Pemantauan dan Perawatan Sistem Air Pendingin Loop Tertutup

Mungkin ada beberapa sistem pendingin loop tertutup di pembangkit listrik Anda. Kemungkinan besar mereka mendinginkan atau mengontrol suhu pada beberapa komponen yang sangat penting. Dua yang paling mungkin ada adalah apa yang disebut sistem air pendingin bantalan (yang menangani lebih dari sekadar bantalan) dan sistem pendingin stator, untuk pembangkit yang memiliki stator berpendingin air. Sistem pendingin loop tertutup juga dapat ditemukan pada pendingin udara di saluran masuk turbin pembakaran.

Berdasarkan sifatnya, ketika sistem loop tertutup tetap tertutup dan beroperasi dengan baik untuk jangka waktu yang lama, sistem tersebut sering kali terlupakan—atau setidaknya diabaikan. Perubahan kecil dalam kimia atau laju aliran dan tekanan diferensial di seluruh sistem mungkin tidak diperhatikan. Namun, jika proses korosi telah menguasai sistem ini, akan sangat sulit untuk memperbaikinya. Sementara itu, peralatan data penting mungkin rusak hingga mempengaruhi kemampuan pembangkit untuk beroperasi. Kita mulai dengan beberapa prinsip dan praktik umum untuk sistem air pendingin loop tertutup sebelum melihat sistem air pendingin stator, yaitu kasus khusus.

Memahami Sistem Pendinginan Loop Tertutup

Sebagian besar pembangkit listrik yang menggunakan pendingin air loop tertutup untuk sistem mekanis (bukan untuk siklus uap) memiliki beberapa subsistem. Sistem air pendingin bearing umumnya menyediakan pendinginan untuk bearing dan seal pompa yang kritis, pendingin hidrogen untuk generator, oli pelumas, dan pendingin kompresor udara. Sistem pendingin loop tertutup lainnya dapat mencakup sistem air dingin untuk pendingin udara yang digunakan pada saluran masuk udara ke turbin gas pada pembangkit listrik siklus gabungan dan panel sampel kimia.

Sistem pendingin loop tertutup dapat menukar panas dengan sistem air pendingin utama pada penukar panas tabung dan cangkang konvensional atau penukar panas pelat dan rangka. Sistem air dingin (pendingin udara) menukar panas dengan kompresor, yang selanjutnya menggunakan menara pendingin untuk membuang panas kembali ke lingkungan.

Umumnya, air demineralisasi digunakan untuk susunan air pendingin loop tertutup, namun perawatan kimia diperlukan untuk mencegah korosi dan, dalam beberapa sistem, pembekuan. Umumnya, perpipaan dalam sistem loop tertutup adalah baja karbon. Permukaan pertukaran panas, seperti rakitan pendingin udara, mungkin terbuat dari tembaga atau bahkan aluminium. Penukar panas pelat dan rangka sering kali terbuat dari pelat baja tahan karat. Perawatan dan pemeliharaan sistem ini mengharuskan Anda memperhatikan semua logam.

Dalam sistem loop tertutup, lubang oksigen adalah jenis korosi yang paling umum (Gambar 1). Gejala lubang oksigen dapat berupa air berkarat atau perawatan berulang pada bantalan akibat abrasi yang disebabkan oleh produk korosi pada permukaan segel.

1. Lubang oksigen dalam sistem air pendingin loop tertutup. Atas perkenan: M&M Teknik

Agar lubang oksigen dapat terjadi, pertama-tama harus ada endapan yang menutupi sebagian permukaan logam, sehingga menimbulkan perbedaan antara kandungan oksigen di bawah endapan dan kandungan oksigen dalam air curah. Daerah yang kekurangan oksigen di bawah endapan menjadi anoda, dan daerah di sekitar endapan yang terkena air curah menjadi katoda. Konfigurasi “katoda besar, anoda kecil” ini menyebabkan lubang terkonsentrasi dan dipercepat di area terbatas, sehingga menghasilkan kebocoran lubang jarum.

Jika bakteri dibiarkan berkembang biak di dalam sistem loop tertutup, mereka dapat menciptakan endapan “hidup”. Produk sampingan dari respirasi bakteri seringkali bersifat asam, dan respirasi juga mengkonsumsi oksigen, menyebabkan dasar biofilm kondusif terhadap korosi pada logam dasar. Hal ini semakin mendorong beberapa jenis bakteri, karena mereka menggunakan logam teroksidasi dalam metabolisme mereka.

