SKRIPSI TURBIN UAP PERANCANGAN TURBIN UAP UNTUK PLTPB DENGAN DAYA 5 MW. Disusun Oleh: WILSON M.N.GURNING NIM:

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "SKRIPSI TURBIN UAP PERANCANGAN TURBIN UAP UNTUK PLTPB DENGAN DAYA 5 MW. Disusun Oleh: WILSON M.N.GURNING NIM:"

Inge Setiabudi
6 tahun lalu
Tontonan:

060421007 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN

1 SKRIPSI TURBIN UAP PERANCANGAN TURBIN UAP UNTUK PLTPB DENGAN DAYA 5 MW Disusun Oleh: WILSON M.N.GURNING NIM: PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

9 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur ke pada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala berkat dan rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini yang merupakan tugas akhir yang harus dilaksanakan sebagai salah satu syarat yang harus di penuhi oleh setiap mahasiswa untuk menyelesaikan studi S-1 di Fakultas Tekinik, Departemen Teknik Mesin,. Dengan selesainya Skripsi ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang setulustulusnya kepada: 1. Kedua orang tua penulis, ayahanda D. Gurning dan ibunda N. Br. Simbolon yang telah memberikan doa dan dukungannya dalam menyelesaikan Skripsi ini. 2. Bapak Ir. Zamanhuri, MT sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing saya dari awal hingga akhir penyelasaian Skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri sebagai ketua Departemen Teknik Mesin USU dan Bapak Tulus Burhanuddin, ST, MT sebagai sekretaris Departeman teknik Mesin USU. 4. Seluruh dosen staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin USU yang telah banyak membimbing dan membantu saya selama kuliah di Departeman Teknik Mesin USU. 5. Bapak Rahmat dan Bapak Djaimin, yang telah membantu saya selama melaksanakan survey lapangan di PT. Dizamatra Powerindo unit PLTPB sibayak.

10 6. Seluruh Keluarga besar dan adik adik saya atas motivasi tiada henti pada penulis. 7. Yunita S. Situngkir, atas segala perhatian dan dukungan yang tiada henti pada penulis. 8. Rekan-rekan mahasiswa teknik mesin ekstension USU: Desmon, Medan G, Jimmi, Hermanto, Reinhard, Jasran yang telah banyak membantu penulis selama perkuliahan dan dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih banyak kekurangan serta masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak merupakan masukan yang sangat berguna bagi penulis untuk memperbaiki dan menyempurnakan tulisan ini kedepan. Akhir kata, penulis berharap tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita bersama. Terimakasih Medan, Februari 2010 Penulis, Wilson M.N. Gurning NIM:

11 DAFTAR ISI JUDUL PENGESAHAN KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN i ii iii v vii viii ix x BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Perancangan Batasan Perancangan Metodologi Penulisan 3 BAB II. TURBIN UAP Terjadinya Sistim Panas Bumi Jenis-jenis Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Sistim Pembangkit Pada PLTPB Fasilitas Uap Dan Fasilitas PLTPB Fasilitas Produksi Uap PLTPB Sumur Kepala Sumur Dan Katup Separator Silincer Pipa Alir Insulator Condensat Traps Fasilitas PLTPB Turbin Uap 10

12 Klasifikasi Turbin Uap Turbin Uap De Lapal Turbin Uap Jenis Curtis Turbin Uap Jenis Zoelly Turbin Uap jenis Parson Kerugian-Kerugian Kalor Pada Turbin uap Kerugian Pada Katup Pengatur Kerugian Pada Nosel Kerugian Pada Sudu Gerak Kerugian Akibat Kecepatan Keluar Kerugian Akibat Gesekan Cakram dan Pengadukan Kerugian Ruang Bebas Kerugian Akibat Kebasahan Uap Effisiensi Pada Turbin Kondensor Analisa Termodinamika sikilus PLTPB 20 BAB III. PERHITUNGAN KALOR Perhitungan Pendahuluan Tingkat Pertama Tingkat Kedua Tingkat Akhir Distribusi Penurunan Kalor pada Setiap Tingkat Tekanan Perhitungan Terperinci Tingkat Pertama Tingkat Kedua Segitiga Kecepatan Tinggi nosel dan sudu-sudu gerak tingkat kedua Efisiensi dan daya yang dibangkitkan Efisiensi dan Daya Turbin Keseluruhan 45

