T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
KARYA AKHIR
PERAWATAN TURBIN GAS SINGLE SHAFT MARK II
PADA POWER GENERATOR 9001H
APLIKASI PT. ARUN NGL
Karya Akhir ini diajukan untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan
Disusun Oleh :
T. INDRA MAULANA 045203009
PROGRAM DIPLOMA IV
TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
ABSTRAK
Turbin gas digunakan sebagai alat kontrol yang fungsinya sangat penting
untuk menghasilkan energi listrik dimana putaran turbin gas konstan mencapai
5100 rpm. Apabila perawatan turbin gas tidak rutin dilakukan maka putaran turbin
gas akan menurun dan mengakibatkan daya dari turbin gas tersebut akan
berkurang. Energi listrik yang dihasilkan oleh turbin gas berguna untuk
mengoperasikan alat-alat pabrik yang lain seperti pompa, motor, gas kompresor,
control valve serta digunakan sebagai alat penerangan pabrik. Kerusakan yang
sering timbul pada turbin biasanya terjadi karena keausan dan ketuaan akibat
pengoperasian secara terus–menerus dan juga karena langkah pengoperasian yang
salah.
Karena turbin adalah suatu alat instrumen yang memerlukan pemeliharaan
secara rutin agar peralatan ini dapat beroperasi dengan baik dan dapat
meningkatkan umur dari peralatan tersebut, maka kegiatan perawatan dalam
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkatkan kehadirat ALLAH SWT atas rahmat dan
karunia yang dilimpahkan sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan
judul “ PERAWATAN TURBIN GAS SINGLE SHAFT MARK II PADA
POWER GENERATOR 9001H APLIKASI PT. ARUN NGL ”
Adapun Tuga Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat dan memperoleh
gelar Sarajana Sains Terapan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada teristimewa orang tua penulis
yaitu Ayah T. Syahrul, Mama Ratna Nilawaty, Abang T. Fauzi Kuala, Adik T.
Nanta Muara, Nenek Maryamah, Atok M. yunus Ibrahim, Ayah (paman) Ir. Surya
Murni Yunus MT, Rina, Tika, Nurul, Yuni, Whindy Pridhiniandy yang telah
banyak memberikan nasehat, serta seluruh keluarga besar lainnya yang merupakan
bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis dari
sejak lahir hingga sekarang.
Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu,
dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Almarhum Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT selaku Ketua Departemen Teknik
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
segala bimbingan, pengarahan, nasehat serta motivasi dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini selama masa hidup beliau.
2. Bapak Rachmad Fauzi, ST, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro
FT – USU dan sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
3. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar selaku dosen pembimbing seminar I penulis.
4. Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen pembimbing seminar II penulis.
5. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro FT – USU di Jurusan Elektro
Bg Martin, Bg Ridho, Kak Ani, dll.
6. Teman-teman kuliah Mulindra Pratama, Suriadi Ginting, Shouqi Erman, Adam
Bayu Kara, Bg Arsyad, Asden Richo, M. Zaki, Supianto, Sudi Ridwan, Farik
dan teman-teman lain yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu-persatu, atas
kebersamaan dan dukungan yang diberikan. Nama kalian akan selalu terpatri
dalam hati sanubari penulis.
7. Seluruh mahasiswa Teknologi Instrumentasi Pabrik USU Stambuk 2001 -
2007.
Akhir kata, Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak
kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini
bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
T. Indra Maulana
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... viii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Tujuan Pembahasan ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Metode Pembahasan ... 2
1.5 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
2.1 Teori Turbin ... 5
2.2 Prinsip Kerja Turbin Gas ... 6
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
2.3.1 Komponen Utama ... 9
2.3.2 Komponen Penunjang ... 18
2.4 Seksi Pembakaran ... 20
2.5 Sudu Pemancar (first dan second stage nozzle) ... 21
2.5.1 Perakitan Sudu Gerak ... 22
2.5.2 Bantalan dan Cerobong Asap ... 22
2.6 Sistem Proteksi Turbin ... 23
BAB III TEMPERATURE ... 24
3.1 Sistem Kontrol Turbin Gas ... 24
3.2 Sistem Kontrol Speedtronic ... 24
3.3 Temperatur ... 25
3.4 Thermocouple ... 26
3.5 Sistem Kontrol Temperatur ... 27
3.6 Temperatur Kontrol ... 28
3.7 Exhaust Thermocouple ... 29
3.8 Over Temperatur Trip ... 29
3.9 Kalibarasi Alat Ukur Temperatur ... 31
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
BAB IV PELAKSANAAN PERAWATAN ... 35
4.1 Umum ... 35
4.2 Prosedur Pengoperasian Turbin ... 35
4.3 Maintenance Turbin Gas ... 36
4.4 Shut Down Inspection Pada Turbin Gas ... 38
4.5 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Pemeliharaan ... 43
4.5.1 Jenis Bahan Bakar Yang Digunakan ... 43
4.5.2 Frekwensi Start ... 43
4.5.3 Variasi Beban ... 43
4.5.4 Lingkungan... 44
4.6 Spesifikasi Teknik Dari Turbin Gas ... 44
BAB V PENUTUP ... 46
5.1 Kesimpulan ... 46
5.2 Saran ... 46
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gas Turbin Single Shaft ... 6
Gambar 2.2 Sistem Operasi Turbin Gas ... 7
Gambar 2.3 Air Inlet Section ... 10
Gambar 2.4 Compressor Section ... 11
Gambar 2.5 Combustion Air Flow Patterns ... 13
Gambar 2.6 Combustion Section ... 15
Gambar 2.7 Turbin Section ... 16
Gambar 2.8 Exhaust Section ... 17
Gambar 2.9 Seksi Pembakaran ... 21
Gambar 2.10 Perakitan Sudu Gerak ... 22
Gambar 3.1 Salah Satu Card Control Pada Sistem Speedtronic Mark II ... 25
Gambar 3.2 Thermocouple ... 27
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Gambar 3.4 Kalibrasi Thermocouple ... . 33
Gambar 4.1 Pemotongan Ruang Bakar ... 40
Gambar 4.2 Konstruksi Ruang Bakar ... 42
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Primary Fixed Point ... 31
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Suatu perusahaan industri berskala besar dalam hal untuk mencapai hasil
produksi yang berkualitas harus dapat memelihara dan menerapkan fasilitas secara
efisien. Sehubungan dengan itu pabrik gas sebagai salah satu perusahaan industri
yang mengolah gas alam cair menjadi LNG, LPG yang sudah dapat dipergunakan
oleh masyarakat dan untuk industri aromatik lainnya. Dengan cara melakukan
beberapa tahap pengolahan yang bersifat otomatis maupun manual untuk
memperlancar jalannya pengolahan tersebut.