Perawatan Kimia untuk Pendinginan Air Loop Tertutup

Ketika sistem pendingin loop tertutup ketat—tidak mengalami kehilangan air—perlakuan kimia yang diterapkan dapat bertahan selama berminggu-minggu atau berbulan-bulan sebelum perlu disegarkan. Hal ini dapat menyebabkan rasa puas diri. Di sisi lain, sistem pendingin loop tertutup yang mengalami kebocoran—dan kehilangan banyak air—hampir mustahil (dan terkadang sangat mahal) untuk dipelihara pada tingkat pengolahan yang tepat. Tingkat perawatan yang tidak tepat akan selalu menyebabkan korosi pada sistem ini.

Di bawah ini kami mencantumkan beberapa opsi yang berhasil Anda gunakan untuk merawat sistem pendingin loop tertutup seperti sistem air pendingin bantalan atau sistem pendingin udara loop tertutup. Umumnya, Anda menemukan program perawatan yang bekerja dengan baik untuk berbagai logam di sistem Anda dan persyaratan sistem (misalnya, menentukan apakah Anda memerlukan perlindungan terhadap pembekuan) dan kemudian tetap menggunakannya.

Terlepas dari ketiga perlakuan kimia yang Anda pilih, kemungkinan besar juga mengandung buffer pH (umumnya bersifat kaustik dan natrium borat) untuk mempertahankan pH basa, yang kondusif untuk meminimalkan korosi pada baja karbon. Jika terdapat tembaga dalam sistem loop tertutup, azol dapat ditambahkan ke dalam perlakuan untuk mempertahankan lapisan kimia pelindung di atas permukaan logam tembaga yang terbuka.

Natrium Nitrit. Natrium nitrit telah digunakan selama bertahun-tahun untuk mencegah korosi pada berbagai sistem loop tertutup. Nitrit adalah oksidator dan pada dasarnya menghentikan korosi dengan “mengikis” segala sesuatu secara merata. Hal ini tampaknya berlawanan dengan intuisi, tetapi ketika semuanya menjadi katoda dan tidak ada anoda, korosi berhenti.

Pasokan nitrit yang konstan dalam sistem memastikan bahwa setiap titik kosong yang terbentuk dengan cepat menjadi pasif. Namun, jika nitrit dalam loop air dingin tidak mencukupi, anoda dapat terbentuk di dalam pipa, dan sekali lagi kita memiliki sel korosi katoda besar/anoda kecil. Pedoman umum untuk perawatan berbasis nitrit adalah minimal 700 ppm nitrit.

Nitrit digunakan oleh beberapa bakteri sebagai sumber energi. Jika sistem loop tertutup terkontaminasi bakteri ini, kadar nitrit dapat menurun dengan cepat. Bakteri juga menghasilkan biofilm, yang menciptakan area penghasil endapan yang merupakan anoda bagi seluruh pipa. Menambahkan lebih banyak nitrit hanya akan mempercepat reproduksi bakteri, sehingga memperburuk masalah. Sistem yang menggunakan nitrit harus diuji secara teratur untuk mengetahui keberadaan bakteri. Dalam beberapa sistem, biosida nonoksidasi seperti glutaraldehid atau isothiazolin ditambahkan ke dalam pengobatan untuk mencegah pertumbuhan bakteri.

Natrium Molibdat. Natrium molibdat umumnya diklasifikasikan sebagai inhibitor pengoksidasi anodik. Molibdat bekerja dengan oksigen terlarut dalam air untuk membentuk kompleks besimolibdat pelindung pada baja.

Tingkat perlakuan molibdat bisa berkisar antara 200 ppm dan 800 ppm sebagai molibdat. Sistem loop tertutup yang menggunakan susunan air demineralisasi cenderung berada pada kisaran paling bawah. Sayangnya, pasokan logam molibdat dunia cenderung terkonsentrasi di wilayah yang pernah mengalami kerusuhan politik, dan selama bertahun-tahun, harga molibdat sangat bervariasi. Variabilitas harga tersebut dapat membuat pengolahan molibdat bersaing dengan nitrit—atau jauh lebih mahal.

Ironisnya, dalam sistem loop tertutup yang sangat ketat, kadar oksigen terlarut bisa turun, sehingga meminimalkan efektivitas perlakuan molibdat (yang memerlukan oksigen terlarut untuk membentuk lapisan pasif). Para ahli merekomendasikan minimal 1 ppm oksigen terlarut dalam sistem yang diberi perlakuan molibdat.