13 BAB IV. PERANCANGAN SUDU PENGARAH TINGKAT PENGATUR, SUDU NOSEL Profil Sudu Pengarah Tingkat Pengatur Dua Baris Profil Sudu Pembentuk Nosel Mencari Momen Perlawanan (W x ) Sudu Pembentuk Nosel Luas Penampang Sudu Pembentuk Nosel Momen Luas Sudu Pembentuk Nosel terhadap Sumbu x Jarak Titik Berat Sudu Pembentuk Nosel terhadap Sumbu x Momen Inersia Sudu Pembentuk Nosel terhadap Sumbu x 51 BAB V. PERANCANGAN SUDU GERAK DAN CAKRAM Profil Sudu Gerak Tingkat Pengatur Dua Baris Profil Sudu Gerak Tingkat Tekanan Metode Pemasangan Sudu Gerak Mencari Momen Perlawanan (W y ) Sudu Gerak Luas Penampang Sudu Gerak Momen Luas Sudu Gerak Jarak Titik Berat Sudu Gerak (l y ) Momen Inersia Sudu Gerak Tegangan yang Bekerja pada Sudu Gerak Tegangan tarik akibat gaya sentrifugal Tegangan lentur akibat tekanan uap Konstruksi Cakram Tegangan yang Bekerja pada Cakram 65 BAB VI. PERANCANGAN POROS TURBIN DAN KOMPONENNYA Berat Cakram dan Sudu-sudu Gerak Perhitungan momen yang bekerja pada poros Momen punter pada sembarang penampang poros Momen lengkung pada poros Penentuan diameter poros dengan mengabaikan berat poros Diameter poros pada bagian cakram-cakram diletakkan 74

14 Diameter poros pada bagian penghubung-singkatan generator Penentuan diameter poros dengan memperhitungkan berat poros Putaran kritis poros Pasak Bantalan Kopling sambungan poros turbin dan generator Perhitungan kekuatan baut Perhitungan kekuatan flens Rumah Turbin Tebal Dinding Rumah Turbin Diameter Pipa buang Pada Rumah Turbin 84 BAB VII. PERAWATAN Perawatan PLTPB 85 BAB VII. KESIMPULAN 88 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Skema terjadinya air panas dan uap 4 Gambar 2.2. Skema diagram alir PLTPB 6 Gambar 2.3. Separator tipe coalescense 8 Gambar 2.4. Grafik untuk menentukan koefisien φ sebagai fungsi tinggi nosel 12 Gambar 2.5. Grafik untuk menentukan koefisien ψ berdasarkan tinggi sudu gerak 13 Gambar 2.6. Diagram T-s PLTPB 17 Gambar 3.1. Segitiga kecepatan tingkat pengatur dua baris dengan beberapa nilai u/c 1 yang diandaikan 26 Gambar 3.2. Grafik Efisiensi tingkat pengatur dengan dua tingkat kecepatan sebagai fungsi u/c 1 26 Gambar 3.3. Proses penurunan kalor terperinci pada diagram i-s dari tingkat pertama sampai tingkat ke tujuh 39 Gambar 4.1. Profil sudu pengarah (dalam mm) 43 Gambar 4.2. Sudu pengarah tingkat pengatur (dalam mm) 43 Gambar 4.3. Profil sudu pembentuk nosel konvergen (dalam mm) 45 Gambar 4.4. Metode grafik untuk mencari momen perlawanan 45 Gambar 5.1. Dimensi sudu gerak tingkat pengatur dua baris a) sudu gerak baris pertama, b) sudu gerak baris kedua 51 Gambar 5.2. Dimensi sudu gerak tingkat tekanan (dalam mm) 52 Gambar 5.3. Pemasangan dengan akar bergerigi (dalam mm) 53 Gambar 5.4. Metode grafik untuk mencari momen perlawanan 53 Gambar 5.5. Gaya-gaya lentur pada sudu 57 Gambar 5.6. Cakram tebal konstan dengan hub 61 Gambar 6.1. Gaya yang bekerja pada poros 70 Gambar 6.2. Dimensi poros turbin 73 Gambar 6.3. Skema gaya yang bekerja pada poros 73 Gambar 6.4. Diagram momen lengkung poros (BMD) 75 Gambar 6.5. Dimensi pasak 77 Gambar 6.6. Ruang bebas antara poros dan bantalan 78