Adapun tahap dari proses pengolahan LNG awalnya menerima gas dari
Exxon Mobil di Point A Lhoksukon dan gas alam dari ladang gas NSO kemudian
dialirkan melalui pipa-pipa ke masing-masing unit produksi PT. Arun NGL dimana
terjadi proses pemurnian gas, penyulingan dan akhirnya pencairan gas menjadi
LNG. Pencairan gas alam menjadi LNG bertujuan untuk memudahkan
penyimpanan. Agar proses produksi berjalan dengan lancar maka di perlukan
perawatan secara rutin pada turbin. Karena turbin merupakan penggerak mula
untuk melakukan proses produksi.
Permasalahan yang sering timbul pada turbin gas diantaranya adalah
pengontrolan sistem elektrik, ketahanan temperatur sudu-sudu, ketahanan pada
bearing dan exhaust udara. Jadi untuk menjaga hal-hal yang tidak diinginkan perlu
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
untuk melakukan proses. Karena pentingnya turbin gas ini adalah untuk
meningkatkan mutu produksi. Maka penulis menarik suatu rumusan masalah dan
menyusun suatu karya akhir dengan judul PERAWATAN TURBIN GAS
SINGLE SHAFT MARK II PADA POWER GENERATOR 9001H APLIKASI PT. ARUN NGL.
1.2. Tujuan Pembahasan
Adapun yang menjadi tujuan penulisan dalam pembahasan karya akhir ini adalah :
1. Untuk memenuhi syarat menyelesaikan masa studi sebagai mahasiswa
program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik.
2. Megetahui dan memahami prinsip kerja turbin gas serta perawatan dan
permasalahan yang sering terjadi pada turbin gas tersebut.
1.3. Batasan Masalah
Mengingat begitu banyaknya spesifikasi turbin, maka untuk membatasi
permasalahan penulis hanya membatasi tentang turbin gas single shaft mark II pada
power generator 9001H. Dalam hal ini perhitungan dan analisa secara matematis
tidak terlalu dibahas.
1.4. Metode Pembahasan
Metode Pembahasan yang dipergunakan dalam penulisan Karya Akhir ini
antara lain sebagai berikut :
Dengan mempelajari teoritis dan pengamatan langsung selama Kerja Praktek (KP)
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
1. Mengambil bahan-bahan dan data-data dari berbagai sumber referensi
seperti : buku-buku referensi, artikel, brosur dan sebagainya.
2. Melakukan diskusi dengan Dosen Pembimbing.
3. Dengan cara studi kepustakaan.
4. Pengamatan langsung ke lapangan.
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dalam Karya Akhir ini, maka penulis
membuat suatu sistematika pembahasan. Sistematika pembahasan ini merupakan
urutan bab demi bab. Adapun sistematika pembahasan tersebut adalah :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan pembahasan, batasan
masalah, metode penulisan, dan sistematika pembahasan.
Bab II : Landasan Teori
Bab ini menjelaskan mengenai teori turbin, prinsip kerja turbin dan
komponen-komponen yang digunakan.
Bab III : Pengertian temperature
Bab ini menjelaskan temperature dan sensor yang digunakan dalam
mengontrol temperature turbin.
Bab IV : Analisa Masalah
Bab ini mengenai materi, metode kerja dan pembahasan pelaksanaan
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Bab V : Penutup
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Teori Turbin
Turbin gas adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai
fluida kerja. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi
mekanik berupa putaran yang menggerakkan roda turbin sehingga menghasilkan
daya. Bagian turbin yang berputar disebut rotor atau roda turbin dan bagian turbin
yang diam disebut stator atau rumah turbin. Rotor memutar poros daya yang
menggerakkan beban (generator listrik, pompa, kompresor atau yang lainnya).
Turbin gas merupakan salah satu komponen dari suatu sistem turbin gas.
Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu
kompresor, ruang bakar dan turbin gas. Saat ini sistem turbin gas telah banyak
diterapkan untuk berbagai keperluan seperti mesin penggerak generator listrik,
mesin industri, pesawat terbang dan lainnya. Sistem turbin gas dapat dipasang
dengan cepat dan biaya investasi yang relatif rendah jika dibandingkan dengan
instalasi turbin uap dan motor diesel untuk pusat tenaga listrik.
Turbin yang digunakan dapat ditinjau dari berbagai segi, dapat di golongkan
sebagai berikut :
- Ditinjau dari sumber tenaga kinetis termasuk turbin gas.
- Ditinjau perputaran termasuk turbin putaran tinggi.
- Ditinjau dari beban, digunakan untuk penggerak kompresor dan generator
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
- Ditinjau dari konstrusi, terbagi dalam turbin poros tungggal dan poros ganda.
Turbin gas poros tunggal dipergunakan sebagai penggerak generator listrik
sedangkan turbin gas poros ganda dipergunakan sebagai penggerak kompresor.
Gambar 2.1 Gas Turbin Single Shaft
2.2 Prinsip Kerja Turbin Gas
Udara masuk ke kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor
ini berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, akibatnya
temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara yang telah di kompresi ini
masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar udara disemprotkan bahan
bakar sehingga bercampur dengan udara tadi dan menyebabkan terjadinya proses
pembakaran. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan
konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur.
Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan melalui suatu nozzle yang berfungsi untuk
mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin
tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban
lainnya seperti generator listrik. Sehingga untuk gas sisa dengan sendirinya akan
keluar melalui saluran buang (exhaust).
Pada kenyataannya tidak ada proses yang selalu ideal, tetap ada terjadi
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
berakibat menurunnya performasi turbin gas itu sendiri. Kerugian–kerugian
tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas, sebab–sebab terjadi
kerugian antara lain:
- Adanya gesekan–gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian
tekanan (Pressure Losses) di ruang bakar.
- Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan
terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan udara.
- Berubah nilai Cp dan fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan
perubahan komposisi kimia dan fluida kerja.
- Adanya mechanical loss.
Untuk memperkecil ini hal yang dapat kita lakukan antara lain dengan
perawatan (maintenance) yang teratur atau dengan modifikasi peralatan yang ada.
Gambar 2.2 Sistem Operasi Turbin Gas
Turbin gas terdiri dari bagian yang utama yang saling berkaitan :
1. Kompresor
2. Combusion
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Adapun bagian dari turbin adalah sebagai berikut :
1. Nozzle (sudu tetap)
Nozzle berfungsi sebagai mengarahkan udara panas ke sudu-sudu turbin, fungsi
Nozzle adalah untuk menaikkan kecepatan tenaga mekanis, untuk menekan
sudu turbin supaya kerja turbin dapat lebih besar dan untuk menghasilkan daya.
2. Roda turbin
Roda turbin adalah tempat susunan bucket dalam setiap tingkat turbin tersusun
satu baris sudu turbin dan satu baris tetap.
3. Bucket (sudu-sudu turbin)
Sudu turbin yang terbentuk sendok, jadi bucket tersebut apabila diberi energi
kinetik udara panas yang diarahkan ke sudu-sudu maka roda turbin akan
bekerja memutar motor.
4. Gear Rotor Compressor
Merupakan bagian dari kompresor aksial yang berputar pada porosnya. Rotor
ini memiliki 17 tingkat sudu yang mengompresikan aliran udara secara aksial
dan 1 atm menjadi 17 kalinya sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi.
Bagian ini tersusun dari wheels, siuhshafr lie boll dan sudu – sudu yang disusun
konsentris disekeliling sumbu rotor.
2.3 Komponen-Komponen Turbin Gas
2.3.1 Komponen Utama
Turbin gas tersusun atas komponen-komponen utama seperti air inlet
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
section. Sedangkan komponen pendukung turbin gas adalah starting equipment,
coupling dan accessory gear, fuel system, lube-oil system, cooling system, dan
beberapa komponen pendukung lainnya. Berikut ini penjelasan tentang komponen
utama turbn gas:
1. Seksi Masukan Udara (Air Inlet Section)
Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara
sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:
- Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya
terdapat beberapa peralatan pembersih udara seperti inertia separator, filter
dan lain-lain.
- Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel
yang terbawa bersama udara masuk.
- Pre-Filter, merupakan penyaringan udara yang dipasang pada inlet house
pada bagian luar sebelum memasuki main filter.
- Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam
inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam
kompresor aksial.
- Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat
memasuki ruang kompresor.
- Inlet Guide Vane, yaitu blade yang dapat dibuka dan ditutup sehingga
jumlah udara yang masuk ruang kompresor dapat diatur sesuai dengan
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Gambar 2.3 Air Inlet Section
2. Seksi Kompresor (Compressor Section)
Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor, berfungsi
untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga bertekanan
tinggi sehingga pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas
berkecepatan tinggi yang dapat menimbulkan daya output turbin yang besar. Aksial
flow compressor terdiri dari dua bagian yaitu:
- Compressor Rotor Assembly, merupakan bagian dari kompresor aksial yang
berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang
mengompresikan aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yang disusun kosentris di sekeliling
sumbu rotor.
