan menjadi high speed [5] sehingga konfigurasi 4H1L akan menjadi 5H0L.
Cek Pembebanan Generator > 55MW Cek Tekanan Vakum Kondensor < 99mbar Cek Suhu Air Pendingin Masuk Kondensor < 33.5°C Cek Pembukaan Governor Valve LH & RH < 80% Generator Load Check >54.5 MW Cek Tekanan Vakum Kondensor > 103.5mbar Cek Suhu Air Pendingin Masuk Kondensor > 35°C Eksekusi Konfigurasi Mode 4H1L Kembali Pada Konfigurasi Mode 5H0L Cek Pembukaan Governor Valve LH & RH > 90%
Sumber :Dokumen pribadi

## Gambar 3. Diagram Alir Sistem Otomatisasi
Gambar  3  merupakan  proses  pada  sistem otomatisasi  kendali  mode  kecepatan fan cooling  tower . Pemantauan  berikutnya setelah  salah  satu  dari  lima fan cooling tower  dieksekusi,  adalah  memonitor  3 parameter  awal  yang  telah  disebutkan sebelumnya,  yaitu,  daya  pembangkitan generator, tekanan vakum kondesnor, serta suhu  air  pendingin  masuk  kondensor. Apabila  salah  satu  dari  3  parameter  tadi melewati  batasan  yang  telah  ditentukan, secara  otomatis fan yang  telah  dieksekusi sistem  dan  berada  pada  posisi low speed mode,  akan  dieksekusi  kembali  dengan memposisikan  FCT  pada  kondisi  semula yaitu (5 fan cooling tower beroperasi pada kondisi high  speed mode).  Tahapan- tahapan  yang  telah  dijabarkan  tadi  akan terus berulang sebagai sebuah siklus.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemodelan Heat Balance Heat balance merupakan salah satu metode yang  digunakan  dalam  menghitung plant heat  rate yaitu  parameter  ukur  performa operasi  suatu  unit  pembangkit  dilihat  dari sisi  kandungan  energi  bahan  bakar  yang dikonsumsi  menjadi  daya  pembangkitan. Pemodelan heat  balance pada  penelitian ini  juga  bertujuan  untuk  memastikan keterkaitan  antara  satu  parameter  dengan parameter lainnya, yang dapat
Vol. 4 No. 2 Desember 2019
mempengaruhi daya pembangkitan generator.
Data  awal  yang  akan  digunakan  adalah data desain yang diambil dari buku manual unit #2, untuk selanjutnya akan dimodelkan dengan menggunakan software Engineering  Equations  Solver    (EES). Berikut  ini  adalah  hasil  pemodelan  heat balance unit #2.
Sumber :Dokumen pribadi
Gambar 4.  Pemodelan heat balance
100% load
Pada  Gambar  4  merupakan  konsep (Hukum  kekekalan  massa) .
Sehingga untuk heat balance turbin, massa uap  masuk  turbin  yang  mengandung  gas, akan sama dengan massa uap dan gas yang keluar turbin. Serta pendekatan atas hukum termodinamika  berupa  konsep  kekekalan dan  kesetimbangan  energi  sehingga  dapat dinyatakan  dalam  EES  sebagai  pernyataan berikut :
•  kekekalan massa turbin : ms_1 = ms_2
mg_1 = mg_2 •  kesetimbangan energi turbin : Wt_actual  =  ms_1  *  (hs_1  -  hs_2)  + mg_1 * (hg_1 - hg_2) Wt_ideal  =  ms_1  *  (hs_1  -  hs_2.s)  + mg_1 * (hg_1 - hg_2)
Nilai  massa  uap  yang  diketahui  serta  nilai fraksi  gas  berdasarkan  karakteristik  sumur uap produksi, maka nilai enthalpy (h) dapat
diketahui  dengan  memanfaatkan  algoritma software  menggunakan  parameter  terkait yang  telah  diketahui,  Sedangkan  nilai efisiensi  generator  diatas  diambil  dari manual  book  generator  dimana  nilainya cenderung  tetap  bahkan  untuk  waktu  yang cukup lama, sedangkan pada nilai efisiensi turbin  akan  didapat  melalui  pemodelan tersebut,  yaitu  sebesar  85%.  Untuk pemodelan  heat  balance  kondensor,  juga diberlakukan  hal  serupa  sebagaimana pemodelan turbin.