16 DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Hasil perhitungan untuk berbagai nilai u/c 1 yang diandaikan 24 Tabel 3.2. Perhitungan pendahuluan (distribusi penurunan kalor) 33 Tabel 3.3. Perhitungan terperinci ekspansi uap pada tingkat kedua sampai tingkat ketujuh 39 Tabel 4.1. Luas sudu pembentukan nosel dan jarak l 1 tiap segmen 46 Tabel 4.2. Momen luas sudu pembentuk nosel tiap segmen 47 Tabel 4.3. Momen inersia sudu pembentuk nosel tiap segmen 49 Tabel 5.1. Luas sudu gerak dan jarak l 1 tiap segmen 53 Tabel 5.2. Momen luas sudu gerak tiap segmen 54 Tabel 5.3. Momen inersia sudu gerak tiap segmen 56 Tabel 5.4. Tegangan tarik akibat gaya sentrifugal 59 Tabel 5.5. Tegangan lentur akibat tekanan uap 60 Tabel 6.1. Berat cakram dan sudu gerak 69 Tabel 7.1. Data konstruksi utama 82

17 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Lampiran 2. Lampiran 3. Lampiran 4. Lampiran 5. Lampiran 6 Lampiran 7 Lampiran 8 Lampiran 9 Gambar Assembling turbin uap PLTPB Tabel standart baja. Tabel sifat-sifat baja yang dipakai untuk pembuatan cakra. Tabel analisis kimia dan beberapa sifat fisis baja-baja yang dipakai untuk konstruksi cakra- cakra turbin. Tabel satu rated water Proven Reserves of Sibayak Area North Sumatra Siklus Energi Geothermal Untuk Pembangkitan Listrik Indonesia Geothermal Potential Profil Sumur Geothermal Sibayak

18 DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN α 1 α 1 α 2 = Sudut masuk uap terhadap bidang cakram = Sudut keluar sudu pengarah = Sudur masuk sudu pengarah a = Lebar penampang sisi keluar (minimum) nosel mm β 1 β 2 β 1 β 2 = Sudut masuk uap pada sudu gerak baris pertama = Sudut keluar uap pada sudu gerak baris pertama = Sudut masuk uap pada sudu gerak baris kedua = Sudut keluar uap dari sudu gerak baris kedua C 1 = Kecepatan aktual uap pada penampang nosel sisi keluar m/s c 1 = Kecepatan mutlak uap keluar sudu pengarah m/s c 2 = Kecepatan uap mutlak keluar sudu gerak baris pertama m/s c 2 = Kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak baris kedua m/s d = Diameter rata-rata cakram yang bersudu mm ε = Derajat pemasukan parsial - G 1 = Massa alir uap melalui nosel kg/s h b = Kerugian kalor pada sudu gerak baris pertama kkal/kg h b = Kerugian kalor pada sudu gerak baris kedua kkal/kg h gb = Kerugian kalor pada sudu pengarah kkal/kg h n = Kerugian kalor pada nosel kkal/kg I 0 = Entalpi uap masuk nosel kkal/kg I 1t = Entalpi uap teoritis keluar nosel kkal/kg k = Nilai numeric - l = Tinggi nosel pada bagian sisi keluar mm l 1 = Tinggi sudu gerak baris pertama m l 2 = Tinggi sudu gerak baris kedua mm l gb = Tinggi sudu pengarah mm n = Putaran poros turbin rpm φ = Koefisien kecepatan - ψ = Koefisien kecepatan - P 0 = Tekanan inlet steam bar o o o o o o o

19 P 1 = Tekanan uap keluar nosel bar P 2 = Tekanan exhaust steam bar P kr = Tekanan kritis uap di dalam nosel bar t = Jarak bagi sudu-sudu pada diameter rata-rata mm T 0 T 1 T kr = Suhu inlet steam = Suhu uap keluar nosel = Suhu kritis uap u = Kecepatan keliling sudu m/s v 1 = Volume spesifik uap pada penampang sisi keluar (m 3 /kg) m 3 /kg v 1a = Volume spesifik uap tekakan P 1a m v kr = Volume spesifik uap pada tekanan kritis m 3 /kg w = Sudut penyimpangan semburan uap pada bagian sisi keluar yang miring nosel w 1 = Kecepatan relatif uap masuk sudu gerak baris pertama m/s w 1 = Kecepatan uap masuk sudu penggerak baris kedua m/s w 2 = Kecepatan relatif uap keluar dari sudu gerak baris pertama m?s w 2 = Kecepatan relatif uap keluar sudu gerak baris kedua m/s2 z = Jumlah laluan sudu - o C o C o C o

dokumen-dokumen yang mirip

ANALISIS VARIASI SUDUT SUDU-SUDU TURBIN IMPULS TERHADAP DAYA MEKANIS TURBIN UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP

ANALISIS VARIASI SUDUT SUDU-SUDU TURBIN IMPULS TERHADAP DAYA MEKANIS TURBIN UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP SKRIPSI Skripsi ini Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik OLEH