ISSN: 2721-6225 (print) https://ppjp.ulm.ac.id/journals/index.php/rot
ISSN: 2745-6331 online) page 57-67

## ANALISIS EFISIENSI TURBIN UAP  UNIT 1 DI PT. PJB UBJOM PLTU PULANG PISAU KALIMANTAN TENGAH
Edy Saputro 1) , Aqli Mursadin 2) 1.2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat JL. Akhmad Yani Km.36 Banjarbaru, Kalimantan Selatan, 70714 Telp. 0511-4772646, Fax. 0511-4772646 Email: edysaputra2996@gmail.com

## Abstract
This study aims to determine the performance of steam turbine PT. PJB UBJOM PLTU Pulang Pisau Kalimantan Tengah the results  of data  obtained during each performance test in commisioning 2016 and 2018. This research data is taken from the control room of PT. PJB UBJOM PLTU Pulang Pisau, variable data obtained in the form of load, main inlet steam temperature, main inlet steam pressure,  HP heater feed outlet temperature, HP heater feed outlet pressure, main steam flow, and turbine  by  pass  flow.  The  data  is  processed  to  get  the  turbine  heat  rate  and  the efficiency  per  time  of  each  performance  test  and  then  averaging  the  data  results over time, then comparing the turbine heat rate and the average efficiency of each performance test. The calculation of turbine heat  rate using heat & mass balance method,  turbine  efficiency  is  obtained  by  comparing  the  energy  of  1  kW  with turbine  heat  rate  and  multiplying  100%.  The  result  of  the  average  heat  turbine calculation per performance test highest ie September 2016 is 3,51and Juli 2018 is 3,27. The average value of turbine efficiency in September 2016 was 29,03% and Juli 2018 was 33,84. Turbine power plant performance of PT. PJB UBJOM PLTU Pulang Pisau increase from 2016 to 2018 by 4,81 %.

## Keywords:Turbin Heat Rate, Efisiensi Turbin

## PENDAHULUAN
Energi  yang  dibutuhkan  oleh  manusia  untuk  menunjang  kehidupan,  salah satunya  adalah  energi  listrik.  Manusia  sangat  membutuhkan  energi  listrik  untuk kepentingan rumah tangga, industri serta untuk menunjang sarana prasarana yang lainnya. Kebutuhan hidup manusia semakin lama semakin meningkat, peningkatan kebutuhan  manusia  juga  diikuti  dengan  kebutuhan  energi  yang  juga  semakin meningkat.  Energi  listrik  yang  cukup  besar  serta  penggunaannya  yang  terus menerus tidak dapat tersedia secara alami.
PT. PJB UBJOM PLTU Pulang Pisau memiliki pembangkit 2 x 60 MW, unit 1  dan  2  berasal  dari  perusahaan  China.Turbin  yang  digunakan  pada  PLTU  PT Pembangkit Jawa-Bali Unit Bisnis O&M Pulang Pisau adalah type N66-8.83 / 535 dengan uap yang disuplai dari boiler type pulverised coal . Listrik yang dihasilkan digunakan  untuk memenuhi kebutuhan listrik bagi masyarakat khususnya didaerah Kalimantan Tengah.
Performance test dilakukan untuk mengetahui heat rate pada unit turbin uap di  PLTU. Turbin heat  rate dapat  dihitung  dari perbedaan parameter fluida yang masuk  keboiler  dan steam yang  keluar  boiler  berbanding  dengan  beban  yang
dihasilkan. Efisiensi diperoleh dengan membandingkan energi kalor 1 kWh dengan nilai turbin heat rate .
Energi uap pada PLTU tidak sepenuhnya diubah menjadi 100 % output energi mekanis pada turbin, karena ada sebagian energi yang hilang disebabkan kebocoran dan  suplai  uap  yang  tidak  maksimal  pada  kondensor,  sehingga  menyebabkan kinerja pada turbin menurun. Performance test dilakukan untuk menghitung jumlah energi  panas  yang  dihasilkan  untuk  memproduksi  listrik  1  kWh  yang  digunakan untuk memutar turbin.
Dari  latar  belakang  tersebut  perlu  dilakukan  analisis  yang  berhubungan dengan  kinerja  turbin  uap,  sehingga  penulis  mengambil  judul  “ Analisis  Efisiensi Turbin Uap  Unit 1 Di PT. PJB UBJOM PLTU Pulang Pisau Kalimantan Tengah “ untuk mengetahui heat rate turbin dan efisiensi pada turbin lalu membandingkan hasil data yang didapat.

