Ardiansyah Lubis NIM. :

Transkripsi

1 ANALISA PERFORMANSI TURBIN GAS TIPE SIEMENS AG BLOK 2 GT 2.1 KETIKA BEBAN PUNCAK DI PLTG SICANANG BELAWAN LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Oleh : Ardiansyah Lubis NIM. : JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga laporan Tugas Akhir ini selesai tepat pada waktunya. Penulisan laporan ini dimaksud sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Diploma 3 (D3) Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik, Politeknik Negeri Medan. Dimana Tugas Akhir ini berjudul Analisa Performansi Turbin Gas Tipe Siemens AG Blok 2 GT 2.1 Ketika Beban Puncak di PLTG Sicanang, Belawan. Laporan Tugas Akhir ini disusun berdasarkan hasil pengamatan dan pengambilan data langsung di PT PLN (Persero) Pembangkitan Sumatera Bagian Utara Sektor Pembangkitan Belawan. Dalam proses analisa ini, dibutuhkan beberapa data penunjang baik berupa data spesifikasi maupun data operasi. Rangkaian ucapan terima kasih penulis sampai untuk kedua orang tua penulis, Ayahanda Alm.M. Zein Lubis dan Ibunda Elliyati yang menyemangati secara moril dan materil kepada penulis sehingga Laporan Tugas Akhir ini bisa terselesaikan. Dalam Kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihakpihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir kepada: 1. M. Syahruddin, S.T.,M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Idham Kamil, S.T.,M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik. 4. Ir. Husin Ibrahim, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, saran dan ide kepada penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. i

3 5. Bapak Wendi, Bapak Ardiansyah dan seluruh staff HAR Turbin Gas PT PLN (Persero) Pembangkitan Sumatera Bagian Utara Sektor Pembangkitan Belawan ata bantuan pengambilan data Turbin Gas Tipe Siemens AG Blok 2 GT 2.1 Kapasitas 140 MW 6. Seluruh dosen pengajar dan staff pegawai di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik, penulis ucapkan terima kasih atas semua bimbingan, nasehat, serta didikan yang diberikan kepada penulis selama tiga tahun mengenyam pendidikan di Politeknik Negeri Medan. 7. Kepada Ibu saya Elliyati dan Ayah saya M.Zein Lubis yang telah banyak memberi nasehat kebaikan, nasehat semanagat, nasehat kehidupan, moril dan meteril yang tidak akan pernah terbalaskan. 8. Saudara kandung saya Muhammad Thahir Lubis, Azhari Lubis, dan Syahrir Lubis yang telah banyak memberi dukungan, doa, nasehat, moril, dan materil yang tiada pernah surut kepada penulis 9. Saudara seperjuangan di organisasi UKMI (Unit Kegiatan Mahasiswa) Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan motivasi,semangat dan nilai-nilai kebaikan yang luar biasa kepada penulis. 10. Seluruh teman-teman di Politeknik Negeri Medan khusunya kelas EN 6A Angkatan 2012 yang banyak memberikan dukungan moral untuk terselesaikannya Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih kurang sempurna dari segi sistematika maupun referensi, disebabkan keterbatasan waktu, pengetahuan, dan tenaga. Untuk itu diharapkan partisipasi semua pihak dalam menyumbang saran, ide, dan kritikan yang bersifat membangun kearah yang lebih sempurna. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya. Medan, Juli 2012 Hormat penulis, Ardiansyah Lubis NIM ii

