Makalah Seminar Kerja Praktek

MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK
APLIKASI DAN PERAWATAN MOTOR DC PADA MESIN PEREDUKSI BAJA DIVISI WIRE
ROD MILL (WRM) PT KRAKATAU STEEL (PERSERO) Tbk.
Milzam Andali Lababan, Susatyo Handoko ST, MT
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
ABSTRAK
PT Krakatau Steel (Persero) Tbk. merupakan perusahaan manufakturing yang bergerak pada bidang
pengolahan baja. Salah satu divisinya adalah Pabrik Wire Rod Mill yang mengolah billet menjadi batang kawat. Billet
tersebut dipanaskan terlebih dahulu hingga lunak dan dapat dibentuk. Kemudian pada mill dilakukan proses reducting
sehingga diameter dan bentuk billet sesuai dengan kebutuhan. Proses reducting pada setiap stand mill membuat billet
mengalami perubahan luas penampang dan pertambahan panjang secara bertahap. Untuk itu diperlukan suatu proses
pengontrolan kecepatan pada Motor DC yang menggerakkan roller pada mill. Pengontrolan ini dimaksudkan agar
billet tidak mengalami buckle dan tarik, sehingga didapatkan produk yang berkualitas. Pada kawasan Roughing Mill
kecepatan motor diatur berdasarkan master speed pada stand H12.
Kata kunci :motor DC, Wire Rod, pengontrolan kecepatan
1.
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
PT. Krakatau Steel merupakan perusahaan
yang bergerak dalam bidang industri manufaktur
yang bergerak dalam bidang pengecoran baja. PT.
Krakatau Steel sudah banyak menghasilkan produk
seperti: kawat baja, baja profil, plat baja maupun beja
beton.
Pada pabrik batang Kawat (WirE Rod Mill),
produk kawat baja yang dihasilkan harus memiliki
kualitas yang sesuai standart untuk dapat memenuhi
kebutuhan pasar. Untuk itu pengaturan kecepatan
roller mutlak diperlukan agar tidak terjadi buckle dan
tarik yang dapat mempengaruhi kualitas kawat yang
dihasilkan.
pabrik yang satu dengan yang lainnya.
Pembagian divisi / pabrik pada PT Krakatau
Steel, meliputi :
1
Pabrik Besi Spons (Direct Reduction
Plant / DRP)
2
Pabrik Billet Baja (Billet Steel Plant /
BSP)
3
Pabrik Baja Slab (Slab Steel Plant / SSP)
4
Pabrik Baja Lembaran Panas (Hot Strip
Mill / HSM)
5
Pabrik Baja Batang Kawat ( Wire Rod
Mill / WRM )
6
Pabrik Baja Lembaran Dingin (Cold
Rolling Mill / CRM)
1.2
Tujuan
Makalah kerja praktek ini bertujuan untuk
mempelajari aplikasi motor DC yang digunakan pada
industri besar.
1.3
Pembatasan Masalah
Dalam makalah kerja praktek ini penulis
membatasi kajian mengenai masalah yang dibahas
yakni membahas aplikasi motor DC pada divisi Wire
Rod Mill PT Krakatau Steel Cilegon secara umum.
2
2.1.
DASAR TEORI
Unit Produksi PT Krakatau Steel
PT Krakatau Steel, Cilegon sebagai pabrik
baja terpadu memiliki unit-unit produksi yang saling
mendukung dan terintegrasi. proses produksi baja
pada unit-unit tersebut saling berkaitan antara divisi /
Gambar 1. Diagram Proses Produksi PT
Krakatau Steel
2.2
Wire Rod Mill (WRM)
Bahan baku yang dipergunakan untuk
memproduksi batang kawat di pabrik Wire Rod
PT Krakatau Steel adalah billet baja dengan
penampang 130x130 mm sampai 180x180 mm
dan memiliki panjang 9 m.
Selain berdasarkan ukuran, bahan baku
tersebut juga dibedakan berdasarkan kandungan
karbon di dalam billet. Terdapat empat jenis Billet
yang digunakan yaitu Low Carbon, Medium Carbon,
High Carbon, dan Electrode.