- Compressor Stator, merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri
dari:
- Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk
ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide vane.
- Forward Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat
empat stage kompresor blade.
- Aft Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade
tingkat 5-10.
- Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat
keluarnya udara yang telah dikompresi.
Gambar 2.4 Compressor Section
3. Seksi Ruang Bakar (Combustion Section)
Pada bagian terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida
kerja yang berupa udara bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
udara panas ke Transition Pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari
keseluruhan sistem adalah mensuplai energi panas ke siklus turbin.
Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen berikut yang
jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan turbin gas.
Komponen- komponen itu adalah :
a. Combustion chamber
Di ruang bakar ini campuran bahan bakar dengan udara yang telah
dikompres di aksial flow kompresor kemudian dibakar. Tempat dimana
aliran panas tersebut dialirkan terdapat Liner dan Transition Piece yang
mana liner berfungsi sebagai tempat pencampuran bahan bakar dan udara,
lalu dibakar setelah itu aliran panas tersebut diarahkan oleh Transition ke
sudu turbin, jadi Transition Piece berfungsi sebagai alat untuk mengarahkan
aliran panas ke sudu turbin. Jadi tenaga turbin gas adalah dihasilkan oleh
campuran bahan bakar dengan udara yang dinyalakan (ignition).
10 buah combustion chamber yang ada disusun konsentris mengelilingi
aksial flow compressor dan disambungkan dengan keluaran kompresor udara
dari aksial flow kompresor yang dialirkan langsung ke masing- masing
chamber.
Zona pembakaran pada combustion chamber ada tiga yaitu:
1. Primary zone, merupakan tempat dimana bahan bakar berdifusi dengan
udara kompresor untuk membentuk campuran udara bahan bakar yang
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
2. Secondary zone, merupakan tempat penyempurnaan pembakaran sebagai
kelanjutan pembakaran pada primary zone.
3. Dilution zone, merupakan zona untuk mereduksi temperatur gas hasil
pembakaran pada keadaan yang diinginkan pada saat masuk ke first
stage nozzles.
Gambar 2.5 Combustion Air Flow Patterns
b. Combustion liners
Combustion liners di desain dengan satu seri lubang dan louvers yang
ditempatkan di dalam chamber. Digunakan untuk mencampurkan bahan
udara dari kompresor dan bahan bakar nozzle yang membakar campuran ini.
c. Fuel nozzle
Berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liners
sehingga bahan bakar yang masuk sudah tersemprot dengan sempurna
kedalam combustion liners.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Spark plugs terdapat pada bagian samping combustin chamber dan masuk ke
combustion liners. Spark plugs berfungsi untuk memercikkan bunga api.
Campuran bahan bakar dan udara pada saat turbin gas star up. Pembakaran
akan terus terjadi selama suplai bahan bakar dan udara terus berlangsung.
Spark plug terpasang pada sebuah pegas setelah proses pembakaran terjadi,
tekanan yang dihasilkan meningkat dan akan memaksa plug naik menuju
casing dan mengeluarkan gas panas.
e. Transition pieces
Setelah api menyala pada semua liner-liner maka hasil ekspansi pembakaran
gas dengan kecepatan tinggi tersebut siap untuk mendorong sudu-sudu
turbin gas, sebelum disemprotkan ke sudu-sudu turbin tersebut maka uap
panas tersebut perlu dibentuk alirannya sehingga sesuai dengan ukuran yang
diinginkan, maka fungsi dari transition piece tersebut adalah membentuk
aliran panas tersebut sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin.
f. Cross fire tubes
Pada setiap combustion chamber satu dan lainnya terhubung oleh cross fire
tubes, sehingga sewaktu pertama kali terjadi pembakaran oleh spark plug
hanya dua combustion chamber yang dinyalakan, selanjutnya penyalaan
akan menjalar atau berpindah kepada combustion chamber yang lain melalui
cross fire tube tersebut. Jadi fungsi cross fire tubes adalah meratakan nyala
api pada semua combustion chamber.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Falme Detector adalah instrumen yang terpasang untuk memantau keadaan
pembakaran yang terjadi, pada setiap turbin gas terdapat dua buah flame
detector, jika satu dari flame detector rusak speedtronic panel akan
memberitahukan dengan alarm “flame failure or lost of flame trouble” dan
turbin gas masih tetap berjalan dan jika flame detector telah diperbaiki alarm
tersebut akan hilang (bisa direset), tapi jika kerusakan dari flame detector
tersebut tidak diperbaiki dan jika yang satu lagi juga rusak maka turbin gas
akan trip dengan alarm “lost of flame trip” dan turbin gas akan mati atau
stop.
Gambar 2.6 Combustion Section
3. Seksi Turbin (Turbin Section)
Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan kira-kira 60% digunakan
untuk memutar kompresornya sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang
dibutuhkan. Komponen-komponen pada turbin section adalah sebagai berikut :
a. Turbin Rotor Case
b. First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first
stage turbine wheel.
c. First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik
dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa
putaran rotor.
d. Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas
panas ke second stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk
memisahkan kedua turbine wheel.
e. Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang
masih cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan
putar rotor yang lebih besar.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
5. Seksi Ruang Buang (Exhaust Section)
Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai
saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas. Exhaust section
terdiri dari beberapa bagian yaitu : (1) Exhaust Frame Assembly, dan (2) Exhaust
gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame assembly,
lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke
atmosfir melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa
tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini
digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip.
