APLIKASI UJI TIDAK MERUSAK ATAU NON DESTRUCTIVE TESTING (NDT) PADA PEMELIHARAAN PEMBANGKIT LISTRIK

APLIKASI UJI TIDAK MERUSAK ATAU NON DESTRUCTIVE TESTING (NDT)  PADA PEMELIHARAAN PEMBANGKIT LISTRIK

Sistem tenaga listrik adalah system penyediaan energy listrik yang mencakup beberapa pembangkit atau pusat listrik yang terhubung satu dengan lainnya oleh jaringan transmisi dengan satu atau lebih pusat beban atau jaringan transmisi. Berdasarkan fungsinya maka system tenaga listrik dapat dibagi menjadi 3 sub-sistem, yaitu sub-sistem pembangkitan, sub-sistem penyaluran atau transmisi, dan sub-sistem distribusi.

Sub-sistem pembangkitan terdiri dari berbagai pembangkit listrik yang beroperasi secara bersama untuk menghasilkan tenaga listrik yang selanjutnya disalurkan lewat jaringan transmisi kepada konsumen pada sub-sistem distribusi atau pusat beban lainnya. Agar pembangkit-pembangkit tersebut dapat menjalankan tugasnya sebagai penyedia energy  listrik, maka perlu dipelihara dengan baik sehingga selalu dalam kondisi siap operasi secara efisien.

Pemeliharaan Pembangkit Listrik

 Berdasarkan sifatnya,  pemeliharaan pada pembangkit listrik dapat dibagi atas tiga katagori sebagai berikut :

1.       Pemeliharaan saat rusak (breakdown maintenance).

2.       Pemeliharaan periodik (time based maintenance).

3.       Pemeliharaan berdasarkan kondisi (condition based maintenance).

Pemeliharaan saat rusak

Pemeliharaan jenis ini dilakukan sesudah mesin pembangkit rusak. Artinya mesin tersebut dioperasikan secara terus menerus sampai rusak dan tidak dapat beroperasi, barulah dilakukan pekerjaan perbaikan atau pemeliharaan. Metode pemeliharaan ini merupakan metode pemeliharaan yang paling kuno dan seharusnya dihindarkan. Karena jika suatu mesin baru diperbaiki atau dipelihara pada saat rusak (breakdown), maka proses perbaikan akan lebih berat dan mahal. Metode pemeliharaan seperti ini juga akan mempersulit proses perencanaan anggaran, tenaga kerja serta suku cadang, sehingga akan mengakibatkan keterlambatan dalam pelaksanaannya sehingga masa pembangkit tidak beroperasi akan lebih lama.

Pemeliharaan periodik

Untuk mengatasi terjadinya kerusakan fatal yang menyebabkan mesin rusak dan  tidak dapat beroperasi, maka dikembangkan metode pemeliharaan secara periodic. Pada metode pemeliharaan ini, dilakukan pemeliharaan telah direncanakan berdasarkan waktu. Dengan metode pemeliharaan berdasarkan waktu ini maka penyiapan anggaran,   tenaga kerja, serta suku cadang dapat dilakukan secara terencana sehingga lebih efektif dan efisien. 

Metode pemeliharaan secara periodic ini pada dasarnya dilakukan secara terus menerus. Baik secara harian, bulanan atau tahunan. Dapat juga berdasarkan waktu operasi mesin, misalnya 24 jam, 100 jam, 500 jam 1000 jam dan seterusnya.   Berdasarkan pengalaman operasi mesin, maka disusun schedule pemeliharaan berbagai komponen pembangkit, komponen apa saja yang harus dipelihara secara harian, mingguan, bulanan dan tahunan. Cara atau metoda pemeliharaan dan sebagainya.

Pemeliharaan berdasarkan kondisi

Pemeliharaan berdasarkan kondisi adalah merupakan pengembangan dari metoda pemeliharaan periodic atau berdasarkan waktu. Hal tersebut disebabkan pada metode pemeliharaan berdasarkan waktu ,khususnya untuk pemeliharaan berupa overhaul atau semi overhaul, terdapat peluang untuk efisiensi biaya sebagai berikut :

-          Pelaksanaan pekerjaan overhaul merupakan pekerjaan yang besar, lama dan memerlukan biaya dan jam kerja yang besar.

