Gambar 2.15. Rumah Keong (Spiral Case) d. Stay Vane
Stay Vane berfungsi sebagai pengarah aliran air. Stay vane mengarahkan aliran air ke runner, sehingga arah aliran air tepat untuk memberikan tekanan yang maksimum ke runner blade. Adapun stay vane dapat dilihat pada gambar 2.16
Gambar 2.16. Sudu Tetap (Stay Vane)
Sudu
e. Guide Vane
Guide vane merupakan mekanisme bilah-bilah baja yang dapat berotasi <90o di sekitar runner, yang berfungsi mengatur sudut masuk air ke runner sesuai dengan kontrol dari governor, misalkan terjadi perubahan frekuensi akibat adanya perubahan beban maka governor akan memberikan perintah kepada servomotor untuk membuka ataupun menutup gate vane sesuai dengan kebutuhan agar beban tetap diimbangi sehingga frekuensi akan tetap konstan. Adapunguide vane dapat dilihat pada gambar 2.17 berikut ini.
Gambar 2.17. Sudu Pengarah (Guide Vane)
f. Sudu Turbin ( runner)
Merupakan bagian utama yang berputar akibat adanya energi potensial dan tekanan air yang jatuh dari penstock ke inlet valve dan akhirnya mengalir
Sudu
ke sudu runner melalui pengaturan guide vane. Berikut ini merupakan gambar dari runner
Gambar 2.18. Sudu Turbin (Runner) g. Servomotor
Servomotor berfungsi untuk membuka dan menutup guide vane sesuai dengan daya dibutuhkan sesuai kontrol artinys semakin besar daya yang dibuthan maka survemotor akan membuka guide vane secara otomatis melalui perantaraan guide vane arm.
h. Poros Turbin (Turbine Shaft)
Merupakan poros yang di- packing dikopling dengan poros generator, untuk meneruskan daya dan putaran dari turbin ke rotor pada generator untuk membangkitkan daya listrik. Putaran poros ini merupakan hasil dari perubahan energi potensial menjadi energi kinetik yang diberikan air yang bertekanan tinggi menuju sudu-sudu runner, sehingga secara otomatis dengan bentuk sudu-sudu runner yang aerodinamis maka menjadikan runner dapat berputar dan putaran ini akan diteruskan ke poros turbin dan kemudian ke poros motor pada generator.Pada gambar 2.19 berikut kita dapat melihat poros tubin.
Gambar 2.19 Poros Turbin i. Governor
Merupakan alat bantu dalam pengoperasian turbin. Dalam keadaan normal beroperasi pada kecepatan konstan dengan mengabaikan perubahan beban. Turbine governor berfungsi untuk mengatur putaran turbin agar selalu serempak dengan frekuensi generator (putaran turbin dan frekuensi) dapat berubah-ubah dengan terjadinya perubahan pemakaian beban listrik.
Untuk mengatur perubahan beban tidak dapat kita lakukan dengan manual, karena adanya kesulitan-kesulitan sebagai berikut :
Perubahan beban tidak dapat diduga sesuai dengan pemakaian listrik
Kontruksi relative besar
Menambah biaya operasional
Apabila beban turun dari rated horse power maka putaran turbin akan selalu bertambah tinggi. Dengan menggunakan governor dimana
prinsip kerjanya berdasarkan gaya setrifugal dimana gaya tersebut dapat diperoleh dari putaran turbin.
Gaya sentrifugal yang terjadi akan menimbulkan gerak tranlasi dengan bantuan alat mekanik lainnya. Gerak translasi ini akan menggerakkan posisi sudu pengarah sesuai dengan kebutuhan dan beban serta putaran turbin. Alat ini dilengkapi dengan fly ball, untuk memperoleh, gaya setrifugal dari putaran poros turbin untuk menghasilkan gerak tranlasi, apabila putaran turbin bertambah tinggi (akibat beban turun) fly ball akan berputar dan bergeak le arah luar, sehingga manerik tuas dan membuka katup pada distributor valve kemudian minyak ditekan dari pipa ke oil sump.