Pada exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur
kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
2.3.2 Komponen Penunjang
Adapun beberapa komponen penunjang dalam sistem turbin gas adalah
sebagai berikut:
1. Starting Equipment
Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin bekerja. Jenis-jenis
starting equipment yang digunakan di unit-unit turbin gas pada umumnya adalah :
- Diesel Engine, (PG –9001H)
- Induction Motor, (PG-9001H dan KGT 4X01, 4X02 dan 4X03)
- Gas Expansion Turbine (Starting Turbine)
2. Coupling dan Accessory Gear
Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari poros yang bergerak ke
poros yang akan digerakkan.
3. Fuel System
Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system dengan tekanan
sekitar 15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan sebagai bahan bakar harus bebas dari
cairan kondensat dan partikel-partikel padat. Untuk mendapatkan kondisi tersebut
diatas maka sistem ini dilengkapi dengan knock out drum yang berfungsi untuk
memisahkan cairan-cairan yang masih terdapat pada fuel gas.
4. Lube Oil System
Lube oil system berfungsi untuk melakukan pelumasan secara kontinu pada
setiap komponen sistem turbin gas. Lube oil disirkulasikan pada bagian-bagian
utama turbin gas dan trush bearing juga untuk accessory gear dan yang lainnya.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
- Oil Tank (Lube Oil Reservoir)
- Oil Quantity
- Pompa
- Filter System
- Valving System
- Piping System
- Instrumen untuk oil
Pada turbin gas terdapat tiga buah pompa yang digunakan untuk mensuplai
lube oil guna keperluan lubrikasi, yaitu:
1. Main Lube Oil Pump, merupakan pompa utama yang mengatur tekanan
discharge lube oil.
2. Auxilary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh
tenaga listrik, beroperasi apabila tekanan dari main pump turun.
3. Emergency Lube Oil Pump, yaitu pompa lube oil yang digerakkan oleh
tenaga DC / Battery, pompa tersebut bersifat emergency jika kedua pompa
yang disebutkan diatas gagal menyediakan lube oil maka DC emergency
lube oil pump akan jalan.
5. Cooling System
Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah air dan udara.
Udara dipakai untuk mendinginkan berbagai komponen pada section dan bearing.
Komponen-komponen utama dari cooling system adalah:
1. Off base Water Cooling Unit
2. Lube Oil Cooler
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
4. Temperatur Regulation Valve
5. Auxilary Water Pump
6. Low Cooling Water Pressure Swich
2.4 Seksi pembakaran
Seksi pembakaran adalah untuk membedakan antara tempat terjadinya
pembakaran atau ruang pembakaran dimana tempat pembakaran ditempatkan.
Seksi pembakaran merupakan kesatuan yang terdiri dari :
- Ruang pembakaran : dimana bercampurnya bahan bakar dan udara yang
dikompres aksial kemudian dibakar.
- Nozzle TIP bahan bakar : sebagai tempat masuknya bahan bakar kedalam
liners sehingga bahan bakar yang masuk terdistribusi dengan sempurna
kedalam liners.
- Detector nyala api : sensor yang mendeteksi pembakaran didalam ruang
bakar terutama pada saat star up.
- Busi penyalaan : busi (pematik) yang memercikkan bunga api kedalam
combustion chamber sehingga campuran bahan bakar udara bisa terbakar
pada saat turbin gas star up.
- Trassitiion piece : saluran penerus gas panas hasil pembakaran dari liners ke
firs stage nozzle. Fungsi bagian ini adalah untuk membentuk bagian panas
sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Gambar 2.9 Seksi Pembakaran
2.5 Sudu Pemancar (first & second stage nozzle)
Sudu pemancar berfungsi sebagai pengubah energi potensial (tekanan) dan
energi panas dari gas panas hasil pembakaran menjadi energi kinetis.
Ada dua tingkat susunan sudu pemancar :
- Sudu pemancar tingkat pertama (first stage nozzle)
- Sudu pemancar kedua (second stage nozzle)
Sudu-sudu pemancar itu hampa di tengahnya dan pada ujung lancipnya
dibuat lubang untuk laluan angin pendingin. Angin pendingin masuk dari sisi
gelang penjamin seterusnya masuk keruang hampa di tengah sudu dan selanjutnya
keluar melalui lubang pada ujung lancip sudu untuk bersatu dengan gas panas yang
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Perakitan second stage nozzle diafragmanya di tempatkan diantara
sudu-sudu gerak turbin single shaft atau double shaft. Diafragma berfungsi untuk
memisahkan ruang turbin tingkat pertama dan ruang turbin tingkat kedua.
2.5.1 Perakitan sudu gerak
Perakitan sudu-sudu gerak turbin terdiri dari :
- Distance piece
- Roda turbin tingkat pertama
- Roda turbin gas tingkat kedua
- Bearing journal
- Coupling flange
1.Distance piece 4. Bearing journal
2.Roda tubin Pertama 5. Coupling flange
3.Roda turbin kedua
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
2.5.2 Bantalan dan cerobong asap (exhaust stack) Bantalan untuk poros turbin terdiri dari dua jenis yaitu :
1. Thurst bearing adalah bearing yang menerima gaya aksial yang
dikembangkan oleh poros turbin waktu star up.
