Laporan Operasi Sistem Energi Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
1. Page | i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR............................................................................................................. ii
BAB 1 PENDAHULUAN........................................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang.......................................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah ..................................................................................................... 1
1.3. Tujuan Praktikum ...................................................................................................... 1
BAB II DASAR TEORI.......................................................................................................... 2
3.1. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel.............................................................................. 2
3.2. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Diesel.......................................................... 4
3.3. Rumus Perhitungan.................................................................................................... 7
BAB III PENGENDALIAN OPERASI DAN PENGUJIAN.................................................... 9
3.1. Data Teknik .............................................................................................................. 9
3.2. Sistem PLTD............................................................................................................. 9
3.2.1. Sistem Kelistrikan .............................................................................................. 9
3.2.2. Sistem Pembakaran...........................................................................................11
3.2.3. Sistem Pendingingan .........................................................................................17
3.2.4. Sistem Pelumasan..............................................................................................21
3.2.5. Sistem Pembebanan...........................................................................................22
3.3. Persiapan Pengujian..................................................................................................22
3.4. Pengujian dan Pengambilan Data...............................................................................23
3.5. Prosedur Mematikan Mesin.......................................................................................24
3.6. Data Pengujian .........................................................................................................26
3.7. Contoh Perhitungan (Nomor 11)................................................................................30
BAB IVANALISIS DATA PENGUJIAN..............................................................................31
4.1. Karakteristik Genset .................................................................................................31
BAB V KESIMPULAN .........................................................................................................33
DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................................34
LAMPIRAN..........................................................................................................................35
2. Page | ii
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini sebagai salah satu syarat untuk
memenuhi tugas mata kuliah operasi sistem energi bagi mahasiswa Program Studi D3
Jurusan Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung semester 5.
Hasil praktikum ini sendiri dituangkan dalam bentuk laporan praktikum yang berisi
tentang persiapan sampai pengujian genset dongfeng 45 kVA di laboratorium Jurusan
Teknik Energi Politeknik Negeri Bandung.
Penulis menyadari dalam pelaksanaan praktikum dan penyelesaian laporan
praktikum ini terdapat beberapa kendala yang dihadapi baik materi dan cara penyajiannya
akan tetapi pada proses pelaksanaannya dapat terjadwal dengan baik dengan adanya bantuan
dari semua pihak. Penulis berharap laporan ini dapat menjadi sarana ilmu pengetahuan serta
bermanfaat bagi pembacanya khususnya Mahasiswa Teknik Konversi Energi Politeknik
Negeri Bandung.
Bandung, 7 Oktober 2019
Penulis
3. Page | 1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Listrik merupakan salah satu sumber energi yang sudah menjadi kebutuhan primer
bagi manusia zaman ini. Hampir semua perangkat yang membantu pekerjaan manusia
mebutuhkan suplai energi listrik.
Genset merupakan salah satu mesin konversi energi yang bisa menghasilkan listrik
dengan menggunakan bahan bakar solar. Genset biasanya ada di industri-industri besar
sebagai penyuplai energi listrik sekunder jika penyuplai listrik energi primer (PLN)
mati.
Mahasiswa teknik konversi energi diarahkan untuk mengetahui bagaimana operasi
sistem dari sebuah genset yang nantinya akan mengetahui bagaimana kinerjanya.
1.2. Rumusan Masalah
Masalah dibatasi pada kinerja genset di laboratorium Jurusan Teknik Konversi
Energi Politeknik Negeri Bandung ketika dibebani beban yang berbeda-beda.
1.3. Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui kinerja genset merk
DongFeng berkapasitas 45 kVA berbahan bakar solar ketika dibebani beban yang
berbeda-beda.
4. Page | 2
BAB II
DASAR TEORI
3.1. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ialah Pembangkit listrik yang
menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Prime mover
merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang
diperlukan untuk memutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula PLTD
berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar rotor
generator.
Motor diesel dinamai juga motor penyalaan kompresi (compression ignition engine)
oleh karena cara penyalaan bahan bakarnya dilakukan dengan menyemprotkan bahan
bakar ke dalam udara bertekanan dan temperature tinggi, sebagai akibat dari proses di
dalam ruang bakar kepala silinder.
Selain motor diesel dikenal juga jenis motor baker lainnya yaitu motor bensin yang
biasanya dinamai motor penyalaan bunga api (spark ignition engine) oleh karena cara
penyalaan bahan bakarnya dengan pertolongan bunga api (listrik).
Jika dibandingkan dengan motor bensin, gas buang motor diesel tidak banyak
mengandung komponen beracun yang dapat mencemari udara. Selain dari pada itu
pemakaian bahan bakar motor diesel lebih rendah (±25%) daripada motor bensin,
sedangkan harganyapun lebih murah sehingga penggunaan motor diesel umumnya lebih
hemat dari pada motor bensin sebagai penggerak mesin industri. Ditinjau dari sisi
investasi harga, motor diesel umumnya lebih mahal dari motor bensin karena untuk
kapasitas mesin yang sama motor diesel harus dibuat dengan konstruksi dan berat yang
lebih besar.
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan
listrik dalam jumlah beban kecil, terutama untuk daerah baru yang terpencil atau untuk
listrik pedesaan dan untuk memasok kebutuhan listrik suatu pabrik.
