Analisa Performansi Generator Sinkron Pada

ANALISA PERFORMANSI GENERATOR SINKRON PADA KINERJA
GENERATOR SET DENGAN KAPASITAS 2000 KVA DI MAIN POWER
STATION BANDAR UDARA INTERNASIONAL KUALANAMU
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan
Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK
Oleh
MARLINAH
NIM : 1205051025
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
INTISARI
Generator set adalah sebuah pembangkit listrik dimana penggerak mulanya
terhubung langsung dengan generator listrik dalam satu dudukan (base frame)
yang kokoh dan terinstal dengan baik sehingga dapat dioperasikan dengan baik.
Masalah pengoperasian mesin diesel pada genset sangat tergantung pada kondisi
peralatan utama dan peralatan pendukung. Generator set pada industri umumnya
menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mulanya dan generator sinkron
atau alternator sebagai pembangkit listriknya. Mesin diesel mengubah energi
listrik menjadi energi mekanik, generator mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik. Daya poros ( ) = 1301,333268 kW, efisiensi volumetrik (ηv)
=94,69 % dan efisiensi thermal (ηth) = 48,13 %. Effisiensi rata – rata generator
di Main Power Station Bandara Kualanamu pada hari Minggu, 22 Maret 2015
adalah = 73,50 % .
Kata Kunci: kebutuhan bahan bakar, mesin diesel, generator, efisiensi generator.
vi
ABSTRACT
Generator set is a power plant in which the first mover connect directly to
electricity generators in the seat (base frame) are sturdy and properly installed so
that it can be operated with either. Problems in the operation of a diesel engine
generator set is highly dependent on the condition of major equipment and
ancillary eqipment. Generator sets in general industrial use diesel engines as of
the beginning and the synchronous generator or alternator as . Diesel engine
converts electrical energy into mechanical, a generator converts mechanical
energy into electric. Shaft power ( ) = 1301,333268 kW), volumetric efficiency
(ηv ) = 94,69 % dan thermal efficiency (ηth) = 48,13 %. The average efficiency of
the generator at Main Power Station Airport Kualanamuon Sunday, 01 March
2015 is = 73,50 %.
.
Keywords: fuel quirementsre, diesel engines, generators, generator efficiency.
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
member petunjuk, rahmat serta kekuatan dan kesehatan bagi penulis sehingga
dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Laporan tugas akhir ini berjudul “ Analisa Performansi Generator Sinkron
Pada Kinerja Generator Set Dengan Kapasitas 2000 KVA Di Main Power Station
Bandar Udara Internasional Kualanamu” dususun sebagai salah satu syarat yang
harus dipenuhi setiap mahasiswa untuk menyelesaikan program Dilpoma III
Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik
Negeri Medan.
Dalam pembuatan laporan Tugas Akhir ini penulis mendapat bantuan
moril maupun material serta bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan
dengan baik. Maka dengan segala ketulusan dan kerendahan hati penulis
mengucapkan terimakasih kepada :
1. Ayahanda Alm. Ali Rahman dan Ibunda Maimunah tercinta yang telah
mengasuh, membimbing dan memberikan kasih sayangnya serta bantuan
moril, materil, juga doa dan motivasinya;
2. M. Syahruddin, S.T.,M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan;
3. Idham Kamil, S.T.,M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik
Negeri Medan;
4. Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi
Mekanik Politeknik Negeri Medan;
5. Ir. Burhanuddin, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan
pengajaran kepada penulis dalam menyelesaiakn tugas akhir;
6. Rihat Sebayang, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Teknik Konversi
Energi Mekanik;
7. Ir. Suprapto, M.,T., selaku Wali Kelas EN-6B;
8. Seluruh Dosen dan staf Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik dan
Teknik Mesin;
viii
9. Seluruh Teknisi di Laboratorium Teknik Konversi Energi Mekanik;
10. Seluruh staf administrasi dan teknisi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri
Medan;
11. Rekan-rekan seperjuangan Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan
Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik angkatan 2012, khususnya
EN-6B buat kebersamaannya selama penulis menjalankan perkuliahan;
12. Sahabat penulis Melki Astri Tambunan, Melva Adriani Siallagan, Noor
Rahmaidayani, Raja Inal Daulay, Yogi Waliy Satrio atas nilai persahabatan
yang telah dijalin.
Penulis berharap Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua pihak yang
membacanya, khususnya Mahasiswa Program Studi Teknik Konversi Energi
Mekanik Politeknik Negeri Medan.
