SISTEM PERLENGKAPAN KAPAL 3

SISEM DAN PERLENGKAPAN KAPAL

INSTRUMENTATION AND CONTROL

 

PERCOBAAN 1

DISUSUN OLEH :

Yoko Suryantoro                    6413030028
Eko Irwanto                           6413030029
Satria Okta Umara                6413030032
Moch Ilham Syafiq                 6413030019

TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

2014

INSTRUMENTATION AND CONTROL

Materi Presntasi

1.Control  System

2.Boiler Water Level

3.Exhaust  Steam Pressure Control

4.Steam  Temperature  Control

5.Cooling  Water Temperature Control

6.Boiler Contribution Control

Control System

•       Sistem pengendalian (sistem control) merupakan sekumpulan peralatan yang bekerja sama dengan tujuan untuk mengendalikan sesuatu. sebagai contohnya pada kapalmodern, kapal tersebut dipasangi dengan peralatan sensor yang berfungsi untuk mengetahui kondisi mesin induk. sensor sensor itu bekerja kemudian memberikan laporan kepada komputer yang terpasang di control room kapal.komputer kemudian menghitung kebutuhan bahan bakar mesin dan waktu ignition dari bahan bakar sehingga akan menghasilkan unjuk kerja yang maksimal.

 

Secara umum dalam sebuah system control terdapat 4 komponen, yaitu:

A.Input 

B.System                     

C.Output          

D.Proses

Pada dasarnya sistem kontrol dibagi menjadi dua jenis pokok, yaitu:

    1.Sistem Pengukuran

Pengukuran adalah suatu cara untuk mengetahui keadaan atau sifat suatu benda atau zat.  Keadaan atau sifat ini didasarkan atas besaran (properties) yang diiinginkan seperti volume, berat atau massanya, tekanan, temperatur dan lain-lain. Besaran ini mempunyai nilai yang dapat diukur, dan untuk mendapatkan nilai-nilai ini, diperlukan alat-alat ukur, tergantung jenis besaran apa yang dikehendaki.

Jenis-jenis peralatan pengukuran (measuring device) atau juga disebut sebagai alat sensor (sensing element) untuk tehnik pengukuran di kapal: 

Ø  Pengukur jarak,

dapat berupa panjang, lebar atau tinggi. Dengan mengetahui panjang dan lebar, kita dapat menghitung luas suatu bidang.

Ø  Pengukuran tekanan,

yaitu besarnya gaya yang bekerja terhadap suatu luas bidang tertentu. Alatnya disebut manometer.

Ø  Pengukur Temperatur atau suhu,

 yaitu tinggi rendahnya panas disuatu lokasi atau ruang tertentu, sedangkan alatnya disebut thermometer.

Ø  Pengukur berat atau bobot,

yang alatnya disebut timbangan, dengan satuan berat kilogram, atau gram (jika nilainya kecil) atau ton, jika nilainya besar.

    2.Sistem Pengendalian

Jadi pada dasarnya pengendalian terdiri dari 3 kelompok kegiatan:

•       Pengukuran (measurement)

•       Pembandingan (comparasion) dan perhitungan (computation)

•       Perbaikan (correction)

 Tujuan dari sistem pengendalian adalah menghasilkan dan mempertahankan nilai keluaran suatu sistem atau subsistem sama dengan nilai yang dikehendaki, maka suatu keharusan yang mutlak bagi petugas kontrol (pengendali) untuk mengetahui nilai keluaran dengan benar agar kapal tetap stabil.

Boiler Water Level

•       boiler kapal (ketel uap kapal)

•       boiler kapal atau dalam bahasa indonesia disebut Ketel Uap adalah alat untuk menghasilkan uap air, yang akan digunakan untuk pemanasan atau tenaga gerak.

•       Aplikasi boiler di Kapal
Fungsi utama boiler di kapal adalah untuk menghasilkan uap. Uap yang dihasilkan oleh boiler selain sebagai pemanas bahan bakar kapal seperti yang telah disebutkan, juga bisa digunakan untuk menggerakkan turbin uap yang juga digunakan sebagai motor penggerak utama kapal.

•       boiler kapal (Ketel uap) memanaskan cairan yang ada di dalamnya dan mengubah cairan tersebut menjadi uap. Uap yang telah terbentuk kemudian dialirkan ke bagian bagian yang membutuhkan, bisa untuk menggerakkan turbin uap atau digunakan sebagai sumber panas.