## Proses Konversi v Energi
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) PT PJB UBJOM Pulang Pisau adalah pembangkit  listrik  yang  menggunakan  bahan  bakar  batubara  dimana  sistem  ini memanfaatkan  fluida  kerja  berupa  uap  (steam) v penggerak  mula v yang  kemudian turbin akan memutar rotor generator untuk menghasilkan listrik.
Dalam v proses v produksilistrik,  banyak  terjadi  proses konversi v energi.  Proses konversi energi sendiri merupakan proses perubahan energi berdasarkan perubahan bentuk dan sifatnya. Berawal v dari energi kimia v yang terkandung dalam v barubara yang v dikonversi menjadi energi kalor dalam v proses pembakaran.
Kemudian a dikonversi lagi  menjadi  energi v kinetik  berupa  aliran  uap v ( steam ), selanjutnya dikonversi menjadi  energi  mekanik  melalui  putaran  turbin  dan  pada proses  akhirnya  energi  mekanik  tersebut v dikonversikan  menjadi v energi  listrik melalui generator, proses koversi energi pada pembangkit listrik tenaga uap dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Proses Konversi Energi PLTU

## Turbin Uap
Turbin  uap  adalah  salah  satu v jenis  mesin  konversi v energi  yang  dapat mengubah v dari  energi  aliran  fluida  menjadi  energi  gerak  kinetik,  yang  dapat dimanfaatkan.  Ada  2  bagian  utama  dari  pltu,  bagian  utama  yang  pertama  adalah rotor,  rotor  merupakan  bagian v turbin  uap  yang  aktiv v bergerak  dan  terdiri v dari rotor untuk high pressure , middle pressure dan low pressure , setiap rotor ditopang oleh  2  bantalan v jenis  journal  /  bantalan  luncur,  bagian  kedua  adalah  sudu- sudu v turbin,  sudu-sudu v yang  dipasang  disekeliling  rotor  membentuk  suatu piringan. Tumbukan aliran fluida pada sudu-sudu menyebabkan rotor berputar.
1. Bearing
Bearing  (bantalan) digunakan  untuk  menyangga  rotor  sehingga  dapat membuat rotor dapat stabil/lurus a pada posisinya,sehingga dalam a casing danrotor dapat berputar dengan bebas dan pastinya aman.
2. Main Stop valve
MSV merupakan katup yang menutup dengan cepat, MSV digunakan untuk menutup  aliran  uap  dari  boiler a ke  turbin.  Katup    ini  diffungsikan a hanya  untuk membuka secara penuh dan menutup secara penuh.
3. Governor valve
Governor valve merupakan sebuah Katup yang digunakan untuk mengontrol kecepatan aliran uap ke turbin yang bertujuan untuk mengendalikan putaran turbin uap.
4. Reheat Stop Valve
RSV berfungsi untuk  menutup /  memblokir dengan cepat aliran steam dari reheater ke intermediate pressure turbin  apabila sistem dalam keadaan bahaya.
5. Intercept Valve Interceptor  valve berfungsi  untuk  mengatur  putaran  pada intermediate pressure turbin dan membatasi putarannya pada batas tertentu.
6. Katup Ekstraksi Satu Arah Katup Ekstraksi Satu Arah merupakan salah satu katup yang berfungsi untuk
mencegah over  speed yang  kemungkinan  dialami  turbin  yang  diakibatkan  oleh aliran balik uap ekstraksi dari pemanas awal ke turbin atau water induction diturbin uap.
7. Katup Ventilasi
Katup  ventilasi  berfungsi  sebagai  penyambung  saluran  MSV  dengan  HP turbin, RSV dengan IP turbin dan IP turbin dengan kondensor.
8. Katup Drain
Fungsi utama katup drain adalah untuk membersihkan saluran pipa-pipa uap dari air, adanya air dalam saluran uap dapat mengakibatkan water damage ,korosi, dan water hammer .
9. Turning Gear Turning  gear berfungsi untuk memutar poros  turbin   pada saat turbin start awal dan pada saat shutdown.
10. High Pressure Bypass Valve  HP  bypass merupakan  salah  satu  katup  yang  berfungsi  untuk mengalirkan steam dari superheater ketika turbin trip atau belum mulai bekerja. Steam langsung dialirkan ke reheater dan kemudian mengalami pemanasan ulang.
