Sekilas Perkembangan Governor
(Main Inlet Control System) pada Turbin Uap
Main inlet control system
yang dimaksud disini adalah sistem kendali untuk mengatur jumlah uap yang masuk
pada sebuah Turbin agar kecepatan putar
turbin tetap konstan sesuai spesifikasi dengan berbagai kondisi beban. Alat yang digunakan
sering disebut Governor. Berikut sekilas perkembangan Governor.
Pada awal ditemukan governor, teknologi yang
digunakan adalah mekanik governor, governor tipe ini mempunyai konstruksi yang
sangat sederhana. Kinerja governor ditentukan oleh gaya sentrifugal yang
diperoleh dari bobot pengatur kecepatan rotor turbin. Karena gaya sentrifugal yang
dihasilkan tergantung pada bobot pengatur yang ukurannya relatif sangat kecil
(beberapa kilo gram), sehingga teknologi ini hanya terbatas untuk aplikasi di turbin-turbin
kapasitas yang kecil (50-60 kW) dengan katup-katup pengatur yang berukuran
kecil. Karena perkembangan kapasitas turbin, maka diperlukan rekayasa teknologi governor.
Pada akhir tahun 1800-an, turbin uap mulai dikontrol
dengan menggunakan sistem mechanical-hydraulic control (MHC) dimana kecepatan
putaran diatur dengan menggunakan flyweight
governor yang ditemukan oleh james watt. Kemudian sinyal ditrasmisikan
melalui tuas dan bar atau hydraulic pressure signals, dan dengan menggunakan
low pressure hydraulic, tenaga dihasilkan untuk mengontrol bukaan valve yang
mengatur besar-kecilnya uap yang masuk ke turbin uap melalui inlet. Karena bertambahnya kompleksitas sistem, teknologi ini banyak digunakan sampai
dengan pertengahan 1960-an dan mulai dikembangkan teknologi governor yang baru.
Pada tahun 1960 dikenalkan teknologi
electro-hydraulic control (EHC). Unit pertama diterapkan pada turbin ukuran medium yang
dibangun pada tahun 1961, dan unit reheat
ukuran besar pertama dibuat pada tahun 1968. Namun, teknologi ini masih menggunakan
proportional kontrol dengan rangkaian analog dengan dual redundant untuk
kebutuhan kontrol kecepatan dan 1 saluran untuk merepresentasikan sistem logika
dan proteksinya. Sistem ini terdiri dari discrete
component analog circuit.
Pada tahun 1970-an, rangkaian diatas diperbaharui
dengan teknologi integrated circuit (IC) dan solid state logic pada beberapa
sistem proteksi dan logika-nya. Hasilnya, unit govenrnor mulai banyak menggunakan
komponen IC didalamnya, sehingga perlu perubahan bentuk kabinet yang digunakan.
Namun, teknologi ini masih menggunakan sistem diskrit, sehingga dengan adanya kemajuan teknologi lanjutan
dibidang elektronik, terjadi perkembangan teknologi governor yang menggunakan
IC dan micro-processor untuk otomasinya.
Pada Tahun 1980-an, mulai dikenalkan teknologi
sistem kontrol digital governor dengan triple redundant. Teknologi digital mulai
diterapkan tahun 1987 pada turbin gas yang didalamnya menggunakan banyak
modul-modul elektronik yang dilengkapi dengan Software Implemented Fault
Tolerance (SIFT). Keuntungan sistem digital ini adalah sistem kontrol lebih
fleksibel dan lebih presisi karena fungsi-fungsi yang digunakan banyak
dijalankan dengan software daripada menggunakan hardware, selain itu interface
operator sudah menggunakan CRT monitor, adanya fasilitas data link dan fasilitas repair secara online.
Teknologi ini juga menyediakan triple redundant dan adanya perbaikan-perbaikan
lanjutan kearah peningkatan reliability.
Sejalan dengan perkembangan parameter kontrol
yang harus di handle dan kompleksitas sistem, maka unit kontrol turbin uap
tidak lagi bertugas untuk mengendalikan proses, namun juga untuk mengontrol sistem
proteksi dan penambahan fungsi monitoring. Tentu hal ini akan membutuhkan
teknologi high control bandwidth atau teknologi yang menghasilkan reliability
yang sangat tinggi, atau menggunakan kedua teknologi tersebut secara bersamaan untuk
mendapatkan long-term reliable operation dan service of turbine. Sehingga
sistem tersebut dapat disebut sebagai ”Sistem Kontrol Unit Turbin” dimana
pengontrolan tidak lagi dilakukan secara parsial, namun dilakukan secara
terpadu dengan menggunakan DCS (distributed control system) yang
dilengkapi D-EHC (digital electohydraulic control) dan D-AVR (digital
automatic voltage regulator).
Diagram remote control pada sistem kontrol
turbin.
Contoh diagram pada sistem kontrol turbin yang
dilakukan secara automatis dan jarak jauh (remote) dari ruang kontrol dapat
dilihat pada gambar. Sistem
ini tidak hanya mengontrol kecepatan turbin, namun sudah terpadu dengan trip
device, process control dll. Salah satu contoh proses konversi dari sistem
kontrol mekanik-hidraulik governor menjadi kontrol elektro-hidraulik adalah
pada tujuh unit power generation di Doha East Power Station, Kuwait.
Pada tahun 2009, konversi sudah dilakukan pada enam unit power generation dan
telah beroperasi dengan baik. Mekanik-hidraulik governor telah diganti dengan
kontroler digital dan beberapa device yang sesuai. Hasilnya adalah maintenance
yang lebih mudah dibanding sistem mekanik governor, selain itu pengoperasian
yang lebih mudah karena prosedur yang terdapat pada layar dan penambahan fungsi
pengoperasian otomatis seperti start up turbin dan pengontrol beban generator
secara otomatis. Selain itu, umur alat dan fungsi telah disempurnakan menjadi
lebih dari 30 tahun turbin generator.
Untuk penjelasan konsep
kendali pada beberapa tipe governor yang lebih detail, insya Alloh akan disampaikan pada
tulisan terpisah.
