Turbin Uap & Gas

8/19/2019 Turbin Uap & Gas

http://slidepdf.com/reader/full/turbin-uap-gas 1/32

PT PLN (PERSERO) PUSDIKLAT

UNIT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN

SURALAYA

KOMPONEN UTAMA PEMBANGKIT

TURBIN UAP & TURBIN GAS

1. TURBIN UAP DAN SUDU

1.1. Konversi Energi

1.1.1. Si!"s Ter#o$in%#i%Berdasarkan aliran fluida kerjanya, siklus turbin uap yang merupakan bagian dari siklusPLTU sederhana adalah siklus Rankine. Siklus Rankine dapat digambarkan dengandiagram T – s seperti gambar dibawah. dapun urutan kerja adalah sebagai berikut

a – b ir dip!mpa sehingga tekanan dan temperaturnya naik . Pr!ses ini terjadipada sistem air pengisi.

b – " ir dipanaskan sehingga temperaturnya naik mendekati titik didihnya. Pr!ses

ini terjadi ek!n!miser.

" – d ir dipanaskan hingga mendidih sehingga berubah menjadi uap jenuh. Pr!ses

ini terjadi di b!iler #pipa pemanas dan drum$.d – e Uap jenuh dipanaskan sehingga temperaturnya naik dan menjadi uap

superheat. Pr!ses ini terjadi di b!iler #superheater$.

e –f Uap superheat dari b!iler ber ekspansi sehingga tekanan dan temperatur

nya turun. Pr!ses ini terjadi di turbin.

f – a Uap keluar turbin didinginkan sehingga berubah lagi menjadi air. Pr!ses ini

terjadi didalam k!ndens!r.

Gambar 1. Diangam T – s Siklus Rankine PLTU

TOTO B/UNJ/200 1





SURALAYA



%erja yang dihasilkan !leh suatu pr!ses siklus adalah sama dengan jumlah perpindahan

panas #kal!r$ pada fluida kerja selama pr!ses siklus tersebut berlangsung. &adi untuk

pr!ses siklus a – b – " – d – e – f – a adalah

' ( ∫ T ds

Luas a – b – " – d – e – f – a pada diagram T – s ( kerja persatuan berat fluida kerja.

)akin besar luas diagram tersebut makin besar pula kerja yang dihasilkan.

Sedangkan energi yang dimasukkan ke dalam sistem #pr!ses pemanasan fluida kerja$

adalah * +w ( luas m – a – b – " – d – e – f n

%erja yang dihasilkan !leh sistem PLTU adalah w ( wT wp

-imana,

'T ( kerja yang dihasilkan !leh turbin persatuan berat fluida kerja

'P ( kerja yang diperlukan untuk menggerakkan p!mpa persatuan berat

fluida kerja.

%erja turbin 'T adalah selish entalpi uap masuk turbin dan keluar turbin atau ehaust

steam .

'T ( he – hf

Sedangkan kerja p!mpa adalah selisih entalpi fluida keluar p!mpa dengan entalpi masuk

p!mpa. tau

'P ( hb ha

1.1.&. Prinsi' Ker% T"rin U%'

Suatu turbin dapat terdiri dari satu dua atau banyak silinder yang merupakan mesin r!tasi

berfungsi untuk merubah energi panas menjadi energi mekanik. Tiap silinder memiliki

sebuah r!t!r yang disangga !leh bantalanbantalan. R!t!rr!t!r tersebut disambung

menjadi satu termasuk r!t!r generat!r. Ruang diantara r!t!r dengan rumah turbin #"asing$

terdiri dari rangkaian sudusudu tetap dan sudusudu gerak yang dijajarkan berselang

seling.

Sudusudu tetap dipasang disekeliling bagian dalam rumah turbin, sedang rangkaian sudu

gerak dipasang pada r!t!r. Bila kedalam turbin dialirkan uap, maka energi panas yang

dikandung uap akan diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran p!r!s.

)ulamula energi panas dalam uap diubah terlebih dahulu menjadi energi kinetik

#ke"epatan$ dengan "ara melewatkan uap melalui n!seln!sel. Uap berke"epatan tinggi

kemudian diarahkan ke sudusudu sehingga menghasilkan putaran p!r!s turbin dimana

energi mekanik ini selanjutnya dapat digunakan untuk menggerakkan generat!r, p!mpa

dan sebagainya.

Perubahan energi panas menjadi energi kinetik terjadi didalam n!sel #sudu diam$ turbin,sedangkan perubahan energi kinetik menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran r!t!r

turbin terjadi pada sudu jalan turbin.

TOTO B/UNJ/200 2





SURALAYA



N!""le

Bla#es

Gambar 2. Konversi energi didalam turbin

Gambar $. Prinsi% ker&a 'urbin ua% 1 'ingka'.

TOTO B/UNJ/200 3

Thermal Energy

Kinetic Energy

Mechanical Energy





SURALAYA



&adi didalam turbin, uap mengalami pr!ses ekspansi yaitu penurunan tekanan dan

mengalir se"ara k!ntinyu. kibat pengurangan tekanan uap didalam rangkaian sudusudu,

maka ke"epatan uap meningkat sangat tinggi. %e"epatan aliran uap tersebut akan

bergantung pada selisih banyaknya panas uap sebelum dan sesudah ekspansi. Selisih

banyaknya panas uap sebelum dan sesudah ekspansi didalam turbin dinamakan

penurunan panas / heat dr!p.