5. Page | 3
Gambar 2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
Dari gambar di atas dapat kita lihat bagian-bagian dari Pembangkit Listrik Tenaga
Diesel, yaitu :
1) Tangki penyimpanan bahan bakar.
2) Penyaring bahan bakar.
3) Tangki penyimpanan bahan bakar sementara.
4) Pengabut (nozel).
5) Mesin diesel.
6) Turbocharger.
7) Penyaring gas pembuangan.
8) Tempat pembuangan gas (bahan bakar yang disaring).
9) Generator.
10) Trafo.
11) Saluran transmisi.
Berikut ini skema dari PLTD secara umum :
Gambar 2.2. Skema Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
Secara umum, skema di atas dapat dijelaskan sebagai berikut :
6. Page | 4
1) Untuk melakukan pembakaran optimal pada diesel engine, maka diperlukan
oksigen dari udara di sekitar. Disinilah peran air filter yang fungsinya untuk
menyaring udara yang masuk ke turbocharger dan engine.
2) Di dalam diesel engine, solar yang dipakai sebagai bahan bakar menghasilkan
energi untuk memutar generator yang kemudian menghasilkan listrik yang
dihubungkan ke trafo dan gardu listrik.
3) Pada proses PLTD satu hal yang sangat perlu diperhatikan adalah sistem
pendingin pada minyak pelumasan mesin (sistem yang sama dipakai pada
kendaraan bermotor). Sistem pendingin yang dipakai biasanya adalah sistem
heat exchanger dan sistem radiator atau kedua sistem ini digabungkan.
4) Heat exchanger adalah sistem pendingin minyak pelumas, dimana air
digunakan sebagai sarana pendingin. Proses heat exchanger ini memiliki
konsep yaitu, air pendingin dialirkan terus dari sumber air terdekat seperti
danau, sungai ataupun kolam buatan. Air terus dialirkan secara konstan melalui
pipa-pipa yang kemudian dihubungkan dengan pipa minyak pelumas. Pada
aplikasi tertentu, pipa air pendingin ini akan ‘menyelimuti’ pipa minyak
pelumas, sehingga terjadi perpindahan suhu tinggi dari minyak ke suhu rendah
(heat exchanging) dari air, yang menyebabkan suhu minyak menjadi
berkurang. Sedangkan air yang memiliki suhu yang lebih tinggi akan dialirkan
kembali menuju sumber air. Berikut seterusnya sistem ini bekerja.
5) Sedangkan untuk sistem pendingin radiator (aplikasi yang sama pada
kendaraan bermotor), minyak pelumas didinginkan dengan menggunakan
kipas radiator. Dimana pada sistem ini mengaplikasikan konsep perpindahan
suhu melalui radiasi, kipas radiator yang terus berputar akan menghasilkan
angin untuk mendinginkan minyak pelumas.
3.2. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
1) Bahan bakar di dalam tangki penyimpanan bahan bakar dipompakan ke dalam
penyimpanan sementara namun sebelumnya disaring terlebih dahulu. Kemudian
disimpan di dalam tangki penyimpanan sementara (daily tank).
Jika bahan bakar adalah bahan bakar minyak (BBM) maka bahan bakar dari daily
tank dipompakan ke pengabut (nozel), di sini bahan bakar dinaikan temperaturnya
hingga manjadi kabut. Sedangkan jika bahan bakar adalah bahan bakar gas (BBG)
7. Page | 5
maka dari daily tank dipompakan ke convertion kit (pengatur tekanan gas) untuk
diatur tekanannya.
2) Menggunakan kompresor (turbocharger), udara bersih dimasukan ke dalam tangki
udara melalui saluran masuk (intake manifold) kemudian dialirkan ke turbocharger.
Di dalam turbocharger tekanan dan temperatur udara dinaikan terlebih dahulu.
Udara yang dialirkan pada umumnya sebesar 500 psi dengan suhu mencapai ±600°C.
Lalu udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tersebut dimasukan ke dalam
ruang bakar (combustion chamber).
Gambar 2.3. Sistem turbocharger
3) Bahan bakar dari convertion kit (untuk BBG) atau nozel (untuk BBM) kemudian
diinjeksikan ke dalam ruang bakar (combustion chamber).
Gambar 2.4. Combustion Chamber
8. Page | 6
4) Di dalam mesin diesel terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan
udara murni yang dimanfaatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (35 - 50
atm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan bakar
disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi melebihi titik
nyala bahan bakar sehingga akan menyala secara otomatis yang menimbulkan
ledakan bahan bakar.
Gambar 2.5. Penyalaan dalam ruang bakar
5) Ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada
poros engkol dirubah menjadi energi mekanis. Tekanan gas hasil pembakaran bahan
bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol
menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik
(reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros
engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi
gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.
Gambar 2.6. Siklus 4 langkah mesin diesel
6) Poros engkol mesin diesel digunakan untuk menggerakan poros rotor generator. Pada
generator energi mekanis ini dirubah menjadi energi listrik sehingga terjadi gaya
gerak listrik (GGL). GGL terbentuk berdasarkan hukum faraday. Hukum faraday
menyatakan bahwa “Jika suatu penghantar berada dalam suatu medan magnet yang
9. Page | 7
berubah-ubah dan penghantar tersebut memotong gais-garis gaya magnet yang
dihasilkan maka pada penghantar tersebut akan diinduksikan gaya gerak listrik.”