4 DAFTAR TABEL No. Judul Tabel Halaman Tabel 4.1 Data Tinjauan 47 iii

5 DAFTAR GAMBAR No. Judul Gambar Halaman Gambar 2.1 Siklus Terbuka Langsung 7 Gambar 2.2 Siklus Terbuka Tak Langsung 7 Gambar 2.3 Siklus Tertutup Langsung 8 Gambar 2.4 Siklus Tertutup Tak Langsung 9 Gambar 2.5 Turbin Poros Tunggal` 9 Gambar 2.6 Turbin Poros Ganda 10 Gambar 2.7 Industrial Heavy Duty Gas Turbin 11 Gambar 2.8 Aircraft Derivative Gas Turbin 11 Gambar 2.9 Medium Range Gas Turbin 12 Gambar 2.10 Small Gas Turbin 13 Gambar 2.11 Sketsa Turbin Aliran Impuls 15 Gambar 2.12 Karakteristik Turbin Aliran Radial 15 Gambar 2.13 Turbin Aliran Reaksi 16 Gambar 2.14 Siklus Brayton Ideal 18 Gambar 2.15 Siklus Brayton Non Ideal 20 Gambar 2.16 Prinsip Kerja Turbin Gas 21 Gambar 3.1 Penyaring Udara (Air Inlet Section) 25 Gambar 3.2 Rumah Penyaring Udara 26 Gambar 3.3 Kompresor Rotor Assembly 28 Gambar 3.4 Kompresor Stator Assembly 29 Gambar 3.5 Ruang Bakar 30 Gambar 3.6 Fuel Oil Burner 32 Gambar 3.7 Fuel Gas Burner 32 Gambar 3.8 Brick (Batu Tahan Api) 33 Gambar 3.9 Nozzle 33 Gambar 3.10 Flame Monitor 34 Gambar 3.11 Turbin 4 Stage 35 Gambar 3.12 Rumah Turbin 35 iv

6 Gambar 3.13 Saluran buang Gas panas (Exhaust Gas) 37 Gambar 3.14 Hubungan effisensi dengan pressure ratio 44 Gambar 4.1 Siklus Brayton Ideal 47 v

7 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR TABEL... iii DAFTAR GAMBAR... iv DAFTAR ISI... vi BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Pemilihan Judul Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Manfaat Penulisan Teknik Pengumpulan Data Sistematika Penulisan... 4 BAB 2 DASAR TEORI Klasifikasi Turbin Gas Klasfikasi Turbin Gas berdasarkan Siklus Siklus Terbuka Langsung Siklus Terbuka Tak Langsung Siklus Tertutup Langsung Siklus Tertutup Tak Langsung Klasifikasi Turbin Gas berdasarkan Konstruksi Kerja Turbin Gas Poros Tunggal Turbin Gas Poros Ganda Klasifikasi Turbin Gas berdasarkan Aplikasi Industrial Heavy Gas Turbin Aircraft Industrial Gas Turbin Klasifikasi Turbin Gas berdasarkan Kapasitas Medium Range Gas Turbin Small Gas Turbin Klasifikasi Turbin Gas berdasarkan Aliran Turbin Gas Aliran Aksial...13 vi

8 Turbin Gas Aksial Impuls Turbin Gas Aliran Radial Turbin Gas Aliran Reaksi Siklus Kerja Turbin Gas Siklus Bryton Ideal Siklus Bryton Aktual Prinsip Kerja Turbin Gas Pengoperasian Turbin Gas Kelebihan dan Kekurangan Turbin Gas Kelebihan Gas Turbin Kekurangan Gas Tubin...23 BAB 3 TURBIN GAS Komponen Utama Turbin Gas Penyaring Udara (Air Inlet Section) Rumah Penyaring Udara (Air Inlet House) Inertia Separator Pre Filter Main Filter Inlet Bellmouth Inlet Guide Vane Kompresor Kompresor Rotor Assembly Kompresor Stator Assembly Ruang Bakar (Cumbustion Chamber) Fuel Oil Burner Fuel Gas Burner Diagonal Swiller Batu Tahan Api (Brick) Nozzle Flame Monitor Turbin Gas...34 vii