-          Pada pekerjaan overhaul mesin pembangkit tidak dioperasikan sehingga tidak dapat menghasilkan tenaga listrik selama masa overhaul.

-          Jika kondisi mesin masih baik dan pelaksanaan overhaul dapat ditunda,  maka akan diperoleh penghematan biaya tools, tenaga kerja dan suku cadang. Disamping itu pembangkit tetap dapat beroperasi menghasilkan tenaga listrik.

Dengan adanya keuntungan di atas, maka dikembangkan pemeliharaan pembangkit berdasarkan kondisi. Pada pemeliharaan jenis ini mesin dioperasikan sampai mendekati titik kegagalannya (failure). Namun agar tidak terjadi failure yang akan menyebabkan breakdown, harus dilakukan pemantauan kondisi mesin secara ketat, khususnya pada peralatan-peralatan yang kritis atau dapat membahayakan.

Jenis-Jenis Uji tidak merusak

Dalam pemeliharaan pembangkit listrik, khususnya pada pemeliharaan berdasarkan kondisi, diperlukan berbagai pengujian baik yang bersifat tidak merusak (non-destructive test) maupun uji  merusak (destruktive test). Pada metode uji tidak merusak, benda kerja atau komponen mesin tidak dirusak, baik dengan dipanasi ataupun dirusak secara mekanik. Juga tidak mengubah sifat atau strukturnya. Sedangkan pada uji merusak dilakukan langkah-langkah seperti menarik, tekan, puntir ataupun pemanasan yang akan merubah bentuk dan struktur komponen.

Pelaksanaan uji tidak merusak bertujuan untuk mengetahui apakah suatu material atau komponen mesin masih layak dipakai atau perlu diganti, atau dapat diperbaiki.  Jenis-jenis uji tidak merusak antara lain mencakup pengamatan visual, cairan penetran, ultrasonic, magnetic particle, radiography, noise dan getaran, serta uji kebocoran.

a.   Pengamatan visual

Pada awal pemeriksaan dilakukan secara visual untuk mengetahui kondisi peralatan atau komponen mesin. Selain pengamatan dengan mata telanjang, pengamatan visual juga dilakukan dengan peralatan seperti kaca pembesar, boroscope, dental mirror (cermin bertangkai seperti yang dipakai dokter gigi), gage dan scale. Dengan pengamatan visual dapat dilihat cacat atau kerusakan pada komponen mesin, seperti undercut, open porocity atau open crack pada poros engkol.

b.   Cairan penetran

Cairan penetran dipergunakan untuk menemukan cacat permukaan yang tidak dapat dilihat secara visual. Untuk dapat memanfaatkan metode ini maka dipersyaratkan permukaan material yang benar-benar bersih sehingga dapat dibedakan antara terdapatnya porocity atau hanya permukaan yang kasar.

c.    Uji Ultrasonik

Metode ini memanfaatkan gelombang ultrasonic untuk mendeteksi jenis-jenis cacat yang terdapat di bawah permukaan, seperti : crack, laminasi, shrinkage cavity, flakes dan bonding faults. Uji ultrasonic memiliki tingkat akurasi dan sensitivitas yang tinggi.

d.   Magnetic Particle

Metode magnetic particle dipergunakan untuk mendeteksi cacat yang berada pada permukaan atau dekat dengan permukaan. Keunggulan metode ini adalah dapat memeriksa crack yang terhalang oleh slag atau tertutup carbon. Sedangkan keterbatasan metode ini adalah hanya dapat dipergunakan pada material yang bersifat ferrous.

e.    Radiografi

Metode ini merupakan metode yang paling sering digunakan karena dapat mendeteksi hampir semua jenis cacat las. Selain cepat, metode ini juga mempunyai keunggulan berupa hasil yang dapat disimpan, yaitu dalam bentuk film.

f.     Noise dan getaran

Pengukuran getaran biasanya dilakukan dengan member impuls sinyal dari peralatan elektronik, yang selanjutnya ditransmisikan ke analisator data dan computer untuk dianalisa serta penyimpanan data.

g.   Uji kebocoran.