7) Tegangan yang dihasilkan generator dinaikan tegangannya menggunakan trafo step
up agar energi listrik yang dihasilkan sampai ke beban. Prinsip kerja trafo
berdasarkan hukum ampere dan hukum faraday yaitu arus listrik dapat menimbulkan
medan magnet dan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah
satu sisi kumparan pada trafo dialiri arus bolak-balik maka timbul garis gaya magnet
berubah-ubah pada kumparan terjadi induksi. Kumparan sekunder satu inti dengan
kumparan primer akan menerima garis gaya magnet dari primer yang besarnya
berubah-ubah pula, maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua
ujung kumparan terdapat beda tegangan.
8) Menggunakan saluran transmisi energi listrik dihasilkan/dikirim ke beban. Di sisi
beban tegangan listrik diturunkan kembali menggunakan trafo step down (jumlah
lilitan sisi primer lebih banyak dari jumlah lilitan sisi sekunder).
3.3. Rumus Perhitungan
a. Energi Bahan Bakar (Ebb)
𝐸𝑏𝑏 = 𝑚̇ 𝑏𝑏 × 𝑁𝑎
Dimana :
𝑚̇ 𝑏𝑏 = 𝑆𝑔 ×
1
1000
×
[𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟]
[𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑]
Keterangan :
Ebb = Energi bahan bakar [kW]
𝑚̇ bb = Laju bahan bakar [kg/s]
Sg = Kerapatan = 0,863 [kg/l]
Na = Nilai kalor bahan bakar = 45.834 [kJ/kg]
b. AFR (Air Fuel Ratio)
𝐴𝐹𝑅 =
𝑚̇ 𝑏𝑏
𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎
Dimana :
𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 𝐴 × 𝑣 × 𝜌
Keterangan :
A = Luas penampang intake manifold [m2]
v = Kecepatan udara masuk [m/s]
10. Page | 8
ρ = Massa jenis udara [kg/m3]
𝑚̇ udara = Laju udara [kg/s]
c. Daya Output Generator
𝑃1∅ = 𝑉 × 𝐼 × cos 𝜑
𝑃3∅ = √3 × 𝑉 × 𝐼 × cos 𝜑
Keterangan :
P = Daya aktif [W]
V = Tegangan [V]
I = Arus [A]
cos 𝜑 = Faktor daya
d. Efisiensi Sistem
𝜂 =
𝑃𝑜𝑢𝑡
𝐸𝑏𝑏
× 100%
Keterangan :
Pout = Daya output [kw]
Ebb = Energi bahan bakar [kW]
11. Page | 9
BAB III
PENGENDALIAN OPERASI DAN PENGUJIAN
3.1. Data Teknik
Sebelum mengoperasikan PLTD, perlu mengetahui data teknik berikut ini :
a. Spesifikasi Mesin
Nomor mesin : 87333903
Model mesin : 4BTA3.9-G2
Pabrik pembuat : Dongfeng Cummins Engine Co.,Ltd.
Putaran : 1500 rpm
b. Spesifikasi Alternator
Tabel 3.1. Spesifikasi Alternator
Nomor serial X11L092481
Rangka / Inti UC.I224E1
Kapasitas Dasar 60 kVA / 48 kW
Frekuensi 50 Hz
Putaran 1500 rpm
Tegangan 380 Volt
Fasa 3 fasa
Kapasitas Dasar Arus 91,2 Ampere
Faktor Daya 0,8
Tegangan Eksitasi 36 Volt
Arus Eksitasi 1,8 Ampere
Temperatur Ambien 40°C
Isolasi Kelas H
Belitan Stator 311
Rangkaian Stator S Star
Berat 311 kg
3.2. Sistem PLTD
3.2.1. Sistem Kelistrikan
a. Accumulator
12. Page | 10
Genset ini disuplai oleh sumber listrik dari dua buah accu berkapasitas 12 V
yang dipasang secara seri. Accu ini digunakan untuk menyuplai tegangan ke
motor starter berkapasitas 24 V ; 3,7 kW.
b. Electric Motor Starter
Gambar 3.1. Diagram satu garis sistem kelistrikan pada PLTD
Motor starter berfungsi untuk merubah energi yang dialirkan dari baterai
menjadi energi gerak (tenaga), yang mana energi gerak (tenaga dalam bentuk
putaran) ini digunakan untuk memutar poros engkol pertama kali agar mesin
dapat menjalankan siklus kerjanya (hidup). Di motor starter ada sebuah gigi
pinion, gigi pinion ini bisa maju mundur yang apabila aktif maka gigi pinion
akan maju dan berhubungan dengan ring gear pada fly wheel. Fly wheel ini
berhubungan langsung dengan poros engkol.
Gambar 3.2. Konstruksi electric motor starter
13. Page | 11
Pada fase ini, dorongan pull in coil bukan hanya menggerakan pinion. Namun
juga menggerakan pull in coil itu sendiri ke arah hold in coil. Akibat dorongan
tersebut, hold in coil juga terdorong ke arah solenoid switch contact. Sampai-
sampai arus listrik di terminal 30 motor starter, akan langsung mengalir kedalam
motor starter.