2. Journal bearing berfungsi untuk menyokong dan menerima beban radial dari
perputaran poros turbin.
Istilah journal bukanlah menyatakan bagian dari bearing melainkan adalah
suatu tempat pada poros yang mana dikelilingi dan disokong oleh bearing itu.
2.6 Sistem Proteksi Turbin
Sistem proteksi turbin mencakup kebutuhan untuk :
- Proteksi pasa waktu start dan shut down
- Proteksi dalam keadaan darurat yang berfungsi untuk mencegah kerusakan
peralatan turbin atau beban
Menurut cara pengoperasikannya, sistem proteksi turbin dapat dibagi dua yaitu :
- Sistem produksi mekanis
- Sistem produksi elektris (speedtronic)
Sistem hidolik TRIP adalah jenis proteksi mekanis, walaupun sebenarnya
pada sistem ini masih terdapat sistem proteksi elektris.
Udara Atmosfir
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Untuk menyatakan besarnya tekanan gas dalam ruang biasanya di pakai
kg/cm² atau pa (pascal). Dasar yang dipakai sebagai harga nol dalam mengukur
atau menyatakan ada dua macam yaitu :
- Harga nol diambil sama dengan tekanan atmosfir, maka tekanan yang diukur
disebut tekanan lebih.
- Jika harga nol diambil sama dengan tekanan vacum maka disebut tekanan
mutlak.
Antar tekanan mutlak dan tekanan lebih terdapat hubungan : Tekanan mutlak
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
BAB III TEMPERATUR
3.1 Sistem Kontrol Turbin Gas
Turbin Gas mempunyai sejumlah sistem kontrol dan proteksi agar turbin
dapat dioperasikan dengan baik dan aman.
Kontrol utama dari turbin gas adalah :
1. Start Up Control (kontrol Permulaan)
2. Speed Control (kontrol kecepatan)
3. Temperature Control (Kontrol Temperatur/Suhu)
Ketiga kontrol ini akan mengatur jumlah aliran fuel yang diperlukan oleh
turbin. Sensor monitor dari kecepatan turbin, temperatur dan tekanan kompresor
adalah untuk menentukan kondisi operasi dari turbin tersebut.
3.2 Sistem Kontrol Speedtronic
Sistem Speedtronic adalah sistem kontrol elektronik yang menyediakan
sinyal-sinyal analog dan digital yang diperlukan untuk mengontrol dan
memproteksi pengoperasian Turbin Gas.
Kondisi operasi Turbin Gas di pergunakan sebagai sinyal-sinyal umpan balik
( feed back) ke sistem kontrol speedtronic. Sistem yang digunakan di PT. Arun
adalah Speedtronic mark II dan Mark IV, keduanya memiliki prinsip dan
dasar-dasar pengontrolan yang sama hanya kelebihan mark IV ada tampilan monitor pada
panel speedtronic yang mempermudahkan dalam proses analisa dari
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Speedtronic kontrol untuk turbin untuk satu poros (Mark II) mempunyai 5
(lima) kontrol yaitu : Start up, Low Pressure Speed, Exhoust temperature,
temperatur suppresian, low-pressure / high-pressure acceleration yang mengontrol
bahan bakar yang diperlukan.
Gambar 3.1 Salah satu card control pada sistem speedtronic mark II
3.3 Temperatur
Temperatur merupakan suatu besaran proses yang sebenarnya tidak dapat
diukur secara langsung, yang diukur adalah perubahan-perubahan sifat dari suatu
benda yang disebabkan oleh perubahan temperatur. Misalnya apabila
memindahkan keaktifan dari molekul dalam bentuk satuan panas, maka diperlukan
suatu alat dimana alat tersebut akan menimbulkan reaksi yang sebanding dengan
gerakan-gerakan molekul yang mempengaruhinya yang disebut sensing element.
Raksi sensing element ini akan mengeluarkan sinyal, misalnya :
Timbul emf (electro motive force) pada thermocouple. Dari perubahan diatas ini
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Pengontrolan Temperatur pada Turbin Gas sangatlah penting untuk di jaga,
hal ini disebabkan karenakan pada Turbin Gas sudah ada ketentuan berapa
temperatur yang diizinkan. Jika pada Temperatur Turbin Gas melebihi yang telah
diizinkan maka akan terjadi lummer/pemuaian pada Turbin Gas.
Temperatur Nozzle Light artinya akan hidup, menunjukkan bahwa exhaust
temperatur Turbin mencapai batas yang ditentukan. Pada kondisi ini, second stage
variabel nozzle control berfungsi untuk mempercepat putaran HP Turbin Speed ke
100% Speed (5100rpm).
Temperatur - Fuel Light, artinya lampu akan hidup jika exhaust Temperatur
Turbin mencapai batas yang ditentukan. Pada kondisi ini flow fuel ke turbin di
control untuk mempertahankan Turbin beroperasi dalam batas temperatur exhaust
Turbin yang ditentukan. Sewaktu menaikkan load kompresor, lampu ini akan hidup
sebentar akibat pengaruh dari pengontrolan HP Turbin Shaft (HP Bias).
3.4 Thermocouple
Prinsip kerja thermocouple diketemukan oleh Seeback tahun 1821, terdiri
dari dua kawat logam yang tidak sejenis dengan kedua ujungnya dilas menjadi satu.