11 .  Low Pressure Bypass Valve
LP bypass  valve merupakan  salah  satu  katup  yang  berfungsi  untuk
mengalirkan steam dari reheater ketika turbin trip dan steam langsung dialirkan ke kondensor.
12. High Pressure Spray Valve
HP spray  valve merupakan  salah  satu  katup  yangakanmenyemprotkan  air pendingin  ke steam melalui HP bypass dan menurunkan temperatur steam yang akan masuk ke reheater .
13 .  Low PressureSprayValve
LP spray valve merupakan salah satu katup yang akan menyemprotkan air ke steam yang melalui LP bypass dan menurunkan temperatur steam sebelum masuk ke kondenser.
Selainkomponen  pendukung  pengoperasian  turbin,  juga  terdapat  peralatan bantu turbin,sebagai berikut:
1. Kondensor,  adalah  suatu  alat  penukar    kalor    ( heat    exchanger )  yang digunakan untuk merubah uap bekas yang telah digunakan untuk memutar turbin menjadi air.
2. Circulating Water Pump (CWP), CWP berfungsi untuk memompa air laut masuk ke condenser sebagai air pendingin untuk proses kondensasi.
3. Condensate  Extraction  Pump (CEP), Condensate  extraction  pump berfungsi untuk memompa air kondensat untuk diproses di low pressure heater menuju deaerator .
4. Boiler Feed Pump (BFP), BFP  berfungsi untuk memompa  air umpan dari deaerator menuju ke boiler, namun sebelum masuk ke boiler air umpan dipanaskan terlebih dahulu melalui  highpressure heater (5, 6 dan 7) dan economizer .

## Prinsip Kerja Turbin
Prinsip kerja turbin uap dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Prinsip Kerja Turbin Uap
Secara singkat v prinsip kerja turbin v uap pada Gambar 2, adalah sebagai berikut:
1. Energi panas harus v dikonversikan dahulu menjadi energi v kinetik, proses ini terjadi  pada  nozzle.  Nozzle v terpasang v di v sisi v casing  sudu-sudu v stator turbin v dan v pada  sisi  sudu-sudu v rotor, v yang v selanjutnya  dikenal v dengan reaction  stage /sisi  reaksi.  Pada  bagian  nozzle, steammengalami penambahan v kecepatan/akselerasi, v dan v akselerasi ini menyebabkan diferensial tekanan v antara sisi v sebelum nozzle v dengan sesudah v nozzle.
2. Energi kinetik ditransformasikan v menjadi energi putar dari rotor turbin v yang hanya  terjadi v pada  sisi  sudu-sudu  yang  berputar/rotor.  Karena  adanya perbedaan tekanan akibat nozzle v dan kecepatan pun meningkat dan menabrak sudu-sudu  rotor  yang  terdapat  pada v turbin  sehingga  turbin  berputar, turbin v tersebut  telah  dihubungkan  ke  generator.Putaran  turbin  tersebut memutar  poros  ke  generator  dan v menghasilkan  energi  listrik.Dengan perbedaan v tekanan,  uap  bertekanan v tinggi  tersebut  yang  dapat  memutar poros v turbin karena adanya v perbedaan tekanan.
Heat Rate Turbin Heat  rate merupakan  jumlah v energi  yang  dibutuhkan a untuk  memproduksi listriksebesar v 1 kWh. Heat rate merupakantolak s ukur untuk membandingkan nilai energi  input  dengan s energi a yang  dihasilkan  dalam1  kWh.  Nilai heat  rate sangat penting a untuk  mengukur  biaya a operasi  suatu  PLTU, a heat  rate juga  digunakan sebagai tolak a ukur performa kerja s dari suatu PLTU.
Turbine heat rate menunjukan perbandingan dari energi total yang digunakan untuk  memutar  turbin,  dengan  energi  listrik  61et  yang  dihasilkan  oleh generator. Turbine Heat Rate dapat dikalkulasi dengan persamaan :
𝑇𝐻𝑅      = ṁ 1 (ℎ 1 −ℎ 2 ) 𝐺𝑟𝑜𝑠𝑠 𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 (1) dimana: THR : Turbin Heat Rate ṁ 1 : Laju Aliran Massa Fluida (kg/s) h 1 : Enthalpy v Steam Out v Boiler v (kJ/kg) h 2 : Enthalpy Water In v Boiler v (kJ/kg) Gross Output : Power Output Generator (kW)

