Dalam sistem pembangkit listrik tenaga uap, keandalan operasi tidak hanya ditentukan oleh komponen berskala besar seperti boiler, turbin, dan generator. Justru, kestabilan beban dan respons unit terhadap dinamika jaringan sangat bergantung pada komponen yang relatif kecil namun kritis, yaitu servomotor dan sistem elektro-hidrolik yang menggerakkannya.
Kegagalan atau keterlambatan respons pada sistem ini dapat memicu load hunting, penurunan performa unit, hingga trip turbin. Oleh karena itu, pemahaman menyeluruh mengenai peran servomotor dan prinsip kerja elektro-hidrolik menjadi aspek penting bagi engineer di bidang pembangkitan tenaga listrik.
Elektro-Hidrolik: Kombinasi Daya Besar dan Presisi Tinggi
Sistem elektro-hidrolik telah lama digunakan di berbagai sektor industri, terutama pada aplikasi yang membutuhkan gaya besar, respons cepat, serta akurasi tinggi. Sistem ini merupakan integrasi antara komponen elektrik sebagai pengendali dan sistem hidrolik sebagai penghasil gaya, dengan fluida kerja berupa zat cair—umumnya oli.
Keunggulan utama elektro-hidrolik terletak pada kemampuannya menggerakkan beban besar hanya dengan input energi yang relatif kecil. Namun, agar sistem bekerja secara optimal, aliran fluida harus dikendalikan secara presisi. Karakteristik fluida yang tidak linier menjadikan desain dan pengaturan sistem elektro-hidrolik sebagai tantangan tersendiri, khususnya pada aplikasi kritis seperti pengendalian turbin.
Prinsip Kerja Sistem Elektro-Hidrolik
Dalam sistem ini, pompa hidrolik mendorong oli dari tangki menuju katup kendali (valve). Ketika katup berada pada posisi tertutup, aliran oli terhambat sehingga tekanan dalam sistem meningkat. Untuk mencegah tekanan berlebih secara terus-menerus, katup akan membuka sesuai perintah sinyal kontrol.
Pada saat katup terbuka, piston di dalam aktuator bergerak, memungkinkan oli mengisi salah satu ruang silinder. Bersamaan dengan itu, oli dari ruang lainnya terdorong keluar menuju sistem filtrasi. Mekanisme ini menghasilkan gerakan linier yang presisi, yang kemudian dimanfaatkan untuk menggerakkan komponen mekanik seperti katup uap pada turbin.
Servomotor pada Steam Turbine
Dalam konteks steam turbine, istilah servomotor tidak merujuk pada motor listrik seperti pada sistem otomasi umum. Servomotor turbin uap adalah aktuator hidrolik, yang secara teknis lebih tepat disebut sebagai hydraulic servomotor atau electro-hydraulic actuator.
Fungsi utama servomotor adalah mengubah sinyal dari sistem governor—baik mekanik maupun elektro-hidrolik—menjadi gerakan mekanis yang mengatur posisi steam control valve, main stop valve, atau intercept valve. Dengan demikian, servomotor menjadi penghubung langsung antara sistem kontrol dan aliran energi uap menuju sudu turbin.
Posisi Servomotor dalam Sistem Kendali Turbin
Secara sistematis, servomotor bekerja dalam satu rantai kendali terpadu:
- Setpoint kecepatan atau beban ditentukan oleh operator atau sistem jaringan.
- Governor (DEH/EHG) memproses sinyal tersebut.
- Sinyal kontrol diubah menjadi tekanan oli hidrolik.
- Servomotor menggerakkan katup uap sesuai perintah.
- Perubahan debit uap menghasilkan perubahan daya turbin.
Ketepatan dan kecepatan respons servomotor menjadi faktor kunci dalam menjaga kestabilan unit, khususnya saat terjadi fluktuasi beban atau gangguan jaringan.
Fail-Safe Mechanism: Bias Spring pada Servo valve
Pada electro-hydraulic servovalve, diterapkan sistem pengaman untuk mengantisipasi kegagalan, seperti hilangnya suplai daya atau sinyal kontrol. Sistem ini umumnya berupa bias spring (spring null-bias) yang terpasang di dalam servovalve.
Fungsi pegas ini adalah memastikan aktuator hidrolik bergerak menuju posisi aman (fail-safe) ketika kondisi abnormal terjadi. Dengan mekanisme ini, risiko overspeed dan kerusakan turbin dapat diminimalkan meskipun sistem kontrol kehilangan fungsinya.
Hydraulic Oil Supply: Tulang Punggung Sistem Kontrol
Seluruh kinerja servomotor dan servovalve sangat bergantung pada Hydraulic Oil Supply System. Sistem ini menyediakan oli hidrolik bertekanan tinggi yang digunakan tidak hanya untuk pengendalian katup uap, tetapi juga untuk sistem proteksi turbin, seperti trip oil system.
Kualitas, tekanan, dan kebersihan oli menjadi parameter kritis. Kontaminasi partikel atau air dalam oli dapat menurunkan respons servomotor, meningkatkan gesekan, dan pada akhirnya memengaruhi stabilitas operasi unit pembangkit.
Implikasi Operasional dan Tantangan Lapangan
Dalam praktik operasi, gangguan pada servomotor dan sistem elektro-hidrolik sering kali disalahartikan sebagai masalah sistem kontrol digital. Padahal, akar permasalahannya kerap berasal dari aspek mekanik dan hidrolik, seperti kebocoran internal, stiction, atau degradasi kualitas oli.
Pendekatan diagnostik yang tepat—menggabungkan analisis kontrol, inspeksi mekanik, dan manajemen oli—menjadi kunci untuk menjaga keandalan sistem turbin uap.
Referensi :