Pada ujung yang panas diberi nama Hot Junction dan ujung yang dingin disebut
Cold Jucction, tetapi pada prakteknya kedua sambungan ini sering disebut
measuring reference junction. Besarnya arus atau emf yang ditimbulkan sebanding
dengan jenis thermocouple ukuran kawat dan beda temperatur kedua ujungnya.
Jadi pada prinsipnya kita mengukur emf yang timbul dari thermocouple dan dengan
mengukur emf tersebut kita dapatkan temperatur yang diukur. Emf tersebut dikirim
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Gambar 3.2 Thermocouple
Untuk mendeteksi berapa temperatur pada Turbin Gas, Sensor yang
digunakan adalah Thermocouple. Sinyal hasil proteksi thermocouple dikirim ke
Sistem Kontrol Speedtronic melalui perubahan analog ke digital. Untuk mendeteksi
temperatur pada Turbin Gas ada beberapa titik dipasang thermocouple yaitu :
Exhaust, whell space, lube oil, Turbin berring dan kompresor. Data Temperatur
Control merupakan nilai rata-rata (Average Temperature).
3.5 Sistem Kontrol Temperatur
Tujuan dari Sistem Kontrol Temperatur adalah untuk membatasi firing
(pengapian) temperatur di area pembakaran tetap dan dalam batasan yang
dibolehkan. Hal ini dilakukan dengan pengukuran dari suhu exhaust rata-rata dan
dari sini juga ditentukan firing temperatur.
Turbin gas tidak boleh dioperasikan melebihi batas thermal strees yang
sudah ditentukan. Sistem kontrol temperatur dibutuhkan untuk mengontrol flow
fuel gas ke Turbin Gas. Di dalam Turbin Gas temperatur yang tinggi dijumpai pada
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
dengan sistem kontrol, karena pengukuran pada ruang bakar tidak bisa dilakukan,
maka sistem kontrol temperatur dibentuk untuk mengontrol temperatur exhaust dari
turbin.
Pengontrolan temperatur berdasarkan Turbin Exhaust Temperatur (TX) dan
Axial Compressor Discharge Pressure (PCD). Dari kedua parameter ini dapat
ditentukan firing temperatur tetap, PCD dan Exhaust Temperatur dapat diketahui.
Sistem Kontrol Temperatur memberikan signal ke VCE untuk mengurangi fuel gas,
apabila temperatur cenderung melebihi yang telah dibentuk temperatur opersikan
yang ditentukan.
Gambar 3.3 Temperatur Control
3.6 Temperatur Control
Temperatur control adalah dimana kondisi beban tidak dapat diterima oleh
turbin gas mencapai tingkat maximum dan beban tersebut tidak boleh bertambah
lagi dan fuel (bahan bakar) dibatasi untuk masuk. Dengan perkataan lain
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
dinamakan Temperatur Control yaitu pada suhu 538OC. Pada kondisi Temperatur
Control beban tidak bisa bertambah lagi atau DSP (Digital Set Point) juga tidak
bisa naik lagi, jadi beban dari turbin gas tidak bisa ditambah karena kondisi Turbin
Gas sudah mencapai maximum. Hal ini kita dapat diketahui ruang kontrol
(CCR-Compressor Control Room) Temperatur Control muncul dalam bentuk digit.
STKK card akan membandingkan signal amplified milli volt dari
thermocouple. Modul proses (TX) dengan referensi set point yang sudah
ditentukan, atau oleh sebuah potensiometer yang bisa diubah-ubah. Set point ini
akan mengontrol temperatur exhaust pada Iso-thermal level.
3.7 Exhaust Thermocouple
Gas panas yang keluar dari pada Exhaust area ini di ukur oleh Exhaust
Thermocouple dan hasil pengukuran tersebut dipergunakan untuk data
pengontrolan Temperatur Control dan proteksi Temperatur Trip, Pada exhaust area
terdapat 18 Thermocouple yaitu :
12 buah thermocouple sebagai Temperatur Control 6 buah thermocouple digunakan untuk Temperatur Trip
3.8 Over Temperature Trip
Suhu yang di kontrol oleh Temperatur Control gagal membatasi fuel (bahan
bakar) yang masuk atau tidak mengetahui pada saat Over Temperatur yaitu pada
suhu 548OC karena alarm tidak berfungsi, maka untuk mencegah kerusakan yang
terjadi pada Turbin Gas maka Turbin akan trip dengan alarm pada panel
speedtronic yaitu Over Temperatur Trip, suhu pada saat tersebut adalah 558OC.
Instrumen yang digunakan untuk Temperatur Control antara lain :
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Pressure Tranduser Discharge Axial Compressor (96CD) Speedtronic Card IC3600STKJ
Speedtronic Card IC3600SOTJ Hydraulic Oil Dump Vlave (20HD) Dan lain-lain
Sistem Proteksi Over Temperatur berfungsinya untuk mencegah Turbin
beroperasi pada temperatur tinggi. Sistem Proteksi over temperatur ini dipasang
terpisah dari sistem kontrol temperatur. Dalam keadaan normal operasi, Sistem
kontrol exhaust temperatur bertindak untuk mengatur fuel gas flow apabila firing
temperatur limit tercapai.