Dari oil sump melalui pipa-pipa masuk ke katup distribusi menuju servomotor, sehingga menggeser piston ke atas (kekanan) dimana regulation rod akan memutar regulating ring ke kanan. Pada regulating ring terikat sudu-sudu penggerak dengan demikian mengubah kedudukan sudu pengarah sampai posisi tertentu untuk mencapai kedudukan yang tepat. Bila kedudukannya telah dapat maka putaran akan turun kembali pada putaran yang normal.
j. Pipa hisap (Draft Tube)
Merupaka pipa pelepas air yang dipasang pada sisi runner (discharge) berfungsi untuk mengalirkan air yang keluar dari runner ke saluran pembuangan (tail race) dan untuk memanfaatkan tinggi terjun air (energi potensial) dan memanfaatkan energi kinetik air. Pipa pelepas air ( draft tube) ini mempunyai bentuk konis dengan penampang membesar kearah keluar (divergent) dengan bentuk ini akan didapt dua hal yang saling berkaitan:
Kecepatan air pada sisi keluar akan lebih kecil dibandingkan kecapatan pada sisi masuk,
Tekanan pada sisi keluar lebih besar dibandingkan pada sisi masuk sehingga seolah-olah air terhisap dari sisi masuk ke sisi luar. Oleh karena out disebut pipa hisap (draft tube).
Pada gambar 2.20 kita dapat melihat gambar pipa hisap pada Turbin yang diambil pada saat perbaikan
Gambar 2.20 Pipa Hisap (Draft Tube) k. Generator
Generator pada dasarnya yaitu yang berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Dalam hal ini generator digerakkan oleh penggerak mula (prime mover) dengan menggunakan turbin. Turbin berfungsi untuk menggerakkan poros generator yang akhirnya energi mekanik dari turbin tadi diubah oleh generator menjadi energi listrik. Generator biasanya dikategorikan berdasarkan jenis porosnya yaitu poros vertikal dan poros horizontal. Dalam hal ini terlebih dahulu kita pelajari bentuk dan ciri-cirinya antara lain :
Generator dengan sumbu vertical, ciri-cirinya : - Putarannya rendah
- Daya yang dihasilkan cukup besar - Rotor berkutub luar
Stator
Stator terdiri layer winding dan double layer winding pada bagian stator dan rotor yang berputar ditengah-tengah. Inti stator terdiri atas segmen-segmen plat baja siliconnya disusun berlapis-lapis dan diikat dengan plat-plat yang pada ujungnya diberi baut. Gulungan stator dibuat dari penghantar tembaga yang diisolasikan dengan Epxy Resin. Pada initi dilengkapi dengan saluran udara yang berfungsi untuk mengurangi rugi gesekan dan juga untuk bushing pada saat generator dioperasikan.
Rotor
Rotor ini menggunakan tipe kutub sepatu (salient pole) dengan jumlah 18 kutub dimana kutub dibuat dengan menyusun lapisan plat baja dan setelah gulungan mendan magnet dipasang pada kutub maka akan diikat bersama-sama dengan palt diberi baut pada ujungnya. Gulungan medan magnet pada rotor terdiri dari kepingan tembaga dimana ujung-ujung belitan mengarah keluar. Gulungan medan magnet tersebut dimasukkan kedalam inti kutub medan magnet dengan isolasi pada setiap sisi belitan.
Pada permukaan kutub magnet dilengkapi dengan gulungan peredam (damper winding) berupa tahan, dimana gulungan ini berfungsi untuk meredam frekuensi harmonis yang timbul saat hubungan singkat terjadi atau gangguan tak seimbang (unbalance fault) dan juga untuk mengatasi arus negatif yang timbul. Bila timbul frekuensi harmonis yang tinggi maka akan terjadi gangguan yaitu turunnya tegangan yang dihasilkan penyearah (rectifier) yang bisa terjadi di pabrik peleburan di kuala tanjung.
Untuk menghentikan putaran dari rotor digunakan rem (brake) yang dioperasikan dengan sistem hidrolik. Rotor juga dilengkapi dengan sepatu rem yang ditempatkan pada bawah rotor, namun pengereman hanya dapat dilakukan setelah putaran turun hingga 20%. Bagian dari atas rotor dilengkapi dengan cincin pengumpul (collector ring) yang terdiri dari dua buah palt baja yang diberi celah dan tipe isolasi yang
dibgunakan adalah kelas B. Fungsi cincin pengumpul pada system ini adalah untuk menjadi gangguan hubungan singkat yang sewaktu-waktu bisa terjadi pada rotor.