Proses produksi utama pada pabrik Wire Rod
mill (WRM) dibagi menjadi 3 bagian, yaitu
Reheating, Deformasi dan Transformasi.
1 Reheating
Pemanasan kembali atau reheating adalah
proses pemanasan billet di furnace agar billet
menjadi lunak sehingga mudah untuk dibentuk.
Kapasitas dari furnace sendiri dapat menampung
hingga 99 batang billet.
Proses pembakaran pada furnace di bagi dalam
8 zone yang masing-masing zone memiliki set
point(SP) temperature yang berbeda-beda.
Table 1. Set Point Tiap Zone
Zone Set point(oc) Zone
1
802
5
2
667
6
3
1062
7
4
1044
8
2
Pada proses ini billet yang telah
memiliki diameter sesuai dengan
pass design yang diharrapkan akan
dibentuk menjadi gelang-gelang
kawat menggunakan laying head.
e. Finishing Blok Mill
Pada proses ini kawat akan dipack
sehingga mempermudah pengemasan
dan
dilakukan
pengikatan
menggunakan
compactor.
Pada
finishing ini dilakukan poemberian
nameplate yang sesuai dengan grade
kualitas produk.
Set point(oc)
1159
1165
1155
1150
Deformasi
Deformasi adalah pengaturan perubahan bentuk
dari billet menjadi batang kawat. Pada proses ini
dilakukan
reduksi secara terencana (pass
design) melalui beberapa roll stand untuk
mendapatkan produk dengan ukuran dan bentuk
yang sesuai dengan standard. Pada tahap ini
billet dengan ukuran yang ada sekarang dengan
diameter 130x130 mm square dideformasikan
menjadi batang kawat dengan diameter 5,5 – 20
mm round.
a. Pre-Roughing Mill
Proses ini berawal setelah billet keluar dari
furnace. Pada tahap ini billet mengalami
discaler.
b. Roughing Mill
Proses ini terdiri dari 10 stand yaitu #1
sampai #10. Pada tahap ini Billet akan
mengalami proses Reducting sehingga luas
penampang dan bentuknya akan berubah.
Pada proses ini billet juga dilakukan
pemotongan di bagian kepala dan ekor
menggunakan shear. Hal ini dikarenakan
untuk membuang bagian retakan pada
kepala dan ekor akibat proses pendinginan
yang tidak merata.
c. Intermediate Mill
Pada bagian ini terdapat lopper yang
berfungsi sebagai penyeimbang billet
sehingga tidak terjadi bucle dan tarik.
d. Pre-Finishing Blok Mill
Gambar 2. Proses Pembuatan Batang Kawat
3
Transformasi
Transformasi
merupakan
proses
perubahan struktur dari struktur austenit
menjadi struktur ferrit/perlit yang
nantinya akan menentukan sifat mekanis
dari
batang
kawat.
Transformasi
dilakukan dengan pendinginan yang
terencana (post rolling cooling system) di
stelmor conveyor. Post rolling cooling
system juga mencakup pengaturan scale
dan pengaturan besar butir austenit
sebelum bertransformasi dengan mengatur
pendingin air di water box setelah bar
keluar dan roll stand terakhir.
Gambar 3. Proses produksi secara umum Wire
Rod Mill (WRM)
2.3
2.3.1
Motor DC
Konstruksi Motor DC
Sebuah motor dc memiliki tiga komponen
utama seperti yang terlihat pada gambar 2.1
 Kutub
medan.
Secara
sederhada
digambarkan bahwa interaksi dua kutub
magnet akan menyebabkan perputaran pada
motor DC. Motor DC memiliki kutub medan
yang
stasioner
dan
dinamo
yang
menggerakan bearing pada ruang diantara
kutub medan. Motor DC sederhana memiliki
dua kutub medan: kutub utara dan kutub
selatan. Garis magnetik energi membesar
melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari
utara ke selatan. Untuk motor yang lebih
besar atau lebih komplek terdapat satu atau
lebih
elektromagnet.
