Perencanaan Governor Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ( Pltmh ) Daya 30 Kw SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Diusulkan Oleh : Marisi Sianturi NIM. 090421023 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
PERENCANAAN GOVERNOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO ( PLTMH ) DAYA 30 KW MARISI SIANTURI NIM. 090421023 Diketahui / Disahkan : Disetujui oleh : DepartemenTeknik Mesin Fakultas Teknik USU Ketua, Dosen Pembimbing, Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri Ir.A.Halim Nasution, M.Sc NIP. 196412241992111001 NIP. 195403201981021001
PERENCANAAN GOVERNOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO ( PLTMH ) DAYA 30 KW MARISI SIANTURI NIM. 090421023 Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode Ke 172, Pada Tanggal 14 April 2012 Penguji I, Penguji II, Ir. M. Syahril Gultom, MT. Ir.Alfian Hamsi, M.Sc. NIP. 195512101987101001 NIP. 195609101987011001
TUGAS SARJANA TURBIN AIR PERENCANAAN GOVERNOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO ( PLTMH ) DAYA 30 KW Oleh : MARISI SIANTURI NIM. 090421023 Disetujui Oleh Dosen Pembimbing, Ir. A.Halim Nasution, M.Sc NIP. 195403201981021001 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
JURUSAN TEKNIK MESIN AGENDA : /TS/2011 PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSI DITERIMA : 10/11/2011 FAKULTAS TEKNIK USU PARAF MEDAN ============================ ============================ TUGAS SARJANA NAMA : MARISI SIANTURI NIM : 090421023 MATA PELAJARAN PESIFIKASI : TURBIN AIR : PERENCANAAN GOVERNOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO ( PLTMH ) DAYA 30 KW - PEMBUATAN GOVERNOR MEKANIK - ANALISA GAYA SENTRIFUGAL PADA GOVERNOR DIBERIKAN TANGGAL : 10/11/2011 SELESAI TANGGAL : 28/04/2012 MEDAN KETUA JURUSAN TEKNIK MESIN DOSEN PEMBIMBING, DR. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. A.Halim Nasution, M.Sc NIP. 196412241992111001 NIP. 195403201981021001
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Tugas Sarjana ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidkan sarjana, Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Dalam penyelesaian skripsi ini tidak jarang penulis menemukan kendala. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan kemampuan penulis serta kurangnya bahan referensi yang dimiliki, berkat dorongan semangat dan motivasi yang penulis terima dari berbagai pihak, khususnya orang tua saya, yang telah memberikan doa restu serta dorongan moril dan material hingga akhirnya penulisan skripsi ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan teirma kasih kepada : 1. Bapak Dr. Ing, Ir.Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Departemen Teknik Mesin 2. Bapak Ir. Syahrul Abda, M.S.c, koordinator Ekstensi Departemen Teknik Mesin. 3. BapakIr. A.Halim Nasution, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meuangkan waktunya membimbing, memotivasi dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.bapak/ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
4. Seluruh Pegawai yang banyak membantu penulis dari awal hingga akhir studi dalam menangani administrasi sekalipun ditengah-tengah kesibukan yang padat, serta kepada seluruh pegawai lainnya di Departemen Teknik Mesin FT- USU. 5. Ayahanda M. Sianturi dan Ibunda A.Simbolon yang selama ini telah memberikan dorongan baik material, doa dan semangat kepada penulis. 6. Teman-teman saya ( Bapak M. Panjaitan, Bapak Sakarun, Bapak Arnold) yang selalu bekerja membantu saya dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini. 7. Seluruh rekan rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin teristemewa kepada teman seperjuangan saya Okto Bonaris Silalahi, M.Sidik, Raja BAMS, Roni MP Siagian, Martlin Sandy H Sinaga. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan baik dalam penulisan maupun penyajian Tugas Sarjana ini. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran saran yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan Tugas Sarjana ini kemudian. Akhir kata, dengan segala kerendahan hati penulis semoga Tugas Sarjana ini bermamfaat bagi yang membacanya. Medan, April 2012 Penulis Marisi Sianturi
ABSTRAK Untuk mengatur jumlah debit air yang masuk ke runner seimbang yang sesuai jumlah pemakaian beban lisrik yang dipakai, maka perlu digunakan sebuah alat kontrol yang disebut governor. Governor merupakan suatu alat pengatur kecepatan putaran turbin atau generator. Tugas akhir ini menjelaskan proses pembuatan governor mekanik, adapun hal yang disoroti adalah dengan merencanakan sebuah governor mekanik, maka governor mekanik tersebut dapat beroperasi dan dapat mengendalikan energi listrik secara otomatis yang dihasilkan generator. Maka dalam pembuatannya harus benar-benar diperhitungkan masing-masing unit. Pada pembuatan dan perencanaan governor mekanik ini terlebih dahulu di adakan Peninjauan pada Governor Mekanik. Kata kunci : Governor, Kapasitas Air