1.&. *enis S"$" T"rin

Berdasarkan a0as tekanan uap yang digunakan untuk menggerakkan r!da/r!t!r turbin

sebelum masuk dan setelah keluar dari sudusudu yang terpasang pada r!da tersebut,

maka dikenal sudu impuls dan sudu reaksi. Turbin uap untuk pembangkit listrik saat ini

umumnya terdiri dari k!mbinasi kedua ma"am sudu tersebut.

Gambar 4. Prinsip Sudu Reaksi dan sudu impuls

1.&.1. S"$" I#'"!s

Sudu impuls juga disebut sudu aksi atau sudu tekanan tetap, adalah sududimana uap mengalami ekspansi hanya dalam sudusudu tetap. Sudusudu tetap berfungsi

sebagai n!sel #saluran pan"ar$ sehingga uap yang melewati akan mengalami peningkatanenergi kinetik.

TOTO B/UNJ/200 4





SURALAYA



Uap dengan ke"epatan tinggi selanjutnya akan membentur #impuls$ sudusudu gerak.Benturan antara uap dengan sudu gerak ini menimbulkan gaya yang mengakibatkan p!r!sturbin berputar.

Setelah memutar sudu gerak, selanjutnya uap diarahkan masuk ke dalam sudutetap baris berikutnya. Selama melintasi sudu gerak tekanan dan entalpi uap tidakberubah. -engan demikian pada sudu impuls penurunan tekanan dan energi panasuap hanya terjadi pada sudusudu tetap atau n!sel.

1.&.&. S"$" Re%si-alam suatu turbin yang terdiri dari 122 3 sudusudu reaksi, maka sudusudu gerak juga

berfungsi sebagai n!seln!sel sehingga uap yang melewatinya akan mengalami

peningkatan ke"epatan dan penurunan tekanan. Peningkatan ke"epatan ini akan

menimbulkan gaya reaksi yang arahnya berlawanan dengan arah ke"epatan uap.

4ambar 5. pr!fil dan karakteristik sudu Reaksi dan impuls

4aya reaksi pada sudu gerak inilah yang akan memutar p!r!s turbin. Uap

selanjutnya dialirkan ke sudu tetap yang berfungsi untuk mengarahkan uap ke sudu

gerak baris berikutnya.

TOTO B/UNJ/200 5





SURALAYA



Sudut dan pr!fil sudusudu dibuat sedemikian rupa sehingga apabila turbin berputar pada

ke"epatan ran"angannya uap akan mengalir dengan mulus melewati sudusudu tersebut

sehingga dapat menurunkan er!si sampai pada tingkat minimum.

Pada sebuah r!da/p!r!s turbin sudusudu yang terpasang pada r!da tersebut bisa terdiri

dari satu baris sudu atau beberapa baris sudu. Setiap baris sudu terdiri dari sudu yang

disusun melingkari r!da turbin masingmasing dengan bentuk dan ukuran yang sama.

Turbin dengan hanya satu baris sudu yang terpasang pada r!t!rnya dinamai turbin

bertingkat tunggal. Sedangkan turbin dengan beberapa baris sudusudu yang terpasang

pada r!t!rnya dinamai turbin bertingkat banyak #multi stages$.

-itinjau dari tekanan uap meninggalkan turbin, maka dapat dibedakan menjadi turbin

k!ndensasi #"!ndensing turbine$ dan turbin tekanan lawan #ba"k pressure turbine$ . Turbin

k!ndensasi adalah turbin yang saluran keluarnya dihubungkan dengan k!ndens!r,sehingga tekanan uap pada saluran keluar lebih ke"il dari 1 atm!sfir, sedangkan turbin

tekanan lawan adalah turbin yang tekanan uap keluarnya diatas tekanan atm!sfir. Turbin

tekanan lawan jarang sekali digunakan.

1.&.+. S"$" I#'"!s Re%si-idalam turbin reaksi pr!ses ekspansi #penurunan tekanan$ terjadi baik didalam sudu

tetap maupun sudu gerak. Pada turbin reaksi baris sudu tetap maupun sudu gerakberfungsi sebagai n!sel sehingga ke"epatan relatif uap keluar setiap sudu lebih besar darike"epatan relatif uap masuk sudu yang bersangkutan. )eskipun demikian ke"epatanabs!lut uap keluar sudu gerak lebih ke"il daripada ke"epatan abs!lut uap masuk sudugerak yang bersangkutan, karena sebagian energi kinetik diubah menjadi kerja memutar r!da turbin.