## Kondensor & Turbin
Sistem  yang  terkait  dan  membutuhkan sistem air pendingin utama guna menunjang kinerjanya adalah sistem turbin generator.  Suhu  air  pendingin  yang  keluar pada cooling  tower ,  disalurkan  menjadi suhu  air  pendingin  masuk  kondensor. Dengan  suhu  air  yang  semakin  rendah,
maka proses pertukaran panas di kondensor  akan  semakin  baik,  dan  hal  ini berpengaruh pada tekanan (vakum) kondensor  [4].  Kevakuman  yang  semakin baik,  akan  memudahkan  proses  hisap  uap bekas ekspansi turbin, sebaliknya, semakin tinggi  tekanan  kondensor  (kevakuman semakin  buruk),  semakin  sulit  pula  proses hisap  tersebut,  sehingga  proses  ekspansi turbin  akan  terganggu  karena  laju  uap  di turbin  akan  terhambat  yang  kemudian menyebabkan  penurunan  kinerja  sistem turbin  generator.  hal  ini  diindikasikan dengan terjadinya penurunan daya pembangkitan generator [5].
Sumber :Dokumen pribadi
Gambar 5. Simulasi Kenaikan Tekanan Vakum Kondensor
Dengan  menggunakan  pemodelan  heat balance, dapat dilakukan simulasi perubahan  nilai  tekanan  kondensor  dan pengaruhnya terhadap daya pembangkitan.
Simulasi  ini  akan  menggunakan  nilai efisiensi  turbin  sebesar  74.09%  sesuai dengan pemodelan heat balance sebelumnya yang berdasarkan data operasi, dan  tekanan  vakum  kondensor  akan dinaikkan sebesar 0.005 bar.
Pemodelan  pada  Gambar  6  membuktikan bahwa  perubahan  pada  nilai  vakum kondensor  dengan  penambahan  0,005  bar, menyebabkan penurunan daya pembangkitan  572  kW.  Bila  diperhatikan chart  perbandingan  data  operasi  pada gambar 4.7 tidak tampak karakteristik yang serupa  antara  vakum  kondensor  dengan daya  pembangkitan  generator.  Hal  ini sangat  mungkin  disebabkan  oleh  sistem kendali  turbine  valve  yang  menggunakan mode load reference, yaitu sistem pembangkitan  akan  melakukan  usaha untuk
mencapai setpoint daya pembangkitan yang ditetapkan.
Sumber :Dokumen pribadi
Gambar 6. Simulasi Penambahan Flow Uap Turbin
Dari simulasi diatas, ketika terjadi kenaikan  0,005  bar  pada  tekanan  (vakum) kondensor, sehingga beban generator turun sebesar  572  kW,  dengan  menambahkan laju  aliran  uap  menuju  turbin  (seolah-olah GOV  membuka  lebih  besar)  sebanyak  1 kg/s,  maka  pembebanan  generator  /  daya pembangkitan  dapat  naik  kembali  hingga 511  kW.  Dengan  demikian,  bilamana terjadi  kondisi  yang  dapat  menyebabkan vakum  kondensor  naik  sehingga  daya pembangkitan  dapat  berkurang  [7],  akan diantisipasi oleh sistem dengan menambah
jumlah  uap  yang  di  konsumsi  oleh  turbin, selama  masih  tersedia  ruang  bagi  GOV untuk  menaikkan  persentase  pembukaan valve.