Elektromagnet
menerima listrik dari sumber daya dari luar
sebagai penyedia struktur medan.
 Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo,
maka arus ini akan menjadi elektromagnet
Dinamo
yang
berbentuk
silinder,
dihubungkan ke as penggerak untuk
menggerakan beban. Untuk kasus motor DC
yang kecil, dinamo berputar dalam medan
magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub,
sampai kutub utara dan selatan magnet
berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya
berbalik untuk merubah kutub-kutub utara
dan selatan dynamo.
 Commutator. Komponen ini terutama
ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya
adalah untuk membalikan arah arus listrik
dalam dinamo. Commutator juga membantu
dalam transmisi arus antara dinamo dan
sumber daya.
Tegangan DC dialirkan ke kumparan jangkar
melalui karbon yang menempel komutator.
Pada saat tegangan dialirkan ke kumparan
medan di stator dengan kutub utara dan selatan
buatan (elekromagnet), akan dihasilkan medan
magnet statis.
Motor DC berputar sebagai akibat
adanya dua medan magnet yang saling
berinteraksi satu sama lain. Medan pertama
adalah medan magnet utama yang berada pada
kumparan stator, dan medan kedua adalah
medan magnet yang berada di jangkar.
Gambar 5. Induksi Gaya pada Medan
Koduktor
Gambar 6. Proses Terjadinya Gaya Lorentz
Bila sebuah kawat berarus diletakkan
antara kutub magnet (Utara -Selatan) maka
pada kawat itu akan bekerja gaya sehingga
kawat bergerak. Gaya yang dimaksud adalah
gaya yang dikenal dengan gaya Lorenz.
3. ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1 Supply Tegangan Motor
Gambar 4. Komponen Utama Motor DC
2.3.2
Prinsip Kerja Motor DC
Terdapat dua elemen listrik pada motor DC
yaitu bagian stator (kumparan medan utama) dan
rotor (kumparan jangkar). Kumparan jangkar
mengalirkan arus yang berasal dari komutator.
Wire Rod Mill mendapatkan tegangan
supply dari Gardu Induk sebesar 30 kV.
Tegangan
ini
kemudian
diturunkan
menggunakan trafo penurun tegangan.
Tegangan supply ini belum dapat digunakan
sebagai supply motor DC. Untuk itu diperlukan
jembatan Thyristor sebagai penyearah.
Gambar 7. Rangkaian Supply Motor DC
3.2
Analog Drive Speed Control
Tegangan Reference yang diberikan oleh
PLC memiliki analogi 10 Volt tegangan setara
dengan 1500rpm. Menggunakan rangkaian kontrol
kecepatan yang ada pada driver ini maka kecepatan
yang diinginkan dapat direalisasikan.
Terdapat 5 rangkaian utama pada driver ini
yaitu :
1. Rangkaian trigger
2. Rangkaian PID Analog
3. Rangkaian Control Speed
4. Rangkaian Angker
5. Rangkaian Medan Fluks
Selain itu terdapat pula kontaktor digital
input dan output yang merupakan penghubung
dengan PLC. Pada Driver Analog ini juga terdapat
beberapa sistem proteksi untuk proteksi motor.
3.3
Kinerja Motor DC Pada Roughing Mill
Umpan balik sistem berupa sinyal
keluaran dari encoder berupa kecepatan putar
motor. Umpan balik ini kemudian diolah
sebagai dasar pengaturan kecepatan motor saat
terdapat beban. Trafo arus digunakan sebagai
umpan balik yang memberikan data arus untuk
pengontrolan arus.
Secara keseluruhan sistem, output
berupa kecepatan putaran motor yang terukur
pada tachogenerator atau encoder yang
digunakan dalam penentuan parameter set
point berupa pemberian tegangan di lakukan
oleh pengontolan kecepatan yaitu Analog drive
Speed control.
