1

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar belakangPrinsip kerja secara umum pada sistem Pembangkit

Listrik Tenaga Uap atau PLTU adalah pembakaran bahanbakar bercampur gas pada boiler untuk memanaskan airdan mengubah air tersebut menjadi steam atau uap yangsangat panas dengan tekanan dan suhu tertentu. Selanjutnyaaliran steam tersebut digunakan untuk menggerakkangenerator steam atau turbin sehingga dihasilkan tenagalistrik dari kumparan medan magnet di generator.

Dalam dunia industri power plant, kestabilansuplay listrik mensyaratkan kestabilan proses padapembangkit sehingga sistem pengendalian sangatdiperlukan untuk menjaga kestabilan variabel proses(temperatur, tekanan, laju aliran, dan lain sebagainya).Seringkali dalam penyediaan listrik untuk konsumen,sistem mengalami gangguan yang diakibatkan olehlonjakan beban yang mendadak atau karena faktor lainnya.Hal ini akan menambah beban kerja boiler dalammenghasilkan steam untuk keperluan turbin. Denganbertambahnya beban kerja boiler, maka akanmempengaruhi kerja burner pada furnace boiler yangmenghasilkan gas pemanas steam.

Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalahsalah satu jenis boiler yang digunakan untuk memanfaatkanpanas dari buangan gas turbin (exhaust turbin gas) padaplant generator gas turbin, dalam rangka menghasilkan uapdengan tekanan dan temperatur tertentu. Untukmeningkatkan kapasitas panas dari HRSG maka digunakanperapian tambahan pada HRSG (burner). Jadi secara tidaklangsung, produk steam dari HRSG tergantung dari beban

2

yang diberikan pada generator gas turbin (atau bergantungpada produk buangan gas turbin).

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, prosesperpindahan panas pada superheater melibatkan gas panashasil pembakaran (fuel gas) pada furnace boiler. Dengandemikian, nilai temperatur fuel gas secara langsungmempengaruhi nilai temperatur steam yang dihasilkansuperheater. Oleh karena itu, keberhasilan pengendaliantemperatur steam superheater tidak bisa dipisahkan denganusaha pengendalian temperatur fuel gas. Dengan kata lain,terdapat interaksi antara proses pada superheater denganproses pada furnace.

Interaksi kedua proses tersebut juga dapat dilihatpada saat terjadi penambahan beban yang menyebabkanboiler harus menambah kapasitas panas pembakaran agartekanan steam tetap dijaga pada nilai yang diijinkan. Akibatdari aksi tersebut adalah gangguan pemanasan padasuperheater sehingga perlu adanya kompensasi. Jadipengendalian temperatur dan tekanan steam merupakanpengendalian yang saling berinteraksi dan membutuhkanpengendali multivariabel.

Pada kontrol pengendalian tekanan uap air padaplant HRSG di PT Kaltim Daya Mandiri, sistem yangdigunakan menggunakan jenis kontrol PI yang berjenjang(cascade control). Kontrol ini merupakan jenis kontrolyang pada umumnya dipakai, tapi kontrol ini mempunyaiketerbatasan ketika kontrol ini diaplikasikan pada sistemorde besar yang biasanya lebih dari orde dua, dan ataudengan masalah dead time dan atau digunakan denganberbagai banyak variabel (multivariabel) yang berinteraksi ,misalnya digunakan pada sistem berupa MISO, SIMO, danMIMO [Brian, John, 1989]. Sehingga untuk kasus sistemyang berupa banyak interaksi, maka diperlukan metodekontrol lain yang dapat mengatasi masalah tersebut, salah

3

satunya adalah metode optimal kontrol, seperti LinearQuadratic Regulator (LQR) dan Linear QuadraticGaussian (LQG). Pada penggunaan kontrol optimal LQGini, dilakukan suatu identifikasi dari sistem close looptersebut. Identifikasi sistem adalah proses pencarian modelmatematik pada sistem berdasarkan dari pengukuran datainput dan data output. Cara ini dapat digunakan untukmencari model matematik pada sistem linier maupun non-linier. Setelah didapatkan model matematik pada sistem,maka model tersebut dapat dikatakan sama (pendekatandiasumsikan hampir sama), jika sinyal keluaran dari modelmatematik tersebut hampir sama dengan keluaran sinyaldengan sistem sesungguhnya, sehingga model matematiktersebut dapat sudah mewakili dari sistem sesungguhnya[Ljung].

