BAB III TURBIN UAP PADA PLTU

Transkripsi

1 BAB III TURBIN UAP PADA PLTU 3.1 Turbin Uap Siklus Renkine setelah diciptakan langsung diterima sebagai standar untuk pembangkit daya yang menggunakan uap (steam ). Siklus Renkine nyata yang digunakan dalam instalasi pembangkit daya jauh lebih rumit dari pada siklus renkine ideal asli yang sederhana. siklus ini merupakan siklus yang paling banyak digunakan untuk pembangkit daya listrik sekarang ini. Oleh karena siklus Rankine merupakan sikus uap cair maka paling baik siklus itu digambarkan dengan diagram P-v dan T-s dengan garis yang menunjukkan uap jenuh dan cair jenuh. Fluida kerjanya adalah air (H 2 O). Turbin Uap adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik tenaga uap. Dimana komponen utama dari sistem tersebut yaitu : Ketel, kondensor, pompa air ketel, dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai fluida kerja dihasilkan oleh katel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Q in 2 3 BOILER Wp W T konderse r 1 4 Q out Gambar.1. Siklus rankine PT. PJB Muara Karanng 15

2 3.2 Prinsip Kerja Turbin Uap Secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut : Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam 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 ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin. Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka 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. 3.3 Klasifikasi turbin uap Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut peoses penurunan tekanan uap sebagai berikut: PT. PJB Muara Karanng 16

3 3.3.1 Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip Kerjanya 1. Turbin Impulse Turbin impuls atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana berrotor satu atau banyak (gabungan ) yang mempunyai sudu-sudu pada rotor itu. Sudu biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut keluar. Turbin satu tahap. Turbin impuls gabungan. Turbin impuls gabungan kecepatan. Ciri-ciri dari turbin impuls antara lain: - Proses pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu diam / nosel. - Akibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan Rata. 2. Turbin Reaksi Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerrak turbin reaksi dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris, karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan sudu tetap walaupun arahnya lengkungnya berlawanan. Ciri-ciri turbin ini adalah : - Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu Gerak - Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut Tekanan Bertingkat Klasifikasi turbin uap berdasarkan pada tingkat penurunan Tekanan Dalam Turbin Turbin Tunggal ( Single Stage ) Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk untuk daya kecil, misalnya penggerak kompresor, blower, dll. Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi ). Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya besar. Pada turbin bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih. Sehingga turbin tersebut terjadi distribusi kecepatan / tekanan. PT. PJB Muara Karanng 17

4 3.3.3 Klasifikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap Turbin Kondensasi. Tekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam kompresor. Turbin Tekanan Lawan. Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain. sehingga masih dapat Turbin Ekstraksi. Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk roses pemanasan lain, misalnya proses industri. 3.4 Proses Induction Steam Turbin Uap masuk kedalam emergency stop valve, dimana fungsinya menutup total suplay uap dari boiler ke turbin dalam waktu yang singkat. Setelah dari stop valve, uap melewati HP control valve. Control valve ( katup pengatur ) ini digerakkan oleh sebuah balok yang diatur naik atau turun oleh sebuah silinder melalui serangkai tuas. Silinder ini menerima sinyal dari Governor. Katup pengatur uap tekanan tinggi ( HP Control Valve ) mengatur jumlah uap yang masuk ke nosel ( pipa semprot ), yang selanjutnya menggerakkan turbin impuls satu tingkat. Energi uap yang masih tersisa kemudian menggerakkan turbin reaksi. Pola operasi dengan uap tekanan rendah yang bertekanan konstan diatur oleh LP control valve ( katup pengatur uap tekanan rendah ). Governor mengatur aliran uap tekanan rendah dan daya keluaran turbin yang tidak saling bergantung satu sama lainnya. Uap yang telah diekspansikan keluar melalui pipa buangan berdiameter 70 inchi. Pipa buangan dari tiap turbin bergabung pada satu pipa berdiameter 110 inchi yang selanjutnya mengalirkan uap dan kondensat ke surface condensor (pendingin dengan media udara). Sebelum air tersebut dikembalikan ke Boiler (ketel), air kondensat digabungkan dengan air yang ada pada bak penampung dan dipompakan ke Turbin untuk menjaga kekurangan kuantitas air ke Boiler. Air dikembalikan kembali ke boiler untuk diubah menjadi uap kembali, jadi sistem yang digunakan adalah sistem tertutup. PT. PJB Muara Karanng 18

5 Rumah turbin terbagi dua dalam arah horizontal yang dipasangkan pada dudukan Bantalan (Bearing Pendestal ). Pipa keluaran uap dan kondensat dihubungkan dengan turbin memakai sambungan Flens dan arah aliran kebawah. Poros turbin terbuat dari baja tempa yang kemudian dikerjakan dengan proses permesinan. Sudu turbin terdiri dari sudu impuls dan sudu reaksi. Bantalan Luncur ( Jounal Bearing ) penyangga poros terdiri dari dua bahagian. Dudukan bagian depan juga merupakan Rumah Bantalan Aksial (Trust Bearing) yang meredam gaya aksial. Kelonggaran yang tepat antara sudu tetap dengan sudu gerak akan menghasilkan pemanfaatan energi yang optimum. Balancing Piston dipasang pada turbin untuk mengimbangi gaya aksial yang ditimbulkan oleh sudu reaksi. Besarnya gaya aksial bergantung kepada beban yang terjadi yang kelebihannya ditahan oleh bantalan aksial. Pada saat bersamaan Balancing piston menyekat uap tekanan tinggi didaerah sudu impuls. Diafragma memisahkan uap bertekanan tinggi dengan uap bertekanan rendah. Turbin dikontrol oleh governor hidrolik. Pompa pelumas utama dan Impeler dari governor diputar oleh turbin melalui roda gigi. Governor adalah sebagai pengatur yang berfungsi untuk mengurangi aliran uap ke turbin bila kecepatan putar melebihi yang diinginkan (Over Speed). 3.5 Bagian bagian Turbin Uap 1. CASSING Adalah sebagai penutup bagian-bagian utama turbin. 2. ROTOR Adalah bagian turbin yang berputar yang terdiri dari poros, sudu turbin atau deretan sudu yaitu Stasionary Blade dan Moving Blade. Untuk turbin bertekanan tinggi atau ukuran besar, khususnya unuk turbin jenis reaksi maka motor ini perlu di Balanceuntuk mengimbagi gaya reaksi yang timbul secara aksial terhadap poros. 3. BEARING PENDESTAL Adalah merupakan kekdudukan dari poros rotor. 4. JOURNAL BEARING PT. PJB Muara Karanng 19

