Fauzi, Ahmad (2020) Assessment Remaining Life Tube Superheater Pada CFB Boiler Dengan Finite Element Method. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02111540000128_Undergraduate_Thesis.pdf Download (3MB) | Preview |
Abstract
Seiring meningkatnya konsumsi listrik nasional, dibutuhkan pembangkit listrik guna menopang kebutuhan tersebut. Salah satu pembangkit listrik untuk menopang kebutuhan tersebut adalah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Sebalang. Performa pembangkit listrik tenaga uap sangat ditentukan oleh pembakaran yang terjadi pada pembangkit tersebut. Boiler merupakan bagian penting dalam proses terjadinya pembakaran di pembangkit listrik. Salah satu komponen penting dalam boiler adalah superheater. Superheater berfungsi untuk mentransfer energi panas dari flue gas ke steam. Dengan kondisi operasi yang sangat ekstrem, tube superheater sering mengalami kegagalan. Penelitian diawali dengan mengidentifikasi masalah pada penelitian sebelumnya, kemudian dilakukan studi literatur sehingga mengetahui data – data yang digunakan dan langkah – langkah metode finite element yang digunakan untuk melakukan penelitian. Data yang diperlukan dalam penelitian adalah geometri tube, susunan superheater dan sifat – sifat termal pada tube. Selanjutnya dilakukan analisis untuk mengetahui koefisien konveksi pada steam dan flue gas, kemudian dilakukan proses pemodelan tube dan simulasi termal untuk mengetahui distribusi temperatur per satuan waktu. Kemudian proses pengolahan data dari simulasi untuk mengetahui pertumbuhan lapisan oksida pada permukaan dalam tube dan nilai kekerasan. Dari perhitungan tersebut diperoleh rupture time yang digunakan untuk memprediksi umur tube superheater sebagai upaya predictive maintenance. Hasil analisis metode numerik maupun analitis menunjukan kesamaan hasil dengan hasil pengujian yang dilakukan pada tube superheater. Analisis ketebalan oksida pada metode numerik menunjukkan hasil 0,414 mm dan metode analitis menunjukkan hasil 0,410 mm sedangkan pengujian menunjukkan hasil 0,395 mm. Untuk analisis vickers hardness, metode numerik menunjukkan hasil 83,90 HV dan metode analitis menunjukkan hasil 95,79 HV sedangkan pengujian menunjukkan hasil 95 HV. Temperatur pada permukaan dalam tube superheater semakin meningkat dengan terbentuknya lapisan oksida yang meningkatkan tahanan termal pada tube sehingga menimbulkan creep sebagai awal mula terjadinya kegagalan. Efisiensi perpindahan panas pada tube juga menurun yang direpresentasikan sebagai heat flux pada permukaan tube pada kedua metode. Secara numerik, dengan menggunakan tube yang lebih tebal, temperatur steam operasi yang lebih tinggi, dan temperatur flue gas yang lebih tinggi maka akan mempercepat kegagalan prematur pada tube superheater.
===============================================================================================================================
As the national electricity consumption increases, power plants are needed to sustain these needs. One of the power plants to support these needs is the Sebalang Steam Power Plant. The performance of a steam power plant is largely determined by the combustion that occurs inside the plant. Boilers are important in the process of combustion in power plants. One of the important components in a boiler is superheater. Superheater is a component to transfer heat energy from flue gas to steam. With extreme operating conditions, superheater tubes often fail. The study begins by identifying problems in previous studies, then conducting literature studies to obtain the datas and the steps of the finite element method used to conduct the research. The datas needed for this research are tube geometry, superheater arrangement and thermal properties of the tube. After that, an analysis is carried out to determine the convection coefficient on steam and flue gas, and the tube modeling and thermal simulation process is carried out to determine the temperature distribution per unit time. Therefore, data processing from the simulation to determine the growth of the oxide layer on the surface in the tube and the value of hardness. From these calculations, the rupture time is used to predict the life of the superheater tube as a predictive maintenance. The results of the analysis of numerical and analytical methods shows the similarity with the results with the results of tests conducted on superheater tubes. Analysis of oxide thickness in the numerical method showed a result of 0.414 mm and an analytical method showed a result of 0.410 mm while the test showed a result of 0.395 mm. For the analysis of vickers hardness, the numerical method showed 83.90 HV and the analytical method showed 95.79 HV while the test showed 95 HV. The surface temperature of the superheater tube increases with the formation of an oxide layer which increases the thermal resistance of the tube, causing creep as beginning of failure. The heat transfer efficiency of the tube also decreases which is represented as the heat flux on the tube surface in both methods. Numerically, using a thicker tube, a higher operating steam temperature, and a higher flue gas temperature will accelerate premature failure of the superheater tube.
| Item Type: | Thesis (Other) |
|---|---|
| Additional Information: | RSM 621.183 Fau a-1 2020 |
| Uncontrolled Keywords: | Superheater, Finite Element Method, Predictive Maintenance |
| Subjects: | T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263.5 Boilers (general) |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Ahmad Fauzi |
| Date Deposited: | 28 Mar 2023 02:46 |
| Last Modified: | 28 Mar 2023 02:46 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/73723 |
Actions (login required)
 |
View Item |