## Efisiensi Turbin
Efisiensi v turbin v adalah v sebuah v parameter v yang v menyatakan v derajat v kebe rhasilan v atau v sistem  kerja  turbin v mendekati  desain v atau  proses v ideal v dengan satuan persen (%). Efisiensi v turbin dapat dihitung dengan formula sebagai berikut :
ƞ 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐾𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐷𝑎𝑙𝑎𝑚 1 𝑘𝑊ℎ 𝐻𝑒𝑎𝑡 𝑅𝑎𝑡𝑒 𝑇𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑥 100 % (2) dimana: η turbin
:Efisiensi turbin%
Energi kalor1kWh  :3600 kJ

## METODE PENELITIAN
Metode v penelitan v yang v digunakan v dalam v penulisan  penelitian di  PT. PJB UBJOM Pulang pisau adalah sebagai beriku:

## Studi Pustaka
Metode  ini  dilakukan  dengan  membacabuku-buku  sebagai  referensi  yang berupamanual  book  di a Perpustakaan  PLTU a dan  buku Heat  rate  handbook dari bagianperencanaan  dan  pengendalian  operasi  ataubuku  yang v berkaitan  dengan
sistem pembangkitlistrik tenaga uap, serta mencarisumberinformasi lainnya sebagai dasar teori.

## Pengambilan Data
Pengumpulan data performance test didapat pada ruang komputer kontrol di CCR.  Data  yang  di  dapat  berupa logsheetmain  inlet  steam  temperature (T o ),  hp heater feed outlet temperature (T fw ), main inlet steam pressure (P o ), hp heater feed outlet pressure (P fw ), main steam flow ( 𝑚̇ ).

## Pengolahan Data
Metode  ini  dilakukan  pengolahan  data  yangtelah  didapatkan  untuk menentukan q turbin heat a rate yang  nantinya  dapat  digunakan a untukmengetahui efisiensi turbin. Dengan hasil a tersebut dilakukan analisa a diskriptif berdasarkangrafik dari hasil
Diagram v Alir v Penelitian Diagram v alir v pada v penelitian tentang analisis efisiensi turbin unit 1 PT. PJB UBJOM PLTU Pulang Pisau ditunjukan pada v Gambar 3.
Gambar v 3. Diagram v AlirPenelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  ini  data  yang  digunakan  untuk performance  test PT.  PJB UBJOM PLTU Pulang Pisau adalah data commisioning pada tanggal 20 September 2016 dan 02-14 Juli 2018.