## Perancangan Batasan Operasi
Batasan  operasi,  perlu  ditentukan  untuk perancangan  otomatisasi  sistem  kendali mode  kecepatan  FCT  ini,sebagai  setpoint bagi  parameter-parameter  yang  menjadi permissive  sistem.  Batas  atas  sebagai indikator bahwa sistem pembangkitan telah berada  pada  kondisi  yang  aman  untuk melakukan eksekusi manuver mode kecepatan  FCT,  dari high  speed mode menjadi low speed mode. Sebaliknya, batas bawah mengindikasikan bahwa unit pembangkit  membutuhkan  sistem  air pendingin  utama  untuk  bekerja  pada keadaan maksimal, yaitu dengan mengoperasikan seluruh fan cooling tower pada high  speed mode  [6].  Dengan menggunakan  perhitungan  L/G  ratio  telah diketahui  pengaruh  perubahan  laju  aliran udara  bilamana  dikondisikan  pola  operasi 4H  1L  terhadap  suhu  air  keluaran  proses cooling  tower ,  lalu  ditentukan  korelasi antara  kenaikan  suhu  air  terhadap  tekanan vakum kondensor berdasarkan
karakteristik data operasi saat ini.
Sumber :Dokumen pribadi
Gambar 7.  Suhu Air Pendingin VS

## Tekanan Vakum Kondensor
Setelah  diketahui  persamaan  antara  2 parameter diatas, kemudian dengan memasukkan  suhu  air  pendingin  dengan pengaruh  perubahan  laju  udara  sebesar
y = 0.1693x 2 - 8.2801x + 186.27 88,0 90,0 92,0 94,0 96,0 98,0 100,0 102,0 104,0 106,0 31,0 31,5 32,0 32,5 33,0 33,5 34,0 34,5 35,0 CO ND E NSE R V A CU U M P R E SSU R E COOLING WATER TEMPERATURE Condenser Vacuum Pressure VS Cooling Water Temperature - Monthly
34.06°C,  akan  dapat  diketahui  perubahan nilai vakum kondensor.
y =0.1693x2- 8.2801x + 186.
dimana,  x  = 34.06 maka,  y  =  100.65 mbar
Lalu dimodelkan kembali untuk mengetahui  pengaruhnya  terhadap  daya pembangkitan.

## Sumber :Dokumen pribadi

## Gambar 8.  Daya Pembangkitan dengan Pola Operasi FCT 4H 1L
Informasi  yang  diketahui  dari  pemodelan diatas  adalah,  ketika  generator  dapat menghasilkan  daya  pembangkitan  sebesar 55.1MW  dengan  mengoperasikan  5 fan cooling  tower dalam  kondisi high  speed , maka apabila satu  dari kelima fan tersebut dimanuver  menjadi low speed,  akan menaikkan  suhu  air  pendingin  sebesar 0.96°C sehingga tekanan vakum kondensor turut  naik  menjadi  0.1007  bar,  dampak yang diberikan terhadap daya
pembangkitan  unit  adalah  penurunan output  generator  sebesar  303kW  sehingga menjadi 54.797kW.
Pada  batasan  operasi  sistem  kendali  nanti, akan  terdapat  range  operasi  untuk  setiap setpoint,  hal  ini  dimaksudkan  sebagai range  toleransi  operasi  dari  sistem  kendali otomasi  tersebut  sehingga  menghindari terjadinya  perubahan  yang  terlalu  singkat antara  kondisi  aktif  menjadi  normal  dan sebaliknya. Hasil perhitungan serta pemodelan tersebut ditampilkan pada tabel berikut
Tabel 1.  Hasil Perhitungan Vakum Kondensor dan Pemodelan Daya Generator
suhu air pendingin (°C) tekanan vakum kondensor (mbar) daya pembangkitan generator (kW) suhu air pendingin (°C) tekanan vakum kondensor (mbar) daya
pembangkitan generator (kW) 33.1 97.69 55111 34.1 100.78 54787 33.2 97.98 55081 34.2 101.11 54756 33.3 98.28 55049 34.3 101.44 54725 33.4 98.58 55017 34.4 101.78 54684 33.5 98.88 54986 34.5 102.12 54653 33.6 99.19 54954 34.6 102.46 54613 33.7 99.50 54921 34.7 102.80 54582 33.8 99.82 54888 34.8 103.15 54542 33.9 100.14 54859 34.9 103.50 54512 34.0 100.46 54817 35.0 103.86 54472 Sumber :Dokumen pribadi
Berdasarkan spesifikasi generator, nominal daya  pembangkitan  optimal  generator adalah  sebesar  55MW,  maka  bilamana generator  beroperasi  hingga  melampaui nominal  daya  tersebut,  dapat  dikatakan target pembangkitan telah terpenuhi, sehingga  nilai  55MW  akan  ditentukan sebagai  batas  aman  untuk  permissive melakukan  manuver  mode  kecepatan fan cooling  tower menjadi  konfigurasi  4H1L. Sedangkan  untuk  mengembalikan  mode kecepatan  FCT  menjadi  5H0L,  akan ditentukan  berdasarkan  nilai  penjualan bersih unit pembangkit berdasarkan kontrak  manajemen  sebesar  52.5MW ditambah  dengan  total  daya  pemakaian sendiri  untuk  satu  unit  yang  berada dikisaran  2MW  berdasarkan  data  operasi, sehingga  batasan  yang  digunakan  adalah sebesar 54.5MW.
