BAB I 1.1 Latar Belakang Dalam sistem PLTA, turbin air tergolong mesin konversi energi yang mengubah energi translasi gerak lurus menjadi energi gerak rotasi. Energi air tergolong energi terbarukan atau renewable energy. Renewable energy adalah energi yang tidak memiliki batasan masa/waktu. Energi gerak air termasuk energi yang mudah dan relatif mudah didapat. Energi gerak air terjadi karena adanya beda ketinggian permukaan, secara umum air bergerak dari permukaan tinggi menuju permukaan yang rendah atau dapat dikatakan bahwa air bergerak pada tekanan yang tinggi menuju tekanan rendah. Energi gerak air dapat dimanfaatkan dikarenakan dalam air mengandung energi potensial berupa perbedaan ketinggian pada air dan energi kinetik yang disebabkan oleh kecepatan aliran air. Masyarakat modern sangat lekat dengan kemajuan teknologi, sehingga dapat dengan mudah memenuhi kebutuhan energi, salah satu contoh adalah energi listrik hasil pengolahan mesin konversi energi. Mesin konversi energi yang digunakan untuk mengkonversi energi air menjadi listrik terdiri dari beberapa unit. Unit tersebut terdiri dari bendungan air, pintu masuk air, penyaring air, turbin air, generator dan lain lain. Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia turbin adalah mesin atau motor yang roda penggeraknya berporos dengan sudu (baling-baling) yang digerakkan oleh aliran air, uap, atau udara. Perkembangan turbin air mulai nampak pada awal abad 18. Perkembangan turbin air hingga saat ini mulai memuncak sampai akhirnya ditemukan microhidro, yang memiliki peluang besar untuk dimanfaatkan oleh masyarakat umum. Aliran sungai dengan sejumlah anak sungainya dibendung dengan sebuah Dam. Airnya ditampung dalam waduk yang kemudian dialirkan melalui pintu pengambilan air (Intake Gate) yang selanjutnya masuk ke dalam terowongan tekan (Headrace Tunnel). Sebelum memasuki pipa pesat (Penstock), air harus melewati tangki pendatar (Surge Tank) yang berfungsi untuk mengamankan pipa 1
pesat apabila terjadi tekanan kejut atau tekanan mendadak yang biasa disebut sebagai pukulan air (water hammer) saat katup utama (Main Inlet Valve) ditutup seketika. Setelah katup utama dibuka aliran air yang bergerak memutar turbin, kemudian dari turbin air mengalir keluar melalui pipa lepas (Draft Tube) dan selanjutnya dibuang ke saluran pembuangan (Tail Race). Poros turbin yang berputar tersebut dikopel dengan poros generator sehingga menghasilkan energi listrik. Melalui trafo utama (Main Transformer), energi listrik disalurkan melewati Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) ke konsumen melalui Gardu Induk. Salah satu masalah yang sering timbul dalam perawatan turbin yaitu kavitasi. Kavitasi merupakan peristiwa terjadinya gelembung-gelembung uap yang kecil (minute microscopic bubbles) di dalam fluida (air) yang mengalir, yang disebabkan oleh tekanan yang terjadi ditempat tersebut sama atau lebih rendah dari tekanan uap jenuhnya. Pada saat gelembung-gelembung tersebut sampai pada daerah yang tekanannya lebih tinggi maka gelembung tersebut akan pecah dan mengakibatkan lubang- lubang kikisan pada permukaan dinding saluran hisap bagian atas (draft tube), sudu-sudu, dan rumah turbin. Selain itu juga akan menimbulkan getaran dan bunyi yang berisik. Kavitasi yang sangat besar akan menurunkan daya dan efisiensi turbin. Di PLTA PB Soedirman masalah kavitasi merupakan salah satu masalah utama yang terjadi setiap tahun terutama pada turbin. Hal ini dikarenakan turbin air merupakan komponen utama pada sistem pembangkit serta apabila akan dilakukan perbaikan atau perawatan memerlukan waktu yang cukup dan perlu mematikan unit terlebih dahulu. Oleh karena itu perawatan turbin hanya bisa dilakukan ketika ada annual inspection dan setiap tahunnya hanya sekali, sehingga hal ini sangat merepotkan. Apabila terindikasi kavitasi telah muncul maka harus menunggu annual inspection untuk memperbaikinya, atau dengan mengatur debit air yang masuk sehingga putaran poros lebih rendah supaya lebih meringankan kinerja turbin. Perusahaan sudah mengupayakan beberapa upaya supaya kavitasi pada turbin di PLTA PB Soedirman bisa hilang atau berkurang setidaknya tetapi sampai saat ini belum bisa dikatakan bahwa masalah kavitasi di 2