Metode uji kebocoran ini biasanya dipergunakan untuk mendeteksi hasil pengelasan. Misalnya pada pipa atau tabung diberi air atau udara bertekanan tertentu. Jika terjadi penurunan tekanan udara atau air, maka berarti masih terdapat kebocoran atau cacat pengelasan.

Aplikasi pada Berbagai Pembangkit

Penggunaan metode uji tak merusak pada pemeliharaan pembangkit listrik sangat luas. Baik pada PLTD, PLTU, PLTG dan PLTA.

a.   Aplikasi pada PLTD

Pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD) adalah jenis pembangkit yang bersifat fleksibel, artinya pembangkit listrik jenis ini dapat dipakai pada setiap lokasi tanpa melihat apakah pada lokasi tersebut tersedia banyak air yang mengalir (seperti PLTA), atau tersedia bahan bakar batubara dan lokasi yang dekat dengan sungai atau laut (PLTU). Sehingga meskipun harga bahan bakar pada PLTD sangat mahal, namun karena tingkat fleksibilitas yang tinggi tersebut, PLTD masih memegang peranan yang penting dalam penyediaan energy listrik di Indonesia.

Pemeliharaan periodic pada PLTD (di luar pemeliharaan harian, mingguan dan bulanan) secara umum dibedakan atas Top Overhaul atau TO (6.000 jam operasi), Semi Overhaul atau SO (12.000 jam operasi, dan Major Overhaul atau MO (18.000 jam operasi).Komponen utama pada PLTD yang jika mengalami kerusakan akan menyebabkan PLTD berhenti beroperasi selama waktu yang relative lama adalah jika terjadi kerusakan komponen shaft atau bearingnya. Dengan demikian pada saat overhaul atau saat terjadi kerusakan dilakukan pengecekan atau investigasi pada shaft dan bearing tersebut. 

Pengecekan kondisi crankshaft PLTD  biasanya meliputi hardness, crack, ovality dan diameter. Untuk itu dipakai peralatan seperti cairan penetran dan lampu ultraviolet, crack depth micro gauge, microhardness tester, micrometer (inside dan outside). Dengan peralatan tersebut akan dapat diketahui kondisi visual cacat, tingkat kekerasan suatu segment poros dibandingkan standar, adanya cacat cowak atau retak serta kedalamannya, diameter poros actual serta ovalitynya.

Dengan data yang diperoleh dari pengukuran tersebut dapat diketahui langkah-langkah yang harus dilakukan untuk perbaikan crankshaft tersebut, apakah harus dilakukan undersize pada bearing dan ukuran undersize nya, juga tebal grinding yang perlu dilakukan.

b.   Aplikasi pada PLTU

Pemeliharaan periodik atau berkala pada PLTU secara umum dapat dibedakan atas Simple Inspection atau Si (8.000 jam pertama operasi), Mean Inspection atau Me (8.000 jam kedua operasi) dan Serious Inspection atau Se (8.000 jam operasi ketiga).

Pada suatu PLTU komponen utama yang menentukan kelangsungan operasi pemmbangkit listrik adalah boiler. Boiler merupakan alat untuk mendidihkan air dan mengubahnya menjadi uap yang akan menggerakkan turbin uap. Pada saat ini hamper seluruh boiler yang dipakai pada pembangkit listrik merupakan boiler jenis pipa air, dimana air mengalir di dalam pipa miring dan gas produk pembakaran mengalir di sisi luar pipa-pipa tersebut.  Pipa-pipa air pada boiler tersebut merupakan komponen terpenting dari boiler, karena jika terjadi kebocoran pada pipa tersebut, maka air akan ke luar dan langsung bercampur gas panas produk pembakaran. Dengan demikian pada saat dilakukan overhaul atau saat PLTU tidak beroperasi, baik secara terjadual atau akibat gangguan, maka dilakukan inspeksi atau pengujian pada pipa-pipa boiler tersebut. Dalam pengujian tersebut diterapkan metode uji tak rusak dengan cara pengamatan visual, cairan penetran, magnetic particle, uji ultrasonic atau radipographic dan uji tekanan.