Tabel 2. Parameter Batasan Operasi
parameter setpoint unit batas bawah (aktif) batas atas (normal) Generator Load MW > 55.0 < 54.5 Condenser Vacuum Pressure mBar < 98.0 > 103.5 Condenser Water Inlet Temp °C < 33.5 > 35.0 Governor Valve Position % < 80 > 90 Sumber :Dokumen pribadi
Batasan  untuk  tekanan  vakum  kondensor dan  suhu  air  pendingin  berada  pada  titik dimana  generator  dapat  membangkitkan 55MW,  yaitu  pada  suhu  kurang  dari 33.5°C  dan  tekanan  vakum  kurang  dari 99mbar,  sehingga  mode  konfigurasi  4H1L dapat diaktifkan. Sedangkan mode efisiensi dengan 4H1L akan kembali menjadi 5H0L pada  daya  pembangkitan  generator  dititik 54.5MW dengan suhu air pendingin berada lebih  dari  35°C  dan  tekanan  vakum  lebih dari  103.5mbar.  Setpoint  untuk  posisi pembukaan  governor  valve  ditentukan berdasarkan  asumsi  bahwa  dengan  range 10%  ketika  mode  4H1L  aktif,  dapat menyeimbangkan
kembali daya pembangkitan  generator  sesuai  dengan target  pembangkitan  senilai  55MW,  serta 10%  cadangan  pembukaan  governor  valve untuk  mengantisipasi  gangguan  yang disebabkan  faktor  diluar  dari  sistem  air pendingin.

## Analisis Data
Analisis  data  operasi  diperlukan  guna memverifikasi  kondisi  aktual  unit  operasi, serta meyakinkan gagasan terhadap peluang  untuk  modifikasi  yang  akan diterapkan  pada  kendali  kecepatan fan cooling tower .
Tabel 3. Rangkuman data operasi
parameter operasi satuan rata-rata
bulanan minggu 1 minggu
2 minggu 3 minggu
4-5 Generator Load MW 55.1 55.25 55.08 55.06 55.03 Turbine Steam Flow T/h 430.3 432.19 430.37 430.94 427.81
Turbine Steam Inlet Temp °C 162.3 163.7 162.1 161.3 162.11 Turbine Steam Outlet Temp °C 55.7 56.4 55.2 55.4 55.7
Turbine Steam Inlet Pressure Bar 5.79 5.80 5.78 5.80 5.77
Condenser Vacuum Pressure mBar 97.80 96.17 96.88 97.98 99.73 Condenser Water Inlet Flow T/h 13195.2 13212.9 13343.7 13073.1 13164.28
Condenser Water Inlet Temp °C 33.1 33.2 33.0 33.1 33.32
Condenser Water Outlet Temp °C 52.3 52.4 52.1 52.2 52.52 Ejector Gas Inlet Flow T/h 0.861 0.864 0.861 0.862 0.86
Ejector Gas Inlet
Temperature °C 44.3 44.3
44.1 44.3 44.38
Sumber :Dokumen pribadi
Pemilihan waktu data operasi turut menjadi penting, dikarenakan kondisi unit pembangkitan yang tidak lepas dari jadwal pemeliharaan periodik dan rencana pembangkitan  yang  telah  disusun  oleh pihak  distribusi,  serta  gangguan  unit  yang menyebabkan penurunan beban atau bahkan hilang beban sepenuhnya.
