PENGARUH PERAWATAN KOMPRESOR DENGAN METODE CHEMICAL WASH TERHADAP UNJUK KERJA SIKLUS TURBIN GAS dan KARAKTERISTIK ALIRAN ISENTROPIK PADA TURBIN IMPULS

Transkripsi

1 PENGARUH PERAWAAN KOMPRESOR DENGAN MEODE CHEMICAL WASH ERHADAP UNJUK KERJA SIKLUS URBIN GAS dan KARAKERISIK ALIRAN ISENROPIK PADA URBIN IMPULS GE MS 600B di PERAMINA UP III PLAJU Imail hamrin, Rahmadi Pamungka Juruan eknik Mein Fakulta eknik Univerita Sriwijaya Jalan Raya Prabumulih km Indralaya (066) Ogan Ilir Sumatera Selatan Abtrak Sebuah mein yang udah digunakan terlalu lama, maka unjuk kerja mein terebut akan turun. Untuk mendapatkan unjuk kerja agar tetap terjaga kehandalan dari ebuah mein, ebagai ontoh adalah item turbin ga, tidak haru dengan mengembalikan kondii mein e emula e dengan mengganti komponen dari turbin ga yang lama dengan yang baru. Salah atu ara untuk mendapatkan unjuk kerja yang tetap optimal yang dihailkan dari turbin ga adalah dengan perawatan yang dilakukan terhadap kompreor akial dengan metode hemial wah.untuk mengetahui pengaruh perawatan kompreor terebut maka dilakukan perhitungan efiieni dengan membandingkan antara ebelum dan eudah perawatan dan juga perhitungan karakteritik aliran yang terjadi pada turbin.berdaarkan perhitungan dan analia yang dilakukan, kerja aktual kompreor menurun ebear,7 kj/kg, kerja aktual turbin menurun 0,6 kj/kg, kerja ientropik kompreor meningkat 6,8 kj/kg, kerja ientropik turbin turbin menurun,60 kj/kg, efiieni termal iklu turbin ga mengalami kenaikan efiieni thermal iklu ebear % dan daya yang dihailkan iklu meningkat ebear,068 kw. emperatur tagnai dan tati yang terjadi tiap tingkat turbin ebelum hemial wah lebih tinggi. ekanan tagnai dan tati yang terjadi tiap tingkat turbin ebelum hemial wah lebih rendah. Kata kuni : kerja aktual, kerja ientropik, efiieni, tagnai, tati. PENDAHULUAN.. LAAR BELAKANG Pembangkit litrik di Pertamina UP III Plaju untuk kebutuhan litrik kilang dan perumahan alah atu pembangkinya menggunakan turbin ga. urbin Ga MS 600B adalah ebagai penggerak generator yang keberadaan dan kehandalannya haru tetap terjaga ehingga mampu beroperai eara teru meneru. Upaya pemeliharaan erta perbaikan yang euai tetap elalu ditingkatkan agar diperoleh hail kerja turbin ga yang optimal. Salah atunya adalah dengan bentuk perawatan yang dilakukan pada kompreor akial adalah dengan metode hemial wahing. Peran kompreor pada item turbin ga angatlah penting yaitu ebagai penyuplai dan mengkompreikan udara hingga bertekanan tinggi, jika kinerja kompreor tidak optimal maka akan mengakibatkan pembakaran yang tidak empurna pada ruang bakar yang eara otomati energi yang dihailkan juga keil. Salah atu bentuk perawatan pada kompreor itulah untuk dari uatu item. Metode hemial wahing pada kompreor akial adalah alah atu bentuk dari perawatan preventif. Udara yang telah dikompreikan terebut mauk ke ruang bakar. Ga hail pembakaran dialirkan ke turbin melalui uatu nozel yang berfungi untuk mengarahkan aliran terebut ke udu-udu turbin. urbin dibuat dengan beberapa tingkat karena keterbataan kemampuan atu tingkat turbin untuk menyerap emua energi ga yang teredia itu ekaligu eara efiien. Jeni turbin yang digunakan dalam item turbin ga MS600 B ini adalah turbin impul tingkat. Dalam etiap tingkat terjadi perubahan temperatur, tekanan, keepatan erta karakteritik lainnya. Untuk mengetahuinya maka perlu dilakukan analia karakteritik etiap tingkat di turbin.. INJAUAN PUSAKA.. ERMODINAMIKA SIKLUS URBIN GAS-DAYA POROS mengurangi kegagalan atau penurunan unjuk kerja 0 ALIRAN ISENROPIK PADA URBIN IMPULS GE MS 600B di PERAMINA UP III PLAJU