Penulis menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam pembuatan
Tugas Akhir ini baik dari segi pembuatannya maupun dari segi bahasa dan
penyajiannya. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang
sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Medan, 11 Agustus 2015
Penulis,
Marlinah
NIM: 1205051025
ix
DAFTAR ISI
Halaman
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR
ii
PERSETUJUAN LAPORAN TUGAS AKHIR
iii
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR
iv
PERNYATAAN KEASLIAN ISI TUGAS AKHIR (TA)
v
INTISARI
vi
ABSTRACT
vii
KATA PENGANTAR
viii
DAFTAR ISI
x
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xiv
BAB I PENDAHULUAN
1
A. Latar Belakang
1
B. Batasan Masalah
2
C. Tujuan Tugas Akhir
3
D. Manfaat Tugas Akhir
3
E. Metode Pengumpulan Data
3
F. Sistematika Penulisan Tugas Akhir
4
BAB II DASAR TEORI
5
A. Generator Set
5
1. Peralatan Pendukung Generator Set
6
x
2. Prinsip Kerja Generator Set
B. Mesin Diesel
7
8
1. Pengertian Mesin Diesel
8
2. Komponen Mesin Diesel
9
3. Prinsip Kerja Mesin Diesel
16
4. Perbedaan Utama Motor Diesel dan Motor Bensin
22
C. Generator Sinkron
30
1. Pengertian Generator Sinkron
30
2. Konstruksi Generator Sinkron
31
3. Prinsip Kerja Generator Sinkron
35
BAB III PENGUMPULAN DATA
42
A. Spesifikasi Generator Set
42
B. Data Mesin Diesel dan Generator
42
BAB IV ANALISA DATA
44
A. Analisa Performa Mesin Diesel
44
B. Kebutuhan Bahan Bakar
52
C. Efesiensi Generator
52
BAB V PENUTUP
58
A. Kesimpulan
58
B. Saran
59
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Generator Set
5
Gambar 2. Komponen Mesin Diesel
9
Gambar 3. Crankcase dan Cylinder Steeve
11
Gambar 4. Connecting Rod dan Connecting Rod Bearing
12
Gambar 5. Crankshaft
13
Gambar 6. Flywheel
14
Gambar 7. Mekanisme Katup
16
Gambar 8. Langkah Isap
19
Gambar 9. Langkah Kompresi
19
Gambar 10. Langkah Usaha
20
Gambar 11. Langkah Buang
20
Gambar 12. Diagram P-V (Teoritis)
23
Gambar 13. Diagram P-V (Aktual)
26
Gambar 14. Salient – Pole Rotor dan Cylindrical – Rotor
31
Gambar 15. Konstruksi Generator Sinkron
32
Gambar 16. Stator
32
Gambar 17. Inti dan Alur Stator
33
Gambar 18. Rotor Belitan Jangkar
33
xii
Gambar 19. Konstruksi Rotor Katup Silindris
34
Gambar 20. Konstruksi Rotor Katup Menonjol
35
Gambar 21. Belitan Jangkar
36
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Proses kerja mesin diesel 4 langkah
21
Tabel 2. Perbedaan utama motor diesel dan motor bensin
22
Tabel 3. Data pada generator
48
Tabel 4. Data nilai efisiennsi generator
57
xiv
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Bandar udara adalah lapangan terbang yang dipergunakan untuk mendarat
dan lepas landas pesawat udara, naik turun penumpang, dan bongkar muat kargo
dan pos, serta dilengkapi dengan fasilitas keselamatan penerbangan dan sebagai
tempat perpindahan antar moda transportasi. Salah satu bandar udara adalah
Bandar Udara Internasional Kualanamu (selanjutnya disebut Bandara Kualanamu)
yang terletak di Kabupaten Deli Serdang Propinsi Sumatera Utara.
Bandar Udara (Bandara) Kualanamu adalah salah satu cabang dari PT.
(Persero) Angkasa Pura II yang sebelumnya menggantikan Bandar Udara
Internasional Polonia yang sudah berusia 85 tahun. Pelaksanaan pembangunan
Bandara Kualanamu di lakukan pada tahun 2008, pengoperasian dilakukan pada
tahun 2013 dan diresmikan pada tahun 2014 oleh Presiden RI Susilo Bambang
Yudhoyono.
Bandara Kualanamu adalah salah satu bandara dibawah Direktur Jenderal
Perhubungan Udara. Bandara Kualanamu telah dilengkapi dengan beberapa
fasilitas keselamatan penerbangan seperti peralatan navigasi udara dan peralatan
visual aid. Salah satu fasilitas yang sangat penting adalah penyediaan catu daya
listrik. Hal ini menuntut adanya sumber daya listrik yang handal dan
berkesinambungan. Sumber tenaga listrik ini digunakan sebagai catu daya untuk
penerangan seperti: perkantoran, terminal dan parkir kendaraan, catu daya untuk
motor-motor listrik seperti: motor pompa air dan penyejuk ruangan, catu daya
untuk peralatan elektronika yang dipakai di perkantoran, catu daya untuk
peralatan elektronika yang dipakai untuk navigasi penerbangan dan fasilitas visual
aid.