Nilai  rata-rata  bulanan  parameter  tersebut nantinya akan digunakan dalam pemodelan heat balance ,  salah  satu  tujuannya  adalah untuk membandingkan kondisi unit saat ini terhadap  desain  unit  pembangkitan,  juga untuk  mengetahui  terjadinya  penurunan performa dari suatu peralatan pada kondisi operasi saat ini.

## Sumber :Dokumen pribadi
Gambar 9. Pemodelan Heat Balance Berdasarkan Data Operasi
Cooling Tower & Kondensor
Sistem  air  pendingin  utama  merupakan sistem vital dalam suatu unit pembangkitan, termasuk pula di unit PLTP Unit #2. Fungsi utama dari sistem tersebut adalah  menyediakan  air  pendingin,  sesuai dengan kebutuhan sistem, untuk  kemudian digunakan  sebagai  media  pendinginan pada  kondensor. Cooling  tower dan kondensor,  serta  main  circulating  water pump  (MCWP),  adalah  peralatan  yang berperan penting dalam sistem air pendingin utama. Air pendinginan merupakan media pendingin guna menyerap  panas  yang  dibawa  oleh  uap
bekas  hasil  ekspansi  turbin.  Nilai  kalor
(panas)  uap  yang  diserap  oleh  air  dalam kondensor, dapat diketahui dengan persamaan laju perpindahan panas dibawah ini : ..............................(1) Q :  kalor diserap ṁ :  massaf low fluida c
:  kalor jenis fluida
 T :  perubahan suhu
 T = c air =  4.2 kJ/kg

## dengan demikian
(           )
Untuk  kalor  yang  dilepas  oleh  sistem (kondensor), dimana terjadi perubahan fasa dari uap menjadi air, dapat dihitung dengan persamaan :
( ) .....................(2) sehingga, (            )
Berdasarkan perhitungan heat duty kondensor  ketika  commisioning,  dimana persentase  efisiensi  kondensor  adalah sebesar  101.3%  sehingga  diketahui  selisih antara  kondisi  ideal  dengan  kondisi  aktual commisioning  adalah  sebesar  1.3%  antara ( )  dan ( ),  maka  dari
kedua  perhitungan  diatas,  dapat  diketahui heat duty kondensor saat ini.
Dengan  asumsi  efektifitas  kondensor adalah  sesuai  dengan  desain  heat  balance 100%  pembebanan  sebagaimana  yang digunakan  pada  pemodelan,  yaitu  senilai 0.85,  maka  dapat  diambil  kesimpulan bahwa kondisi kondensor saat ini memiliki selisih  12.4% terhadap kondisi  ideal  untuk sebuah proses isothermal, dengan kata lain,
untuk  nilai  efektifitas  yang  tetap,  saat  ini kondensor  telah  mengalami  penurunan efisiensi.
Kembali pada proses perpindahan panas di kondensor,  jika  semakin  optimal  kinerja cooling  tower ,  maka  semakin  rendah  suhu air  masuk  ke  kondensor  (T0),  maka  nilai T  akan  semakin  besar,  sehingga  jumlah kalor  yang  diserap  pada  proses  pertukaran panas  terhadap  uap  dari  ekspansi  turbin.