2 Analii termodinamika iklu turbin ga yang ideal digunakan ebagai pedoman keberhailan turbin ga pada keadaan ebenarnya dalam uaha peningkatan pretai etiap komponen dan item turbin ga eara keeluruhan. Dalam kaitan ini keberhailan mendekati proe ideal akan diukur dengan efiieninya atau efiieni merupakan parameter yang menyatakan derajat keberhailan komponen atau item turbin ga mendekati deain atau proe yang ideal. w k Q in Q out w... Siklu Ideal urbin Ga Gambar : Siklu urbin Ga Sederhana Pada iklu ideal turbin ga berlaku aumi berikut ini: a. Fluida kerja dianggap ga ideal dengan pana peifik yang kontan. b. Laju aliran maa ga adalah kontan epanjang iklu berlangung, dan tidak merubah kompoii dan ifat kimianya.. e iklu berlangung adiabatik; eliih energi potenial antara fluida mauk dan keluar etiap komponen dan item turbin ga diabaikan karena relatif angat keil. d. e komprei di dalam kompreor, dan proe ekpani di dalam turbin dan noel dianggap ientropik. e. e pembakaran berlangung kontinu pada tekanan kontan dan adiabatik. e pembakaran dapat pula dianggap ebagai proe kenaikan temperatur yang terjadi oleh pemanaan fuida kerja dengan ejumlah pana yang ama dengan pana yang dihailkan oleh pembakaran bahan bakar. f. idak ada kerugian tekanan pada aliran ga dalam aluran iap, ruang bakar, interooler, aluran buang dan dalam aluran antara etiap komponen. Gambar : Diagram - Siklu urbin Ga Sederhana Siklu Brayton terdiri dari proe : proe komprei ientropik di dalam kompreor proe pemaukan kalor pada tekanan kontan di dalam ruang bakar proe ekpani ientropik di dalam turbin proe pembuangan kalor tekanan kontan... Siklu urbin Ga Sebenarnya Pada kenyataannya tidak ada proe yang ideal, tetap terjadi kerugian-kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihailkan turbin ga dan berakibat pada menurunnya performani turbin ga itu endiri. Sebab-ebab terjadinya kerugian antara lain : a. Komprei dan proe ekpani adiabatik takmampu-balik yang menyebabkan penambahan entropi. b. Adanya geekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan di ruang bakar. Berubahnya nilai kalor peifik, p dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan perubahan kompoii kimia dari fluida kerja.... e Ientropik Untuk ebuah proe ientropik ( = ), peramaan ga empurna akan menjadi: P P P P... Stagnai Kondii tagnai merupakan kondii yang akan diapai oleh uatu fluida jika berada pada keadaan mampu balik, adiabatik dan tanpa perpindahan kerja. Kondii tagnai pada uatu fluida juga terapai jika keepatan aliran fluida menurun menjadi keepatan nol eara ientropik. Dari JURNAL REKAYASA MESIN Vol. 5 No. Februari 05