3.4
Penegereman dan pembalikan
arah putaran pada Motor DC
Jika mengacu pada kaidah tangan
kanan Lorentz, dimana arah jari telunjuk
merupakan arah medan, arah jari jempol
merupakan arah arus, dan arah jari tengah
merupakan arah gaya yang dihasilkan, maka
proses pembalikan arah putaran motor dapat
dilakukan dengan cara membalik arah arus,
dan membalik arah medan. Pada pengereman
motorpun juga demikian, hanya saja pada saat
motor berada pada kondisi n = 0, maka proses
akan dihentikan.
Pada motor DC yang terdapat pada
stand 11 dan stand 12 horizontal Intermediate
Mill ini, pembalikan arah putaran dilakukan
dengan membalikan arah medan terpisah.
Pembalikan arah putaran ini dimaksudkan agar
jika terjadi masalah pada proses pereduksian
baja pada stand ini (terjadi cobble) maka roller
mesin akan memutar balik bar baja tersebut
hingga nantinya dipotong oleh Shear atau
menggunakan tenaga manusia, untuk ditarik
oleh crane yang nantinya akan dilebur kembali
menjadi bilet dan masuk proses pembuatan
batang kawat baja dari awal.
Gambar 8. Diagram Kerja Motor DC Roughing Mill
Gambar di atas merupakan single line
diagram yang dapat menggambarkan proses kerja
motor DC pada Roughing Mill. Supply berupa AC
tiga fasa diturunkan tegangannya menggunakan
transformator. Tegangan keluaran trafo ini kemudian
masuk ke rangkaian jembatan thyristor untuk diubah
ke DC. Tegangan DC inilah yang nantinya digunakan
sebagai supply motor DC.
Gambar 9. Rangkaian Pembalikan Arah
Putaran Motor DC Stand 11
Gambar diatas merupakan rangkaian
pembalikan arah putaran motor dengan membalikan
polaritas medan. C1 dan C2 merupakan kontaktor
yang bekerja saling berlawanan.
Pada saat motor dikehendaki untuk bergerak
maju, 2 kontaktor C1 akan menutup, sedangkan 2
kontaktor lainnya (C2) akan membuka. Begitu juga
sebaliknya, pada saat motor dikehendaki untuk
bergerak mundur, 2 buah kontaktor C2 akan menutup
dan kontaktor C1 akan membuka. Pengaturan
switching ini terdapat di dalam driver motor.
3.5
3.5.1
Perawatan Motor DC
Preventive maintenance
Yang dimaksud dengan sistem perawatan
jenis ini adalah suatu kegiatan pemeliharaan dan
perawatan terhadap suatu peralatan / mesin dengan
tujuan untuk mencegah / mengurangi akan terjadinya
suatu kerusakan atau sebelum terjadinya kerusakan.
Pada motor dc di mesin pereduksi baja, program
perawatan preventive ini secara dilakukan setiap satu
minggu sekali tanpa harus memperhatikan kondisi
motor dc tersebut masih berfungsi secara baik
ataupun tidak.
Adapun perawatan yang dilakukan pada
motor dc saat dilaksanakan program preventive ini
adalah :
1. Pengukuran tahanan lilitan pada stator dan
rotor
2. Cek kondisi kontaktor motor
3. Cek Bearing motor dan pelumasannya
4. Pengecekan dan pembersihan lamel rotor
5. Cek kondisi brush holder dari keausan dan
tekanan pegas
6. Cek kondisi coupling tachodinamo
7. Cek sistem pendinginan dan air pendinginan
motor
8. Cek insulation resistance
9. Cek komutator dan bersihkan dari kotoran
debu
3.5.2
Predictive Maintenance
Sistem perawatan ini merupakan kegiatan
perawatan yang berdasarkan kondisi mesin, sistem
ini tidak memiliki waktu yang periodik tetapi
berdasarkan conditional base yaitu penggantian
komponen/peralatan pada waktu yang telah
ditentukan tanpa harus memperhatikan komponen
atau peralatan tersebut masih layak pakai ataupun
tidak sebelum terjadi kerusakan, baik berupa
kerusakan total maupun pada sebagian mesin atau
peralatan yang dapat mengganggu jalannya proses
produksi maupun mempengaruhi turunnya kualitas
produksi. Salah satu contoh dari kegiatan predictive
maintenace ini adalah penggantian bearing dan juga
penggantian grease pelumasannya setiap 3
bulan sekali.