Di dalam motor starter arus tersebut dialirkan ke field coil untuk
membangkitkan medan magnet, dan mengalir ke armature coil melalui brush.
Karena ada aliran listrik didalam medan magnet, hasilnya armature akan
berputar untuk menggerakan flywheel.
Ketika mesin menyala, starter akan stop dengan menghentikan arus dari
terminal 50. Sehingga pull in coil lepas dan balik ke posisi semula. Dengan
baliknya pull in coil, pinion gear juga akan lepas kaitannya dengan flywheel dan
putaran motor juga terhenti karena arus listrik pada solenoid switch contact
terputus.
Namun pinion gear sebenarnya didesain agar mundur secara otomatis saat
putaran flywheel lebih besar dari putaran starter. Fungsi ini ditunjukan untuk
memudahkan proses keterkaitan dan pelepasan pinion gear dengan roda gigi
flywheel.
3.2.2. Sistem Pembakaran
Jumlah bahan bakar yang dibakar di dalam engine berhubungan langsung
terhadap jumlah daya dan torsi yang dihasilkan. Secara umum, bertambah
banyak bahan bakar yang diterima engine, maka bertambah torsi yang tersedia
pada flywheel. Sistem bahan bakar memberikan bahan bakar yang bersih pada
saat yang tepat dan pada jumlah yang sesuai untuk memenuhi kebutuhan daya
yang diperlukan.
Komponen sistem bahan bakar menyesuaikan jumlah bahan bakar yang
diberikan untuk memenuhi kebutuhan daya dengan merubah/mengatur jumlah
bahan bakar dan waktu yang tepat untuk diinjeksikan.
14. Page | 12
Gambar 3.3. Sistem Bahan Bakar
Pompa dan penyalur bahan bakar terdiri dari:
1) Fuel tank (tangki bahan bakar)
Tangki bahan bakar adalah tempat menyimpan bahan bakar. Tangki bahan
bakar tersedia dalam bermacam-macam ukuran dan tempat tergantung
kebutuhan.
2) Fuel filter (saringan bahan bakar)
Fuel transfer pump menghisap bahan bakar dari tangki, melalui primary fuel
filter. Primary fuel filter berfungsi menyaring kotoran kasar yang terdapat
di dalam bahan bakar. Bahan bakar yang berada di dalam transfer pump
dipompakan masuk ke dalam filter kedua. Saringan bahan bakar menyaring
kotoran yang sangat halus yang terdapat di dalam bahan bakar yang dapat
merusak nozzle atau menyumbat injector. Filter kedua terletak diantara
transfer pump dan rumah injection pump. Tidak seperti filter oli, filter bahan
bakar tidak mempunyai bypass valve. Apabila filter menjadi buntu, maka
aliran bahan bakar berhenti dan engine akan mati. Hal ini untuk melindungi
engine dari bahan bakar yang kotor.
3) Fuel transfer pump (pompa bahan bakar)
Dari primary fuel filter, bahan bakar mengalir masuk ke fuel transfer pump.
Fuel transfer pump menyedot bahan bakar melalui bagian hisap yang
bertekanan rendah dari sistem bahan bakar. Fungsi utama dari fuel transfer
pump adalah untuk menjaga pasokan yang cukup bahan bakar yang bersih
di dalam injection pump. Bahan bakar mulai mengalir ketika start untuk
menghidupkan engine. Ketika kunci diputar, maka solenoid digerakkan
15. Page | 13
yang memungkinkan bahan bakar mengalir dari transfer pump ke injection
pump.
4) Fuel injection pump (pompa injeksi bahan bakar)
Bahan bakar yang telah dikirim oleh fuel transfer pump diinjeksikan ke
dalam ruang bakar oleh pompa injeksi dan nozzle dengan cara ditekan oleh
plunger yang bergerak ke atas. Pergerakan naik turunnya plunger tersebut
diatur oleh camshaft. Camshaft yang terdapat pada pompa injeksi bahan
bakar dihubungkan ke timing gear, sehingga penyemprotan bahan bakarnya
dapat diatur waktunya. Control rack yang dihubungkan dengan governor
berfungsi untuk memutar plunger guna mengatur jumlah bahan bakar yang
diinjeksikan.
Gambar 3.4. Potongan pompa injeksi
5) Governor
Durasi injeksi bahan bakar ini dikontrol oleh governor dan rack, terus ke
segment pada plunger untuk mengatur posisi scroll melalui perputaran
plunger di dalam barrel. Jika engine membutuhkan bahan bakar lebih
banyak, hanya dapat dilakukan dengan menaikkan durasi injeksi bahan
bakar.
16. Page | 14
Gambar 3.5. Governor & Rack
Fuel Control Rack adalah suatu batang dengan sejumlah jajaran gigi
(straight gear), yang selalu berhubungan (meshes) dengan gigi-gigi segmen
(gear segment) di setiap plunger. Hubungan ini akan membuat setiap
pergerakkan rack menyebabkan plunger berputar.
Gambar 3.6. Fuel Control Rack
Perputaran plunger di lubang barrel dengan posisi scroll tetap
mempertahankan port dalam keadaan tertutup (menambah bahan bakar),
disebut fuel on position (1). Pergerakan rack yang menyebabkan posisi
scroll membuat port terbuka sehingga bahan bakar dapat mengalir dari inlet
port ke outlet port lalu ke tangki (return line), disebut fuel off position (2).