3 peramaan aliran energi tanpa adanya efek gravitai dapat diketahui peramaan untuk temperatur tagnai dan entalpi tagnai : Entalpi tagnai emperatur tagnai h t t V h g V g... / t dan P/P t ebagai Fungi dari Bilangan Mah Dengan menggunakan penggambaran untuk Bilangan Mah, dapat ditentukan beberapa hubungan untuk memberikan raio ifat-ifat aliran ga termauk aliran Bilangan Mah itu endiri. Dua diantaranya adalah raio untuk / t dan P/P t. t P Pt M M Per..8 (lit. hal 0)... Efiieni Kompreor dan urbin Efiieni kompreor bia digambarkan ebagai raio dari kerja (W) yang dibutuhkan untuk komprei ientropik dari input kerja yang aktual. Pada analia iklu ideal, diaumikan bahwa energi kinetik bernilai ama ebelum dan eudah proe. Akan tetapi pada iklu turbin ga yang ebenarnya perubahan energi kinetik berpengaruh dan oleh karena itu aumi ini tidak berlaku. Oleh karena itu pada kondii yang ebenarnya haru dipikirkan pro tagnai untuk menghitung kerja pada berbagai komponen. Gambar, menunjukkan diagram untuk iklu ederhana. Gambar : Diagram - untuk Siklu Sederhana urbin Ga Aktual Efiieni kompreor dilambangkan oleh K kerja ientropik kompreor kerja aktual kompreor h h pa h h Efiieni dari turbin dapat dituli ebagai pa p kerja aktual turbin kerja ientropik turbin h h pg h h pg Efiieni iklu dirumukan WN f LHV.. URBIN fuel Karena proe aliran ga di dalam turbin adalah ekpani, udu turbin dapat dibuat dengan udut belok lebih bear daripada udu kompreor. Pada unit daya tinggi, turbin dibuat dengan beberapa tingkat karena keterbataan kemampuan atu tingkat turbin untuk menyerap emua energi ga yang teredia itu ekaligu eara efiien. Satu tingkat turbin terdiri dari atu bari udu tetap atau noel dan atu bari gerak berikutnya. e ekpani dapat terjadi di dalam udu tetap ataupun di dalam udu gerak. Apabila ekpani hanya terjadi di dalam udu tetap maka tingkat yang berangkutan dinamai tingkat impul. Sedangkan apabila ekpani terjadi baik di dalam udu tetap maupun udu gerak, tingkat terebut dinamai tingkat reaki.... urbin Impul Jeni turbin yang digunakan pada turbin ga MS 600B adalah turbin impul. Pada tingkat impul, tidak terjadi penurunan tekanan pada udu gerak (rotor). Ga diekpanikan di udu tetap (tator), yang mengubah energi pana menjadi energi kinetik. Keepatan ga yang tinggi mengenai udu dimana ebagian bear energi kinetik diubah menjadi kerja poro turbin. Penurunan tekanan tati terjadi di tator. Keepatan abolut kemudian berkurang di rotor, tetapi tekanan tati dan keepatan relatif tetap, keepatan relatif mauk rotor ama dengan keepatan relatif keluar rotor. Aliran geometri mauk dan keluar tingkat diuraikan dengan egitiga keepatan (Lihat gambar ). Segitiga keepatan mempunyai tiga komponen: (i) (ii) (iii) keepatan akial rotor, (u) keepatan abolut ga, () keepatan relatif ga, (w) Aumi aliran-aliran yang terjadi untuk jeni turbin impul adalah :. udut-udut yang dibentuk β = β ; α = α ; β = β. keepatan-keepatan yang terjadi w = w ; = ; w = w Untuk faktor pemanfaatan makimum, t = 0 dan ALIRAN ISENROPIK PADA URBIN IMPULS GE MS 600B di PERAMINA UP III PLAJU