9 Rumah Turbin First Stage Rotor dan First Stage Stator Second Stage Rotor dan Second Stage Stator Thirth Stage Rotor dan Thirth Stage Stator Fourth Stage Rotor dan Fourth Stage Stator Saluran Buang (Exhaust Gas) Bahan Bakar Turbin Gas Bahan Bakar Gas Minyak Diesel (MDF) Minyak Solar (HSD) Minyak Bakar (MFO) Biodisel Spesifikasi Turbin Gas Spesifikasi Bahan Bakar Teori Dasar Analisa Performansi Turbin Gas Siklus Brayton Ideal Siklus Brayton Non Ideal...42 BAB 4 ANALISA DATA Data Tinjuan Pengolahan Data BAB V PENUTUP...38 A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

10 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pemilihan Judul Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi merupakan salah satu sarana penunjang pelaksana pembangunan untuk mendorong pertumbuhan yang pesat disegala sektor termasuk sektor industri. Keberadaan industri yang berkembang pesat di Indonesia ini menuntut tersedianya sumber daya manusia yang berkualitas, siap pakai disegala bidang dan dapat berperan aktif dalam pembagunan guna memenuhi kebutuhan tersebut. Selaras dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, berbagai alat diciptakan untuk mempermudah dan menambah kenyamanan manusia salah satunya adalah di bidang kelistrikan. Diantaranya dengan membuat pembangkit listrik, baik pembangkit listrik tenaga gas maupun uap sebagai penyedia di bidang kelistrikan. Dengan semakin banyak kebutuhan listrik yang harus dipenuhi maka dibuatlah pembangkit listrik yang dapat memenuhi kebutuhan tersebut yang harus dipenuhi oleh PT PLN (Perusahaan Listrik Negara). Pembuatan pembangkit tenaga listrik adalah salah satu solusi untuk memecahkan masalah tersebut. Turbin gas adalah salah satu mesin pengkonversi yang dapat menghasilkan listrik dari proses yang sudah ditentukan. Salah satu contoh penerapannya yang paling banyak dikenal ialah sebagai mesin yang menghasilkan daya dorong pada pesawat terbang. Di industri, turbin gas digunakan untuk menggerakkan bermacam-macam peralatan mekanik misalnya pompa dan kompresor atau generator listrik kecil. Penggunaan turbin gas di industri dan utilitas mempunyai beberapa keuntungan di bandingkan dengan instalasi uap, turbin gas, dan sistemnya secara keseluruhan lebih kecil dalam hal ukuran, massanya. Unit ini bisa diperoleh dengan waktu penyerahan yang relatif pendek, dapat dipasang dengan cepat dan segera dioperasikan. Alat ini mudah dan cepat dijalankan, kadang-kadang dengan kendali 1

11 jarak jauh dan jalannyapun mulus. Alat ini juga fleksibel dalam menyediakan berbagai kebutuhan instalasi, seperti udara tekan, disamping daya listrik, dan fleksibel dalam menggunakan berbagai bahan bakar cair dan gas. Turbin gas mempunyai satu kelemahan utama yang menyebabkan utilitas tidak menggunakannya sebagai penggerak mula untuk beban dasar yang besar melainkan biasanya untuk beban puncak. Effisiensi siklusnya dewasa ini masih rendah. Kelemahan lain ialah tidak cocok untuk bahan bakar padat. Gabungan antara biaya investasi yang rendah dan effisiensi yang rendah menyebabkan alat ini terutama digunakan sebagai unit pengisi beban puncak. Dengan alasan ini maka saya berinisiatif untuk mengambil judul Tugas Akhir ANALISA PERFORMANSI TURBIN GAS TIPE SIEMENS AG BLOK 2 GT 2.1 KETIKA BEBAN PUNCAK DI PLTG SICANANG,BELAWAN. Dengan hal inilah maka akan dapat diketahui bagaimana performasi dan effisiensi turbin gas ketika beban puncak Rumusan Masalah Pembahasan mengenai Turbin Gas sangatlah luas, oleh karena itu dalam pengerjaan tugas akhir ini penulis merumuskan beberapa hal yang akan dibahas, antara lain : 1. Bagaimana prinsip kerja dari turbin gas tipe Siemens AG Blok 2 GT 2.1 di PLTG Sicanang? 2. Apa-apa saja komponen utama turbin gas dan apa fungsi dari komponenkomponen tersebut? 3. Bagaimana perhitungan performansi turbin gas tipe Siemens AG Blok 2 GT 2.1 ketika beban puncak di PLTG Sicanang ketika beban puncak? 4. Berapa effisiensi yang dihasilkan oleh turbin gas tipe Siemens AG Blok 2 GT 2.1 ketika beban puncak di PLTG Sicanang tersebut? 2