Gambar 3.7. Scroll Position
17. Page | 15
Mechanical governor menggunakan sistem flyweight dan spring untuk
menggerakkan control rack. Spring selalu berusaha untuk menggerakkan
rack ke arah fuel on, sedangkan flyweight ke arah fuel off. Jika gaya-gaya
yang bekerja pada flyweight dan spring seimbang (flyweight force = spring
force), kondisi ini disebut balance position dan engine beroperasi pada
putaran konstan. Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan (fuel delivery),
secara langsung berkaitan dengan putaran engine dan horsepower yang
dihasilkan. Penambahan fuel delivery berarti meningkatkan engine output
(rpm atau HP). Governor mengatur jumlah bahan bakar yang dibutuhkan
untuk mengontrol putaran engine (rpm), antara kebutuhan putaran rendah
(low idle rpm setting) dan putaran tinggi (high idle rpm setting). Penempatan
atau posisi governor biasanya dipasang di belakang fuel injection pump.
6) Timing advance mechanism
Setiap perubahan beban dan putaran, bahan bakar yang harus diinjeksiksn
juga terjadi dalam derajat waktu yang berbeda untuk tiap-tiap perubahan.
Hal ini bertujuan untuk mempertahankan atau memperoleh saat yang tepat,
bagi bahan bakar untuk terbakar. Jika putaran engine naik, maka bahan
bakar yang akan diinjeksikan atau disemprotkan ke dalam silinder harus
lebih cepat. Peristiwa ini dinamakan dengan istilah “timing advance”.
Demikian pula sebaliknya, dengan peristiwa yang berlawanan disebut
“timing retard”. Timing advance unit dengan penempatan posisi satu poros
bersama fuel injection pump camshaft, akan memajukan (advance) atau
memundurkan (retard) waktu penyemprotan bahan bakar (fuel injection
timing) yang bergantung pada cepat atau lambatnya putaran engine. Waktu
penyemprotan bahan bakar (fuel injection timing) dapat dimajukan atau
dimundurkan.
Advance timing : Bahan bakar diinjeksikan/disemprotkan lebih cepat.
Retard timing : Bahan bakar diinjeksikan/disemprotkan lebih lambat.
7) Fuel ratio control
Fuel system tidak bisa beroperasi sebagaimana mestinya jika tidak ditunjang
oleh sistem pemasukan udara (air induction & exhaust system) yang baik.
Dimana sistem pemasukan udara adalah hal yang vital, karena bahan bakar
tidak akan terbakar sempurna tanpa udara yang cukup.
18. Page | 16
Fuel ratio control adalah suatu alat untuk mengatur perbandingan yang
tepat, antara bahan bakar yang akan akan diinjeksikan terhadap jumlah
udara yang masuk ke dalam silinder. Fuel ratio control bekerja setelah
mendapat tanda dari tekanan udara masuk (boost pressure) di intake
manifold, kemudian diteruskan ke governor untuk mencegah injeksi bahan
bakar yang berlebihan.
Karena itu penerapan fuel ratio control yang dipasang pada governor
bermanfaat untuk membuat gas buang lebih bersih, mencegah timbulnya
asap hitam yang berlebihan dan pemakaian bahan bakar lebih efisien.
8) High pressure fuel lines
Pada sistem bahan bakar yang memakai pompa dan pipa saluran bahan
bakar, maka pipa baja saluran bahan bakar yang bertekanan tinggi
menghubungkan injection pump ke nozzle. Bagian yang bertekanan tinggi
dari sistem bahan bakar terdiri dari pipa saluran bakar yang bertekanan
tinggi dan nozzle.
9) Low pressure fuel lines
Low pressure fuel line terhubung dari fuel filter kedua ke nozzle / injector
yang sebelumya dipompa oleh fuel injection pump. Untuk lebih jelasnya
lihat gambar 3.3.
10) Nozzle / Injector
Injector berfungsi untuk menghantarkan bahan bakar diesel dari injection
pump ke dalam silinder pada setiap akhir langkah kompresi dimana torak
(piston) mendekati posisi TMA. Injector yang dirancang sedemikian rupa
merubah tekanan bahan bakar dari injection pump yang bertekanan tinggi
untuk membentuk kabut yang bertekanan antara 60 sampai 200 kg/cm²,
tekanan ini mengakibatkan peningkatan suhu pembakaran di dalam silinder
meningkat menjadi 600°C. Tekanan udara dalam bentuk kabut melaui
injector ini hanya berlangsung satu kali pada setiap siklusnya yakni pada
setiap akhir langkah kompresi saja sehingga setelah sekali penyemprotan
dalam kapasitas tertentu dimana kondisi pengabutan yang sempurna maka
injector yang dilengkapi dengan jarum yang berfungsi untuk menutup atau
membuka saluran injector sehingga kelebihan bahan bakar yang tidak
19. Page | 17
mengabut akan dialirkan kembali kebagian lain atau ke tangki bahan bakar
sebagai kelebihan aliran (overflow).