4 u = w in β = w in β = w in β t = u = in α = in α t = u = w in β = w in β t = in α = w in β + u Penyederhanaan peramaan-peramaan di ata menjadi: in α = u opt u in Dengan ara yang ama, untuk turbin impul tiga tingkat: opt in 6 Jadi, untuk turbin impul n tage opt in n Gambar : Segitiga Keepatan urbin Impul Dua ingkat.. PROSES WASHING KOMPRESOR PADA SISEM URBIN GAS e wahing adalah alah atu bentuk perawatan dari kompreor dengan ara pemberihan. e wahing ini dilakukan apabila temperatur pada ii keluar kompreor tinggi. Hal ini dapat diebabkan oleh adanya pengendapan pada udu rotor maupun tator yang dapat diebabkan oleh debu atau zat pengotor lain yang ikut mauk ke dalam kompreor pada proe mauknya udara ke dalam kompreor. Dengan adanya pengendapan pada udu rotor maupun udu tator terebut berpengaruh bear terhadap kinerja dari kompreor itu endiri dan eara otomati juga dengan kinerja dari item turbin ga itu. Hal ini diebabkan oleh jarak learane antara udu rotor dan udu tator emakin keil, ehingga mengakibatkan terjadinya kerugian tekanan di etiap tingkatnya. Dengan kondii yang demikian ini aliran maa udara dan perbandingan tekanan kompreor akan emakin turun dan temperatur pada ii keluar emakin meningkat. e wahing ini endiri haru dilakukan dengan tujuan menjaga kondii operai dari kompreor pada kondii yang optimal. Berdaarkan waktu operai, ara melakukan proe wahing dapat dilakukan dengan dua ara, yaitu:. On Line Wahing, yaitu proe wahing yang dilakukan pada aat kompreor beroperai.. Off Line Wahing, yaitu proe wahing yang dilakukan pada aat kompreor tidak beroperai. Adapun komponen utama dalam proe wahing ini endiri adalah: a. Motor pump, berfungi untuk menyalurkan air dan detergent ke dalam kompreor pada aat proe wahing berlangung. b. angki air yang mempunyai pemana (heater), berfungi ebagai penyuplai air pada aat proe wahing berlangung. Air ini mempunyai temperatur 79 o C ampai 85 o C.. angki detergent, berfungi ebagai tempat penyuplai detergent. Pada pembahaan tulian ini yang dijelakan adalah proe off line wahing. Langkah-langkah yang dilakukan dalam wahing ini adalah etelah unit tidak beroperai, pertama-tama kompreor terebut dibila dengan air yang mempunyai temperatur 79 o C ampai 85 o C ekitar 5 ampai 0 menit. Setelah itu baru diemprotkan ampuran detergent dengan air ampai habi. Detergent yang digunakan ekitar 5 liter. Setelah itu didiamkan ekitar 0 menit ampai 5 menit dan langkah elanjutnya dibila dengan air yang mempunyai temperatur 79 o C ampai 85 o C ampai berih. Selama proe wahing terebut kompreor digerakkan oleh motor tart akeori pada putaran 50 rpm. Air dan detergent terebut dialurkan melalui pray ditributor yang berjumlah delapan buah.. DAA HASIL PENELIIAN Data peifikai dan data kondii lapangan didapat dari urvey data pada pembangkit litrik tenaga ga P. (Perero) Pertamina Unit Pengolahan (UP) III Plaju unit Pemeliharaan I Power Station II. Data diambil dari kegiatan operaional harian, dari buku manual dan dari itu remi General Eletri ebagai produen Ga urbine MS 600B... Sebelum Chemial Wah a. Kompreor Dari data lapangan diperoleh P =,7 pi = 0,5 x 0 Pa = 9ºC = 0,5 K = 06ºC = 579,5 K JURNAL REKAYASA MESIN Vol. 5 No. Februari 05