•                   Jika pompa digunakan untuk memindahkan bahan bakar dari tanki bahan bakar menuju mesin penggerak utama, bagaimana dengan boiler kapal? Boiler kapal memiliki peran yang penting juga dalam operasional mesin penggerak utama. Bahan bakar yang dipindahkan oleh pompa pada umumnya adalah bahan bakar yang memiliki viskositas yang tinggi, viskositas ini mempengaruhi kekentalan bahan bakar. sehingga jika nilai viskositas tidak diturunkan maka bahan bakar akan mengental dan sulit untuk dipompa dan sulit untuk masuk menuju nozzle bahan bakar mesin penggerak utama. Untuk menurunkan kekentalan ini maka bahan bakar harus dipanaskan terlebih dahulu. Proses pemanasan bahan bakar tidak boleh menggunakan api, karena bahan bakar akan dengan mudah terbakar. Proses pemanasan bahan bakar tersebut menggunakan aliran uap panas yang dialirkan melalui pipa –pipa yang dipasang dalam tangki bahan bakar atau pada jalur aliran bahan bakar menuju mesin penggerak utama

 

Steam temperature control

•       Suhu uap adalah salah satu loop kontrol yang paling menantang di boiler pembangkit listrik karena sangat nonlinear dan memiliki waktu mati yang panjang dan jeda waktu. Menambah tantangan, suhu steam dipengaruhi oleh beban boiler, laju perubahan beban boiler, laju aliran udara, kombinasi dari pembakar dalam pelayanan, dan jumlah jelaga pada tabung boiler.

Setelah pemisahan dari air boiler dalam drum, uap adalah superheated untuk meningkatkan efisiensi termal unit boiler turbin. Boiler modern menaikkan suhu uap untuk sekitar 1000F (538C), yang mendekati creep (deformasi lambat) titik pembuatan baja sampai pipa superheater. Suhu uap di atas tingkat ini, bahkan untuk periode singkat waktu, dapat mempersingkat masa pakai yang dapat digunakan boiler. Menjaga uap suhu konstan juga penting untuk meminimalkan tegangan termal pada boiler dan turbin.

Suhu steam biasanya dikendalikan dengan menyemprotkan air ke steam antara yang pertama dan tahap kedua superheater untuk menenangkan diri. Injeksi air dilakukan dalam alat yang disebut attemperator atau desuperheater. The semprotan air berasal dari baik tahap peralihan dari pompa air umpan boiler (alat pemanas untuk semprot) atau dari discharge pompa (untuk superheater semprot). Metode lain kontrol suhu uap termasuk resirkulasi gas buang, bypass gas buang, dan memiringkan sudut di mana pembakar api ke dalam tungku. Diskusi ini akan berfokus pada kontrol suhu uap melalui Attemperation. Desain dibahas di sini akan berlaku untuk alat pemanas dan superheater, tetapi hanya superheater akan disebutkan untuk kesederhanaan.

DASAR KONTROL UMPAN BALIK

Metode paling sederhana untuk mengendalikan suhu uap adalah dengan mengukur suhu uap pada titik itu keluar boiler, dan mengubah posisi katup air semprot untuk memperbaiki penyimpangan dari titik suhu uap set (Gambar 1). Kontrol loop ini harus disetel untuk respon tercepat mungkin tanpa overshoot, tetapi bahkan kemudian loop akan merespon relatif lambat karena waktu mati yang panjang dan jeda waktu dari superheater.

•       Karena respons yang lambat dari utama kontrol suhu uap lingkaran, meningkatkan penolakan gangguan dapat dicapai dengan menerapkan sekunder (inner) loop kontrol pada desuperheater tersebut. Loop ini mengukur suhu keluar desuperheater dan memanipulasi katup kontrol posisi untuk mencocokkan suhu keluar desuperheater ke set point yang berasal dari main suhu uap controller (Gambar 2).

