DESAIN DAN ANALISIS TEGANGAN SISTEM PERPIPAAN MAIN STEAM (HIGH PRESSURE) PADA COMBINED CYCLE POWER PLANT

Abstract

Pada pembangkit listrik untuk mengalirkan uap dari Heat Recovery Steam Generator (HRSG) menuju turbin, maka diperlukan perpipaan sebagai media penyalur uap. Melihat pentingnya peranan pipa dalam operasi pembangkit maka diperlukan suatu analisis tegangan dalam perancangan yang mengacu pada code ASME B31.1. Kondisi uap yang dialirkan bertemperatur sebesar 535 ⁰C pada kondisi operasi maksimum dan tekanan maksimum sebesar 47 bar menuju turbin uap high pressure. Analisis yang dilakukan menggunakan software analisa tegangan pipa berbasis metode elemen hingga dengan elemen garis yaitu pada beban sustain, ekspansi termal dan occasional (akibat pengaruh aliran uap terhadap belokan dan percabangan pipa). Dari hasil analisis yang dilakukan terdapat nilai tegangan pada beban sustain sebesar 24,482 MPa dengan rasio terhadap tegangan ijin 42,9%, pada beban ekspansi termal sebesar 95,301 MPa dengan rasio terhadap tegangan ijin 48,4%, dan beban occasional sebesar 24,590 MPa dengan rasio terhadap tegangan ijin 37,4%. Tegangan tertinggi terdapat pada percabangan tee 45⁰ akibat tekanan internal dan kombinasi gaya serta momen dari sistem perpipan, namun tegangannya masih dalam batas di bawah tegangan ijin code. Untuk menurunkan tegangan pada tee 45⁰ bisa dilakuan dengan metode reinforcement. Didapat hasil tegangan setelah dilakukan reinforcement yaitu pada beban sustain sebesar 21,002 MPa dengan rasio 36,8% dan beban occasional sebesar 21,101 MPa dengan rasio 32,1%. Selain itu dilakuan pula pengecekan menggunakan software lain dengan elemen volume yang didapatkan hasil tegangan equivalent sebesar 55,572 MPa dari beban sustain dan 56,1 MPa dari beban occasional. Disimpulkan bahwa tegangan yang terjadi masih berada di bawah tegangan ijin code, sehingga sistem perpipaan dapat dikatakan aman. Kemudian dilakukan simulasi dinamis dengan Eigensolver untuk mengetahui modus getar dan frekuensi pribadi sistem perpipaan. Didapatkan frekuensi sebesar 48,0815 Hz pada mode ke 13 yang mendekati frekuensi turbin 50 Hz. Tampak perilaku dinamis pipa di dekat turbin yang bergerak arah vertikal sumbu Y