TURBIN UAP & GAS ANALISA PENGARUH WATER WASH TERHADAP PERFORMANSI TURBIN GAS PADA PLTG UNIT 7 PAYA PASIR PT.PLN SEKTOR PEMBANGKITAN MEDAN SKRIPSI

Transkripsi

1 TURBIN UAP & GAS ANALISA PENGARUH WATER WASH TERHADAP PERFORMANSI TURBIN GAS PADA PLTG UNIT 7 PAYA PASIR PT.PLN SEKTOR PEMBANGKITAN MEDAN SKRIPSI Skripsi ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik FEBRI DWI SENJAYA PERANGIN ANGIN PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2

3

4

5

6

7

8

9 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmat dan Karunia yang diberikan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini, mulai dari awal penyusunan hingga selesai karena untuk dapat menyelesaikan studi harus mengikuti dan melaksanakan persyaratan dan aturan yang berlaku di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa untuk menyelesaikan studinya di Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, khususnya di Departemen Teknik Mesin Universitas sumatera Utara. Penulisan Tugas Sarjana ini penulis memilih Turbin Uap & Gas, dengan judul spesifikasi tugas : ANALISA PENGARUH WATER WASH TERHADAP PERFORMANSI TURBIN GAS PADA PLTG UNIT 7 PAYA PASIR PT.PLN SEKTOR PEMBANGKITAN MEDAN. Dan dengan pembatasan masalah yang akan dibahas adalah analisa perbandingan performansi PLTG Sebelum menggunakan Water Wash dan Sesudah Menggunakan Water Wash. Dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, baik berupa materi, spiritual, informasi maupun segi administrasi, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof.Dr.Ir.Farel H Napitupulu, DEA, selaku Pembimbing yang membimbing dan mengajari saya untuk dapat menyelesaikan sekripsi ini. 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik ; 3. Seluruh Staff Pengajar/Dosen dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin, dan Fakultas Teknik ; 4. Teristimewa kepada Orangtua penulis yaitu : Ayahanda Pdt.Soewara Perangin angin S.Th dan Ibunda Rehulina Sembiring S.Pd serta kakak serta adik dan seluruh keluarga yang telah memberikan doa dan bimbingannya selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan;

10 5. Semua teman-teman penulis, yang telah banyak memberikan bantuan motivasi semangat bagi penulis terima kasih atas dukungannya selama ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih ada kekurangan. Untuk itu penulis mengharap kritik dan saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata penulis mengharapkan agar laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca pada umumnya dan bagi penulis khususnya. Medan, 28 Mei 2013 Penulis, Febri Dwi Senjaya P NIM:

11 ABSTRAK Turbin gas adalah mesin Pembakaran luar (eksternal Combustion Engine) dimana energi kinetik dari gas panas memutar sudu sudu turbin menjadi energi mekanik. Pada saat ini instalasi turbin gas ditambah dengan cara baru yang disebut Water Wash. Water Wash adalah suatu cara yang digunakan untuk membersihkan kompresor sehingga daya keluaran turbin gas lebih besar. Proses penggunaan Water Wash beroperasi menggunakan pola semprotan air dari nozzle yang sangat dirancang untuk benar-benar masuk ke inti kompresor. Proses secara offline membersihkan inti seluruh pulih dan kinerja hilang Mengetahui komponen komponen PLTG, cara kerja PLTG dengan menggunakan water wash, dan perhitungan perbedaan besarnya daya yang dibangkitkan oleh turbin gas. Dari analisa diperoleh bahwa daya dhasilkan turbin gas setelah water wash sebesar 42[MW] dan sebelumnya water wash sebesar 38 [MW]. Efisiensi siklus setelah water wash sebesar 26,85[%] dan sebelumnya water wash sebesar 26,4 [%] Kata kunci: turbin gas, water wash,pltg

12 DAFTAR ISI PERSETUJUAN JUDUL SKRIPSI. i BIMBINGAN SKRIPSI... ii SPESIFIKASI TUGAS... iii KESIMPULAN SEMINAR TUGAS SKRIPSI... iv PENGESAHAN SEMINAR TUGAS AKHIR viii KATA PENGANTAR... ix ABSTRAK... xi DAFTAR ISI... xii DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR GAMBAR... xvii DAFTAR NOTASI... xviii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSATAKA Turbin Gas Umum Prinsip Kerja Turbin Gas PLTG dengan menggunakan Water Wash... 11

13 2.2.1 Prinsip Kerja PLTG Sebelum Water Wash Prinsip Kerja PLTG Sesudah Water Wash Komponen Utama PLTG Air Inlet Section Air Inlet Housing Inertia Separator Pre - Filter Main Filter Inlet Bellmounth Inlet Guide Vane Kompresor Kompresor Stator Exhaust Difusor Compressor Sudu Putar Kompresor Sudu Tetap Kompresor Ruang Bakar ( Combustion Chamber) Turbin Air Filter Exhaust Load Gear ( Reduction Gear ) Komponen Penunjang Starting Equipment Coupling dan Accessory Fuel System Lube Oil System Cooling System Siklus Turbin Gas Siklus Terbuka (Open Cycle Gas Turbine) 39