3.5.3
Corrective Maintenance
Sistem perawatan ini merupakan semua
pemeliharaan
yang
dilakukan
untuk
mengoreksi suatu break down atau kegagalan
yang terjadi pada motor dc pada saat bekerja.
Umumnya dilakukan apabila masalah pada
motor dc terjadi diluar planning, misal
terjadinya break down (hambatan pada motor
dc) shingga menyebabkan terjadinya gangguan
pada proses pereduksian bar kawat baja.
3.5.4
Overhaul Maintenance
Sistem perawatan ini merupakan
perbaikan secara menyeluruh semua peralatan
yang sudah tidak layak pakai (over lifetime)
dengan indikasi turunnya unjuk kerja
(performance) dan produktivitas peralatan
yang bersangkutan.
Motor dc pada mesin pereduksi baja
akan diprogramkan untuk overhaul biasanya
setelah melewati masa normal dari operating
periode dan telah memasuki masa wearout
periode atau motor dc pada mesin pereduksi
baja sering terjadi kerusakan yang memerlukan
waktu penggantian yang panjang.
4.
KESIMPULAN
Dari uraian di atas dapat ditarik beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
1. Pada proses reduksi baja, luas
penampang
dan
bentuk
billet
mengalami perubahan secara bertahap
sebelum akhirnya menjadi batang
kawat baja
2. Suplai tegangan dari gardu induk
diturunkan secara bertahap sampai 600
volt sebelum akhirnya digunakan
sebagai suplai driver motor
3. Sumber tegangan DC didapat dari
penyearahan tegangan suplai AC yang
dilakukan oleh 18 buah thyristor pada
driver motor
4. Tegangan reference dari PLC sebesar
0-10 Volt dianalogikan dengan
kecepatan putar 0-1500 rpm
5. Dengan
sifatnya
yang
mudah
dilakukan pengontrolan kecepatan, dan
kepresisiannya dalam speed control,
motor DC dapat diaplikasikan sebagai
penggerak utama mesin pereduksi baja
6. Tachodinamo atau encoder berfungsi
memperbaiki error putaran motor pada
pengaturan kecepatan motor
7. Trafo arus berfungsi proteksi arus berlebih
dan memperbaiki error arus yang masuk ke
motor pada pengaturan kecepatan motor
8. Pengaturan arus medan (If) atau Field
weakening dapat menambah putaran motor
saat tegangan sudah mencapai maksimal,
namun akan mengurangi torsi motor tersebut
9. Pembalikan arah putaran motor DC dapat
dilakukan dengan membalik polaritas medan
terpisah
5.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
DAFTAR PUSTAKA
Smith, Ralph J., 1984, Circuits, Devices, and
Systems, John Wiley & Sons, Singapore.
Wildi, Theodore., 1981, Electrical Machines
Drives and Power Systems,Pearson
Education, Inc., Upper Saddle River, New
Jersey.
Berahim, Hamzah., 1996, Pengantar Teknik
Tenaga Listrik Teori Ringkas dan
Penyelesaian Soal, Andy Offset, Yogyakarta.
ABB, Commissioning PC Diagram RMC2
N2 PC3 PC4, 2012.
ABB, Commissioning PC Diagram RMC3
N3 PC4, 2012.
ABB, Installation, Commissioning and
Service, 1992.
http://dunia-listrik.blogspot.com/
2008/12/
motor-listrik.html
BIODATA
Milzam Andali L.
(21060110120022).
Lahir di Jakarta, 11
Desember
1992.
Telah
menempuh
pendidikan di SDIT
Thariq Bin Ziyad,
Bekasi,
SMPIT
Thariq Bin Ziyad,
Bekasi, SMA PU
Albayan, Sukabumi.
Dan saat ini tercatat
sebagai mahasiswa
Teknik Elektro Universitas Diponegoro,
angkatan 2010, konsentrasi Teknik Tenaga
Listrik.
Menyetujui
Dosen Pembimbing
Susatyo Handoko, ST, MT
NIP 197305262000121001