1.2 PermasalahanBagaimana mengendalikan tekanan uap air (steam)

dengan menggunakan kontrol optimal Linier QuadraticGaussian (LQG) pada HRSG di power plant.

1.3 Batasan masalahAgar tercapainya simulasi pengendalian tekanan uap

air pada HRSG, maka dapat diambil asumsi dan batasanmasalah sebagai berikut :§ Plan HRSG adalah terdapat di PT. Kaltim Daya

Mandiri§ Variabel yang diinputkan HRSG kedalam simulasi

adalah steam outlet temperature, steam mass flow,flue-gas temperatur, flue-gas mass flow, exhaust gastemperatur, exhaust mass flow, natural gastemperatur, natural gas mass flow dan temperatureof the coumbustion chamber.

4

§ Variabel yang dikeluarkan HRSG kedalam simulasiadalah steam outlet pressure, steam outlettemperature ,dan naural gas pressure .

§ Alat bantu untuk mensimulasikan pengendaliantekanan uap air adalah menggunakan softwarematlab.

1.4 TujuanDiharapkan tercapainya pengendalian tekanan uap air

(steam) dengan menggunakan kontrol optimal LinierQuadratic Gaussian (LQG) pada HRSG di power plant.

1.5 ManfaatSetelah menggunakan kontrol optimal menggunakan

LQG untuk mengendalikan tekanan uap air pada HRSG,maka kontrol optimal ini diharapkan dapat cepat meresponmengendalikan keluaran tekanan uap air yang akandigunakan untuk turbin, dan diharapkan dapat memperkecilperubahan overshoot pada setiap saat ada perubahantekanan, serta menjaga keluaran tekanan uap air tersebutagar tidak terjadi kenaikan tekanan uap air yang melebihibatas kemampuan masukan tekanan pada turbin, sehinggapergerakan putaran turbin dapat terkendali, serta dapatmemperpanjang umur material pada plant, yakni padaturbin.

1.6 Metodelogi PenelitianDalam perancangan ini, langkah-langkah yang

dilakukan untuk mencapai tujuan penelitian adalah sebagaiberikut :

• Studi Literatur, meliputi pemahaman secara teoritistentang plan HRSG, kontrol tekanan uap air padaHRSG, pemodelan pengendalian tekanan, dan teorikontrol optimal LQG (Linier Quadratik Gaussian).

5

• Merancang simulasi pengendalian temperatur uap airdengan menggunakan kontrol optimal LQGmenggunakan software MATLAB sebagai alat bantu.

• Menguji pengendalian tekanan uap air denganmenggunakan optimal kontrol LQG menggunakansoftware MATLAB sebagai alat bantu.

• Menganalisa hasil simulasi dan pengujian.• Menyimpulkan hasil analisa simulasi dan pengujian.

1.7 Sistematika laporanUntuk memudahkan pembacaan dan pemahaman

terhadap laporan tugas akhir ini, maka diberikansistematika penulisan laporan sebagai berikut: BAB I yaituBab Pendahuluan yang terdiri dari Latar Belakang,Permasalahan, Batasan Permasalahan, Tujuan, Manfaat,Metodelogi Peneltian, dan Sistematika Laporan; BAB IIyaitu Bab mengenai Teori Dasar, yang berisi teori yangmenunjang pelaksanaan tugas akhir; BAB III yaitu BabMetodologi Perancangan Sistem, bab ini berisi mengenaibagaimana metode dan langkah-langkah yang digunakanuntuk melaksanakan tugas akhir ini; BAB IV yaitu BabSimulasi dan Analisa, pada bab ini diberikan data hasilsimulasi untuk dianalisa lebih lanjut, BAB V yaitu BabKesimpulan dan Saran, pada bab ini diberikan kesimpulantentang tugas akhir yang telah dilakukan berdasarkansimulasi dan analisa yang didapat, serta diberikan saransebagai penunjang maupun pengembangan penelitian lebihlanjut.

6

halaman ini sengaja dikosongkan.....