Untuk memberikan suatu catu daya listrik Bandara Kualanamu dilengkapi
dengan catu daya utama (mains power supply) yang berasal dari Perusahaan
Listrik Negara (PLN) dengan kapasitas 23 MVA. Untuk mengantisipasi kegagalan
1
pada catu daya utama pada Bandara Kualanamu dipakai standby genset sebagai
catu daya cadangan (secondary power supply). Bandara Kualanamu memiliki 7
buah genset (merk MTU) yang di bagi menjadi 2 unit. Unit 1 terdiri dari 5 buah
genset dengan masing-masing berkapasitas 2000 KVA dan unit 2 terdiri dari 2
buah genset dengan masing-masing berkapasitas 1600 KVA, genset-genset ini
tergabung dalam grup fasilitas pembangkit listrik dimana pemeliharaan dan
pengoperasiannya berada dibawah tanggung jawab unit teknisi listrik.
Dengan adanya catu daya listrik, generator set diharapakan dapat
mensuplai tenaga listrik terutama untuk beban-beban prioritas. Genset
membutuhkan sumber daya yang mantap dan handal (tingkat kehandalan pasokan
yang tinggi), dan memiliki kelebihan penyaluran arus dengan kecepatan yang
tinggi. Hal ini berarti bahwa kehandalan penyaluran listrik sampai kepada
pelanggan sangat tergantung kepada kehandalan komponen sistem tenaga listrik
maupun tingkat kehandalan pengoperasian sistem tenaga listrik itu sendiri.
Berdasarkan uraian latar belakang tersebut di atas, penulis mengambil
topik : “Analisa Performansi Generator Sinkron Pada Kinerja Generator Set
dengan Kapasitas 1600 KVA di Bandar Udara Kualanamu”.
B. Batasan Masalah
Memahami keterbatasan akan waktu, kemampuan pengetahuan yang
dimiliki penulis dalam laporan tugas akhir ini. Penulis merasa perlu melakukan
batasan masalah agar laporan ini mempunyai arah yang jelas. Berikut adalah
masalah yang akan dibahas yaitu :
1. Prinsip kerja mesin diesel dan generator sinkron
2. Spesifikasi Generator Set
3. Performa Mesin Diesel
4. Efisiensi Generator Sinkron
2
C. Tujuan Tugas Akhir
Adapun tujuan penulisan laporan tugas akhir adalah:
1. Mengetahui bagaimana prinsip kerja mesin diesel dan generator sinkron
2. Mengetahui performa mesin diesel
3. Mengetahui efisiensi generator sinkron
D. Manfaat Tugas Akhir
Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi:
1. Manfaat bagi penulis untuk menambah khasanah ilmu pengetahuan dan
pengalaman agar mampu melakukan kegiatan yang sama kelak setelah
bekerja atau terjun kelapangan.
2. Sebagai pengembangan pengetahuan mahasiswa/i tentang generator set
berbahan bakar solar
3. Manfaat bagi industri sebagai bahan pertimbangan untuk memperbaiki
performa generator set yang ada dalam industri tersebut.
E. Metode Pengumpulan Data
Penulis mengumpulkan data dengan menggunakan beberapa metode
seperti:
1. Pengambilan data ke Main Power Station Kualanamu sebagai tempat
generator yang dibahas oleh penulis.
2. Melakukan studi ke perpustakaan dan riset dari berbagai buku juga
internet yang membahas topik pembahasan ini.
3. Bimbingan dari Dosen Pembimbing dan dari pihak-pihak terkait yang
memahami tentang prinsip generator.
3
F. Sistematika Penulisan Tugas Akhir
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis
membuat sistematika penulisan dalam laporan tugas akhir ini sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Bab ini berisikan tentang latar belakang, rumusan masalah,tujuan
tugas akhir,manfaat tugas akhir, metode pengumpulan data dan sistematika
penulisan tugas akhir.
BAB II. DASAR TEORI
Bab ini menjelaskan tentang teori generator set, mesin diesel dan
generator sinkron, bagaimana prinsip kerja generator set mesin diesel, dan
generator sinkron.
BAB III. PENGUMPULAN DATA
Bab ini berisikan tentang spesifikasi generator set, data generator
dan mesin diesel.
BAB IV. ANALISA DATA
Bab ini berisikan tentang perhitungan performa mesin diesel, dan
efesiensi generator sinkron.
BAB V PENUTUP
Bab ini merupakan penutup yang berisikan kesimpulan dan saran.
4