## Turbin Heat Rate dan Efisiensi Turbin
Data yang didapat pada  setiap performance test diolah/dihitung turbin heat rate dan  efisiensi  turbin  disetiap  titik/  waktu  pengambilan  data,  merata-  ratakan hasil data keseluruhan dan membandingkan dengan data commisioning .
1. Perhitungan turbin heat rate (THR) dari data performance test 20 September 2016 pukul 00:00
Load = 51,863 MW = 51863 kW ṁ = 225,432 T/h = 63,12 kg/s P o = 8,83MPa T o = 522,59 o C
P fw = 11,93 MPa
T fw = 151,80 o C
Dari perhitungan enthalpy didapat data sebagai berikut: h 1
= 3445,574 kJ / kg
h 2 = 639,423 kJ / kg maka,
𝑇𝐻𝑅       = ṁ ( ℎ 1 − ℎ 2 ) 𝐺𝑟𝑜𝑠𝑠 𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡
= 63,12 kg/s  ( 3445,574 𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 639,423 𝑘𝐽/𝑘𝑔)
51863 kW
= 3,44
2. Perhitungan efisiensi turbindari data performance test 02 Juli 2018 pukul 00:00
ƞ 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐾𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐷𝑎𝑙𝑎𝑚 1 𝑘𝑊 ℎ
𝐻𝑒𝑎𝑡 𝑅𝑎𝑡𝑒 𝑇𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑥 100 %
= 3600 𝑘𝐽 𝑇𝐻𝑅 𝑥 100 % = 1 𝑘𝑊 3,44 𝑥 100 %
= 29,05 %
Tabel 1. Hasil perhitungan heat rate turbin tertinngi dan terendah commisioning Tanggal Tertinggi Terendah 20/09/2016 3,510 3,410
Tabel 2. Hasil perhitungan rata-rata heat rate turbin Tanggal THR Rata-rata 02/07/2018 3.023 03/07/2018 2.982 04/07/2018 2.931 05/07/2018 2.935 06/07/2018 2.943 07/07/2018 3.027 08/07/2018 2.956 09/07/2018 2.942 10/07/2018 2.947 11/07/2018 2.919 12/07/2018 2.938 13/07/2018 2.945 14/07/2018 2.948
Gambar4. Grafik rata-rata turbin heat rate
Dari Gambar4, Turbin Heat Rate Rata-rataunit 1 dari tanggal 02 Juli sampai tanggal 14 Juli 2018, mengalami penurunan yang cukup signifikan, nilai THR rata- rata tertinggi yaitu pada tanggal 07 Juli 2018 3,027 dan terendah pada tanggal 11 Juli 2018 2,919. Kedua nilai tersebut lebih rendah dibandingkan dengan nilai THR pada saat Commisioning, sehingga semakin rendah nilai THR maka kinerja turbin semakin layak untuk dioperasikan.
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 Tu rb in H eat Ra te Pengambilan Waktu dalam 13 hari THR Tertinggi Commisioning (3,510) THR Terendah Commisioning (3,410)
Tabel 3. Hasil perhitungan efisiensiturbin tertinngi dan terendah commisioning Tanggal Tertinggi Terendah 20/09/2016 29,32 % 28,50 % Tabel 4. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi turbin Tanggal Efisiensi Rata- rata % 02/07/2018 33,08 03/07/2018 33,54 04/07/2018 33,12 05/07/2018 34,07 06/07/2018 33,98 07/07/2018 33,1 08/07/2018 33,84 09/07/2018 34,01 10/07/2018 33,95 11/07/2018 34,26 12/07/2018 34,03 13/07/2018 34,96
14/07/2018 33,92 Gambar5. Grafik Efisiensi Turbin Rata-rata 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ef is ie n si Tu rb in % Pengambilan Waktu dalam 13 hari Efisiensi Tertinggi Commisioning (29,32 %)
Efisiensi Terendah Commisioning (28,5 %)
Dari Gambar5, efisiensi turbin unit 1 dari tanggal 02 Juli sampai tanggal 14 Juli 2018,dengan nilai efisiensi tertinggi yaitu pada tanggal 13 Juli 2018 34,96 % dan terendah pada tanggal 07 Juli 2018 33,10 %. Kedua nilai tersebut lebih tinggi dibandingkan  dengan  nilai  efisiensi  turbin  pada  saat Commisioning, sehingga semakin  tinggi  nilai  efisiensi  turbin  maka  kinerja  turbin  semakin  layak  untuk dioperasikan.