12 1.3. Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui klasifikasi turbin gas dan prinsip kerja dari turbin gas di PLTG Sicanang. 2. Mengetahui komponen-komponen serta fungsi dari masing-masing komponen turbin gas tersebut. 3. Dapat mengerti tentang menganalisa performansi dari Turbin Gas Tipe Siemens AG ketika beban puncak di PLTG Sicanang. 4. Dapat mengerti tentang menganalisa effisiensi dari Turbin Gas Tipe Siemens AG ketika beban puncak di PLTG Sicanang ketika beban puncak Manfaat Penulisan Adapun manfaat dari penulisan dan pembuatan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Bermanfaat bagi penulis untuk mendapatkan pengetahuan tentang prinsip kerja,performansi dan effisiensi turbin gas sehingga juga sebagai modal untuk masuk dunia kerja. 2. Sebagai bahan referensi bagi siapa saja yang ingin menganalisa performansi Turbin Gas Tipe Siemens AG Blok 2 GT 2.1 ketika beban puncak di PLTG Sicanang yang dapat pustakaan di Politeknik Negeri Medan. 3. Sebagai bahan ajar maupun tambahan wawasan mengenai turbin gas bagi dosen maupun mahasiswa Politeknik Negeri Medan terkhusus bagi mahasiswa Prodi Teknik Konversi Energi Mekanik. 3

13 1.5. Teknik Pengumpulan Data Adapun teknik pengumpulan data yang dilakukan penulis untuk memperoleh data dan informasi yang dibutuhkan dalam penulisan ini adalah : 1. Tinjauan Lapangan Melakukan riset dan penelitian lapangan untuk melihat,mencermati dan mempelajari secara langsung keadaan dan sistem turbin gas tipe Siemens AG ketika beban puncak di PLTG Sicanang. 2. Tinjauan Kepustakaan Mempelajari dan memahami pengetahuan yang berkaitan dengan turbin gas. 3. Diskusi Melakukan diskusi langsung dengan dosen pembimbing tugas akhir serta dengan pihak perusahaan terkait dengan sistem turbin gas tipe Siemens AG ketika beban puncak di PLTG Sicanang. Pengambilan data di lakukan di PT PLN (Persero) Pembangkitan Sumatera Bagian Utara Sektor Pembangkitan Belawan berupa data spesifikasi yang tertera dalam data operasi harian turbin gas pada tanggal 17 Mei Sistematika Penulisan Sistematika Penulisan tugas akhir di susun dalam beberapa bab, adapun sebagai berikut : 1. BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan. 2. BAB 2 LANDASAN TEORI Bab ini berisikan mengenai penjelasan mengenai teori-teori dasar yang 4

14 diperlukan dalam tugas akhir. 3. BAB 3 DATA PENELITIAN Bab ini berisikan tentang data-data hasil pengamatan yang diperoleh dari hasil tinjauan di lapangan 4. BAB 4 PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA Bab ini berisikan tentang perhitungan data-data yang didapat dari hasil tinjauan yang diolah melalui analisa data. 5. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan tentang kesimpulan dari hasil tinjauan yang didapat dan dilakukan serta saran penulis untuk perkembangan di masa yang akan datang. 5