Tekanan uap keluar sudu lebih rendah daripada tekanan uap masuk sudu yangbersangkutan sehingga akan memperbesar gaya aksial pada bantalan. Untuk mengetahuiberapa besar penurunan entalpi uap didalam baris sudu gerak didalam satu tingkat,la0imnya dipakai parameter derajat reaksi #-R$ yang didefinisikan sebagai

'an ( ( ( ( ( ( (

( ( ( ( ( (

bersangku yang tingkat satudidalamtotal entalpi Penurunan

gerak sudubaris satudidalamentalpi Penurunan DR =

Sedangkan didalam turbin impuls penurunan tekanan hanya terjadi pada n!sel, pada sudugerak tidak terjadi penurunan tekanan #impuls 1223$.6amun demikian didalam praktek tidak dijumpai turbin reaksi 122 3 maupun impuls1223 . 7al ini disebabkan karena selalu ada gesekan antara fluida kerja dengan start!r dan r!t!r, sehingga didalam sudu tetap maupun sudu gerak terjadi penurunan tekanan.

Pada turbin reaksi apabila sudusudu tetap dan sudusudu gerak pr!filnya sama, maka

penurunan panas uap ketika melintasi tiaptiap baris dari setiap tingkat akan menjadi sama.

Turbin sema"am ini disebut turbin dengan -R setengah atau lebih umum turbin reaksi

523.

TOTO B/UNJ/200 6





SURALAYA



&. KLASI,IKASI TURBIN

Terdapat banyak 8ariasi susunan, karakteristik dan k!nstruksi turbin yang diterapkan di unitPLTU. 9leh karena itu turbin dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kel!mp!k sesuaidengan aliran uap dan "asingnya. Pengel!mp!kkan itu dapat dibedakan menjadi *

Turbin reheat Turbin ekstraksi

Turbin single "asing :haust fl!w liran uap

&.1. T"rin Re-e%

&.1.1. Siri "%'Salah satu karakteristik yang dapat dipakai untuk mengklasifikasikan turbin adalah reheatdan n!n reheat. Turbin reheat terdiri lebih dari satu silinder dan uap mengalami pr!sespemanasan ulang di reheater b!iler. Pada turbin reheat, uap yang keluar dari TurbinTekanan Tinggi #7P$ dialirkan kembali kedalam ketel. -idalam ketel, uap ini dipanaskankembali pada elemen pemanas ulang #reheater$ untuk selanjutnya dialirkan kembalimelalui saluran reheat ke Turbin Tekanan )enengah dan Turbin Tekanan Rendah.

Se"ara umum, ada dua keuntungan yang dapat diper!leh dari pr!ses pemanasan ulanguap ini yaitu * meningkatkan efisiensi siklus term!dinamika dan mengurangi !pr!ses er!sipada sudusudu turbin tingkat akhir karena kualitas uap keluar dari LP turbin menjadi lebih

kering.

&.1.&. As'e O'er%si %!nstruksi turbin reheat umumnya silinder tekanan tinggi #7P$ dan silinder tekananmenengha #;P$ berada dalam satu "asing. -engan k!nstruksi seperti itu, maka salah satuaspek yang penting untuk diperhatikan adalah bahwa perbedaan temperatur antara mainsteam dengan reheat steam tidak b!leh terlampau besar. Umumnya pabrik pembuat turbinakan merek!mendasikan besarnya harga perbedaan temperatur yang masih dii0inkan. Bilaharga perbedaan temperatur yang telah direk!mendasikan ini terlampaui, akan terjadistress thermal pada "asing serta r!t!r turbin.

&.&. T"rin Esr%si

&.&.1. Siri "%'<ara lain yang juga dipakai untuk mengklasifikasikan turbin adalah melalui sistem ekstraksidan n!n ekstraksi. Turbin ekstraksi #etra"ti!n turbine$ adalah turbin yang mengekstraksebagian uap yang mengalir dalam turbin.

Pengekstraksian uap ini dapat dilakukan di beberapa tempat disepanjang "asing turbin.Uap yang diekstrak kemudian dialirkan ke pemanas awal air pengisi untuk memanaskan air pengisi. Tekanan dan aliran uap ekstraksi sangat tergantung pada beban.

Pada turbinturbin ekstraksi yang relatif ke"il, 8ariasi tekanan dan aliran uap ekstraksi tidak

terlalu signifikan sehingga tidak diperlukan katup pengatur pada saluran uap ekstraksinya.Tetapi pada turbin ekstraksi yang besar, 8ariasi ini "ukup besar sehingga diperlukan katup

TOTO B/UNJ/200 7





SURALAYA



pengatur pada saluran ekstraksi guna meng!ntr!l tekanan/aliran uap ekstraksi. Turbinekstraksi seperti ini disebut Turbin :kstraksi 9t!matis #ut!mati" :tra"ti!n Turbine$.

4ambar =. turbin multi silinder dengan reheat

Sedangkan pada turbin n!n ekstraksi, tidak dilakukan ekstraksi uap sama sekali. &adiseluruh uap yang mengalir masuk turbin n!n ekstraksi akan keluar meninggalkan turbinmelalui ehaust.

&.&.&. As'e O'er%siPengambilan #ekstraksi$ uap dari turbin mengakibatkan kerja uap didalam turbin berkurang

sehingga kemampuan turbin juga akan berkurang. -isisi lain terjadi peningkatan panaspada air pengisi sehingga mengurangi k!nsumsi bahan bakar untuk memanaskan air tersebut.

%euntungan lainnya adalah karena jumlah uap masuk k!ndens!r berkurtang, makapembuangan panas ke air pendingin juga berkurang. -engan demikian mengurangi jumlahkerugian panas.

)engingat uap ekstraksi akan mengurangi jumlah uap yang melakukan kerja dalam turbin,maka pengaliran uap ekstraksi dilakukan apabila turbin telah berbeban diatas batasminimumnya. 7al ini untuk menghindari ketidak stabilan !perasi turbin karena ketika bebanrendah aliran uap ke turbin juga masih rendah.

&.+. T"rin Sing!e /%sing

&.+.1. Sing!e /%sing<ara berikutnya yang juga dapat dipakai untuk mengklasifikasikan turbin adalah melaluik!nstruksi single "asing turbine atau multy "asing #"!mp!und$ turbine.Turbin single "asing adalah turbin dimana seluruh tingkat sudusudunya terletak didalamsatu "asing saja seperti terlihat pada gambar 1>a. ;ni merupakan k!nstruksi turbin yangpaling sederhana tetapi hanya dapat diterapkan pada turbinturbin kapasitas ke"il.

TOTO B/UNJ/200 8





SURALAYA



4ambar 11. Turbin multi silinder dengan beberapa uap ekstraksi

Untuk turbinturbin kapasitas yang lebih besar, k!nstruksi single "asing menjadi kurang"!"!k. %arenya dibuatlah turbinturbin dengan ? "asing atau lebih #multy "asing$. %!mp!sisidari turbin multy "asing ada ? ma"am yaitu * Tandem <!mp!und dan <r!ss <!mp!und.

&.+.&. T"rin 0o#'o"n$ (#"!i) 0%sing%!mp!sisi tandem "!mp!und terlihat seperti pada gambar 1?b. Pada turbin tandem"!mp!und, "asing"asing dipasang se"ara seri antara satu dengan lain sehinggga sumbusumbu aksial "asing berada dalam 1 garis. -alam ilustrasi terlihat turbin tandem "!mp!unddengan ? "asing. Untuk turbinturbin yang besar dapat terdiri hingga 5 "asing.

Sedangkan gambar 1?" memperlihatan k!mp!sisi @<r!ss <!mp!und TurbineA. -alamk!mp!sisi ini, "asing turbin diletakkan dalam p!sisi paralel satu dengan yang lain dimanamasingmasing "asing memiliki p!r!s /r!t!rnya sendiri sendiri. &adi r!t!rr!t!r dari turbin initerpisah satu dengan yang lainnya.

Turbin PLTU dengan k!mp!sisi "r!ss "!mp!und berarti juga mempunyai ? generat!r.%arena ada ? generat!r yang digerakkan, maka ukuran masingmasing generat!r menjadilebih ke"il dibanding apabila digunakan 1 generat!r dengan t!tal kapasitas yang sama. 7alini memberikan keuntungan karena mempermudah pabrikasi serta transp!rtasi.

TOTO B/UNJ/200 9





SURALAYA



Gambar 12a. Trbin !at !ilin"er #!ingle ca!ing$

Gambar 12b. Trbin tan"em c%m%n".

Gambar 12c. Trbin cr%!! c%m%n"

TOTO B/UNJ/200 10





SURALAYA



&.. E2-%"s ,!o3.

&..1. Sing!e 4!o3Turbin juga dapat diklasifikasikan berdasarkan ehaust fl!w. Turbinturbin ke"il biasanya

hanya memiliki 1 saluran ehaust. Turbin sema"am ini biasanya disebut Turbin Single l!w.

Tetapi untuk turbinturbin besar, bila menerapkan ran"angan seperti ini, maka dibutuhkan

ehaust yang sangat luas. Sebagaimana diketahui k!ndisi uap pada ehaust turbin sudah

dibawah jenuh atau uap basah, dan tekanannya dibawah tekanan atm!sfir.

Perubahan tekanan dari beberapa puluh bar menjadi tekanan minus mengakibatkan

perubahan 8!lume yang sangat besar sehingga dibutuhkan laluan yang luas agar uap dapat

melintas tanpa hambatan yang berarti. %arena keterbatasan kemampuan material, luas

laluan ehaust juga menjadi sangat terbatas, sehingga kemampuan turbin dengan ehaust

tunggal juga terbatas.

&..&. T3o 4!o3

Berdasarkan k!ndisi tersebut, maka untuk turbinturbin kapasitas besar umumnya ehaust

dipe"ah menjadi dua atau lebih. Bila ternyata dibutuhkan ? ehaust, berarti keduanya

berada dalam satu p!r!s dengan aliran uap yang berlawanan. Ran"angan turbin seperti ini

disebut turbin tw! fl!w #aliran ganda$ seperti terlihat pada gambar 1>. -engan "ara seperti

ini masalah keterbatasan luas laluan ehaust dapat diatasi sekaligus memberi perimbangan

terhadap gaya aksial pada p!r!s.

Gambar 1'. Trbin "engan "a e(ha!t

TOTO B/UNJ/200 11





SURALAYA



&.5. Kon4ig"r%si A!ir%n U%'

%!nfigurasi turbin yang beraneka ragam menimbulkan k!nsekuensi keanekaragaman sistem aliran uap pada turbin. -itinjau dari aliran uapnya turbin dapat

dibedakan menjadi * tandem "!mp!und single fl!w, d!uble fl!w dan reheat.

&.5.1. Sing!e ,!o3.

Sistem aliran uap tandem single fl!w terlihat seperti ilustrasi gambar 1C.Pada turbin dengan sistem aliran uap sema"am ini, timbul gaya aksial yang "ukup besar searah aliran uap.

Gambar 1). Tan"em *%m%n" !ingle +l%,.

&.5.&. Do"!e ,!o3.

liran uap pada turbin jenis ini dipe"ah menjadi dua, dan dapat dibuat dalam arah

yang saling berlawanan seperti terlihat dalam gambar 15.

Gambar 1-. Trbin "engan aliran %ble /l%,

Dersi lain dari sistem ini adalah k!nstruksi turbin seperti gambar 1C, tetapi dengan Re8erse

fl!w. Pada kedua 8ersi tersebut, gaya aksial yang timbul pada r!t!r b!leh dikatakan

seimbang.

TOTO B/UNJ/200 12





SURALAYA



&.5.+. A!ir%n T"rin Re-e%.

Pada turbin yang dipas!k dengan uap superheat dan reheat, maka sistem aliran uap nya

menjadi seperti ilustrasi gambar 1=.

Gambar 10. Si!tem Aliran Trbin Reheat.

TOTO B/UNJ/200 13





SURALAYA



+. PRINSIP KER*A DAN SIKLUS PLTG

PLT4 merupakan mesin k!n8ersi energi yang merubah energi kimia bahan bakar menjadi

energi listrik. Siklus fluida kerjanya merupakan siklus terbuka #!pen "y"le$ atau siklus simple#simple "y"le$.

-ibandingkan dengan unit pembangkit termal lain PLT4 mempunyai beberapa keuntungan.

%euntungan tersebut antara lain adalah

1. -apat dijalankan tanpa pas!k listrik dari luar

?. -apat start dengan "epat, hanya membutuhkan 5 menit untuk sampai sinkr!n

>. %!nstruksinya simple dan k!mpak sehingga waktu pembangunannya "epat

C. -apat di!perasikan dari l!kal maupun rem!te

5. 7arganya # E/%' $ relatif murah

Selain keuntungan PLT4 juga mempunyai kerugian, diantaranya adalah

1. Biaya !perasinya mahal

?. Biaya pemeliharaannya lebih mahal

>. :fisiensi termalnya rendah

>.1. Prinsi' Ker% PLTG

Turbin gas bekerja #berputar$ karena mendapat energi panas berupa gas panas hasil

pembakaran bahan bakar. Pembakaran dilakukan didalam "!mbusti!n "hamber dengan

mengalirkan bahan bakar di"ampur dengan udara. Udara diper!leh dari k!mpres!r aksialyang menghisap udara luar #atm!sfir$.

%!mpres!r aksial diputar !leh turbin gas yang terpasang dalam satu p!r!s. Tenaga putar

#energi mekanik$ turbin gas selanjutnya digunakan untuk memutar generat!r yang dik!pel

langsung dengan turbin sehingga menghasilkan energi listrik. 4as bekas setelah memutar

turbin dibuang ke atm!sfir dengan temperatur yang masih tinggi.

4ambar 1F, diagram prinsip kerja turbin gas

TOTO B/UNJ/200 14





SURALAYA



)esin turbin gas merupakan mesin pembakaran dalam yang k!ntinyu. Pr!ses pembakaran

berlangsung se"ara terus menerus dan terjadi pada tekanan tetap. )esin turbin gas sering

pula disebut dengan @"!mbusti!n turbineA.

+.&. Si!"s Ker% T"rin G%s

Siklus turbin gas disebut juga siklus tekanan tetap dan merupakan penerapan siklus

Brayt!n. Siklus ini terdiri dari C langkah yang urutannya adalah sebagai berikut *

1 ? Udara masuk dan ditekan dalam k!mpres!r menghasilkan udara bertekanan

#langkah k!mpresi$.

? > Udara dari k!mpres!r dan bahan bakar bereaksi didalam ruang pembakaran

menghasilkan gas panas #langkah pembakaran/heat input$

> C 4as panas hasil pembakaran masuk dan berekspansi dalam turbin #langkahekspansi$

C 4as bekas dari turbin dibuang ke udara luar #langkah pembuangan/ehaust$

4ambar 1G, -iagram T – s siklus Brayt!n

.. BAGIAN (KOMPONEN) UTAMA

PLT4 terdiri dari bagian #k!mp!nen$ utama dan alat bantunya yang meliputi *

1. %!mpres!r utama

?. <!mbusti!n "hamber #ruang pembakaran$

>. Turbin gas

C. 4enerat!r

Tata Letak #Lay 9ut$

Tata letak PLT4 ber8ariasi karena masingmasing pabrik pembuat #manufa"ture$

menetapkan letak susunan k!mp!nen yang berbeda. Pada sebagian pabrik meletakkan

generat!r disisi k!mpres!r sedang pada pabrik yang lain meletakkan generat!r disebelah

turbinnya.

TOTO B/UNJ/200 15





SURALAYA



4ambar 1Ha, PLT4 dan k!mp!nennya

TOTO B/UNJ/200 16





SURALAYA



4ambar 1Hb, tata letak PLT4 'esting7!use

.1. Ko#'resor U%#%

ungsi k!mpres!r utama adalah menghasilkan udara bertekanan untuk digunakan

sebagai udara pembakaran, pendingin dan perapat.

Tipe k!mpres!r adalah k!mpres!r aksial bertingkat banyak #multi stages$. %!mpres!r terdiri dari sudu gerak dan sudu diam.

Udara didalam k!mpres!r mengalir melewati sudu gerak dan sudu diam. Sudu gerak

yang mempunyai "elah sempit pada sisi masuk dan lebar pada sisi keluar sehingga

ke"epatan relatif udara Dr? I Dr1, tetapi ke"epatan abs!lut udara disisi keluar lebih besar

dari sisi masuk #D? J D1$ karena pada r!t!r diberikan kerja.

%e"epatan abs!lut udara keluar sudu diam akan berkurang, dan disini energi kinetik

diubah menjadi energi p!tensial atau tekanan.

kibat dari meningkatnya tekanan pada tiap tingkat dan melewati ruang yang lebih sempit

disisi keluar k!mpres!r, maka suhu udara keluar k!mpres!r juga naik men"apai ?G2 >15

<.

TOTO B/UNJ/200 17





SURALAYA



4ambar ?2, Bagiandalam turbin gas #4:$ se"ara segmented.

a. Rotor

R!t!r k!mpres!r terdiri dari p!r!s, r!da dan sudu gerak.

Pada pangkal p!r!s #sisi udara masuk$ dibuat "!llar untuk thrust bearing dan tempat

bantalan jurnal disebelahnya. Sudu gerak #m!8ing blade$ dipasang pada r!da #dis"$

mengelilingi p!r!s sehingga membentuk r!da atau disebut tingkat.

Pada sudu gerak terjadi perubahan energi mekanik menjadi energi kinetik.

&umlah tingkat sudu k!mpres!r tergantung kapasitas k!mpres!r dan tekanan udara

yang diinginkan. %apasitas k!mpres!r harus "ukup besar karena kebutuhan udara

untuk pembakaran pada turbin gas memerlukan udara lebih #e"ess air$ yang dapat

men"apai >52 3. Sebagai "!nt!h k!mpres!r untuk turbin gas kapasitas 122 )' terdiri

dari 1H tingkat.

b. Stator

Stat!r terdiri dari "asing dan sudu diam serta inlet guide 8ane.

<asing sebagai pembungkus k!mpres!r dan tempat kedudukan sudusudu diam terdiri

dari beberapa segmen se"ara h!ris!ntal dan 8ertikal.

Sudu diam dipasang pada aluralur melingkar didalam "asing. &umlah tingkat sudu diam

sama dengan jumlah tingkat sudu gerak.

TOTO B/UNJ/200 18





SURALAYA



4ambar ?1, r!t!r k!mpres!r aksial

%e"epatan abs!lut udara keluar sudu diam akan berkurang dan disini energi kinetik

diubah menjadi energi p!tensial atau tekanan.

4ambar ??, <asing k!mpres!r aksial

TOTO B/UNJ/200 19





SURALAYA



.&. /o#"sion /-%#er (/OMBUSTOR)

<!mbusti!n "hamber adalah ruangan tempat terjadinya pr!ses pembakaran.

Turbin gas umumnya mempunyai "!mbusti!n "hamber yang terdiri dari banyak "!mbusti!n

basket #liner$ yang dipasang melingkari "!mpress!r dis"harge.

D!lume gas panas pr!duksi "!mbusti!n "hamber jumlahnya besar karena pr!ses

pembakaran nya memberikan e"ess air yang tinggi.

4ambar ?>, <!mbusti!n "hamber #"!mbust!r$

TOTO B/UNJ/200 20





SURALAYA



a. Combustion Liner

<!mbusti!n liner berbentuk silinder yang terdiri dari segmensegmen

berlubang.Lubanglubang berfungsi untuk mengalirkan udara sekunder sekaligus

sebagai pendingin dinding dan gas hasil pembakaran.%edalam "!mbusti!n liner juga

dialirkan udara primer agar aliran menjadi turbulen.

<!mbusti!n liner disambungkan dengan transiti!n pie"e yang mengarahkan aliran

gas panas ke n!00le turbin.

Untuk perlengkapan pr!ses pembakaran pada "!mbusti!n liner dipasang fuel n!00le,

ignit!r dan flame dete"t!r.

Gambar ) *!mbus'i!n liner +,!mbus'!r baske'-

4ambar ?C, "!mbusti!n liner #"!mbust!r basket$

4ambar ?5, fuel n!00le #!il and gas$

TOTO B/UNJ/200 21





SURALAYA



b. Fuel Nozzle

uel n!00le berfungsi untuk menyempr!tkan bahan bakar yang akan dibakar di ruang

bakar agar mudah terbakar. da dua tipe, yaitu single n!00le dan dual n!00le.

Tipe dual fuel n!00le digunakan untuk mengabutkan #at!misasi$ dua jenis bahan

bakar #minyak dan gas$.

c. Ignitor

;gnit!r berfungsi untuk menyulut bahan bakar di ruang pembakaran #"!mbusti!n

"hamber$ agar terjadi pembakaran.

;gnit!r #disebut juga spark plug$ adalah dua elektr!de #serupa dengan busi$ yang

mendapat pas!k listrik tegangan tinggi dari traf! ignit!r.

Pada saat penyalaan #igniti!n$, ignit!r did!r!ng masuk keruang pembakaran dan

pas!k listrik K9nA sehingga mengeluarkan pe"ikan api #busur api$.

Setelah beberapa detik #sekitar ?2 detik$ pas!k listrik diputus dan ignit!r padam dan

ignit!r ditarik keluar dari "!mbusti!n "hamber. ;gnit!r dipasang didekat fuel n!00le

pada dua "!mbusti!n liner

4ambar ?=, ;gnit!r #penyala$

d. Flame Detector

lame dete"t!r berfungsi mendeteksi adanya nyala api didalam "!mbusti!n "hamber.

lame dete"t!r dipasang pada dua "!mbusti!n liner yang letaknya berbeda 1G2 dari

"!mbusti!n liner yang dipasangi ignit!r.

TOTO B/UNJ/200 22





SURALAYA



pabila flame dete"t!r tidak menangkap adanya nyala api, maka sistem akan

mengirim sinyal ke rangkaian pengaman dan selanjutnya rangkaian pengaman

memberi perintah untuk menutup #trip$ katup bahan bakar PLT4.

4ambar .?F, susunan "!mbusti!n "hamber dan letak flame dete"t!r.

+.+. T"rin GAS

Turbin gas berfungsi untuk merubah energi panas menjadi energi mekanik.

4as panas hasil pembakaran dari "!mbusti!n "hamber diarahkan ke turbin untukmemutar r!da turbin.

Perubahan energi terjadi ketika gas panas melewati sudu diam dan sudu gerak. %etika

melewati sudu diam #n!00le$ tekanan gas turun tetapi ke"epatanya naik. Pada saat

mend!r!ng sudu gerak, tekanan dan ke"epatan gas turun. Turbin gas terdiri dari ? bagian

utama, yaitu "asing dan r!t!r.

a. Stator

Stat!r terdiri dari "asing dan sudu diam serta diapragma.

<asing turbin dapat dib!ngkarpasang karena terdiri dari sambungan h!ris!ntal dan

8ertikal. Pada "asing terdapat aluralur melingkar untuk tempat rangkaian sudu diam

#fied blade$ dan diapragma.

TOTO B/UNJ/200 23





SURALAYA



4ambar ?G, Sudu tetap dan sudu gerak turbin gas

Sudu diam dipasang pada alur membentuk r!da atau tingkat. &umlah tingkat sudu

diam antara ? sampai = tingkat.

Sudu diam dialiri gas panas yang suhunya tinggi sehingga perlu pendinginan.

Sudu diam merubah tekanan gas panas menjadi ke"epatan

TOTO B/UNJ/200 24





SURALAYA



4ambar ?H, Sudu diam turbin gas

b. RotorR!t!r turbin terdiri dari p!r!s dan sudu gerak. Sudu gerak #m!8ing blade/ bu"ket$

dipasang pada p!r!s membentuk lingkaran r!da yang biasa disebut tingkat atau dis".

&umlah tingkat sesuai dengan jumlah tingkat pada sudu diam. Pada ujung #tip$ tiap

sudu gerak tingkat ke ? dan ke > dipasang shr!ud yang berfungsi untuk mengun"i

dan meredam getaran yang timbul.

Sudu gerak merubah ke"epatan gas panas menjadi putaran p!r!s.

4ambar >2, sudu gerak turbin

TOTO B/UNJ/200 25





SURALAYA



5. KOMPONEN BANTU

a. Air Inlet

ir inlet terdiri dari filter h!use yang berfungsi menyaring udara masuk k!mpres!r. %!t!ran

diudara tidak b!leh terbawa masuk kedalam k!mpres!r maupun turbin karena

menyebabkan dep!sit ataupun er!si.ilter h!use dapat berupa filter berputar atau filter

yang dapat membersihkan sendiri.Pembersihan !t!matis bekerja apabila perbedaan

tekanan melintas filter men"apai harga set nya.ilter h!use dihubungkan ke saluran udara

masuk k!mpres!r dan inlet silin"er. ;nlet silin"er berisi akustik dan peredam berupa dinding

berlubang untuk meredam suara.

4ambar >1, filter dan air inlet k!mpres!r

TOTO B/UNJ/200 26





SURALAYA



b. Inlet Guide Vanes (IGV)

;nlet guide 8anes merupakan sudu diam pertama, dipasang pada sisi masuk k!mpres!r.

Pada umumnya ;4D yang digunakan adalah 8ariable sehingga dapat mengatur jumlah

aliran udara masuk k!mpres!r.

;4D diatur pada p!sisi minimum saat start dan shut d!wn

4ambar >?, inlet guide 8ane

c. leed (lo! o"") Val#e

Pada saat start up atau shut d!wn, dimana putaran masih rendah ataumenuju rendah

tekanan udara keluar k!mpres!r juga rendah. Sedangkan aliran udara dari arah masuk ke

sisi keluar ke"epatannya "ukup tinggi. %arena "elah udara dalam k!mpres!r makin kesisi

keluar makin sempit, maka akan menghambat aliran udara.

kibatnya aliran udara dapat terhenti #stall$ dan beberapa saat kemudian timbul hentakan

#surge$ yang dapat menyebabkan sudu patah.

Untuk menghindari hal tersebut, maka pada k!mpres!r tingkat tertentu dipasang saluran

pembuang udara melalui bleed 8al8e #bl!w !ff 8al8e$. Selain itu aliran udara masuk

k!mpres!r juga dikurangi dengan mengurangi pembukaan ;4D.

d. $%&aust Gas

Setelah melakukan kerja di turbin, gas panas dibuang ke atm!sfir melewati sistem

ehaust. Sistem ehaust terdiri dari epansi!n j!int, transiti!n du"t, silin"er, dan ehaust

sta"k.

TOTO B/UNJ/200 27





SURALAYA



:pansi!n j!int merupakan sambungan antara ehaust plenum dan

silin"er yang berfungsi sebagai tempat pemuaian ehaust "asing.

4ambar >>, letak bleed 8al8e

4ambar >C, ehaustgas #plenum$.

e. antalan

R!t!r k!mpres!r dan turbin disangga !leh dua atau tiga bantalan jurnal dan satu bantalan

aksial #thrust bearing$. Untuk sistem dua bantalan, bantalan dipasang pada ujung p!r!s

k!mpres!r dan satu lagi di ujung p!r!s turbin sisi ehaust.

Pada sistem tiga bantalan, bantalan kedua dipasang diantara k!mpres!r dan turbin.

TOTO B/UNJ/200 28





SURALAYA



Rumah bantalan #Bearing h!using$ dit!pang !leh "!mpress!r "asing dan turbine "asing.

Untuk men"egah k!ntak antara p!r!s dengan bantalan diberi minyak pelumas

bertekanan. Untuk men"egah agar minyak pelumas tidak b!"!r keluar dari bantalan,

dipasang labyrint seal dan udara perapat.

Bantalan jurnal berfungsi untuk menjaga p!r!s dari pergeseran kearah radial.

Untuk men"egah p!r!s bergeser, pada ujung p!r!s sisi k!mpres!r dipasang bantalan

aksial #thrust bearing$.

4ambar >5, "asing bantalan jurnal

4ambar >=, Bantalan &urnal dengan sistem penyangga tangensial

TOTO B/UNJ/200 29





SURALAYA



". Accessor' (Au%iliar') Gear

""ess!ry gear adalah r!da gigi yang menghubungkan p!r!s turbin dengan starting

de8i"e, turning gear atau p!mpa bahan bakar minyak dan peralatan lainnya.

Pada saat turbin gas ber!perasi, a""ess!ry gear berfungsi sebagai gigi

penggerak peralatan bantu yang digerakkan !leh p!r!s turbin.

4ambar >F, diagram a""ess!ries gear .

g. Starting De#ice

Turbin gas tidak dapat dijalankan #start$ tanpa bantuan tenaga pemutar dari luar.

Sebagaimana telah disebutkan diatas turbin gas digerakkan !leh fluida kerja berupa gaspanas. 4as panas merupakan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara. Udara

diper!leh dari k!mpres!r aksial yang diputar !leh turbin gas.

Pada saat mesin turbin gas st!p, maka k!mpres!r tidak menghasilkan udara. 9leh sebab

itu untuk menjalankan mesin turbin gas diperlukan alat pemutar awal. ungsi alat

pemutar awal #starting de8i"e$ adalah memutar turbin dari ke"epatan n!l hingga mampu

berputar dengan kemampuan sendiri.

lat pemutar awal turbin gas dapat menggunakan *

)esin diesel )!t!r listrik

)!t!r generat!r

TOTO B/UNJ/200 30





SURALAYA



4ambar >G, p!sisi l!ad gear

&. Load Gear (Reduction Gear)Untuk menghasilkan frekuensi listrik 52 70, maka generat!r dua kutub harus diputar pada

>222 rpm. Padahal sebagian mesin turbin menghasilkan putaran lebih dari >222 rpm

#"!nt!hnya LST9) mempunyai putaran turbin 5122 rpm$. Untuk itu diperlukan adanya

gigi penurun putaran yang akan menurunkan putaran turbin menjadi >222 rpm. lat untuk

menurunkan putaran p!r!s turbin disebut l!ad gear atau redu"ti!n gear.

Tetapi turbin gas )itsubishi m!del F21- memiliki putaran >222 rpm sehingga tidak

memerlukan l!ad gear.

<!nt!h gambar l!ad gear ditunjukkan pada gambar ??. 4ear h!using terdiri atas l!wer

"asing dan upper "asing yang dibaut menjadi satu. Untuk menghilangkan gaya aksial,bentuk giginya dipilih miring dengan arah berlawanan.

TOTO B/UNJ/200 31





SURALAYA



4ambar >H, L!ad gear

Turbin Uap & Gas

Documents

Transcript of Turbin Uap & Gas