PLTA PB Soedirman telah bisa diatasi. 1.2 Tujuan Tujuan utama dari tugas akhir Analisa Kavitasi pada Turbin Francis di PLTA PB Soedirman adalah untuk mempelajari upaya pencegahan dan pengurangan kavitasi yang terjadi pada turbin melalui analisa terhadap gejalagejala kavitasi yang muncul pada turbin Francis yang merupakan salah satu penyebab utama penurunan kinerja dari turbin yang diaplikasikan pada Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) PB Soedirman. 1.3 Batasan Masalah Untuk mempermudah dalam pengerjaan tugas akhir ini dan menghindari timbulnya serta melebarnya permasalahan yang tidak diinginkana maka pada tugas akhir ini hanya dibatasi pada : 1. Menganalisa gejala kavitasi yang terjadi pada turbin francis di PLTA PB. Soedirman. 2. Mengetahui cara mengatasi dan mengurangi kavitasi yang terjadi pada turbin francis di PLTA PB Soedirman. 3. Mengetahui cara kerja alat pencegah kavitasi pada turbin francis PLTA PB Soedirman. 4. Mengetahui prosedur yang baik untuk membuat instalasi PLTA supaya terhindar dari masalah kavitasi. 1.4 Metode Pengumpulan Data Penulis dalam menyusun laporan menggunakan beberapa cara atau metode untuk mengumpulkan data. Metode yang digunakan antara lain: 1. Studi Pustaka Menambah wawasan atau pengetahuan mengenai tema penelitian dengan menelah literatur-literatur yang berhubungan dan bersesuaian. 2. Observasi Lapangan 3
Pengumpulan data dengan melakukan pengamatan secara sistematis mengenai hal-hal yang berkaitan dengan HRSG di PLTA PT. Indonesia Power UP Mrica. 3. Bimbingan dan Konseling Bertujuan untuk mendapatkan tambahan pengetahuan dan masukan dari pembimbing serta koreksi atas kekurangan-kekurangan yang terjadi. 1.5 Sistematika Penulisan Dalam laporan tugas akhir ini pelaksanaan tugas akhir akan dibagi dalam empat bab, yaitu sebagai berikut: BAB I : Pendahuluan Pada bab ini dibahas latar belakang masalah, tujuan tugas akhir Analisa Kavitasi pada Turbin Francis pada PLTA PB Soedirman, batasan masalah, metode pengumpulan data, sistematika penulisan. BAB II : Tinjauan Pustaka Pada bab ini memuat tentang pengertian umum turbin, jenis-jenis turbin, serta kriteria pemilihan jenis turbin berdasarkan tiga kriteria yaitu kecepatan spesifik, head dan debit, dan yang terakhir berdasar pada nilai efisiensinya. Pada bab ini juga menjelaskan definisi kavitasi, dampak yang ditimbulkan oleh kavitasi, faktor kavitasi, faktor-faktor apa saja yang dapat mempengaruhi kavitasi, daerah yang rawan mengalami kavitasi, definisi NPSH serta pengaruhnya terhadap kavitasi BAB III : Kavitasi padaturbin PLTA PB Soedirman Pada bab ini berisi mengenai data spesifikasi turbin di PLTA PB Soediman, serta data hasil pengamatan terakhir dari annual inspection (overhaul) yang dilakukan pada turbin di PLTA PB Soedirman. BAB IV : Analisa Kavitasi yang Terjadi pada Turbin Francis PBS Pada bab ini memuat mengenai analisa dari data yang ada hasil pengamatan dari anual inspection (overhaul) terakhir yang dilakukan di PLTA PB Soedirman serta mengkaji dan membandingkan hasil pengamatan yang ada di 4
lapangan dengan teori yang ada mengenai kavitasi turbin. BAB V : Penutup Pada bab ini dibahas mengenai kesimpulan tugas akhir ini, serta berisi saran. 5