ABSTRACT The regulate the amount of water discharge into the runner balanced by the amount ofusage the load electricity were used, it is necessary to use a tool called the governor s control. Governour is one of the instruction control tubine turn or generator turn. This thesis describes the process of making mechanical governor, while it ishighlighted by plotting a mechanical governor, the governor is able to by generator. For making must be fully accounted for each unit. Governor on making and planning these mechanical inventions in the first review of the Mechanical Governor. Keyword : Governor, Water capacity
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR. ABSTRAK... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR.... DAFTAR TABEL... DAFTAR GRAFIK... i iii iv vii viii ix BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang.. 1 1.2. Maksud dan Tujuan Penelitian... 3 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Metodologi Penelitian... 3 1.5. Keluaran Skripsi... 4 1.6. Stematika Penulisan... 5 BAB II DASAR TEORI....... 6 2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro... 6 2.1.1. Perencanaan PLTMH...... 8 2.1.2. Komponen-komponen PLTMH.... 9 2.1.3. Kelebihan dan Kekurangan PLTMH... 13 2.2. Turbin Air... 14 2.2.1. Klasifikasi Turbin Air... 17 2.2.2. Performance Turbin Cross-Flow... 19 2.2.3. Cara Megoperasikan Turbin Cross-Flow... 24 2.2.4. Perbandingan Karakteristik Turbin Air.. 25
BAB III METODOLOGI... 33 3.1. Governor... 27 3.1.1. Jenis-jenis Governor... 29 3.1.2. Putaran Governor... 31 3.2. Gambaran Umum Governor Mekanik... 33 3.3. Perakitan Governor Mekanik...... 35 3.3.1. Pulley... 35 3.3.2 Sabuk... 35 3.3.3. Roda Gigi Kerucut ( bevel Gear )... 36 3.3.4. Poros Governor... 37 3.3.5. Housing Bearing Sliding... 38 3.3.6. Tuas-tuas... 38 3.3.7. Lengan-lengan... 38 3.3.8. Fly Weight ( Bola Baja )... 39 3.3.9. Bearing ( Bantalan Diam )... 39 3.3. Perawatan Governor... 40 BAB IV ANALISA DATA... 41 4.1. Analisa Daya Hidrolisis Air.... 41 4.1.1. Kecepatan Air Dalam Pipa. 41 4.1.2. Kapasitas Air ( Debit )... 42 4.1.3. Gaya Air... 42 4.1.4. Daya Hidrolisis Air... 42 4.2. Analisa pada Turbin... 43 4.2.1. Analisa Daya Turbin. 43 4.2.2. Analisa Putaran Turbin. 44 4.2.3. Analisa Daya Generator 47 4.3. Analisa pada Governor 47
4.3.1. Katup Terbuka Penuh.... 49 4.3.2. Katup Terbuka Normal. 50 4.3.2. Katup Tertutup Penuh. 52 4.3.4. Analisa Putaran Governor untuk Perencanaan Bevel Gear 54 4.4. Tabel dan Grafik Analisa Data 55 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.. 57 5.1. Kesimpulan... 57 5.2. Saran. 58 DAFTAR PUSTAKA.. LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 1. Gambar 2.1.2. Komponen-komponen Skema Mikrohidro 9 2. Gambar 2.1.2(a). Diversion Weir dan Intake... 10 3. Gambar 2.1.2(b). Setting Basin 10 4. Gambar 2.1.2(c). Headrace 11 5. Gambar 2.1.2(d). Headtank... 11 6. Gambar 2.1.2(e). Penstock... 12 7. Gambar 2.1.2(f). Turbine dan Generator. 12 8. Gambar 2.2. Kincir Air... 14 9. Gambar 2.2.1. Empat Macam Runner Turbin Konvensional. 18 10. Gambar. 2.2.2.(a). Model Rakitan Turbin Cross Flow 21 11. Gambar 2.2.2.(b). Dua Tipe Turbin Cross Flow 24 12. Gambar 3.1. Governor... 27 13. Gambar 3.2.(a). Model Rakitan Governor Mekanik.. 33 14. Gambar 3.2.(b). Gambar Potongan Governor Mekanik 34 15. Gambar.3.3.1. Pulli Driver dan Pulli Driven.. 35 14. Gambar 3.3.3. Bevel Gear Bawah 37 15.Gambar 3.3.4. Poros Governor 37 16. Gambar 3.3.5. Housing Bearing Sliding.. 38 17. Gambar 3.3.7. Lengan dan Fly Weight ( Bola Baja ).. 39 18. Gambar 3.3.9. Bearing ( Bantalan Diam )... 39 19. Gambar 4.2.Name Plate of Generator. 46 20. Gambar 4.3.1. Saat Katup Terbuka Penuh 49 21. Gambar 4.3.2. Saat Katup Terbuka Normal 51 22. Gambar 4.3.3. Saat Katup Tertutup Penuh.. 53
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 1. Table 2.2.1. Pengelompokan Turbin. 17 2. Tabel 2.2.5. Kecepatan Spesifik Turbin 26 3. Tabel.4.2.2. Analisa Putaran Turbin.. 45 4. Tabel 4.5. Tabel Analisa Data 55
DAFTAR GRAFIK Grafik Halaman 5. Grafik 2.2.2. Effisiensi Beberapa Turbin dengan Pengurangan Debit Sebagai Variabel 22 6. Grafik 2.2.5. Perbandingan Karakteristik Turbin.. 26 7. Grafik 3.2.2. Diagram Pemilihan Sabuk 36 8. Grafik 4.2.1. Efisiensi Turbin Cross-Flow 43 9. Grafik 4.3. Variasi Debit Terhadap Head 48 10. Grafik 4.4.(a). Gaya Sentrifugal (Fs) Versus Jarak Sumbu Poros ke Fly Weight 56 11. Grafik 4.5.(b). Putaran (rpm) Versus Range. 56