Suhu  air  pendingin  tadi  juga  akan mempengaruhi tekanan kevakuman kondensor. Sesuai  dengan  gagasan  penelitian  yang telah  disampaikan  diawal,  yaitu  peluang efisiensi  pemakaian  daya  sendiri  pada fan cooling tower , maka hal ini akan berkaitan dengan  salah  satu  parameter  performa cooling  tower ,  yaitu Ratio,  yang membandingkan  laju  aliran  air  kondensat (L),  dengan  laju  aliran  udara  (G)  yang dihisap  ke  dalam  sistem cooling  tower . Dimana  nilai  G  ditentukan  oleh  kinerja dari fan cooling tower . Dengan memiliki 2 mode kecepatan fan , laju aliran udara yang dapat dihisap sebagai udara pendinginan di cooling  tower tentu  akan  berbeda  disetiap mode  kecepatan.  Hal  ini  dapat  diketahui dari persamaan :
( ) ( ) … ………………………….(3)
L: laju aliran air G: laju aliran udara
: enthalpy udara masuk cooling tower : enthalpy udara keluar cooling tower
: suhu air masuk
: suhu air keluar
Dengan  nilai  L/G  ratio  yang  dinyatakan dalam  manual book cooling  tower sebesar 1,10  dan  diketahui  suhu  bola  basah  dan bola kering saat ini, yang mana suhu udara sekitar  akan  mempengaruhi  enthalpy  atas udara  pendinginan  yang  dihisap cooling tower (h1),  maka  selanjutnya  perlu  untuk diketahui  nilai  enthalpy  dari  udara  keluar cooling  tower (h2),  sehingga  akan  dapat
dihitung  nilai  G  pada  kondisi  operasi  saat ini.  Dengan  mengubah  persamaan  diatas menjadi :
h2  =  h1 + L/G x (T2 - T1)
Maka  didapat  hasil  perhitungan  sebagai berikut :
Tabel 4. Perhitungan G Aktual Pada L/G Ratio parameter nilai L T1 T2 L/G ratio dry bulb temp 20.8 3678 52.3 33.1 1.10 wet bulb temp 18.8 h1 53.29 h2 74.41 21.12 L(T1-T2) 70617.6 G (5H0L) total 3343.64 G high speed per fan 668.73
high : low speed ratio 0.75
G low speed per fan 501.55 Sumber :Dokumen pribadi Dinyatakan dalam manual book pembangkitan  untuk  peralatan cooling tower ,  laju  aliran  udara  dengan  kondisi high speed untuk 1 buah fct adalah sebesar 720  m3/s  dan  dalam  kondisi low speed sebesar  540  m3/s.  Jika  diasumsikan berdasarkan  persentase  laju  aliran  udara dari  2  mode  kecepatan  tersebut,  maka  laju aliran udara pada kondisi low speed adalah sebesar 75% laju aliran udara pada kondisi high  speed .  Dengan  demikian,  nilai  G untuk  satu  unit  fct  pada kondisi low speed adalah :
G  =  668.73 x 75% =  501.55 m3/s
Nilai  tersebut  akan  dimasukkan  kembali dalam  persamaan  (2)  ,  untuk  mengetahui efek  dari  perubahan  1  buah  unit fan cooling tower terhadap kemampuan pendinginan cooling  tower ,  yang  mulanya beroperasi  dalam  kondisi high  speed , kemudian  dimanuver  menjadi  kondisi
operasi low  speed .  Pada  kondisi  ini, konfigurasi  pengoperasian fan cooling tower adalah  4 high &  1 low  speed (4H1L).
L(T2 - T1) =  G(h2 - h1) G =   (4 x 668.73) + (1 x 501.55) =  3176.45 (T2 - T1)   =   (3176.45 x 21.12) / 3678  T =  18.24 °C T2 =  34.06 °C Telah diketahui bahwa perubahan konfigurasi  pengoperasian fan cooling tower dari 5 high menjadi 4 high & 1 low , berimbas  pada  naiknya  suhu  air  keluaran proses di cooling tower menjadi  34.06 °C, artinya naik 0.96 °C dari suhu sebelumnya. Dengan  konfigurasi  operasi  4H1L fan cooling  tower ,  terdapat  pula  perbedaan daya  yang  dikonsumsi  bila  dibandingkan dengan  konfigurasi  operasi  5H0L fan cooling tower .
