Tesa Mutia Anggraini Ari Susandy Sanjaya Ronggo Ahmad Wikanswasto
(Back Pressure)

## PERHITUNGAN ASR & EFISIENSI INTERNAL
STEAM TURBINE (BACK PRESSURE)
ASR CALCULATION & INTERNAL EFFICIENCY OF STEAM TURBINE (BACK PRESSURE)
Tesa Mutia Anggraini 1* , Ari Susandy Sanjaya 1 , Ronggo Ahmad Wikanswasto 2
1 Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Mulawarman Jl. Sambaliung No. 9, Kampus Gunung Kelua, Samarinda, Indonesia
2 Process Engineering & Energy Section, Technical Department , PT Badak NGL Jl. Raya Kutai, Bontang, Indonesia
*Email : Tezamutia5@gmail.com

## Abstrak
Turbin  uap  adalah  mesin  tenaga  yang  berfungsi  untuk  mengubah  energi  thermal  (energi  panas  yang terkandung dalam uap) menjadi energi poros (putaran). Setiap turbin memiliki nilai efisiensi yang  bebeda – beda,  tergantung  pada  kondisi steam yang  masuk  ke  turbin.  Sedangkan  kondisi steam tersebut  dipengaruhi oleh faktor tekanan uap yang masuk ke turbin. Tujuan dari perhitungan ASR (Actual Steam Rate) & efisiensi internal steam  turbin adalah  untuk  mengetahui  kinerja steam  turbine dilihat  dari  pegaruh electrical  power yang  dihasilkan steam  turbine .  Metodologi  yang  digunakan  untuk  menghitung  efisiensi  internal  turbin  dan nilai  ASR  yaitu  pengumpulan  data  aktual  pada back  pressure  turbine PT  9  Badak  NGL  yang  diperoleh  di DCS  ( Distributed  Control  System )  dan  pengolahan  data  aktual  untuk  dilakukan  perhitungan.  Berdasarkan hasil  perhitungan  dapat  diketahui  bahwa  semakin  besar  e lectrical  power yang  dihasilkan  turbin  uap,  maka semakin  besar  efisiensi  internal  turbin.  Pada  4,9  MW  menghasilkan  efisiensi  53,26  %,  pada  5,9  MW menghasilkan  efisiensi  60,58%  dan  pada  7,5  MW  menghasilkan  efisiensi  72,04%.    Sedangkan  pada  nilai electrical power yang sama, nilai ASR yang dihasilkan oleh tekanan steam tinggi masukan lebih rendah dari pada tekanan steam rendah yang masuk.
Kata kunci : back pressure turbine, electrical power, tekanan, efisiensi, actual steam rate

## Abstract
Steam  turbine  is  a  power  machine  that  serves  to  convert  thermal  energy  (heat  energy  contained  in  steam) into shaft energy (rotation). Each turbine has different values  depending on the steam conditions that enter the  turbine.  The  vapor  conditions  provided  by  the  vapor  pressure  factor  that  entering  the  turbine.  Aims  of calculation of ASR (Actual Steam Rate)  & internal efficiency of steam turbine is to know the  performances from  the  electrical  power  generator  effect  that  produces  steam  turbine.  The  methodology  that  used  to calculate the internal efficiency of the turbine and the ASR value is collected actual data on the PT 9  back pressure turbine of Badak NGL obtained at DCS (Distributed Control System) and the process of actual data will be calculated. Based on the calculation results can be seen that the bigger electrical power produced by steam turbine, then the bigger internal efficiency of the turbine. At 4.9 MW produced 53.26% efficiency,  at 5.9  MW  produced    60.58%  efficiency    and  at  7.5  MW  produced  72.04%  efficiency.  While  at  the  same electrical  power  value,  the  ASR  value  produced  by  high  vapor  pressure  inlet  is  lower  than  the  low  vapor pressure inlet.
Keywords : back pressure turbine, electrical power, pressure, efficiency, actual steam rate