14 Siklus Turbin Gas Terbuka Langsung Siklus Turbin Gas Terbuka Tak langsung Siklus Tertutup (Closed Cycle Gas Turbine) Siklus Turbin Gas Terbuka Langsung Siklus Turbin Gas Terbuka Tak Langsung Siklus Brayton Ideal Siklus Brayton Non Ideal Teori Kompresi Hubungan Antara Tekanan dan Volume Hubungan Antara Temperatur dan Volume Persamaan Keadaan Proses Kompresi Gas Cara kompresi Perubahan Temperatur Pengaruh Temperatur Udara yang Dihisap Kompresor Terhadap Daya Yang Berguna Yang Dihasilkan Turbin Gas 50 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metode Penelitian Tempat dan Waktu Tempat Waktu Alat Spesifikasi PLTG Spesifikasi Kompresor Alat Indikator Pengambilan Data Analisa Teoritis... 57

15 3.6 Diagram Alir 58 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Bahan Bakar Komposisi Bahan Bakar Gas Cair Perhitungan Kandungan C, H 2 dan O Perhitungan Nilai Kalor Bahan Bakar Analisa Performansi Turbin Gas Sebelum Water Wash Setelah Water Wash BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR TABEL

16 Tabel 2.1. Harga konstanta gas (R) 47 Tabel 4.1. Komposisi bahan bakar gas alam.. 61 Tabel 4.2. Persentase C, H 2, O 2 dalam gas alam. 62 Tabel 4.3. Harga (HHVv) P r, T r dan (LHVv) P r, T r bahan bakar gas untuk kondisi referensi 20 ºC dan 1 atm 64 Tabel 4.4. Nilai HHV dan LHV Pada kondisi 10 bar, 363 ºC dan 1 bar, 20ºC..68

17 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Turbin Gas.. 7 Gambar 2.2. Skema dari suatu instalasi gas turbin untuk industry. 8 Gambar 2.3. Skematic diagram dari Turbin. 10 Gambar 2.4. Diagram alir Turbin gas 11 Gambar 2.5. Diagram Pencucian dengan system On-line / Off-line 13 Gambar 2.6. Grafik Perbandingan Output Performance On-line dan Off line Gambar 2.7. Instalasi Pipa Water Wash pada PLTG 15 Gambar 2.8. Pipa Water Wash Tampak Depan 15 Gambar 2.9. Proses Pembersihan Kompresor.. 20 Gambar Air Inlet Section. 20 Gambar Air Inlet Housing 21 Gambar Inertia Separator. 21 Gambar Pre-Filter 22 Gambar Main Filter. 22 Gambar Inlet Bellmouth.. 22 Gambar Inlet Guide Vane 23 Gambar Axial Compressor.. 23 Gambar Stator dan Rotor. 24 Gambar Exhaust Difuser.. 24 Gambar Sudu Putar Kompresor.. 25 Gambar Sudu Tetap dan sudu gerak pada kompresor. 25 Gambar Combution Chamber Components. 26 Gambar Pola aliran udara system pembakaran axial-flow Gambar System Pembakaran pada Combution Chamber 29

18 Gambar Second Stage nozzle, Second stage Turbine.. 30 Gambar Komponen komponen Turbin. 31 Gambar Air Filter. 32 Gambar Exhaust Frame 33 Gambar Exhaust Diffuser 34 Gambar Load Gear (Reduction Gear).. 35 Gambar Jaw Cluth 36 Gambar Gear Coupling 36 Gamabr Siklus Turbin gas terbuka.. 39 Gambar Siklus Turbin gas terbuka tak langsung. 40 Gambar Siklus Turbin gas tertutup langsung.. 40 Gambar Siklus Turbin gas tertutup tak langsung 41 Gambar Siklus Brayton Ideal.. 42 Gambar Siklus Non Ideal 44 Gambar Grafik perbandingan tekanan kompresi dalam kompresi adiabatic (untuk m = 1 dalam Kompresi satu tingkat) Gambar Perubahan daya yang dihasilkan Instalasi turbin gas Pe pada waktu terjadi perubahan tempratur udara luar yang dihisap compressor, instalasi sudah ditentukan untuk bekerja dengan temperature udara luar 15 o C, harga harga informative 51 Gambar 3.1. Turbin Gas PG6581B. 54 Gambar 3.2. Wash Skid 55 Gambar 3.3. Wash Skid Control Panel 56 Gambar 3.4. Pompa 88dm 56 Gambar 3.5. Pompa 88tw 56 Gambar 3.6. Alat Ukur Temperatur Water Tank... 57

19 Gambar 3.7. Alat Ukur Tekanan Aliran Wash Skid 57 Gambar 3.8. Alat Ukur Temperatur Gambar 3.9. Nozzel Spray Water Wash.. 58 Gambar Aliran Pembuangan Air Water Wash 58 Gambar Bagan Alir Metode Eksperimen... 59

20 DAFTAR NOTASI SIMBOL KETERANGAN SATUAN BM Berat Molekul kg / mol BM I Berat Molekul dari gas ke I kg / mol m Laju aliran massa udara kg / s M Jumlah Tingkat Kompresi --- k Cp / Cv --- P Tekanan Mutlak Pa V Vol ume m 3 υ Volume Spesifik m 3 G Berat Gas kg f atau N T Td Ts Temperatur Mutlak Temperatur mutlak gas keluar kompresor Temperatur isap gas masuk kompresor o K o K o K R Konstanta Gas mol / o K R u Konstanta Gas Universal bar m 3 /kg mol rp Perbandingan Tekanan Turbin --- m bb Massa Bahan Bakar kg / s LHV Nilai Kalor Pembakaran Bawah kj / kg WT Kerja Turbin kj / kg Wnet Kerja Netto kj / kg Wc Kerja Kompresor kj / kg Qin Panas yang ditambahkan kj / kg