Gambar 3.8. Nozzle
11) Fuel Return Line
Jika lebih banyak bahan bakar yang tersedia di dalam rumah injection pump
dari pada yang dipakai engine, maka fuel return line akan mengembalikan
bahan bakar tersebut ke dalam fuel tank. Fungsi lain dari fuel return line :
Mengembalikan bahan bakar yang berlebih kembali ke tangki bahan
bakar.
Membuang udara dari bahan bakar.
Mendinginkan bahan bakar dengan membuat bahan bakar tetap bergerak.
Sistem bahan bakar tidak akan bekerja dengan baik tanpa pipa saluran
kembali.
3.2.3. Sistem Pendingingan
Tujuan utama dari sistem pelumasan adalah untuk mensirkulasikan oli ke
seluruh bagian engine. Oli membersihkan, mendinginkan dan melindungi
gerakan bagian engine dari keausan.
a. Sistem Pendingin Air
20. Page | 18
Gambar 3.9. Sistem pendinginan radiator pada mesin diesel
Dalam sistem pendinginan air panas dari proses pembakaran dipindahkan
dinding silinder dan ruang bakar melalui lubang air pendingin pada blok dan
kepala silinder. Air pendingin yang panas mengalir ke bagian atas engine
kemudian ke tangki radiator bagian atas, melalui inti radiator ke tangki radiator
bagian bawah. Panas dari air pendingin dipindahkan pendingin udara melalui
inti radiator dan air pendingin kembali masuk ke engine pada bagian bawah
untuk proses yang akan berulang.
Fungsi dari kipas pendingin adalah untuk menjamin aliran udara mengalir
melalui inti radiator dan sekitar engine, terutama pada saat kendaraan bekerja
tanpa beban atau pada kecepatan rendah. Dua jenis penggerak kipas pendingin
yang digunakan pada sistem ini adalah sistem mekanik yang diputarkan engine
melalui pulley dan listrik.
Fungsi dari selang radiator bagian atas adalah sebagai saluran masuk air
pendingin dari engine bagian atas ke tangki radiator bagian atas. Saluran-saluran
air pendingin / water jacket adalah rongga antara ruang bakar dengan dinding
silinder yang berfungsi mengalirkan air pendingin untuk memindahkan panas
yang berlebihan.
21. Page | 19
Gambar 3.10. Saluran air radiator
Termostat mengatur katup sistem pendingin di dalam engine bagian atas
dengan menutup saluran air pendingin ke radiator pada saat engine bekerja di
bawah suhu kerja. Hal ini untuk mempercepat naiknya panas pada engine selama
air pendingin dalam water jacket tidak mengalir ke radiator. Pada saat engine
mencapai suhu kerja, termostat membuka katup dan ait pendingin yang panas
mengalir ke radiator. Pada sistem ini terdapat pompa air yang berfungsi untuk
mensirkulasikan air pendingin dari engine ke radiator.
Radiator berfungsi untuk mendinginkan air pendingin akibat panas dari
proses pembakaran, panas dserap oleh udara yang melewati sirip-sirip
pendingin.
22. Page | 20
Gambar 3.11. Radiator
Tutup radiator berfungsi untuk mempertahankan tekanan udara pada sistem
pendinginan sesuai dengan titik didih air pendingin.
Gambar 3.12. Tutup radiator
b. Sistem Pendinginan Udara
Panas dari engine yang bekerja disalurkan dari silinder dan kepala silinder ke
sirip-sirip pendingin. Panas dipindahkan dari sirip pendingin ke udara sekitar.
Sirip-sirip pendingin digunakan untuk menambah luas permukaan untuk
memberikan kehilangan panas yang baik.
Kipas mensirulasikan udara yang lebih dingin melewati sirip pendingin untuk
membantu perpindahan panas.
23. Page | 21
Gambar 3.13. Sistem pendinginan udara
3.2.4. Sistem Pelumasan
Gambar 3.14. Aliran pelumasan engine
Berikut ini adalah komponen-komponen dari sistem pelumasan :
1) Karter atau panci oli, terletak pada bagian bawah engine untuk menyimpan
oli yang diperlukan untuk pelumasan engine.
2) Tutup pengisi oli, menyediakan sebuah ruang yang memungkinkan oli dapat
dimasukkan ke dalam engine.
3) Tongkat kedalaman, merupakan batang yang dapat dicabut dengan mudah
yang digunakan sebagai indikator level oli di dalam engine.
4) Pompa oli, mensirkulasikan oli ke komponen-komponen engine untuk
memberikan pelumasan ke bagian-bagian yang bergerak sehingga mencegah
kerusakan akbiat gesekan.
24. Page | 22
5) Katup pembebas tekanan oli, memungkinkan tekanan oli yang berlebihan
untuk kembali ke panci oli temasuk ketika engine dingin untuk mengurangi
kemungkinan kerusakan komponen-komponen sistem pelumasan.
6) Saringan oli, dipasang untuk menghalangi partikel-partikel kotoran terbawa
masuk ke engine yang dapat menimbulkan kerusakan.
7) Katup bypass, berfungsi sebagai saluran apabila ada kotoran yang tidak
tersaring di saringan oli.
8) Saluran serambi utama dan pipa-pipa, sebagai saluran pelumas menuju
engine.