## 1. PENDAHULUAN
Turbin  uap  adalah   mesin yang  berfungsi
untuk mengubah energi thermal menjadi energi poros. Terdapat dua jenis turbin uap penggerak
Tesa Mutia Anggraini Ari Susandy Sanjaya
Ronggo Ahmad Wikanswasto
(Back Pressure)
generator,  yaitu Back  Pressure  Turbine dan Condensing Turbine.
Back  Pressure  Turbine terdiri  atas  9  stage yang  digerakkan  oleh steam bertekanan  tinggi sekitar  62,5  kg/cm 2 .  Energi  dari steam ini berupa  energi  panas  dan  tekanan  yang  diubah menjadi energi gerak melalui beberapa  proses (Operation Department, 2006).
Condensing    Turbine terdiri    atas    17 stage yang  digerakkan  oleh steam bertekanan tinggi.  Proses  terjadinya  listrik  sama  dengan proses  yang  terjadi  pada Back  Pressure Turbine ,  hanya  saja  turbin  jenis  ini  dapat beroperasi  secara  kondensasi  total,  secara ekstraksi  dan  secara  induksi  (Operation Department, 2006).
Steam  turbine merupakan  unit  terpenting untuk  membangkitkan  generator  agar  dapat menghasilkan  listrik.  Selain  itu ,  steam  turbine juga  menghasilkan steam bertekanan  medium dan  rendah  yang  akan  digunakan  pada  area proses.  Setiap  turbin  memiliki  nilai  efisiensi yang  bebeda  –  beda,  tergantung  pada  kondisi steam yang  masuk  ke  turbin.  Sedangkan kondisi steam tersebut  dipengaruhi  oleh  faktor tekanan  uap  yang  masuk  ke  turbin.  Besarnya nilai efisiensi internal turbin juga berhubungan dengan  daya  listrik (electrical  power) yang dihasilkan turbin uap.
Oleh  karena  itu  diperlukan  perhitungan ASR  &  efisiensi  internal  turbin    untuk mengetahui  kinerja  turbin  uap.  Selain  itu  juga diperlukan pemahaman mengenai nilai konsumsi laju uap pada saat tekanan uap tinggi dan  rendah  masuk  turbin  jika  dalam  keadaan nilai daya listrik yang dihasilkan sama.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi  penelitian  yang  digunakan penulis  untuk  mencapai  tujuan  dari  penelitian dibagi  dalam  beberapa  tahapan  pengerjaan, yaitu  pendefinisian  masalah,  tinjauan  pustaka, pengumpulan  data,  pengolahan  data,  analisa dan pembahasan.

## 2.1. Pendefinisian masalah
Penelitian ini dilaksanakan untuk mengetahui  kinerja  yang  dihasilkan  turbin  uap yaitu  dengan  menghitung  efisiensi  internal turbin  31  PT  9  pada inlet tekanan steam rendah. Selain itu untuk mengetahui hubungan antara ASR  (Actual  Steam  Rate) pada inlet tekanan  s team rendah  dan  tinggi  terhadap electrical power yang dihasilkan.

## 2.2. Tinjauan Pustaka
Penulis  menggunakan  beberapa  literatur utama  untuk  dijadikan  pedoman  dalam menghitung nilai ASR (Actual Steam Rate) dan efisiensi  internal turbin. Literatur yang digunakan meliputi buku Sistem Utilitas Pabrik Kimia  dan  buku-buku  lain  yang  membahas mengenai  turbin  uap . Selain  studi  literatur, penulis  juga  mengumpulkan  informasi  terkait operasional  pabrik  dan  teknik  penyelesaian masalah  dari  pembimbing, engineer dan operator .

## 2.3. Pengumpulan Data
Data  yang  digunakan  dalam  penyelesaian penelitian  ini  antara  lain,  data  aktual  yang diambil  di  DCS  yaitu  berupa  data  tekanan steam masuk dan keluar turbin uap, Temperatur steam masuk  dan  keluar  turbin uap,  Laju steam masuk  turbin  uap  dan Electrical  power yang  dihasilkan  turbin  uap. Data-data  yang  diperoleh    akan  digunakan untuk  menghitung  dan  membuat  kurva  nilai ASR (Actual  Steam  Rate) pada inlet tekanan steam rendah  dan  tinggi  serta  menghitung efisiensi  internal  turbin  pada inlet tekanan steam rendah  dengan  variasi  3  data electrical power yaitu 4,9 MW, 5,9 MW dan 7,5 MW .