Steam temperatur control

 

Steam temperatur control

Exhaust steam pressure control

Tungku dan sisi asap dari tabung boiler menyerap panas yang dihasilkan oleh minyak bakar dan mentransfernya ke air, maka air akan menguap menjadi uap. Uap bangkit dan memasuki ruang uap karena gravitasi spesifik berkurang. Ruang yang ditinggalkan oleh uap akan dibuat oleh air dengan berat jenis lebih berat. Proses ini membentuk sirkulasi uap air alami. Ketika tingkat air menjadi lebih rendah karena air menguap menjadi uap terus menerus, pompa air umpan akan memberi makan air ke boiler untuk menjaga tingkat air dalam kisaran normal. Proses ini terus berlanjut dan uap akan diproduksi terus menerus dengan menyerap panas yang dihasilkan oleh minyak bakar untuk memanaskan air.
                          ◎. Exhaust Gas Boiler
Ini boiler seri digunakan untuk menghasilkan uap dan air panas dengan menyerap panas gas buang dari mesin diesel, untuk meningkatkan efisiensi mesin diesel. Sehingga operator boiler harus melampirkan pentingnya manajemen gas buang boiler dan juga harus akrab dengan struktur boiler dan sistem yang relevan, harus melakukan perawatan harian, dan membuat keuntungan yield boiler.
            ◎. Minyak cat Boiler
Minyak ringan atau minyak berat cocok untuk tanaman ini boiler. Boiler dapat digunakan untuk suplai panas, minyak pemanas dan layanan kehidupan sehari-hari.
Singkat Pengenalan Struktur Boiler
Tubuh boiler terdiri dari boiler, tungku shell dan tabung pin dengan struktur semua jenis dilas. Tabung pin yang dirakit di dalam theΦ219 atau Φ273 tabung asap secara terpisah, terdiri dari tertutup bernada baja pin kolumnar yang dilas pada permukaan luar dari tabung baja. Tungku boiler adalah pendingin tungku air penuh yang terdiri dari tungku silinder dan atas, ujung bawah yang meningkatkan perpindahan panas secara efisien.
            ◎ Minyak-Exhaust gas. Boiler
Ini boiler seri dapat menghasilkan uap hanya dengan menembakkan minyak atau hanya dengan menggunakan gas buang keluar dari mesin utama atau menggunakan mereka pada waktu yang sama. Boiler ini dapat digunakan untuk panas pasokan untuk boiler tambahan kapal, untuk memanaskan bahan bakar minyak, layanan untuk kehidupan sehari-hari.

•      1.terdiri atas dari dua bagian, satu adalah untuk pemakaian gas buang, yang lain adalah untuk pemakaian gas asap dari pembakaran minyak, dua bagian yang terisolasi satu sama lain bagian tengah

•      2.Aktifitas adalah tubuh boiler. Tubuh boiler adalah shell silinder, di atas dan bawah tubuh adalah tabung pelat atas dan bawah pelat tabung masing-masing. Untuk bagian dalam shell, satu sisi sedang memanas permukaan gas buang, sisi lain adalah minyak menembakkan pemanasan permukaan yang terdiri dari serapan dan ruang pembakaran (furnace), kompor terhubung dengan bingkai lubang api di satu sisi dari tungku. Ini berarti dua permukaan pemanasan yang terletak di shell yang sama dan berbagi satu uap-air ruang, tapi sisi gas mereka terisolasi satu sama lain.

•      3.Setelah bagian bawah adalah kotak asap inlet untuk gas buang. Gas buang nosel inlet akan terhubung dengan mesin diesel utama pada kotak asap rendah. Untuk mengukur suhu gas inlet, ada termometer pada nosel. Pada kotak asap, ada pintu pemeriksaan untuk merombak. Dan nozzle alat pengukur tekanan angin ditempatkan pada outlet gas buang, dikoordinasikan digunakan untuk mengukur gas asap kekuatan perlawanan bagian gas buang dengan pengukur tekanan angin pada kotak asap atas.

Cooling Water  Temperature Control
Sistem pendingin yang biasa digunakan ada 2 macam, yaitu :

a) Sistem pendingin air laut
Merupakan sistem pendingin terpisah dalam pengertian masing – masing bagian yang didinginkan disediakan cooler sendiri – sendiri, fluida pendinginnya langsung dengan air laut.
Kerugian pada sistem ini :

•      Memerlukan material komponen yang tahan korosi.

•      Biaya maintenance lebih besar

•      Bila terjadi salah satu komponen mengalami kerusakan akan menyebabkan komponen yang lainnya terganggu fungsinya.