6 Adalah Turbine Part yang berfungsi untuk menahan Gaya Radial atau Gaya Tegak Lurus Rotor. 5. THRUST BEARING adalah Turbine Part yang berfungsi untuk menahan atau untuk menerima gaya aksial atau gaya sejajar terhadap poros yang merupakan gerakan maju mundurnya poros rotor. 6. MAIN OLI PUMP Berfungsi untuk memompakan oli dari tangki untukdisalurkan pada bagian bagian yang berputar pada turbin. Dimana fungsi dari Lube Oil adalah : Sebagai Pelumas pada bagian bagian yang berputar. Sebagai Pendingin ( Oil Cooler ) yang telah panas dan masuk ke bagian turbin dan akan menekan / terdorong keluar secara sirkuler Sebagai Pelapis ( Oil Film ) pada bagian turbin yang bergerak secara rotasi. Sebagai Pembersih ( Oil Cleaner ) dimana oli yang telah kotor sebagai akibat dari benda-benda yang berputar dari turbin akan terdorong ke luar secara sirkuler oleh oli yang masuk. 7. GLAND PACKING Sebagai Penyekat untuk menahan kebocoran baik kebocoran Uap maupun kebocoran oli. 8. LABIRINTH RING Mempunyai fungsi yang sam dengan gland packing. 9. IMPULS STAGE Adalah sudu turbin tingkat pertama yang mempunyai sudu sebanyak 116 buah 10. STASIONARY BLADE Adalah sudu-sudu yang berfingsi untuk menerima dan mengarahkan steam yang masuk. 11. MOVING BLADE Adalah sejumlah sudu-sudu yang berfungsi menerima dan merubah Energi Steam menjadi Energi Kinetik yang akan memutar generator. PT. PJB Muara Karanng 20

7 12. CONTROL VALVE Adalah merupakan katup yang berfungsi untuk mengatur steam yang masuk kedalam turbin sesuai dengan jumlah Steam yang diperlukan. 13. STOP VALVE Adalah merupakan katup yang berfungsi untuk menyalurkan atau menghentikan aliran steam yang menuju turbin. 14. REDUCING GEAR Adalah suatu bagian dari turbin yang biasanya dipasang pada turbin-turbin dengan kapasitas besar dan berfungsi untuk menurunkan putaran poros rotor dari 5500rpm menjadi 1500 rpm. Bagian-bagian dari Reducing Gear adalah : Gear Cassing adalah merupakan penutup gear box dari bagian-bagian dalam reducing gear. Pinion ( high speed gear ) adalah roda gigi dengan type Helical yang putarannya merupakan putaran dari shaft rotor turbin uap. Gear Wheal ( low speed gear ) merupakan roda gigi type Helical yang putarannya akan mengurangi jumlah putaran dari Shaft rotor turbin yaitu dari 5500 rpm menjadi 1500 rpm. Pinion Bearing yaitu bantalan yang berfungsi untuk menahan / menerima gaya tegak lurus dari pinion gear. Pinion Holding Ring yaitu ring berfungsi menahan Pinion Bearing terhadap gaya radial shaft pinion gear. Wheel Bearing yaitu bantalan yang berfungsi menerima atau menahan gaya radial dari shaft gear wheel. Wheel Holding Ring adalah ring penahan dari wheel Bearing terhadap gaya radial atau tegak lurus shaft gear wheel. Wheel Trust Bearing merupakn bantalan yang berfungsi menahan atau menerima gaya sejajar dari poros gear wheel ( gaya aksial ) yang merupakan gerak maju mundurnya poros. PT. PJB Muara Karanng 21

8 Gambar 3.7 turbin uap PJB Muara Karang Sumber : dokumentasi kerja praktek 3.6 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Efisiensi Turbin Faktor Penyebab Besarnya kerugian didalam turbin akan mempengaruhi efisiensinya. Kerugian yang besar berarti efisiensinya rendah. Faktor-faktor penyebab kerugian didalam turbin diantaranya : Kerugian pada Katup Governor. Kerugian pada Nosel (Nozzle Loss). Kerugian pada Moving Blades. Kerugian pada uap meninggalkan moving blades (Leaving Velocity/Carry Over Loss). Kerugian Gesekan. Kerugian Celah (Clearance Loss). Kerugian akibat kebasahan uap. Kerugian akibat kecepatan uap keluar turbin. PT. PJB Muara Karanng 22

9 Kerugian luar(external Loss). PT. PJB Muara Karanng 23