3.2.5. Sistem Pembebanan
Dalam pengujiannya, genset ini dibebani oleh beban yang bervariasi. Beban
yang disediakan di Laboratorium Teknik Konversi Energi berupa tiga buah
resistor bank dengan kapasitas maksimum masing-masing 6 kW. Pengaturan
besarnya beban diatur pada switch yang ada pada resistor bank. Beban-beban
tersebut dirangkai secara Wye/Star agar arus yang dialirkan tidak terlalu besar.
Gambar 3.16. Rangkaian beban star
3.3. Persiapan Pengujian
a. Siapkan peralatan yang dibutuhkan seperti :
1) Anemometer
2) Clamp meter/tang ampere
3) Stopwatch
4) Alat tulis
5) Kamera
b. Lakukan inspeksi alat pada setiap komponen meliputi :
25. Page | 23
1) Alat ukur, pastikan semua alat ukur berada pada posisi nol dan dalam kondisi baik.
2) Accumulator, pastikan air accu berada pada level setengah penuh atau tidak lebih
dari batas atas dan tidak kurang dari batas bawah. Lalu, rangkai accu secara seri
dan hubungkan dengan motor starter. Pastikan kabel yang dirangkai pada accu
tidak kendor. Jika kendor, maka mesin tidak mau menyala.
3) Bahan bakar, pastikan bahan bakar pada tangki (daily tank) terisi penuh atau
cukup untuk satu kali praktikum PLTD.
4) Air radiator, pastikan air radiator berada pada level setengah penuh atau tidak
lebih dari batas atas dan tidak kurang dari batas bawah.
5) Oli, pengecekan oli dilakukan dengan mencabut stik oli dan melihat indikator
level oli dalam mesin pada stik tersebut. Pastikan oli berada pada level setengah
penuh atau tidak lebih dari batas atas (F) dan tidak kurang dari batas bawah (L).
6) Beban/Load Bank, pastikan beban 1, 2, dan 3 sudah dirangkai secara wye/star dan
semua MCB yang terhubung dengan beban dalam kondisi open circuit / off.
7) Sebelum pengujian dilakukan, ukur setiap tahanan di setiap switch pada load bank
untuk mengetahui nilai arus dan daya secara teoritis pada masing-masing tahanan.
c. Buka ventilasi untuk gas buang mesin diesel dengan membuka rolling door.
3.4. Pengujian dan Pengambilan Data
a. Hidupkan mesin dengan menekan tombol start berwarna hijau pada panel instrumen
mesin.
b. Lakukan pemanasan pada mesin ±10 menit atau sampai putaran mesin mencapai
angka nominalnya yaitu 1500 rpm.
c. Catat parameter yang dibutuhkan seperti :
1) Arus pada setap fasa.
2) Tegangan pada setiap fasa.
3) Putaran mesin.
4) Beban.
5) Waktu.
6) Volume bahan bakar.
7) Laju aliran udara.
d. Lakukan pengujian dengan beberapa tahap yaitu :
1) Pengujian konsumsi bahan bakar solar tanpa beban
26. Page | 24
Pengujian dilakukan dengan pengambilan data pada poin c dengan volume bahan
bakar yang sama yaitu 20 ml.
2) Pengujian konsumsi bahan bakar solar dengan beban variasi
a) Pengujian dilakukan sama seperti pengujian tanpa beban namun dengan
mengubah-ubah switch pada load bank. Variasi switch-nya bergantung pada
instruksi dari dosen pengampu.
b) Ubah posisi saklar MCB generator, beban utama, 1, 2, dan 3 ke posisi ON.
c) Atur switch pada load bank sesuai dengan petunjuk instruktur.
d) Setiap kali pengubahan variasi beban, biarkan generator bekerja pada beban
minimum dengan mengubah semua switch pada load bank ke posisi nol
terlebih dahulu.
3.5. Prosedur Mematikan Mesin
a. Biarkan mesin bekerja beberapa menit dengan beban minimal.
b. Kurangi beban sampai kondisi minimum pada kecepatan ideal.
c. Ubah switch MCB beban 1, beban 2, beban 3, dan beban utama ke posisi off.
d. Matikan juga swtich MCB pada terminal generator.
e. Matikan mesin dengan menekan tombol off berwarna merah pada panel genset.
32. Page | 31
BAB IV
ANALISIS DATA PENGUJIAN
4.1. Karakteristik Genset
a. Perbandingan antara beban dengan arus
Dari grafik di atas terlihat bahwa kenaikan beban berbanding lurus seiring dengan
kenaikan arusnya. Kenaikan nilai arus disebabkan karena nilai resistansi pada beban
semakin mengecil seiring bertambahnya switch pada beban tersebut. Dalam hal ini
(percobaan nomor 11) nilai resistansi rata-ratanya adalah 26 ohm dan didapat nilai
arus dan tegangannya sebesar 82 Ampere dan 222 Volt. Dari perkalian tegangan,
arus, dan cos phi didapatkan daya aktif sebesar 14,5 kW.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
0 9 18.3 27.6 19.8 28.2 37.4 34.5 39.8 51.6 82
Beban[W]
Arus [A]
Grafik Beban terhadap Arus
33. Page | 32
Dari grafik di atas terlihat bahwa kenaikan beban berbanding lurus seiring dengan
kenaikan Ebb (energi bahan bakar). Hal ini disebabkan karena ketika beban semakin
bertambah, supply udara dan bahan bakar yang masuk bertambah pula sehingga
energinya pun menjadi naik. Kenaikan ketiga parameter tersebut diatur oleh governor
seperti dijelaskan pada bab 3. Kenaikan ketiga parameter tersebut dimaksudkan agar
menjaga putaran mesin tetap konstan sehingga frekuensi gelombang tegangan dan
arus yang keluar dari genset juga konstan. Pengkonstanan tersebut dimaksudkan agar
ketika genset tersebut terhubung dengan perangkat elektronik secara sinkron
sehingga tidak merusak perangkat elektronik tersebut.
