Home > Teknik > Three-Element Level Control pada Boiler Steam Drum

Three-Element Level Control pada Boiler Steam Drum

Steam drum level control merupakan salah satu sistem kontrol pada Steam Generator (boiler). Tujuan dari drum level control adalah untuk menjaga water level pada boiler steam drum agar sesuai dengan setpoint-nya, walaupun terjadi perubahan beban atau terjadi gangguan pada power plant system.  Dengan water level yang terjaga, maka kualitas steam yang dihasilkan baik. Yaitu steam yang dihasilkan tidak overheated yang dapat mengakibatkan kerusakan pada boiler tubes (bisa bengkok atau bocor) atau steam yang dihasilkan tidak mengandung uap air yang dapat merusak turbine blades.

Terdapat tiga tipe level  control system pada steam drum, yaitu single-element, two-element dan three-element level controls. Pada kesempatan ini yang akan saya bahas adalah three-element level control, yang sesuai untuk aplikasi power system dimana perubahan bebannya (baik beban dari jaringan maupun dari pemakaian sendiri) tinggi, terus-menerus  dan tidak dapat diprediksi. Selain itu single-element dan two-element hanya cocok bagi pembangkit listrik untuk industri atau perusahaan yang mana perubahan bebannya kecil dan menengah. Unjuk kerja dari three-element control system pada kondisi sementara membuatnya sangat berguna untuk aplikasi umum pada industri dan perangkat boiler. Gambar dibawah menunjukan skema dari three-element level control system.

Three-element drum level control system

Cara Kerja Sistem (Lihat gambar dibawah):

Perangkat yang diperlukan untuk melengkapi skema three-element drum level control terdiri dari flow element tambahan (FE-2)  dan differential pressure transmitter (FT-2). Area sebelah kiri garis putus-putus pada gambar berfungsi sama dengan two-element drum level control, dengan pengecualian: output dari feedwater flow computer (FY-3) menjadi set-point untuk feedwater flow controller (FIC-2).

Feedwater flow diukur oleh transmitter (FT-2). Sinyal output dari feedwater flow transmitter di-linearkan oleh square root extraxtor, (FY-2). Sinyal ini merupakan variabel proses untuk feedwater controller dan dibandingkan dengan output dari feedwater flow computer (set-point). Feedwater flow controller menghasilkan sinyal korektif yang diperlukan untuk menjaga feedwater flow pada set-point –nya dengan pengaturan feedwater control valve (FC-1).

 

Three-element drum level control system (SAMA diagram)

Kondisi Operasi pada Steam Drum

Pada saat pendidihan air dalam steam drum, steam menghasilkan produk berupa steam bubbles yang terbentuk diantara penghubung steam/water level. Steam bubbles tersebut memiliki volume dan karenanya dapat memunculkan kekeliruan mengenai water level yang sebenarnya di dalam drum. Pengaruh lainnya yang terjadi adalah perubahan pressure dalam drum. Karena steam bubbles ditekan oleh pressure (jika perubahan pressure akibat dari steam demands), pada kondisi masing-masing steam bubbles akan mengembang atau menyusut terhadap perubahan pressure tersebut.

Steam demand yang tinggi akan mengakibatkan pressure di dalam steam drum menurun, akibatnya steam bubbles akan mengembang untuk menampilkan water level tinggi padahal sebenarnya tidak (low). Fiksi dari tingginya water level ini meyebabkan feedwater input untuk shut down, padahal pada saat tersebut suplai air justru sangat dibutuhkan. Peningkatan Water level hasil dari penurunan pressure disebut ‘swell’, dan sebaliknya penurunan water level yang disebabkan oleh peningkatan pressure disebut ‘shrink’.

Berikut adalah kronologis dari terjadinya swell and shrink effects’ pada steam drum:

Swell effect terjadi pada saat terjadinya peningkatan beban pada boiler (steam demand meningkat). Pada kondisi ini, boiler akan merespon dengan meningkatkan pembakaran bahan bakar (batubara, minyak, gas, dsb). Seperti telah dibahas diatas, yang mana peningkatan steam demand dapat menyebabkan penurunan pressure di dalam steam drum. Dalam kondisi tersebut, produksi steam bubbles meningkat dan menggantikan air di dalam steam drum.

Swell effect pun terjadi dan akibatnya steam drum akan mengindikasikan High Water Level (padahal sebenarnya Low Level). Dan secara otomatis, feedwater system akan merespon dengan memberi sinyal kepada feedwater control valve untuk closing agar aliran air yang masuk kedalam steam drum dikurangi. Akibatnya, water level pada steam drum akan low dan sistem akan mengaktifkan low level alarm untuk interlock/tripping boiler.

Sebaliknya, shrink effect terjadi dikarenakan menurunnya beban pada boiler (steam demands berkurang), yang akan diikuti juga dengan menurunnya laju pembakaran pada boiler. Akibatnya produksi steam bubble menurun terpengaruh oleh peningkatan pressure di dalam steam drum.

Pada kondisi ini shrink effect terjadi, yang mana steam drum akan mengindikasikan Low Water Level. Selanjutnya feedwater system merespon dengan memberi command pada feedwater control valve untuk opening. Karena itu , steam drum level akan naik dan hal ini berbahaya karena akan menyebabkan kualitas steam yang dihasilkan menjadi tidak baik (steam dengan kandungan air yang cukup tinggi). Dan hal tersebut berbahaya bagi steam turbine karena akan merusak sudu-sudunya (turbine blades).

Oleh karena itu, selain untuk menjaga mass balance antara steam flow demand dan feedwater flow, sistem kontrol ini juga berfungsi untuk mencegah terjadinya fenomena “shrink and swell effects” pada boiler steam drum.

Dan dengan three-element level control, fenomena tersebut akan dapat teratasi.  Dengan cascade control, konfigurasi sistem kontrol ini akan menghasilkan mass balance antara steam flow dan feedwater flow dan juga memberikan kendali yang halus pada kondisi shrink dan swell.

That’s all.

Cepi Sukmayara

About these ads
Categories: Teknik
  1. Azhari
    26/01/2011 at 7:12 am

    mantap sob ijin nyimak keep posting

    • 26/01/2011 at 8:27 am

      tengkyu bos, keep learning also.. hehehee..

  1. No trackbacks yet.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: