BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Turbin merupakan sebuah alat yang salah satunya digunakan untuk
membangkitkan suatu energi. Di Indonesia telah tersebar berbagai
macam turbin, mulai dari turbin gas, turbin air dan turbin uap.
Turbin sangat membantu dalam kehidupan sehari-hari kita, salah
satunya untuk memenuhi kebutuhan kita yang tidak lepas dari alat
tersebut, yaitu listrik. Dengan turbin kita dapat melakukan
kegiatan malam tanpa harus dalam kondisi gelap. Kegiatan malam akan
berjalan lancar dengan adanya listrik yang tidak lepas dari turbin
tersebut.
Semakin banyaknya turbin dan pesatnya perkembangan turbin
tersebut, kini turbin tak asing lagi. Segala macam cara dilakukan
untuk memodifikasi kembali turbin tersebut hanya untuk meningkatkan
kenyamanan bagi pemakai, baik individu maupun kelompok. Terlebih
lagi dengan adanya perkembangan teknologi saat ini, proses
pemodifikasian turbin tersebut menjadi lebih mudah dilakukan.
Dengan adanya berbagi macam turbin tersebut yang telah tersebar
hingga dipelosok Indonesia, maka kami berupaya untuk menulis sebuah
makalah yang menyangkut permasalahan tersebut yaitu Turbin Uap dan
Turbin Gas.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, penulis merumuskan
rumusan masalah sebagai berikut.
1. Apa itu turbin uap dan turbin gas?2. Komponen apa saja yang
terdapat pada turbin uap dan gas?3. Bagaimana prinsip kerja turbin
uap dan gas?4. Apa sajakah jenis-jenis turbin uap dan gas itu?C.
Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Mengidentifikasikan definisi dari turbin uap dan turbin
gas.2. Menentukan komponen-komponen dari turbin uap dan turbin
gas.3. Menjelaskan cara kerja dari turbin uap dan turbin gas.4.
Dapat menentukan macam-macam turbin yang biasa dipakai
sehari-hari.
BAB II
PEMBAHASANTurbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil
energi dari aliran fluida. Turbin sederhana memiliki satu bagian
yang bergerak, "asembli rotor-blade". Fluida yang bergerak
menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi untuk
menggerakkan rotor. Contoh turbin awal adalah kincir angin dan roda
air.
Sebuah turbin yang bekerja terbalik disebut kompresor atau pompa
turbo. Tenaga yang dihasilkan turbin dapat dimanfaatkan untuk
menggerakkan kompressor atau pompa dan dapat juga untuk
menghasilkan listrik jika disambungkan dengan generator. Turbin ada
yang berskala kecil ada juga yang berskala besar tergantung
bagaimana kita menginginkan menggunakan turbine tersebut.
MACAM-MACAM TURBINE BERDASARKAN PENGGERAKNYA
1. Gas Turbine / Turbin Gas
2. Turbin air
3. Steam Turbine / Turbin Uap
Turbin gas, uap dan air biasanya memiliki "casing" sekitar
baling-baling yang memfokus dan mengontrol fluid. "Casing" dan
baling-baling mungkin memiliki geometri variabel yang dapat membuat
operasi efisien untuk beberapa kondisi aliran fluid. Energi
diperoleh dalam bentuk tenaga "shaft" berputar.
Turbin UapA. Definisi Turbin Uap
Turbin uap pertama kali dibuat oleh William Avery (Amerika) pada
1831 untuk menggerakan mesin gergaji. Selanjutnya teori berkembang
mengikuti aplikasinya. Parsons, Charles G. Curtis dan Carl Gustav
Patrik mengembangkannya dengan membuat turbin-turbin uap yang lain,
dengan susunan sudu lebih dari satu baris. Istilah turbin berasal
dari bahasa latin yaituturboyang berarti putar. Karena energi yang
digunakan untuk memutar poros turbin adalah energi potensial fluida
maka turbin sendiri termasuk ke dalam golongan mesin-mesin
fluida.
Mesinmesin fluida adalah mesin yang berfungsi mengubah energi
mekanis pada poros menjadi energi potensial fluida atau sebaliknya,
yaitu mengubah energi potensial fluida menjadi energi mekanis pada
poros.
Secara umum mesin fluida dapat digolongkan menjadi dua golongan
besar, yaitu:
1.Mesin kerja, adalah mesin fluida yang berfungsi mengubah
energi mekanis pada poros menjadi energi potensial fluida, misalnya
: pompa, kompresor, blower, dan lain-lain.
2.Mesin tenaga, adalah mesin fluida yang berfungsi mengubah
energi potensial fluida menjadi energi mekanis pada poros, misalnya
: kincir angin, turbin air, turbin gas, dan turbin uap.
Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi
potensial uap menjadi energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi
energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin
langsung atau dengan bantuan roda gigi reduksi, dihubungkan dengan
mekanisme yang digerakkan. Tergantung pada jenis mekanisme yan
digerakkan, turbin kukus dapat dipergunakan pada berbagai bidang
industri, untuk pembangkit tenaga listrik, dan untuk
transportasi.
Ide turbin uap ini sudah lama. Sudah umum diketahui bahwa
kira-kira tahun 120 S.M. Hero Alexandera membuat prototipe turbin
yang pertama yang bekerja berdasarkan prinsip reaksi. Alat ini yang
menjelma menjadi instalasi tenaga kukus yang primitif
Turbin uap (kukus) secara umum diklasifikasikan kedalam tiga
jenis impuls, dan gabungan (impuls-reaksi), yang tergantung pada
cara perolehan perubahan energi potensial menjadi energi kinetik
semburan kukus.
B. Macam-macam Uap
Proses pembentukan uap terbagi atas dua jenis, yaitu :
1.Uap air
yaitu uap yang terbentuk diatas permukaan air sebagai akibat
dari penurunan tekanan di atas permukaan air sampai tekanan
penguapan yang sesuai dengan temperatur permukaan air tersebut pada
titik didih dan pada tekanan di bawah tekanan atmosfir bumi.
Penurunan tekanan ini diantaranya disebabkan karena adanya tekanan
uap jenuh yang sesuai dengan temperatur permukaan air maka akan
terjadi penguapan.
2.Uap panas
yaitu uap yang terbentuk akibat mendidihnya air , aliran
mendidih bila tekanan dan temperatur berada pada kondisi didih.
Misalnya bila air tekanan 1 bar maka air tersebut akan mendidih
pada suhu didih (99,630C).
Uap yang terbentuk pada tekanan dan temperatur didih disebut uap
jenuh saturasi (saturated steam). Apabila uap jenuh dipanaskan pada
tekanan tetap, maka uap akan mendapat pemanasan lanjut (temperatur
naik). Uap yang demikian disebut uap panas lanjut (uap adi panas)
atau superheated steam.
Menurut keadaannya uap ada tiga jenis, yaitu :
Uap jenuh
Uap jenuh merupakan uap yang tidak mengandung bagian-bagian air
yang lepas dimana pada tekanan tertentu berlaku suhu tertentu.
Uap kering
Uap kering merupakan uap yang didapat dengan pemanas lanjut dari
uap jenuh dimana pada tekanan terbentuk dan dapat diperoleh
beberapa jenis uap kering dengan suhu yang berlainan.
Uap basah
Uap basah merupakan uap jenuh yang bercampur dengan
bagian-bagian air yang halus yang temperaturnya sama.
C. Komponen-komponen Turbin UapTurbin uap terdiri dari beberapa
bagian utama seperti : Rumah turbin (casing), bagian yang berputar
(Rotor), sudu-sudu yang dipasang pada rotor maupun casing, bantalan
untuk menyangga rotor.
Stator
Stator turbin pada dasarnya terdiri dari dua bagian, yaitu
casing dan sudu diam (fixed blade). Namun untuk tempat kedudukan
sudu-sudu diam dipasang diapragma.
Casing
Casing merupakan rumah turbin yang membentuk ruangan (chamber)
disekeliling rotor sehingga memungkinkan uap mengalir melintasi
sudu-sudu. Pedestal yang berfungsi untuk menempatkan bantalan
sebagai penyangga rotor juga dipasangkan pada casing. Umumnya salah
satu pedestal diikat (anchored) mati kepondasi. Sedang yang lain
ditempatkan diatas rel peluncur (Sliding feet) sehinggga casing
dapat bergerak bebas akibat pengaruh pemuaian maupun penyusutan
(contraction).
Biasanya pedestal yang diikat pada pondasi adalah pedestal sisi
tekanan rendah atau sisi yang berdekatan dengan generator
(generator end). Sedang sisi yang lain dibiarkan untuk dapat
bergerak dengan bebas. Ketika temperatur casing dan rotor naik,
maka seluruh konstruksi turbin akan memuai. Dengan penempatan salah
satu pedestal diatas rel peluncur, maka seluruh bagian turbin dapat
bergerak dan bebas ketika memuai seperti diilustrasikan pada gambar
1
Gambar 1. Konstruksi Casing Pada Pondasi.
Konfigurasi Casing
Casing utuh
Seluruh bagian casing merupakan satu kesatuan. Umumnya
diterapkan pada konstruksi turbin-turbin kecil.
Casing Terpisah (Split Casing)
Casing turbin merupakan 2 bagian yang terpisah secara horizontal
dan disambungkan menjadi satu dengan baut-baut pengikat. Kedua
bagian casing tersebut masingmasing disebut casing bagian atas (Top
half) dan casing bagian bawah (Bottom half). Konstruksi ini lebih
banyak dipakai karena pembongkaran dan pemasangannya yang relatif
lebih mudah.
Rancangan Casing
Dari klasifikasi ini casing turbin dibedakan menjadi 3 kategori
yaitu single casing, double casing dan triplle casing. Single
Casing
Umumnya diterapkan pada rancangan turbin-turbin lama dan
kapasitas kecil. Meskipun demikan, turbin-turbin saat inipun masih
ada yang menerapkan rancangan single casing terutama pada
turbin-turbin untuk penggerak pompa air pengisi ketel (BFPT). Bila
rancangan ini diterapkan untuk turbin-turbin besar, maka casing
turbin akan menjadi sangat tebal sehinggga memerlukan waktu yang
cukup lama untuk periode "warming" ketika start hingga mencapai
posisi memuai penuh. Hal ini disebabkan karena dinding casing
sangat tebal dan hanya dipanaskan oleh uap dari satu sisi yaitu
sisi bagian dalam. Kondisi ini mengakibatkan terjadinya perbedaan
temperatur yang cukup besar antara permukaan bagian dalam casing
dengan permukaan bagian luar.
Dengan demikian maka waktu yang diperlukan untuk pemerataan
temperature menjadi lebih lama. Ilustrasi turbin single casing
dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Turbin Single Casing.
Double Casing
Dalam rancangan double casing, Turbin terdiri dari 2 casing utuk
setiap selinder. Dengan demikian maka ketebalan masing-masing
casing hanya setengah dari ketebalan single casing. Dengan demikian
maka proses pemerataan panas dan ekspansi menjadi lebih cepat.
Disamping itu, karena setiap segmen casing menjadi lebih ringan,
maka pemeliharaan menjadi lebih mudah dan lebih cepat. Ilustrasi
untuk Turbin double casing dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Turbin Double Casing.
Tripple Casing
Dalam rancangan tripple casing, setiap selinder terdiri dari 3
buah casing yaitu inner casing, intermediate casing dan outer
casing. Seperti diperlihatkan pada gambar 4.
Gambar 4. Turbin Triple Casing.
Rotor
Rotor turbin terdiri dari poros beserta cincin-cincin yang
terbentuk dari rangkaian sudusudu yang dipasangkan sejajar
sepanjang poros.Rotor adalah bagian dari turbin yang mengubah
energi yang terkandung dalam uap menjadi energi mekanik dalam
bentuk putaran poros.Secara umum ada 2 macam tipe rotor turbin
yaitu rotor tipe piringan (disk) dan rotor tipe drum
1. Rotor Tipe Disk
Pada rotor tipe ini, piringan-piringan (disk) dipasangkan pada
poros sehingga membentuk jajaran piringan seperti terlihat pada
gambar 5.
Gambar. 5. Rotor Tipe Cakra (Disk).
2. Rotor Tipe Drum
Pada rotor tipe ini, poros dicor dan dibentuk sesuai yang
dikehendaki dan rangkaian sudusudu Iangsung dipasang pada poros.
Rotor tipe drum sangat fleksibel dan dapat dipakai hampir untuk
semua jenis turbin. Ilustrasi rotor jenis ini dapat dilihat pada
gambar 6.
Gambar. 6. Rotor Tipe Drum.
Sudu
Sudu adalah bagian dari turbin dimana konversi energi terjadi.
Sudu sendiri terdiri dari bagian akar sudu, badan sudu dan ujung
sudu seperti terlihat pada gambar 7.
Gambar 7. Sudu Turbin.
Sudu seperti terlihat pada gambar 7, tersebut kemudian dirangkai
sehingga membentuk satu lingkaran penuh. Rangkaian sudu tersebut
ada yang difungsikan sebagai sudu jalan dan ada yang difungsikan
menjadi suhu tetap. Rangkaian sudu jalan dipasang disekeliling
Rotor sedang rangkaian sudu tetap dipasang disekeliling casing
bagian dalam.
Rangkaian sudu jalan berfungsi untuk kinetik uap menjadi energi
mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Sedangkan sudu tetap,
selain ada yang berfungsi untuk mengubah energi panas menjadi
energi kinetik, tetapi ada jugs yang berfungsi untuk membalik arah
aliran uap. Contoh dari rangkaian sudu jalan dapat dilihat pada
gambar 8.
Gambar 8. Sudu Jalan.
Dalam gambar 8, terlihat bahwa bagian akar sudu ditanamkan
kedalam alur-alur disekeliling Rotor sedangkan bagian ujung-ujung
sudu disatukan oleh plat baja penghubung yang disebut "SHROUD".
Shroud berfungsi untuk memperkokoh serta mengurangi vibrasi dari
rangkaian sudu-sudu. Sudu-sudu tetap umumnya dirangkai membentuk
setengah lingkaran pada sebuah segmen yang disebut diapragma
seperti terlihat pada gambar 9.
Gambar. 9. Sudu Tetap.
Bantalan
Sebagai bagian yang berputar, rotor memiliki kecenderungan untuk
bergerak baik dalam arah radial maupun dalam arah aksial.Karena itu
rotor harus ditumpu secara baik agar tidak terjadi pergeseran
radial maupun aksial yang berlebihan. Komponen yang dipakai untuk
keperluan ini disebut bantalan (bearing). Turbin uap umumnya
dilengkapi oleh bantalan jurnal (journal bearing) dan bantalan
aksial (Thrust bearing) untuk menyangga rotor maupun untuk
membatasi pergeseran rotor. Gambar 10, memperlihatkan contoh
tipikal kedua jenis bantalan tersebut.
Gambar 10. Bantalan.Pada bantalan jurnal, permukaaan bagian
dalam yang mungkin dapat kontak langsung dengan permukaaan poros
dilapisi oleh logam putih (white metal/babbit) yang lunak.
Disamping itu juga terdapat saluran-saluran tempat minyak pelumas
mengalir masuk ke bantalan dan saluran dimana minyak pelumas dapat
mengalir keluar meninggggalkan bantalan.
Sedangkan pada bantalan aksial (Thrust bearing), umumnya terdiri
dari piringan (Thrust Collar) yang merupakan bagian dari poros dan
dua sepatu (Thrust pad) yang diikatkan ke Casing. Bantalan aksial
berfungsi untuk mengontrol posisi aksial rotor relatif terhadap
casing.D. Prinsip Kerja Turbin UapTurbin uap terdiri dari sebuah
cakram yang dikelilingi oleh daun-daun cakram yang disebut
sudu-sudu. Sudu-sudu ini berputar karena tiupan dari uap bertekanan
yang berasal dari ketel uap, yang telah dipanasi terdahulu dengan
menggunakan bahan bakar padat, cair dan gas.
Uap tersebut kemudian dibagi dengan menggunakan control valve
yang akan dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung
dengan pompa dan juga sama halnya dikopel dengan sebuah generator
singkron untuk menghasilkan energi listrik.
Setelah melewati turbin uap, uap yang bertekanan dan
bertemperatur tinggi tadi muncul menjadi uap bertekanan rendah.
Panas yang sudah diserap oleh kondensor menyebabkan uap berubah
menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler. Sisa
panas dibuang oleh kondensor mencapai setengah jumlah panas semula
yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisisensi thermodhinamika suatu
turbin uap bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang modern
mempunyai temperatur boiler sekitar 5000C sampai 6000C dan
temperatur kondensor 200C sampai 300C.( Shlyakhin,P: Turbin uap.
Hal 12).
Siklus ideal dari suatu sistem turbin uap sederhana adalah
siklus Rankine tertutup yang dapat digambar pada diagram T vs s
atau pada diagram h vs s sperti terlihat pada gambar 2 dan 3.
Daerah dibawah garis lengkung k - K - k pada diagram T - s dan h
- s merupakan daerah campuran fasa cair dan uap. Uap di dalam
daerah tersebut biasanya juga dinamakan basah. Garis k - K dinamai
garis cair (jenuh), dimana pada dan di sebelah kiri daerah tersebut
air ada di fasa cair. Sedangkan garis K - k dinamai garis uap
jenuh, di mana pada dan di sebelah kanan garis tersebut air ada
dalam fasa uap (gas).
Uap di mana temperatur dan tekanan pada titik tersebut
berturut-turut dinamai temperatur kritis dan tekanan kritis.
Pada titik kritis keadaan cair jenuh dan uap jenuh adalah
identik. Untuk air, tekanan kritisnya Pc = 218,3 atm (3206,2 psia)
dan temperatur kritisnya adalah Tc = 374,2 oC (7045,4 oF). Pada
tekanan lebih tinggi dari Pc tidak dapat diketahui dengan pasti
bilamana dan di mana perubahan dari fasa cair ke fasa uap. Tetapi
dalam hal tersebut biasanya dikatakan bahwa air ada dalam fasa cair
apabila temperaturnya di bawah Tc dan ada dalam fasa uap apabila
temperaturnya lebih tinggi dari pada Tc.
Siklus Rankine tertutup terdiri dari beberapa proses sebagai
berikut :1 ---> 2 Proses pemompaan isentropis di dalam
pompa.2---> 2---> 3 Proses pemasukan kalor atau pemanasan
pada tekanan konstan di dalam ketel.3---> 4 Proses ekspansi
isentropik di dalam turbin atau mesin uap lainnya.4---> 1 Proses
pengeluaran kalor atau pengembunan pada tekanan konstan di dalam
kondensor.
Meskipun demikian, masih banyak variasi dari siklus Rankine
tersebut di atas. Misalkan kemungkinan diadakannya pemanasan lanjut
dari 3---> 3 sehingga siklusnya menjadi
1--->2--->3--->3--->4--->1.
Menurut hukum termodinamika, kerja yang dihasilkan oleh suatu
proses siklus adalah sama dengan jumlah perpindahan kalor pada
fluida kerja selama proses siklus tersebut berlangsung.
Selanjutnya,secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah
sebagai berikut:
Uap masuk ke dalam turbin melalui nosel. Di dalam nosel energi
panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami
pengembangan.
Tekanan uap pada saat keluar dari nosel, lebih kecil dari pada
saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap
keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk kedalam nosel.
Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu
turbin yang berbentuk lengkung dan dipasang di sekeliling roda
turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah di antara sudu-sudu
turbin itu dibelokkan arahnya mengikuti lengkungan dari sudu
turbin. perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong
sudu dan kemudian memutar roda dan poros turbin.
Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkan sudu
turbin, berarti hanya sebagian energi kinetis dari uap yang diambil
oleh sudu-sudu turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang
tersisa saat meninggalkan sudu turbin dapat dimanfaatkan, maka pada
turbin umumnya dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum
memasuki baris kedua sudu gerak, arah kecepatan uap harus dirubah
lebih dahulu. Maka di antara baris pertama dan baris kedua sudu
gerak dipasang satu baris sudu tetap (guide blade) yang berguna
untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris
kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.
Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus
dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia
dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi
turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif
kecil.
E. Klasifikasi Turbin Uap
Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang
berbeda sebagai berikut :1. Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip
Kerjanya
a) Turbin impuls, Energi potensial uap diubah menjadi energi
kinetik di dalam nosel.
Adapun turbin impuls mengubah energi potensial uapnya menjadi
energi kinetik didalam nosel (yang dibentuk oleh sudu-sudu diam
yang berdekatan). Nosel diarahkan kepada sudu gerak. Didalam
sudu-sudu gerak, energi kinetik diubah menjadi energi mekanis.
Energi potensial uap berupa ekspansi uap, yang diperoleh dari
perubahan tekanan awal hingga tekanan akhirnya di dalam sebuah
nosel atau dalam satu grup nosel yang ditempatkan didepan sudu-sudu
cakram yang berputar. Penurunan tekanan uap didalam nosel diikuti
dengan penurunan kandungan kalornya yang terjadi didalam nosel. Hal
ini menyebabkan naiknya kecepatan uap yang keluar dari nosel
(energi kinetik). Kemudian energi kecepatan semburan uap yang
keluar dari nosel yang diarahkan kepada sudu gerak (sudu-sudu
cakram yang berputar) memberikan gaya impuls pada-pada sudu gerak
sehingga menyebabkan sudu-sudu gerak berputar (melakukan kerja
mekanis).
Atau bisa dafahami secara sederhana pronsip kerja dari turbin
impuls yaitu turbin yang proses ekspansi lengkap uapnya hanya
terjadi pada kanal diam (nosel) saja, dan energi kecepatan diubah
menjadi kerja mekanis pada sudu-sudu turbin. Kecepatan uap yang
keluar dari turbin jenis ini bisa mencapai 1200/detik. Turbin jenis
ini pertama kali dibuat oleh de Laval, yang mana turbin ini mampu
beroperasi pada putaran 30.000rpm. Pada aplikasinya turbin impuls
ini dilengkapi dengan roda gigi reduksi untuk memindahkan momen
putar ke mekanisme yang akan digerakkan seperti generator
listrik.
b) Turbin reaksi, Ekspansi uap terjadi pada sudu pengarah dan
sudu gerak.Turbin reaksi yaitu turbin yang ekspansi uapnya tidak
hanya terjadi pada laluan-laluan sudu pengarah (nosel) yang tetap
saja tetapi juga terjadi pada laluan sudu gerak (sudu-sudu cakram
yang berputar), sehingga terjadi penurunan keseluruhan kandungan
kalor pada semua tingkat sehingga terdistribusi secara seragam.
Turbin yang jenis ini umumnyan digunakan untuk kepentingan
industri. Kecepatan uap yang mengalir pada turbin (yang biasanyan
nekatingkat) lebih rendah yaitu sekitar 100 200 m/detik.2. Menurut
jumlah tingkat tekanan
a) Turbin satu tingkat yang memiliki kapasitas tenaga kecil,
biasanya digunakan untuk menggerakkan kompresor, pompa, dan
mesin-mesin lainnya yang kapasitas tenaganya kecil.
b) Turbin bertingkat banyak (neka tingkat), yaitu turbin yang
dibuat untuk kapasitas tenaga dari kecil kepada yang besar dan
biasanya terdiri dari susunan beberapa nosel dan beberapa cakram
yang ditempatkan berurutan dan berputar pada satu poros yang
sama.
3. Menurut arah aliran uap
a) Turbin aksial, yang uapnya mengalir dengan arah yang sejajar
terhadap poros turbin.
b) Turbin radial, yang arah aliran uapnya tegak lurus terhadap
poros turbin.
4. Menurut jumlah silinder
a) turbin silinder tunggal
b) turbin silinder ganda
c) turbin lebih dari dua5. Menurut kondisi uap yang
digunakan
a) Turbin tekanan lawan, yaitu bila tekanan uap bekas sama
dengan tekanan uap yang dibutuhkan untuk keperluan proses kegiatan
pabrik. Turbin ini tidak mengalami kondensasi uap bekas.
b) Turbin kondensasi langsung, yaitu turbin yang
mengondensasikan uap bekasnya langsung ke dalam kondensor, guna
mendapatkan air kondensat untuk pengisi air umpan ketel.
c) Turbin ekstraksi dengan tekanan lawan, dimana uap bekas
digunakan untuk keperluan proses.
d) Turbin ekstraksi dengan kondensasi, dimana sebagian uapnya
dipakai untuk proses dan sebagian lagi untuk penyediaan kondensat
air pengisi ketel uap.
e) Turbin kondensasi dengan ekstraksi ganda, uap bekas dari
turbin dipakai untuk kebutuhan beberapa tingkat ekstraksi da
sisanya dijadikan kondensasi dalam kondensor untuk kebutuhan air
pengisi ketel uap.
f) Turbin non kondensasi dengan aliran langsung dan tanpa ada
ekstraksi serta kondensasi, uap bekas dibuang ke udara luar dengan
tekanan lawan sama atau melebihi dari 1 atm.
g) Turbin non kondensasi dengan ekstraksi, uap bekas tidak
dikondensasikan, hanya digunakan untuk proses.
6. Menurut kondisi uap yang masuk ke dalam turbina) Turbin
tekanan rendah dimana tekanan uapnya 2 kg/cm2b) Turbin tekanan
menengah, tekanan uap sampai dengan 40 kg/cm2c) Turbin tekanan
tinggi, tekanan uap sampai dengan 170 kg/cm2d) Tubin tekanan sangat
tinggi, tekanan uap di atas 170 kg/cm2F. Keunggulan, Kerugian dan
Penggunaan Turbin UapKeunggulan:
biaya operasional murah karena dapat menggunakan bahan bakar
kualitas rendah
dapat menyediakan uap untuk proses dalam industryKerugian :
biaya investasi mahal karena ukurannya sangat besar
susah dipindahkan dan di-install
butuh waktu untuk startingPenggunaan: Pembangkit listrik tenaga
uap (PLTU) adalah pembangkit yang mengandalkan energikinetik dari
uap untuk menghasilkan energi listrik.Bentuk utama dari pembangkit
listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbinyang
digerakkan oleh tenaga kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit
listrik tenaga uapmenggunakan berbagai macam bahan bakar terutama
batu bara dan minyak bakar serta MFOuntuk start up awal.Turbin
GasA. Pengertian Turbin Gas
Turbin gas adalah sebuah mesin panas pembakaran dalam, proses
kerjanya seperti motor bakar yaitu udara atmosfer dihisap masuk
kompresor dan dikompresi, kemudian udara mampat masuk ruang bakar
dan dipakai untuk proses pembakaran, sehingga diperoleh suatu
energi panas yang besar. Energi panas tersebut diekspansikan pada
turbin dan menghasilkan energi mekanik pada poros. Sisa gas
pembakaran yang ke luar turbin menjadi energi dorong (turbin gas
pesawat terbang). Jadi jelas bahwa turbin gas adalah mesin yang
dapat mengubah energi panas menjadi energi mekanik atau dorong.
Persamaan turbin gas dengan motor bakar adalah pada proses
pembakarannya yang terjadi di dalam mesin itu sendiri.
Menurut Dr. J. T. Retaliatta, sistim turbin gas ternyata sudah
dikenal pada jaman Hero of Alexanderia. Disain pertama turbin gas
di buat oleh John Barber seorang Inggris pada tahun 1791. Sistem
tersebut bekerja dengan gas hasil pembakaran batu bara, kayu atau
minyak, kompresornya digerakkan oleh turbin dengan perantaraan
rantai roda gigi. Pada tahun 1872, Dr. F. Stolze merancang sistem
turbin gas yang menggunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang
digerakkan langsung oleh turbin reaksi tingkat ganda. Tahun 1908,
sesuai dengan konsepsi H. Holzworth, dibuat suatu sistem turbin gas
yang mencoba menggunakan proses pembakaran pada volume konstan.
Tetapi usaha tersebut dihentikan karena terbentur pada masalah
konstruksi ruang bakar dan tekanan gas pembakaran yang berubah
sesuai beban. Tahun 1904, Societe des Turb omoteurs di Paris
membuat suatu sistem turbin gas yang konstruksinya berdasarkan
disain Armengaud dan Lemate yang menggunakan bahan bakar cair.
Temperatur gas pembakaran yang masuk sekitar 450oC dengan tekanan
45 atm dan kompresornya langsung digerakkan oleh turbin.
Selanjutnya, perkembangan sistem turbin gas berjalan lambat
hingga pada tahun 1935 sistem turbin gas mengalami perkembangan
yang pesat dimana diperoleh efisiensi sebesar lebih kurang 15 %.
Pesawat pancar gas yang pertama diselesaikan oleh British Thomson
Houston Co pada tahun 1937 sesuai dengan k onsepsi Frank Whittle
(tahun 1930).
Saat ini sistem turbin gas telah banyak diterapkan untuk
berbagai keperluan seperti mesin penggerak generator listrik, mesin
industri, pesawat terbang dan lainnya. Sistem turbin gas dapat
dipasang dengan cepat dan biaya investasi yang relatif rendah jika
dibandingkan dengan instalasi turbin uap dan motor diesel untuk
pusat tenaga listrik.
B. Prinsip Kerja Turbin Uap
Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara
(inlet). Kompresor ini berfungsi untuk menghisap dan menaikkan
tekanan udara tersebut, akibatnya temperatur udara juga meningkat.
Kemudian udara yang telah dikompresi ini masuk kedalam ruang bakar.
Di dalam ruang bakar disemprotkan bahan bakar sehingga bercampur
dengan udara tadi dan menyebabkan proses pembakaran. Proses
pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan
sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan
temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas
melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran
tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas
tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar
beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah melewati
turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang
(exhaust).Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistim turbine
gas adalah sebagai berikut:1.Pemampatan (compression) udara di
hisap dan dimampatkan2.Pembakaran (combustion) bahan bakar
dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di
bakar.3.Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan
mengalir ke luar melalui nozel (nozzle)4.Pembuangan gas (exhaust)
gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.
Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap
terjadi kerugian- kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya
yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya
performansi turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut
dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas.
Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:
Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian
tekanan (pressure losses) di ruang bakar.
Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang
menyebabkan terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan
angin.
Berubahnya nilai cp dari fluida kerja akibat terjadinya
perubahan temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida
kerja.
Adanya mechanical loss, dsb.
Untuk memperkecil kerugian ini hal yang dapat kita lakukan
antara lain dengan perawatan (maintanance) yang teratur atau dengan
memodifikasi peralatan yang ada.
C. Siklus Turbin Gas
Tiga siklus turbin gas yang dikenal secara umum, yaitu:
a. Siklus Ericson
Merupakan siklus mesin kalor yang dapat balik (reversible) yang
terdiri dari dua proses isotermis dapat balik (reversible
isotermic) dan dua proses isobarik dapat balik (reversible
isobaric). Proses perpindahan panas pada proses isobarik
berlangsung di dalam komponen siklus internal (regenerator), dimana
effisiensi termalnya adalah : hth = 1 T1/Th, dimana T1 = temperatur
buang dan Th = temperatur panas.b. Siklus Stirling
Merupakan siklus mesin kalor dapat balik, yang terdiri dari dua
proses isotermis dapat balik (isotermal reversible) dengan volume
tetap (isokhorik). Efisiensi termalnya sama dengan efisiensi termal
pada siklus Ericson.
c. Siklus Brayton
Siklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk
turbin gas, sehingga saat ini siklus ini yang sangat populer
digunakan oleh pembuat mesin turbine atau manufacturer dalam
analisa untuk performance upgrading. Siklus Brayton ini terdiri
dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses
pelepasan panas pada tekanan konstan. Pada siklus Bryton tiap-tiap
keadaan proses dapat dianalisa secara berikut:
Gambar. Sistem turbin gas, diagram P-v, diagram T-s
Proses 1 ke 2 (kompresi isentropik).
Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor: Wc = ma (h2 h1).
Proses 2 ke 3
pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan. Jumlah kalor yang
dihasilkan: Qa = (ma + mf) (h3 h2).
Proses 3 ke 4
ekspansi isentropik didalam turbin. Daya yang dibutuhkan turbin:
WT = (ma + mf) (h3 h4).
Proses 4 ke 1
pembuangan panas pada tekanan konstan ke udara. Jumlah kalor
yang dilepas: QR = (ma + mf) (h4 h1).
D. Klasifikasi Turbin Gas
Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi
poros dan lainnya.
Menurut siklusnya turbin gas terdiri dari:
Turbin gas siklus terbuka (Open cycle)
Sebuah turbin gas siklus terbuka sederhana terdiri dari
kompresor, ruang bakar dan turbin. Kompresor mengambil udara ambien
dan menaikkan tekanannya. Panas ditambahkan pada udara di ruang
bakar dengan membakar bahan bakar dan meningkatkan suhunya.
Gas-gas yang dipanaskan keluar dari ruang pembakaran yang
kemudian diekspan ke turbin membuat mekanik bekerja. Selanjutnya
daya yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk mendorong
kompresor dan aksesoris lainnya dan sisanya digunakan untuk
pembangkit listrik. Karena udara ambien masuk ke kompresor dan gas
yang keluar dari turbin di buang ke atmosfer, media kerja harus
digantikan terus-menerus. Jenis siklus ini dikenal sebagai siklus
turbin gas terbuka dan umum digunakan di sebagian besar pembangkit
listrik turbin gas karena memiliki banyak kelebihan.Sangat penting
mencegah debu memasuki kompresor untuk meminimalkan erosi dan
deposisi pada bilah dan bagian-bagian kompresor dan turbin yang
dapat merusak profil dan efisiensinya. Pengendapan karbon dan abu
pada bilah turbin sama sekali tidak diinginkan karena akan
mengurangi efisiensi turbin.
Gambar. Turbin gas siklus terbuka
Turbin gas siklus tertutup (Close cycle)Siklus gas turbin
tertutup yang berasal dan dikembangkan di Swiss. pada tahun 1935,
J. Ackeret dan C. Keller pertama kali diusulkan jenis mesin dan
pabrik pertama selesai pada tahun 1944 di Zurich.Dalam turbin gas
siklus tertutup, fluida kerja (udara atau gas) keluar dari
kompresor dipanaskan dalam pemanas dengan sumber eksternal pada
tekanan konstan. Suhu tinggi dan tekanan udara tekanan tinggi
keluar dari pemanas eksternal dilewatkan melalui turbin. Cairan
yang keluar dari turbin didinginkan ke suhu aslinya dalam pendingin
menggunakan sumber pendingin eksternal sebelum diteruskan ke
kompresor. Fluida kerja terus digunakan dalam sistem tanpa fase dan
panas yang dibutuhkan diberikan kepada fluida kerja dalam penukar
panas.
Gambar. Turbin gas siklus tertutupPerbedaan dari kedua tipe ini
adalah berdasarkan siklus fluida kerja. Pada turbin gas siklus
terbuka, akhir ekspansi fluida kerjanya langsung dibuang ke udara
atmosfir, sedangkan untuk siklus tertutup akhir ekspansi fluida
kerjanya didinginkan untuk kembali ke dalam proses awal.
Berdasarkan konstruksi poros, turbin gas diklasifikasikan dalam
dua jenis, yaitu :
Turbin Gas Poros Tunggal (Single Shaft)
Turbin jenis ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik
yang menghasilkan energi listrik untuk keperluan proses di
industri.
Gambar. Turbin Gas Poros Tunggal (Single Shaft)
Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)Turbin jenis ini merupakan
turbin gas yang terdiri dari turbin bertekanan tinggi dan turbin
bertekanan rendah, dimana turbin gas ini digunakan untuk
menggerakkan beban yang berubah seperti kompresor pada unit
proses.
Gambar. Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)
Berdasarkan aplikasi dari turbin gas, diklasifikasikan dalam dua
jenis, yaitu :
Industrial heavy-duty gas turbine
Daya keluaran yang besar.
Berumur panjang.
Memiliki efisiensi paling tinggi dibanding tipe turbin gas
lain.
Tidak berisik dibandingkan dengan Aircraft-derivative gas
turbine.
Gambar. Industrial heavy-duty gas turbine
Aircraft-derivative gas turbine
Paling banyak digunakan pada Power Plant.
Biaya instalasi yang relative murah.
Peralatan start-up membutuhkan daya yang kecil.
Proses start-up dan shut-down dapat dilakukan dengan cepat.
Dapat meng-handle fluktuasi perubahan beban.
Gambar. Aircraft-derivative gas turbine
Berdasarkan kapasitas, turbin gas diklasifikasikan dalam dua
jenis, yaitu: Medium-range gas turbine
Kapasitas berkisar antara 5000 15000 hp (3,7 11,2 MW).
Memiliki efisiensi yang cukup tinggi.
Pada kompresor terdapat 10 16 tingkat sudu, dengan rasio tekanan
sekitar 5 -11.
Biasanya menggunakan regenerator untuk meninggkatkan Efisiensi
Small gas turbine
Kapasitas dibawah 500 hp (3,7 MW).
Biasanya menggunakan kompresor sentrifugal.
Memiliki efisiensi sekitar 20 %, karena :
1) Efisiensi kompresor sentrifugal yang digunakan memiliki
efisiensi lebih rendah disbanding kompresor aksial.2) Temperatur
masuk pada turbin diusahakan tidak melebihi 1700 F (927 C).E.
Komponen Turbin Gas
Komponen turbin gas terdiri dari :
1. Komponen Utama
Air Inlet Section
Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam
udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:
1.Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana
didalamnya terdapat peralatan pembersih udara.
2.Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau
partikel yang terbawa bersama udara masuk.
3.Pre-Filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang
pada inlet house.
4.Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada
bagian dalam inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini
masuk ke dalam kompresor aksial.
5.Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata
pada saat memasuki ruang kompresor.
6.Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai
pengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yang
diperlukan.
Compressor SectionKomponen utama pada bagian ini adalah aksial
flow compressor, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal
dari inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat
terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan tinggi
yang dapat menimbulkan daya output turbin yang besar. Aksial flow
compressor terdiri dari dua bagian yaitu:
1.Compressor Rotor Assembly
Merupakan bagian dari kompresor aksial yang berputar pada
porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang mengompresikan
aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya sehingga
diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari
wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yang disusun kosentris di
sekeliling sumbu rotor.
2. Compressor Stator
Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari:
a. Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan
udara masuk ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide
vane.
b. Forward Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya
terdapat empat stage kompresor blade.
c. Aft Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor
blade tingkat 5-10.
d. Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi
sebagai tempat keluarnya udara yang telah dikompresi. Pada bagian
ini terdapat compressor blade tingkat 11 sampai 17.
Combustion SectionPada bagian ini terjadi proses pembakaran
antara bahan bakar dengan fluida kerja yang berupa udara bertekanan
tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas
yang diubah menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas
tersebut ke transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle.
Fungsi dari keseluruhan sistem adalah untuk mensuplai energi panas
ke siklus turbin.
Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen berikut
yang jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan
turbin gas. Komponen-komponen itu adalah :
Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya
pencampuran antara udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar
yang masuk.
Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber yang
berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.
Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke
dalam combustion liner. Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk
memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber sehingga campuran
bahan bakar dan udara dapat terbakar.
Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk
aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu
turbin gas.
Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua
combustion chamber.
Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi
proses pembakaran terjadi.
Combustion chamber yang ada disusun kosentris mengelilingi
aksial flow compressor dan disambungkan dengan keluaran kompresor
udara dari aksial flow compressor yang dialirkan langsung ke
masing-masing chambers. Zona pembakaran pada combustion chamber ada
tiga yaitu:
1. Primary Zone, merupakan tempat dimana bahan bakar berdifusi
dengan udara kompresor untuk membentuk campuran udara bahan bakar
yang siap dibakar.
2. Secondary Zone, adalah zona penyempurnaan pembakaran sebagai
kelanjutan pembakaran pada primary zone.
3. Dilution Zone, merupakan zona untuk mereduksi temperatur gas
hasil pembakaran pada keadaan yang diinginkan pada saat masuk ke
first stage nozzles.
Combustion liners didesain dengan satu seri lubang dan louvers
yang ditempatkan didalam chambers. Digunakan untuk mencampurkan
bahan udara dari kompresor dan bahan bakar dari nozel yang membakar
campuran ini.
Fuel nozzle terdapat pada ujung combustion chamber dan masuk ke
combustion liners. Fungsi dari fuel nozzle ini adalah untuk
mengabutkan bahan bakar dan mengarahkannya ke reaction zone pada
ruang bakar.
Transition piece terdapat antara combustion liners dan first
stage nozzle. Alat ini digunakan untuk mengarahkan udara panas yang
dihasilkan pada combustion section ke first stage nozzle.
Spark plugs terdapat pada bagian samping combustion chamber dan
masuk ke combustion liners. Spark plugs berfungsi untuk menyulut
campuran bahan bakar dan udara pada saat turbin gas star up.
Pembakaran akan terus terjadi selama suplai bahan bakar dan udara
terus berlangsung. Spark plugs terpasang pada sebuah pegas setelah
proses pembakaran terjadi, tekanan yang dihasilkan meningkat dan
akan memaksa plugs naik menuju casing dan mengeluarkan gas
panas.
Cross fire tube berfungsi untuk menghubungkan semua combustion
chamber. Tabung ini digunakan untuk mengirimkan pengapian dari satu
combustion liners ke yang berikutnya selama start up.
Turbin SectionTurbin section merupakan tempat terjadinya
konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang digunakan
sebagai penggerak kompresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari
daya total yang dihasilkan kira-kira 60 % digunakan untuk memutar
kompresornya sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang
dibutuhkan.
Komponen-komponen pada turbin section adalah sebagai berikut
:
1 .Turbin Rotor Case
2. First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas
panas ke first stage turbine wheel.
3. First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan
energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi
energi mekanik berupa putaran rotor.
4. Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur
aliran gas panas ke second stage turbine wheel, sedangkan diafragma
berfungsi untuk memisahkan kedua turbin wheel.
5. Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi
kinetik yang masih cukup besar dari first stage turbine untuk
menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.
Exhaust Section
Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi
sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin
gas. Exhaust section terdiri dari beberapa bagian yaitu :
1.Exhaust Frame Assembly.
2.Exhaust Diffuser Assembly.
Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada
exhaust frame assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan
kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui exhaust stack,
sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan
exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini digunakan juga
untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip.
Pada exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk
temperatur kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.2. Komponen
Penunjang
Ada beberapa komponen penunjang yaitu :
Starting EquipmentBerfungsi untuk melakukan start up sebelum
turbin bekerja. Jenis-jenis starting equipment yang digunakan di
unit-unit turbin gas pada umumnya adalah :
1.Diesel Engine, (PG 9001A/B)
2.Induction Motor, (PG-9001C/H dan KGT 4X01, 4X02 dan 4X03)
3.Gas Expansion Turbine (Starting Turbine)
Coupling dan Accessory Gear
Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari poros yang
bergerak ke poros yang akan digerakkan. Ada tiga jenis coupling
yang digunakan, yaitu:
1. Jaw Cluth, menghubungkan starting turbine dengan accessory
gear dan HP turbin rotor.
2. Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessory gear dengan
HP turbin rotor.
3. Load Coupling, menghubungkan LP turbin rotor dengan
kompressor beban.
Fuel System
Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system dengan
tekanan sekitar 15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan sebagai bahan
bakar harus bebas dari cairan kondensat dan partikel-partikel
padat. Untuk mendapatkan kondisi tersebut diatas maka sistem ini
dilengkapi dengan knock out drum yang berfungsi untuk memisahkan
cairan-cairan yang masih terdapat pada fuel gas.
Lube Oil System
Lube oil system berfungsi untuk melakukan pelumasan secara
kontinu pada setiap komponen sistem turbin gas. Lube oil
disirkulasikan pada bagian-bagian utama turbin gas dan trush
bearing juga untuk accessory gear dan yang lainnya. Lube oil system
terdiri dari:
1) Oil Tank (Lube Oil Reservoir)
2) Oil Quantity
3) Pompa
4) Filter System
5) Valving System
6) Piping System
7) Instrumen untuk oilPada turbin gas terdapat tiga buah pompa
yang digunakan untuk mensuplai lube oil guna keperluan lubrikasi,
yaitu:
1. Main Lube Oil Pump, merupakan pompa utama yang digerakkan
oleh HP shaft pada gear box yang mengatur tekanan discharge lube
oil.
2. Auxilary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang
digerakkan oleh tenaga listrik, beroperasi apabila tekanan dari
main pump turun.
3. Emergency Lube Oil Pump, merupakan pompa yang beroperasi jika
kedua pompa diatas tidak mampu menyediakan lube oil.
Cooling SystemSistem pendingin yang digunakan pada turbin gas
adalah air dan udara. Udara dipakai untuk mendinginkan berbagai
komponen pada section dan bearing. Komponen- komponen utama dari
cooling system adalah:
1. Off base Water Cooling Unit
2. Lube Oil Cooler
3. Main Cooling Water Pump
4. Temperatur Regulation Valve
5. Auxilary Water Pump
6. Low Cooling Water Pressure SwichF. Aplikasi Turbin Gas
Salah satu contoh aplikasi turbin gas yang di gunakan adalah
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG).
Gambar. Prinsip Kerja Unit Pembangkit Turbin Gas
Gambar menunjukkan prinsip kerja PLTG. Udara masuk ke kompresor
untuk dinaikkan tekanannya, kemudian udara tersebut dialirkan ke
ruang bakar. Dalam ruang bakar, udara bertekanan ini dicampur
dengan bahan bakar dan dibakar. Apabila digunakan bahan bakar gas
(BBG), maka gas dapat langsung dicampur dengan udara untuk dibakar,
tetapi apabila digunakan bahan bakar minyak (BBM), maka BBM ini
harus dijadikan kabut terlebih dahulu kemudian baru dicampur dengan
udara untuk dibakar. Teknik mencampur bahan bakar dengan udara
dalam ruang bakar sangat mempengaruhi efisiensi pembakaran.
Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu
tinggi. Gas hasil pembakaran ini kemudian dialirkan menuju turbin
untuk disemprotkan kepada sudu-sudu turbin sehingga energi
(enthalpy) gas ini dikonversikan menjadi energi mekanik dalam
turbin penggerak generator (dan kompresor udara) dan akhirnya
generator menghasilkan tenaga listrik.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Turbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi
potensial uap menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini
selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran
poros turbin. Poros turbin dihubungkan dengan yang digerakkan,
yaitu generator atau peralatan mesin lainnya, menggunakan
mekanismetransmisi roda gigi. Komponen-komponenya diantaranyayaitu
casing, rotor, kopling, nosel, cakram dan banatalan. Salah satu
pengaplikasian dari turbin uap sendiri yaitu pada PLTU.
Turbin gas adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai
fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam
turbin gas energi kinetic dikonversikan menjadi energi mekanik
melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga
menghasilkan daya. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri
dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin. Salah
satu pengaplikasian dari turbin gas yaitu pada PLTG.B. Saran
Dalam penulisan makalah ini terdapat banyak sekali kekurangan
terutama dalam hal pembahasan turbin gas. Karena referensi yang
penulis dapatkan sangat minim sekali. Untuk itu saya harap kritik
dan saran yang sifatnya membangun.
DAFTAR
PUSTAKAhttp://www.agussuwasono.com/artikel/teknologi/mechanical/556-prinsip-dasar-turbin-uap.htmlhttp://manung95.blogspot.com/2011/05/turbin-uap.htmlhttp://fuadmje.files.wordpress.com/2011/12/