5 P = 5,66 bar = 566 x 0 Pa ma,7 kg / m f,65 ton / jam,0 kg / LHV b. urbin = 07,596 kj/kg Dari data lapangan diperoleh P = P = 5,66 bar = 566 x 0 Pa = 859ºC =,5 K = 57ºC = 80,5 K P =,0 bar = 0 x 0 Pa.. Seudah Chemial Wah a. Kompreor Dari data lapangan diperoleh P =,7 pi = 0,5 x 0 Pa = 9ºC = 0,5 K = 95ºC = 568,5 K P = 5,9 bar = 59 x 0 Pa ma,7 kg / m f,7 ton / jam 0,96 kg / LHV = 07,596 kj/kg b. urbin P = P = 5,9 bar = 59 x 0 Pa = 800ºC = 07,5K = 97ºC = 770,5 K P =,0 bar = 0 x 0 Pa. PERHIUNGAN dan ANALISA Perhitungan dilakukan pada iklu turbin ga dengan menghitung kerja aktual, kerja ientropi dan efiieni tiap komponen erta efiieni iklu ebelum dan eudah kompreor dilakukan perawatan dengan metode hemial wah, hail perhitungan e pada tabel : abel : Hail Perhitungan Siklu Antara Sebelum dan Seudah Chemial Wah di Kompreor Sebelum Chemial Wah Seudah Chemial Wah wk (kj/kg) 8,6 70,79 wk (kj/kg) 9, 97,9 NK (kw) 76,9 590,06 ηk (%) 68 7 Qin (kj/kg) 798, , w (kj/kg) 58,8 7.8 w (kj/kg) 50, 6,98 (kw) 7900,86 650, η (%) 79,5 79,6 N (kw) 08,09 056,60 ηh (%) 6.. Pengaruh Chemial Wah erhadap Kerja Aktual Kerja aktual kompreor menurun ebear,7 kj/kg. Hal ini diebabkan oleh temperatur keluar kompreor eudah hemial wah menurun o K dibandingkan ebelum hemial wah debu dan zat pengotor lainnya yang ikut mauk ke dalam kompreor yang mengendap pada udu-udu terebut telah berih ehingga aliran udara pada etiap tingkat akan lebih optimal dan gaya geekan udara juga menjadi berkurang. Pengaruh terhadap kerja aktual turbin mengakibatkan kerja aktual turbin menurun 0,6 kj/kg, karena kerja aktual yang dibutuhkan untuk menggerakan kompreor eudah hemial wah menurun... Pengaruh Chemial Wah erhadap Kerja Ientropik Kerja ientropik kompreor karena hemial wah ini mengakibatkan kerja ientropik kompreor meningkat ebear 6,8 kj/kg. Hal ini diebabkan oleh raio komprei kompreor meningkat. Pengaruh Chemial Wah terhadap kerja ientropik turbin mengakibatkan kerja ientropik turbin menurun,60 kj/kg... Pengaruh Chemial Wah erhadap Efiieni Efiieni kompreor meningkat ebear 5 %. Hal yang mempengaruhi adalah kerja aktual dan kerja ientropik kompreor terebut. Dalam perhitungan efiieni kompreor berbanding luru dengan kerja ientropik kompreor dan berbanding terbalik dengan kerja aktual kompreor. Untuk turbin hampir tidak ada pengaruh ama ekali terhadap efiieninya, hanya edikit kenaikan efiieni ebear 0, %. Efiieni termal iklu mengalami kenaikan ebear %, hal ini karena konumi bahan bakar menurun edangkan daya yang dihailkan iklu meningkat ebear,068 kw. Perhitungan juga dilakukan pada tiap tingkat turbin untuk mengetahui perbedaan nilai karakteritik aliran ientropik ebelum dan eudah hemial wah di kompreor. Hail perhitungan dapat dilihat pada tabel dan. abel : Hail Perhitungan Karakteritik Aliran Ientropi pada urbin Sebelum Chemial Wah di Kompreor ingkat Station a Station b a ar br b V (m/) 777,767 68,86 68,86 59,07 W (m/) 67,566 56,05 56,05 9,0 Α ( o ) 60 9, Β ( o ) 55,9 55,9 t ( o K),5 07,79 07,79 0,5 ( o K) 868, , , ,880 ALIRAN ISENROPIK PADA URBIN IMPULS GE MS 600B di PERAMINA UP III PLAJU

6 Pt(x0^ P(x0^ 566,000 5,50 5,50 76,9 96,98 96,98 96,98 96,98 ingkat Station Station d R dr d V (m/) 59,07 5,9 5,9 9,05 W (m/) 9,0 6,78 6,78,5 Α ( o ) 9, 0 Β ( o ) 0,89 0,89 t ( o K) 9, ,70 896,70 868,880 ( o K) 78,0 78,0 78,0 78,0 Pt(0^ 6,805,5,5 96,98 P(x0^ 8,099 8,099 8,099 8,099 ingkat Station e Station f e er fr f V(m/) 9,05 0,759 0,759 88,88 W(m/),5,5,6 0 Α ( o ) 0 0 Β ( o ) 6, 6, t( o K) 85,00 808,56 808,56 80,60 ( o K) 77,5 77,5 77,5 77,5 Pt(0^ 59, 7,087 7,087,5 P(x0^ 0,6 0,6 0,6 0,6 abel : Hail Perhitungan Karakteritik Aliran Ientropi pada urbin Seudah