Kelebihan sistem jenis ini :

•      Maintenance lebih mudah

•      Biaya awal lebih murah.

Pada spesifikasi sistem pendingin untuk engine MAN & BW pendingin digunakan untuk mendinginkan minyak pelumas, jacket water, pendingin udara bilas.
b)  Sistem Pendinginan Terpusat
Sistem pendingin ini didesain dengan hanya mempunyai satu head exchanger yang didinginkan dengan air laut, sedangkan untuk cooler yang lain termasuk jacket water, minyak pelumas, udara bilas, didinginkan dengan air tawar yang bertemperatur rendah. Sistem pendingin jenis ini sangat kecil peralatan yang berhubungan langsung dengan air laut sehingga masalah korosi dapat dikurangi.
Sistem pendingin terpusat terdiri atas tiga sirkuit yaitu :

•      Sea water circuit , merupakan pendingin dengan fluida air laut yang mendinginkan sentral cooler, sirkuit ini disuplai dengan pompa sea water pump, air laut diambil dari sea chest pada sisi kapal, out put aliran ini akan langsung dibuang keluar melaui over board.

•      Fresh water sirkuit, dibagi lagi menjadi 2 yaitu:a. High temperature circuit, digunakan untuk mendinginkan jacket water cooler, dimana fresh water dialirkan oleh jacket water pump, dan sisa – sisa penguapannya diolah pada deaerating tank untuk dimanfaatkan kembali untuk pendinginan. b. Low temperature circuit, digunakan untuk mendinginkan Lube oil cooler dimana temperatur inletnya sebesar 360C dan outletnya 430C, mendinginkan scavenging(udara bilas).

Gambar dari  cooling water temperatur control

Boiler Contribution Control

•       Boiler merupakan salah satu peralatan proses yang berfungsi memproduksi steam/uap. Steam yang dihasilkan tersebut akan digunakan untuk berbagai macam keperluan, antara lain sebagai penggerak turbine dan sebagai media pemanas dalam unit proses.

Seperti terlihat pada gambar berikut, air (feedwater) dimasukkan ke Boiler dan dipanaskan, dalam hal ini oleh panas hasil pembakaran fuel sehingga menghasilkan steam. Fuel yang digunakan bisa fuel gas atau fuel oil atau keduanya (selain dari hasil pembakaran fuel, panas yang digunakan juga bisa berasal dari sumber lainnya, seperti pembakaran batu bara, kayu/ampas, atau media pemanas lainnya).

•       Secara umum, tujuan sistem kontrol pada boiler adalah agar produk steam yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang dikehendaki  sambil tetap menjaga agar boiler dapat beroperasi dengan efisien dan aman.  Secara garis besar, sistem kontrol pada boiler ini terdiri dari:  1) Drum level control; 2) Combustion control; 3) Atomizing control; 4) Blowdown control; 5) Steam temperature control.

•       fungsi boiler di kapal adalah untuk Menghasilkan daya untuk penggerak utama dan penggerak bantu, Untuk peralatan pemanas ( pemanas ruangan, bahan bakar, muatan minyak dln ), Pada kapal tanker digunakan sebagai pembersih tangki minyak ( Tank Cleaning ).

gambar boiler kapal                                                                                       gambar skema kerja boiler kapal

Pertanyaan  yang diajukan audien

1.Adi Irawan
Pada Cooling Water  Temperature Control menggunakan bahan anti korosi, berikan contoh anti korosi tersebut?

2.M. Zuruf amrulloh
Jelaskan proses cooling water

3.M.Hafizh
Apa yang terjadi jika Cooling Water  Temperature Control tidak bekerja?