## 2.4. Pengolahan Data
Pengolahan data dilakukan untuk menghitung  nilai  ASR (Actual  Steam  Rate) pada inlet tekanan steam rendah  dan  tinggi. Data  yang  digunakan  adalah inlet tekanan steam rendah dan tinggi, Electrical power dan Laju  uap  turbin.  Dari  data  tersebut    diperoleh nilai  ASR (Actual  Steam  Rate) dengan persamaan sebagai berikut (Susanto, 2007).
ASR = m/W (1)
Dengan  nilai  m  adalah  laju  uap  yang dibutuhkan  turbin,  sedangkan  W  adalah electrical  power yang  dihasilkan  turbin  uap. Dari  nilai  ASR  yang  didapatkan  selanjutnya data  ASR  dan Electrical  power dimasukkan dalam  bentuk    kurva  agar  dapat  dianalisis pengaruh  nilai  ASR  pada inlet tekanan steam rendah  dan  tinggi  terhadap electrical  power yang dihasilkan dalam nilai yang sama.
Data  selanjutnya  yang  perlu  diolah  adalah data inlet dan outlet tekanan steam rendah, inlet dan outlet temperatur steam rendah.  Data tersebut  perlu  diolah  untuk  menghitung  nilai
Tesa Mutia Anggraini
Ari Susandy Sanjaya Ronggo Ahmad Wikanswasto
(Back Pressure) TSR (Theoritical Steam Rete) dengan persamaan sebagai berikut (Susanto, 2007).
TSR = 3600 / (hi-he)               (2)
Dengan  nilai  hi  adalah  inlet enthalpy , sedangkan  he  yaitu  nilai outlet  enthalpy yang diperoleh dari steam table .  Data ASR dan TSR tersebut  digunakan  untuk  menghitung  nilai efisiensi  internal  turbin  31  PT  9  pada inlet tekanan steam rendah  dengan  menggunakan persamaan sebagai berikut (Susanto, 2007).
η = (TSR/ASR) x 100%       (2.3)
η  adalah  efisiensi  internal  turbin  yang dihitung  berdasarkan  variasi  3  data electrical power yaitu  pada  saat  turbin  menghasilkan electrical  power 4,9  MW,  5,9  MW  dan  7,5 MW.

## 2.5. Analisa dan Pembahasan
Setelah  diperoleh  nilai  ASR  pada inlet tekanan steam rendah  dan  tinggi,  dilakukan analisis  mengenai  pengaruh  nilai  ASR  pada inlet tekanan steam rendah dan tinggi terhadap electrical  power dengan  nilai  yang  sama. Selanjutnya untuk nilai efisiensi internal turbin pada inlet tekanan steam rendah  dilakukan analisis  mengenai  pengaruh  efisiensi  turbin yang  dihasilkan  terhadap  3  data electrical power .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  mendapatkan  nilai  ASR (Actual Steam  Rate) membutuhkan  nilai  laju  uap dengan electrical  power yang  dihasilkan  oleh turbin  uap.  Kurva  hubungan  antara  laju  uap (steam  flow) terhadap electrical  power dapat dilihat pada Gambar 1. Berdasarkan Gambar 1. dapat dilihat bahwa pada inlet tekanan steam tinggi dan rendah, semakin meningkat eletrical powe r  yang  dihasilkan  turbin,  maka  semakin besar steam flow yang dibutuhkan turbin uap.
Gambar  1.  Grafik  hubungan  antara  laju uap (steam flow) terhadap electrical  power
Dari  data  laju  uap  dan electrical  power , selanjutnya  dapat  dihitung  nilai  ASR (Actual Steam  Rate) pada  inlet  tekanan steam rendah dan  tinggi.  Untuk inlet tekanan steam rendah yaitu  menggunakan  rata-rata  tekanan  61,2 kg/cm 2 ,  61.3  kg/cm 2 dan  61,4  kg/cm 2 . Sedangkan  untuk  inlet  tekanan steam tinggi yaitu  menggunakan  rata-rata  tekanan  61,6 kg/cm 2 dan  61.7  kg/cm 2 .  Kurva  hubungan antara nilai ASR (Actual Steam Rate) pada inlet tekanan steam rendah  dan  tinggi  terhadap electrical  power yang  besarnya  sama  dapat dilihat pada Gambar 2 . Berdasarkan Gambar  2. dapat  diketahui bahwa  untuk  menghasilkan electrical  power yang  sama,  pada inlet tekanan  steam  rendah memiliki  nilai  ASR  yang  lebih  tinggi  daripada inlet tekanan steam tinggi.  Sebaliknya,  pada inlet tekanan steam tinggi  memiliki  nilai  ASR yang lebih rendah daripada inlet tekanan steam rendah.
Dari Gambar 2. dapat disimpulkan bahwa untuk  menghasilkan  el ectrical  power yang sama  lebih  baik  menggunakan  inlet  tekanan steam tinggi  agar  nilai  ASR  yang  dihasilkan lebih  rendah,  sehingga steam  flow yang dibutuhkan lebih kecil.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0,00 5,00 10,00 S te am F lo w R at e (t o n /h ) Electrical Power (MW) Tekanan tinggi Tekanan rendah
(Back Pressure) Gambar  2.  Grafik  hubungan  antara  nilai
ASR  pada inlet tekanan steam rendah  dan tinggi  terhadap electrical  power yang besarnya sama
Pada pehitungan efisiensi internal turbin 31 GT  9  menggunakan  data inlet tekanan steam rendah,  data-data  yang  digunakan  pada perhitungan  efisiensi  internal  turbin  diperoleh di  DCS  meliputi  data inlet dan outlet tekanan, steam  flow,  electrical  power,  Inlet dan outlet temperatur.  Pada  El ectrical  Power sebesar  7,5 MW diambil pada tanggal  15 September 2017, Electrical Power 5,9 MW diambil pada tanggal 12 September 2017 dan pada Electrical Power 4,9  MW  diambil  pada  tanggal  14  September 2017.  Data  hasil  perhitungan  efisiensi  internal turbin dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel  1.  Perhitungan  efisiensi  internal turbin 31 PT 9
Dari perhitungan Tabel 1. dapat dihasilkan kurva hubungan antara efisiensi internal turbin
terhadap electrical  power yang  dapat  dilihat pada Gambar  3 .  Berdasarkan Gambar  3. dapat  diketahui  bahwa  semakin  meningkat electrical  power yang  dihasilkan  turbin,  maka efisiensi internal turbin akan semakin meningkat.  Hal  ini  dikarenakan  daya  turbin yang  dihasilkan  semakin  besar,  sehingga mempengaruhi  kerja  turbin.  Dengan  kerja turbin  yang  semakin  besar  akan  membuat putaran  poros  turbin  semakin  besar,  sehingga kinerja  turbin  akan  semakin  efisien.  Hal  ini juga  dikarenakan  adanya  pengaruh inlet tekanan steam yang  mengalami  peningkatan, sehingga  efisiensi  turbin  juga  akan  meningkat (Risqiawan dan Putra, 2013).
Gambar 3. Grafik hubungan antara efisiensi internal turbin terhadap electrical power