Melalui pengamatan secara visual akan dapat diketahui data kondisi pipa berupa kerapihan logam las, cacat las yang tampak, undercut, retak dan porocity. Dengan memakai cairan penetran dan magnetic particle akan diperoleh indikasi cacat atau retakan pada berbagai sambungan las. Sedangkan dengan melaksanakan uji ultrasonic atau radiography akan dapat ditentukan ketebalan dinding pipa boiler. Ketebalan dinding pipa sangat diperlukan karena menentukan sisa umur boiler.

Pada material pipa boiler juga sering dilakukan uji replica atau disebuit juga uji metalografi in-situ yang secara cepat dapat melihat kondisi struktur mikro pipa boiler sehingga dapat memprediksi sisa umur dan kondisi boiler. Namun untuk mengetahui secara rinci maka biasanya dilengkapi dengan pengujian merusak terhadap sampel pipa boiler di laboratorium berupa uji tarik, uji kekerasan, uji creep, uji komposisi material dan uji metalografi.

c.    Aplikasi pada PLTG

Komponen utama yang kritikal pada suatu Pusat Loistrik Tenaga Gas adalah pada turbin gas, yang mencakup stator blade, turbine blade dan bearing. Pengujian awal dilakukan secara visual dan menggunakan cairan penetran, dimana akan diperoleh indikasi apakah pada komponen tersebut terdapat indikasi cacat retak, cacat cekungan atau cowak.

Selanjutnya untuk stator blade dan turbin blade juga biasa dilakukan insitu metalografi (replica test) untuk memperoleh morfologi microstructur material komponen tersebut.  Secara terbatas juga dilakukan uji kekerasan (dengan microhardness tester) untuk melihat apakah kekerasan material masih pada kisaran normal atau terdapat indikasi perubahan mekanis menjadi lebih getas menjadi lunak.

d.   Aplikasi pada PLTA

Pada pembangkit Listrik Tenaga Air metode pengujian tidak merusak juga banyak diaplikasikan. Secara umum secara periodic atau rutin dilakukan pengamatan pada komponen-komponen pembangkit. Misalnya dilihat apakah terjadi kebocoran pada pipa-pipa, baik pipa air pendingin, serta aliran minyak pelumas. Untuk melihat kondisi pipa pesat apakah masih cukup tebal atau telah menipis sehingga perlu diperbaiki atau diganti, dilakukan uji ultrasonic dan metalografi. Uji kebocoran juga biasa dilakukan pada turbin atau pipa pesat yang telah selesai dioverhaul untuk melihat apakah komponen tersebut memenuhi syarat untuk beroperasi.

Untuk mengukur debit air yang mengalir pada pipa pesat biasa dipergunakan ultrasonic flow meter. Hal tersebut diperlukan untuk mengukur efisiensi PLTA apakah dapat menghasilkan energy listrik sesuai dengan efisiensi yang dipersyaratkan. Pada PLTA secara rutin juga dilakukan pengukuran vibrasi putaran turbin dan generator sehingga dapat diketahui apakah masih memenuhi persyaratan vibrasi ataukah harus dilakukan perbaikan dan adjustment pada bearing.

Kesimpulan

a.    Uji tidak merusak dipakai secara luas dalam pemeliharaan pembangkit listrik.

b.   Dalam pemeliharaan pembangkit listrik metode uji tidak merusak tidak merusak dipakai bersama-sama dengan metoda uji merusak untuk melakukan assessment kondisi pembangkit listrik, sehingga dapat memberikan rekomendasi proses perbaikan yang dapat dilakukan agar mesin pembangkit dapat beroperasikembali. DEngan metoda ini juga dapat diramalkan sampai berapa lama lagi pembangkit tersebut dapat dioperasikan sebelum terjadi failure.

c. Pemeliharaan pembangkit listrik berdasarkan kondisi memiliki keunggulan dibandingkan pemeliharaan saat rusak atau pemeliharaan periodic, yaitu berupa dapat menentukan saat yang tepat untuk shutdown pembangkit, biaya perbaikan ekonomis, serta mesin dapat beroperasi menghasilkan listrik dalam waktu yang lebih lama sebelum pemeliharaan.