Dari hasil percobaan nomor 11 didapatkan nilai beban sebesar 14,5 kW dan energi
bahan bakar 68,3 kW.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
25218 25315 34084 38760 34561 38571 43974 44644 42418 49015 68316
Beban[W]
Ebb [W]
Grafik Beban terhadap Ebb
34. Page | 33
BAB V
KESIMPULAN
1. Pada praktikum ini, genset tidak dibebani secara maksimum sesuai kapasitasnya
sehingga nilai efisiensi yang didapatkan sangat kecil.
2. Genset yang dioperasikan merupakan genset stasioner dimana putaran dari
generatornya sebesar 1500 rpm tidak bisa diubah-ubah.
3. Ketika genset dibebani dengan beban yang berbeda, maka energi bahan bakar dan
daya keluaran juga berbeda sesuai dengan bebannya.
4. Ketika nilai beban naik, maka energi yang dibutuhkan pun naik.
5. Energi masuk berkaitan dengan laju udara dan bahan bakar yang masuk. Semakin
besar energi masuk, maka semakin besar pula energi keluarnya.
6. Perbandingan antara engeri keluar dengan energi masuk disebut efisiensi sistem.
7. Nilai efisiensi terbesar didapatkan sebesar 21% ketika genset dibebani sebesar 14,5
kW.
8. Perbandingan antara udara dan bahan bakar yang masuk ke ruang bakar disebut AFR.
9. Nilai AFR (Air Fuel Ratio) terbesar didapatkan sebesar 0,01633.
35. Page | 34
DAFTAR PUSTAKA
https://www.mesinmotor.com/motor-starter/ diakses pada tanggal 21 September 2019 pukul
21.00 WIB
http://www.bppp-
tegal.com/v1/index.php?option=com_content&view=article&id=228:sistem-pendinginan-
motor-diesel&catid=44:artikel&Itemid=85 diakses pada tanggal 21 September 2019 pukul
21.30 WIB
http://bmj.co.id/tentang-genset/pembangkit-listrik-tenaga-diesel/ diakses pada tanggal 28
September 2019 pukul 20.00 WIB
Anonim. 2002. Student Handout Student Induction Course. Training Center Trakindo Kuala
Kencana.
Maridjo. Modul Praktikum Mesin Termal. Bandung.
Manunggal Puguh, Bambang. 2017. Modul Praktikum Operasi Sistem Energi Pembangkit
Listrik Tenaga Diesel Generator Set Dongfeng 45 kVA. Bandung.
37. Page | 36
III. Sistem Starter
IV. P&ID Sistem Pembebanan
38. Page | 37
V. P&ID Sistem Governor
Ketika genset berkerja tanpa beban, alternantor akan memberikan dorongan kecil pada
sel beban. Sel beban akan mengirimkan sinyal ke control unit untuk mengubahnya
menjadi pulsa untuk stepper motor yang pada gilirannya akan mengendalikan fuel rack
untuk memasok bahan bakar ke mesin agar berputar pada kecepatan 1500 rpm.
Sekarang, ketika beberapa beban diterapkan pada alternator secara tiba-tiba, arus
alternator akan memutar seluruh unit alternator sehingga torsinya meningkat. Karena
kebutuhan torsi meningkat, kecepatan putaran mesin akan turun, namun akan
dikendalikan secara instan oleh sinyal output sel beban ke sistem pengaturan fuel rack.
Bila kebutuhan torsi alternator meningkat, akan lebih banyak dorongan pada sel beban.
Karena peningkatan dorongan pada sel beban, sinyal akan ditransmisikan ke control
unit yang mengubahnya menjadi pulsa untuk stepper motor yang pada gilirannya akan
mengatur suplai bahan bakar melalui penyesuaian fuel rack sebelum kecepatan mesin
menurun. Hal ini menunjukkan bahwa usaha tersebut telah dibuat untuk menjaga
kecepatan agar tetap konstan sebelum kecepatan tersebut turun disebabkan
meningkatnya kebutuhan torsi dan kecepatan tidak akan berfluktuasi.
39. Page | 38
Governor mengendalikan posisi fuel rack melalui aksi gabungan dari piston hidrolik
dan satu set mechanical flyweight yang digerakkan oleh poros blower mesin. Posisi
flyweight ditentukan oleh kecepatan mesin. Ketika kecepatan mesin naik atau turun,
flyweight bergerak masuk atau keluar. Gerakan flyweight tersebut akan menggerakkan
piston kecil di sistem mechanical governor. Gerakan tersebut akan mengatur fuel rack
untuk meningkatkan / menurunkan pasokan bahan bakar ke engine yang pada setiap
perubahannya akan mengatur kecepatan engine ke kecepatan nominalnya.