Tabel 5. Perhitungan Selisih Konsumsi Daya Motor Fan Cooling Tower
Parameter √3 cos pi ( high speed ) cos pi ( low speed ) Teganga n Motor Arus (H) rata- rata per FCT Arus (L) rata- rata per FCT Nilai 1.73 0.85 0.80 380 180.3
7 80 P high speed per FCT (kW) 100.79 P high speed FCT
total (kW) 503.94 P low speed per FCT (kW) 42.07 P (5H0L - 4H1L) 58.72 Sumber :Dokumen pribadi
Pada  Tabel  5  diketahui  selisih  konsumsi daya motor fan cooling tower antara kedua konfigurasi  operasi fan tersebut  adalah sebesar  42.07kW,  dengan  menggunakan rumus  standar  pehitungan  daya  motor induksi,Sehingga  didapatkan  nilai  selisih daya  antara  mode  5H0L  dengan  4H1L adalah sebesar 58.72kW.
P =
√3 .V .I .faktor daya

## 4. SIMPULAN
Setelah  melakukan  analisis  pada  data  di bulan  Januari  2018,  dan  melakukan perbandingan  serta  verifikasi  baik  dengan manual  book  unit  pembangkit,  pemodelan menggunakan software EES, serta persamaan matematis, maka telah didapatkan efisiensi daya pemakaian sendiri  untuk  unit  pembangkit  dengan melakukan  otomatisasi  sistem  kendali mode  kecepatan fan  cooling  tower pada unit  PLTP  UNIT  #2.  Perubahan  pola pengoperasian fan cooling tower dari yang semula  beroperasi  seluruhnya  pada  mode high  speed (5H0L)  menjadi  4 fan dalam mode high  speed dan  1 fan dalam  mode low speed  (4H1L)  tidak  menurunkan kehandalan maupun kinerja unit pembangkitan.  Analisis  yang  dilakukan meliputi  hubungan  sebab  akibat  diantara suhu  air  pendingin  keluar  cooling  tower, tekanan  vakum  kondensor,  serta  daya pembangkitan  generator.  Efisiensi  daya yang diperoleh dari keberhasilan perubahan tersebut adalah sebesar 58.72kW.  Bila  dinyatakan  dalam  nominal rupiah, dengan asumsi implementasi selama  5  jam  perhari,  serta  perhitungan menggunakan  tarif  dasar  listrik  industri saat ini  sebesar  Rp.  995.00 yang merupakan  ketetapan  pemerintah,  maka nilai  efisiensinya  akan  setara  dengan  Rp. 106.834.051,39- per tahun.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Eknath.  D.  Kharat,  Amit  B  Gavali “Cooling Tower Automation,” Proceding of Technology International Conference on convergen 2014. [2] Anggun Sukarno, Bono, Budhi Prasteyo “Analisis Perubahan
Tekanan  Vakum  Kondensor  Terhadap Kinerja  Kondensor  Di  Pltu  Tanjung
Jati B,” Eksergi vol. 10, no. 2, pp. 65– 71, 2014.
[3] Atoni, Kisman. H. Mahmud, “Pengaruh  Variasi  Temperatur  Air Pendingin Kondensor
Terhadap Tekanan    Pada  Beban  Tetap,” JISI UMJ , Vol 02, no. 1 pp. 1–10, 2014.
[4] Raden Suhardi Putra, “Analisa Perhitungan  Beban  Cooling  Tower,”
Jurnal  Tehnik  Mesin  (JTM) ,  vol.  04, no. 2 Juni, pp. 56–62, 2015.
[5] Sukamto  Dibyo,  “Perhitungan  Desain Termal Kondensor Pada Sistem
pendingin  pwr,” Prosiding Seminar Nasional  SDM  Teknologi  Nuklir, Yogyakarta .  5  November,  pp.  323–
332, 2009.
[6] Marlon Hetharia, Yolanda J. Lewerissa    “Analisis  Energi  Pada Perencanaan Pembangkit Listrik
Tenaga  Uap  (Pltu)  Dengan  Cycle Tempo,” Jurnal    Voering ,  vol.  3,  no. 1, p. 23, 2018.