Chemial Wah di Kompreor ingkat Station a Station b a ar br b.. Pengaruh Chemial Wah erhadap Keepatan Aliran Ga di urbin Keepatan aliran ga ebelum hemial wah kompreor yang terjadi pada tiap tingkat di turbin lebih tinggi karena eliih antara temperatur tagnai dan temperatur tatinya lebih bear..5. Pengaruh Chemial Wah erhadap emperatur Stagnai dan Stati di urbin emperatur tagnai eudah hemial wah kompreor yang terjadi tiap tingkat turbin lebih rendah karena temperatur tagnai mauk ke turbin lebih rendah daripada temperatur tagnai ebelum perawatan dan juga dipengaruhi oleh temperatur tati dan keepatan aliran yang terjadi pada tiap tingkat. emperatur tati berbanding luru terhadap temperatur tagnai. V(m/) 757, 66,787 66, ,85 W(m/) 655,78 56,85 56,85 7,88 Α ( o ) 60 9, Β ( o ) 55,9 55,9 t( o K) 07,5 05,98 05,98 969,70 ( o K) 8,599 8,599 8,599 8,599 Pt(0^ 59,000 77,06 77,06 95,0 P(x0 ^ 05,90 05,90 05,90 05,90 ingkat Station Station d R dr d V (m/) 578,85 500,86 500,86 7,88 W (m/) 7,88 7,89 7,89 8,59 Α ( o ) 9, 0 Β ( o ) 0,89 0,89 t ( o K) 885,986 89,56 89,56 8,598 ( o K) 70,9 70,9 70,9 70,9 Pt(0^,668 05,976 05,976 8,90 P(x0^ 8,77 8,77 8,77 8,77 ingkat Station e Station f e er fr f V(m/) 7,88 7,88 7,88 78,66 W(m/) 8,59 09,97 09,97 0 Α ( o ) 0 0 Β ( o ) 6, 6, t ( o K) 78,006 78,006 78,006 76,0 ( o K) 698,8 705,6 705,6 705,6 Pt(0^ 7,8 7,8 7,8,7 P(x0^ 9, 9, 9, 9,.6. Pengaruh Chemial Wah erhadap ekanan Stagnai dan Stati di urbin ekanan tagnai dan tati eudah hemial wah kompreor yang terjadi tiap tingkat turbin lebih tinggi karena raio komprei di kompreor meningkat yang diakibatkan proe penaikan tekanan yang dilakukan kompreor dapat lebih optimal karena debu dan zat pengotor lainnya yang ikut mauk ke dalam kompreor yang mengendap pada udu-udu terebut telah berih maka learane antara udu rotor dan tator menjadi lebih bear ehingga proe penaikan tekanan pada etiap tingkat lebih optimal. 5.. Keimpulan 5. KESIMPULAN dan SARAN Berdaarkan perhitungan dan analia yang telah dilakukan, maka dapat diambil keimpulan bahwa: JURNAL REKAYASA MESIN Vol. 5 No. Februari 05 5

7 . Perawatan kompreor dengan metode hemial wah akan mempengaruhi peningkatan efiieni iklu turbin ga. Dengan kerja aktual yang lebih rendah dapat menghailkan daya yang lebih tinggi.. Karena debu dan zat pengotor lainnya yang ikut mauk ke dalam kompreor yang mengendap pada udu-udu terebut telah berih mengakibatkan temperatur udara keluar menurun, tekanan naik dan denita udara (dari hubungan Hukum Ga Ideal; P V = n R ) naik. Denita udara naik menyebabkan bahan bakar yang dipakai untuk pembakaran berkurang. 5.. Saran Salah atu indikai bahwa kompreor mulai kotor adalah temperatur ga mauk turbin telah mendekati bata ata temperatur yang telah ditetapkan, maka haru tetap dipantau oleh operator di ruang kendali, dan juga untuk menjaga agar umur pakai turbin lebih panjang. DAFAR PUSAKA [] Arimunandar, Wiranto. Pengantar urbin Ga dan Motor puli. Jakarta : Dirjen Dikti Depdikna. 00. [] Ganean,V. Ga urbine nd Edition. New Delhi : ata MGraw-Hill. 00. [] Mattingly, Jak.D. Element of pulion : Ga urbine and Roket. Reton, Virginia : he Amerian Intitute of Aeronauti, In ALIRAN ISENROPIK PADA URBIN IMPULS GE MS 600B di PERAMINA UP III PLAJU