Perawatan Polimer. Perawatan polimer telah digunakan selama bertahun-tahun untuk mencegah akumulasi kerak dan produk korosi di menara pendingin terbuka. Polimer serupa kini juga dijual untuk digunakan dalam sistem loop tertutup. Tampaknya polimer bertindak sebagai pendispersi untuk setiap produk korosi atau kerak yang mungkin terbentuk, sehingga mencegah korosi dengan menjaga permukaan tetap bersih dan memastikan bahwa oksigen terlarut dalam air menyerang seluruh permukaan secara merata. Hal ini menghasilkan tingkat korosi yang umum namun secara keseluruhan rendah.

Salah satu kelebihan dari pengolahan ini adalah dianggap sangat ramah lingkungan, meskipun selama sistem loop tertutup tetap tertutup, maka tidak akan ada dampak terhadap lingkungan.

Memantau Air Pendingin Loop Tertutup

Kunci untuk menjaga sistem loop tertutup Anda berfungsi dengan baik adalah pemantauan rutin. Apapun bahan aktif dalam pengobatan Anda (nitrit, molibdat, atau polimer), konsentrasinya harus dipantau secara teratur. Umumnya, pengujian mingguan sudah cukup kecuali tingkat pengobatannya menurun. (Anda tidak akan mengetahuinya jika Anda tidak melakukan pemantauan secara teratur.) Karena perlakuan korosi pada baja karbon dan tembaga biasanya dicampur ke dalam satu produk, rendahnya tingkat perlakuan dapat berdampak lebih dari sekadar pada pipa baja karbon.

PH air juga harus diuji secara teratur. Mengingat jumlah penyangga pH dalam pengolahan kimia, pH air harus sangat padat. Penurunan pH dapat mengindikasikan kontaminasi bakteri, terutama pada perawatan berbasis nitrit. Hal lain yang dapat menurunkan pH adalah kebocoran dalam sistem, yang membawa susunan air demineralisasi segar.

Waspadai tanda-tanda kontaminasi bakteri lainnya, seperti pertumbuhan lendir pada kaca penglihatan atau indikator aliran, atau bau septik saat sampel diambil. Penukar panas pelat dan rangka memiliki permukaan yang sangat besar dan jarak yang kecil untuk pertukaran panas antar pelat. Kontaminasi bakteri tidak hanya berdampak serius pada perpindahan panas, tetapi juga dapat menyebabkan kebocoran lubang jarum pada pelat baja tahan karat. Tergantung pada tekanan sistem loop tertutup versus sistem loop terbuka pada saat ini, air pendingin bantalan dapat bocor keluar, atau air pendingin terbuka dapat bocor masuk.

Ingatlah bahwa mencegah kontaminasi bakteri jauh lebih mudah daripada mencoba memulihkan sistem yang terkontaminasi parah.

Sistem Air Pendingin Stator

Sistem air pendingin stator merupakan loop tertutup yang sangat istimewa karena beberapa alasan. Pertama, melindungi salah satu peralatan paling penting—generator. Hanya ada satu logam yang menjadi perhatian dalam sistem ini: tembaga. Dan sistem ini harus tetap bersih, bahkan murni. Peningkatan suhu yang kecil pada batang pendingin stator dapat membatasi beban atau bahkan mematikan generator. Oleh karena itu, sistem ini memerlukan pemahaman, perhatian, dan pemantauan khusus

■ Tangki kepala berisi air deionisasi yang menyediakan pengisapan ke pompa

■ Pompa sirkulasi

■ Penukar panas

■ Filter (filter kartrid, saringan jaring, atau keduanya)

■ Deionisasi lapisan campuran

■ Pemantauan aliran, suhu, konduktivitas, oksigen terlarut, dan, dalam beberapa kasus, pH

Seringkali terdapat dua bejana deionisasi dan dua set filter yang memungkinkan salah satunya dipasang katup untuk menggantikan kartrid filter atau untuk penggantian resin lapisan campuran.

Lingkaran pendingin menghilangkan panas dari batang stator dan membuangnya melalui penukar panas. Air terus-menerus dilewatkan melalui pemoles campuran yang menghilangkan kontaminan ionik terlarut yang masuk ke dalam air. Pengotor ini umumnya berupa karbon dioksida terlarut dan produk korosi tembaga terionisasi (terlarut).

Resin penukar ion juga dapat menjebak partikel halus oksida tembaga, meskipun hal ini lebih baik dilakukan dengan filter kartrid. Resin penukar ion dapat habis seiring berjalannya waktu (yang ditunjukkan dengan peningkatan konduktivitas). Namun yang lebih umum adalah perbedaan tekanan pada lapisan resin (disebabkan oleh kumpulan produk korosi dalam resin) yang mengharuskan penggantian resin.