Jawaban :

1.Adi Irawan

1. Ziebart, Bahan anti karat berbahan dasar Oli (Oil Based), proses pengerjaannya beberapa bagian body kendaraan di lubangi.
2. Tuft kote Dinol Berbahan dasar Oli (Oil Based), proses pengerjaannya beberapa bagian body kendaraan di lubangi.
3. Value Gard, import Berbahan dasar Oli (Oil Based), Proses pengerjaan menggunakan Atomized sistem tidak perlu melubangi body.
4. Ultra Gard, Berbahan Dasar Air (Water Based), Proses pengerjaan menggunakan Atomized sistem tidak perlu melubangi Body. Dimana Bahan adalah campuran unik dari Wax, Resin dan Bahan Anti Korosi yang ramah lingkungan, karena berbahan dasar air (Water Based). Keunggulan dari Water Based Compund adalah : Cepat Kering, Ramah Lingkungan, dan mudah merata dan masuk ke celah celah sambungan body kendaraan. dengan menggunakan Atomized sistem dan Airless Spray Gun, sehingga tidak perlu melubangi body kendaraan.
5. Rust Evader, anti karat  elektronik, menggunakan alat pengurai air (ion), kerjanya seperti pemanas kaca belakang mobil belakang dari kabut. bahaya jika alatnya rusak sehingga perlindungan terhadap antikarat menjadi tidak ada sama sekali (import dari Amerika).

2.M. Zuruf Amruloh

Prinsip Kerja 

Cooling Tower ini beroperasi menurut prinsip difusi, dimana adanya perubahan temperatur dapat mengakibatkan perbedaan besarnya laju perpindahan massa yang terjadi. Besarnya laju perpindahan massa dipengaruhi oleh luas daerah kontak antara fluida panas dan fluida dingin.

Peranan Cooling Tower banyak digunakaan untuk mendinginkan air, dimana proses pendinginan dapat terjadi dengan bantuan udara luar serta kipas untuk mempercepat pendinginan tersebut.

Proses heat transfer melibatkan; transfer latent heat yang disebabkan oleh penguapan air dalam porsi kecil, dan juga transfer sensible heat yang disebabkan oleh perbedaan temperatur antara air dan udara. Diperkirakan 80% dari transfer heat itu adalah kalor latent dan 20% sisanya adalah kalor sensible. Sebuah cooling tower bisa digunakan sebagai penghilang panas dalam proses thermodynamics konvensional seperti pendinginan atau generasi tenaga steam ataubiasa digunakan dalam berbagai proses dimana air digunakan untuk penukar panasdan ini baik atau diinginkan untuk membuat penolak panas pada udara atmospherics. Air bekerja sebagai sebagai fluida penukar panas, menghilangkan panas ke udaraatmospherics kemudian didinginkan dan disirkulasi pada system untuk menghasilkanoperasi yang ekonomis.Kemungkinan teoritis dari perpindahan panas per pound dari sirkulasi udara dalam suatu cooling tower bergantung pada temperatur dan uap air dari udara(moisture content of the air). Suatu indikasi uap air dari udara adalah temperatur wet-bulbnya. Idealnya, temperatur wet-bulb harus lebih rendah dari temperatur teoritis dimana air dapat didinginkan.

Sistem operasi cooling tower berdasarkan pada penguapan dan perubahan panas sensible, dimana campuran dua aliran fluida pada temperatur yang berbeda (air dan udara) akan melepaskan panas latent penguapan yang menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam masalah ini air. Efek pendinginan inidicapai dengan merubah sebagian cairan ke keadaan uap dengan melepaskan panas latent penguapan. Selain itu, panas sensible juga berperan ketika air panas yang dilewatkan kontak dengan aliran udara dingin yang masuk, sehingga udara akanmendinginkan air dan temperatur akan meningkat sesuai dengan jumlah panas sensible yang diperolehnya. Jika udara kering pada temperatur konstant dijenuhkan dengan air pada temperatur yang sama dalam suatu peralatan kontak langsung. Uap air akan masuk ke udara dengan membawa panas latentnya. Humiditas campuran udara-uap air akan meningkat selama penjenuhan, karena tekanan uap dari air yang berpindah dari lingkungan air lebih besar dari tekanan uapnya dalam udara tak jenuh sehingga penguapan dapat terjadi. Dan bila tekanan uap dari air di udara sama dengan cairannya, maka penguapan akan terhenti. Perpindahan material oleh perbedaan tekanan uap (beda konsentrasi) disebut difusi.

3. M.Hafizh

•      Maka pada mesin akan mengalami kerusakan untuk menghasilkan daya sebab boiler sebagai penggerak utama dan penggerak bantu, Untuk peralatan pemanas ( pemanas ruangan, bahan bakar, muatan minyak dln ), Pada kapal tanker digunakan sebagai pembersih tangki minyak ( Tank Cleaning ).