## 4. KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  diperoleh  dari  penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Pada  hubungan  antara Electrical  Power dengan  efisiensi  internal  turbin  dapat diketahui  bahwa  semakin  besar Electrical Power yang  dihasilkan  maka  semakin besar efisiensi internal turbin.
2. Pada  nilai Electrical  Power yang  sama, nilai  ASR  yang  dihasilkan inlet tekanan steam tinggi  lebih  rendah  dari  pada inlet tekanan steam rendah.

## DAFTAR PUSTAKA
Risqiawan,  D.D.  dan  Putra,  A.,B.,  Khrisna., 2013.  Studi  Eksperimen  Perbandingan Pengaruh Variasi Tekanan Inlet Turbin dan Variasi Pembebanan Terhadap Karakteristik Turbin Pada Organic
0 5 10 15 20 25 30 0,00 5,00 10,00 A S R ( k g /k W h ) Electrical power (MW) Tekanan tinggi Tekanan rendah 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 0 5 10 Ef is ien si (% ) Electrical Power (MW) Parameter Electrical Power (MW)
7,5 5,9 4,9 Steam Flow 156400  kg/h 15989.8 kg/h 137767 kg/h P inlet 61.47 kg/cm 2 61.3 kg/cm 2 61.3 kg/cm 2 T inlet 450 o C 450 o C 450 o C H inlet 3301.38 kj/kg 3301.63 kj/kg 3301.63 kj/kg P outlet 17.3 kg/cm 2 17.39 kg/cm 2 17.49 kg/cm 2 T outlet 313,3 o C 313,3 o C 313,3 o C H outlet 3061.69 kj/kg 3061.46 kj/kg 3061.2 kj/kg TSR 15.02 kg/kWh 14.99 kg/kWh 14.97 kg/kWh ASR 20.85 kg/kWh 24.74 kg/kWh 28.12 kg/kWh Efisiensi 72.04 % 60.58 % 53.26%
Tesa Mutia Anggraini
Ari Susandy Sanjaya Ronggo Ahmad Wikanswasto
(Back Pressure)
Rankine  Cycle .  Jurnal  Teknik  POMITS  2 (3) pp. 414-418 Operation  Department.  2006.  Pengenalan Sistem  Utilitas  I  dan  II . Badak  NGL, Bontang.
Susanto,  Herri.  2007.  Sistem  Utilitas  Pabrik Kimia, Bandung.