## Gambar6. Grafik Rekapitulasi Efisiensi Turbin
Dari Gambar6, efisiensi turbin unit 1 dari tanggal 02 Juli sampai tanggal 14 Juli  2018  memiliki  efisiensi  tertinggi  sebesar  35,29  %  lebih  tinggi  dari  efisiensi pada saat commisioning yang nilai tertingginya hanya 29,32 %, penaikan efisiensi diikuti penurunanya kinerja turbin heat rate dari turbin uap. Hal ini dapat dilihat dari perbandingan efisiensi pada setiap titik data, salah satu faktor meningkatnya efisiensi pada turbin uap PLTU Pulang Pisau adalah dilakukannya perbaikan pada condensor tube yang bocor dikarenakan line diffuser steam langsung menabrak tube sehingga  dilakukan  modifikasi  tambahan deflektor untuk line  diffuser juga penggantian  bahan  pipa elbow dari  ketebalan  4  mm  menjadi  6  mm , sehingga meningkatkan kinerja turbin .
Maintenance yang  dilakukan  sekali  dalam  setahun  yaitu  FYI  ( first  year inspection) ,  pada  tahun  2018  dilakukan  pada  awal  bulan, maintenance yang dilakukan saat FYI adalah overhoule pada turbin.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  dari  hasil  pengamatan  pengambilan  data  dari  tanggal  02  Juli 2018 sampai dengan 14 Juli 2018 unit 1 di PT. PJB UBJOM PLTU Pulang Pisau Kalimantan Tengah dapat diambil kesimpulan :
1. Nilai Turbin heat rate rata-rata PLTU Pulang pisau berdasarkan data logsheet pada commisioning tanggal 20 September 2016 tertinggi adalah 3,51, lebih rendah 0,24 dibandingkan dengan nilai turbin heat rate tertinggi pada tahun 2018  yaitu  3,27.  Hal  ini  dipengaruhi  oleh  modifikasi,  yaitu  tambahan deflektorpada  line  difuser karena tube  condensor sering  mengalami kebocoran  pada  tahun  2017,  faktor  lain  adalah  dilakukanya  FYI  ( first  year inspection) yang dilakukan pada tahun 2017.
2. Dari  hasil  analisa  efisiensi  turbin  unit  1  dari  tanggal  02  Juli  2018  sampai dengan  14  Juli  2018  dengan commisioning, unjuk  kerja  turbin  terjadi peningkatan  yang  signifikan  yaitu  sebesar  4,81  %  dimana  didalam pengoprasian  unit  PLTU  sendiri  menandakan  kinerja  yang  sangat  layak dioperasikan.

## DAFTAR PUSATAKA
Apriandi Ryki. 2017. “Analisis Kinerja Turbin Uap Berdasarkan Performance Test Pltu  PT.  Indocement  Tunggal  Prakarsa  Tbk.  P-12  Tarjun  –  Kalimantan Selatan ” .
Cengel,  A Yunus &Boles A. Michael.  “ Thermodynamics: An Engineering Approach”, Fifth Edition ,McGraw-HillCompanies,Inc. Onny. 2017. “ Macam-macam Turbin, dalam http://artikel-teknologi.com/macam- macam-turbin/, diakses pada 10 September 2018.
Sunarwo,  Supriyo.  2015.  “Analisa  Heat  Rate  Pada  Turbin  Uap  Berdasarkan Performance Test PLTU Tanjung Jati B Unit 3”. Jurnal Teknik Energi Vol 11 No. 3.
Supriyanto  Eko,  dkk.  2014.  “  Kajian  Heat  Rate  dan  Simulasi  Menggunakan Software  Thermoflow  (Studi  Kasus  PLTU  Ombilin  Unit  1  dan  PLTU Tanjung Jati B Unit 4 )”.