Bearing (bantalan)
Setiap generator berkapasitas besar dilengkapi dengan bantalan poros dorong (loxwer guide bearing) yang terdapat pada bagian bawah rotor. Bantalan atas (upper guide bearing) ditempatkan pada bagian atas rotor. Masing-masing bantalan tersebut juga ditempatkan pada suatu wadah minyak, dimana minyak tersebut didinginkan dengan air yang dipompakan dari main water supply pump.
Jenis dari bantalan poros ini adalah pegas yang didukung oleh beberapa buah pegas yang berfungsi sabagai tumpuan berat dari bagian-bagian yang berputar pada generator dan turbin termasuk kemungkinan keadaan yang tidak seimbang akibat tekanan kebawah dari runner turbin. Jenis bantalan atas dan bawah adalah jenis segmen yang berfungsi sebagai tumpuan keadaan yang tidak seimbang akibat daya tekan radial dari rotor dan runner turbin.
Setiap bantalan memiliki daya operasi kerja secara normal yaitu:
o Beroperasi pada kecepatan antara 50 -110% dari kecepatan putar normal (333rpm)
o Beroperasi pada kecepatan diatas 110% dari kecepatan putar nominal sampai kecepatan maksimum yang diizinkan selama lebih kurang 15 menit
o Beroperasi pada keadaan kecepatan dan beban normal dimana diode resistance tanpa disertai dengan air pendingin selama 15 menit.
Generator AC atau sering disebut juga dengan alternating current merupakan jenis mesin listrik yang berfungsi untuk merubah energi listrik berupa tegangan bolak-balik (AC). Alternator ini memiliki keluaran yang berupa suatu hasil daya arus bolak-balik, maka alternator
ini dapat digunakan untuk mensuplai kebeban-beban yang diperlukan, seperti penerangan, menggerakkan motor-motor listrik di pabrik-pabrik dan sebagainya.
Kumparan medan yang terdapat di rotor dihubungkan dengan sumber tegangan arus searah. Sehingga disekitar kumparan medan akan timbul fluksi medan magnet yang statis. Bila rotor yang memiliki kumparan medan diputar, akan terjadi perubahan besar fluksi yang memotong kumparan-kumparan jangkar di stator, sesuai dengan hukum Faraday, dengan adanya perubahan medan magnet yang memotong suatu konduktor maka pada konduktor akan timbul tegangan induksi. Dengan demikian pada kumparan stator akan diinduksikan tegangan yang besarnya sebanding dengan kecepatan putar rotor dan besar fluksi yang diinduksikan oleh kumparan medan.
2.6. Kavitasi
Kavitasi adalah suatu peristiwa terjadinya gelembung-gelembung uap di dalam cairan (air) yang mengalir apabila tekanan ditempat tersebut sama dengan tekanan uapnya. Bila gelembung-gelembung tersebut terjadi maka akan bersama-sama terbawa aliran dan pada daerah yang lebih tinggi tekanannya, gelembung tersebut akan pecah dengan tiba-tiba. Pecahnya gelembung-gelembung ini akan menghasilkan tekanan yang sangat tinggi bisa mencapai 100 atm.
Dengan tekanan yang begitu tinggi akan mudah merusak material atau komponen-komponen yang dipakai pada instalasi turbin. Akibat kavitasi adalah sebagai berikut :
o Menimbulkan suara yang sangat bising dan getaran-getaran
o Mengikis bagian dalam pipa-pipa dan permukaan propeler
o Menurunkan efisiensi dan daya turbin
Untuk mencegah terjadinya kavitasi ini, maka perlu diambil langkah-langkah sebagai berikut :
o Meletakkan turbin di posisi tepat antara runner dan draft tube
o Memperkecil jarak vertikal antara runner dan draft tube
o Memperbaiki kontruksi atau menggunakan material yang kuat