Jika temperatur mencapai pada suhu 548OC, set point sistem proteksi over
temperatur akan menghidupkan alarm exhaust high temperatur, sehingga operator
akan bertindak untuk mengurangi load atau menurunkan set point. Apabila
temperatur mencapai trip set point, sistem proteksi over temperatur akan mentrikan
Turbin.
Trip dan alarm set point untuk sistem proteksi over temperatur juga
dibiaskan oleh PCD seperti gambar temperatur control untuk mencegah terjadinya
trip akibat kesalahan instrumen. Sistem proteksi over temperatur dibentuk menjadi
3 trip channel yang terpisah-pisah yaitu channel A, B dan C. Apabila penunjukan
over temperatur hanya 1 channel, turbin tidak akan trip, tetapi apabila signal trip
dua dianatar channel-channel, Turbin akan trip.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Didalam mengkalibrasi alat ukur temperatur diperlukan suatu alat ukur
Standard. Alat ini disebut Primary Calibration Standard, Primary Calibration
Standard ditentukan dan disahkan oleh international Practical Temperature Scale (
IPTS ).
Tabel 3.1 Primary Fixed Point ini menunjukkan temperature dari 11 Unsur yang
menjadi patokan Temperatur Primary Standard dan Fixed Point Instruments.
Substance (State) Temperature (°C) Hydrogen (triple point) -259.34
Hydrogen (liquid/gas equllibrium at
25/76 standard atmospheres) -256.108
Hydrogen (boiling point) -252.87
Neon (boiling point) -246.048
Oxygen (triple point) -218.789
Oxygen (boiling point) -182.962
Water (triple point) 0.01
Water (boiling point) 100.00
Zinc (freesing point) 419.58
Silver (freesing point) 961.93
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Tabel 3.2 Secondary Fixed Point
Substance (State) Temperature (°C) Carbon dioxide (boiling point) -78.476
Mercury (freezing point) -38.862
Water (freezing point) 0
Phenoxybenzene (diphenil ether) (triple point)
26.87
Benzoic (triple point) 122.37
Indium (freezing point) 156.634
Tin (freezing point) 231.968
Cadmium (freezing point) 321.108
Lead (freezing point) 327.502
Mercury (boiling point) 356.66
Antimony (freezing point) 630.74
Aluminum (freezing point) 660.37
Metode – metode ini pada umumnya adalah dipergunakan umtuk
mengkalibrasi kembali suatu alat ukur temperature yang telah sekian lama
dipergunakan, Untuk Thermocouple diperlukan dapur pembakaran dan metode
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Gambar 3.4 kalibrasi Thermocouple
3.10 Faktor – Faktor yang merusak penampilan Alat ukur Temperatur
1. Untuk semua jenis Temperatur
a. Primary Element kotor
Primary Element yang kotor akan membuat pemindahan panas
menjadi tidak sempurna. Penunjukkan menjadi tidak sesuai dengan
temperatur sebenarnya.
Cara untuk mengatasinya dapat dilakukan dengan menyediakan
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Cara kedua adalah dengan mengadakan pemeliharaan rutin, dimana
Primary Element dapat dicabut dari system dan dibersihkan.
b. Bocor halus pada sambungan Protecting Well
Terutama untuk Alat ukur Temperatur yang mempergunakan
Protecting Well. Bocor halus pada sambungan protecting well akan
membuat panas menjadi berlebihan pada Primary Elemnt sehingga
menunjukkan overscale.
Cara mengatasinya adalah dengan jalan mengganti protecting well
atau mengelasnya kembali.
2. Untuk Thermal – Filled Thermometer
a. Bocor halus pada capillary tube
Bocor halus pada capillary tube atau sambungan-sambungan
sepanjang buld ke bordon tube (bellow) akan membuat penunjukan
lebih rendah dari temperatur sebenarnya.
Capillary tube dan bahkan mungkin buld perlu diganti bila bocoran ini
masih terjadi setelah sambungan-sambungan dikencangkan.
Penggantian dari buld dan capillary tube harus dengan yang sama
dengan segala hal, kalau tidak karakteristik dari thermometer itu akan
berubah.
b. Lead - Wire tersambung longgar
Lead - Wire yang tersambung longgar akan membuat penunjukan
dibawah temperatur yang sebenarnya karena tegangan yang sampai
pada meteran tidak sepenuhnya.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
BAB IV
PELAKSANAAN PERAWATAN
4.1 Umum
Turbin gas adalah suatu mesin pembakaran dalam bersuhu tinggi.
Komponen turbin yang berhubungan dengan pembakaran (combustion Linears,
transition pieces) atau yang dilalui gas panas (turbin) ataupun komponen yang
cenderung kotor (compressor), harus dipelihara dengan baik.
Oleh karena itu konstruksi komponen-komponen tersebut harus mudah
dibongkar pasang untuk inpeksi dan pemeliharaan. Sebagai contoh antara lain :
1. Komponen ruang bakar, nozzel bahan bakar, busi, combustion linier, transition
piece, dapat dengan mudah dibongkar pasang.
2. Semua peralatan bantu dipasang terpisah dan mudah dicapai.
3. Semua stator casing (kompresor dan turbin) adalah belahan orizontal, sehingga
mudah di angkat bagian atasnya untuk pemeriksaan bagian dalamnya tanpa
mengangkat rotor.
4. Suku cadang untuk sudu-sudu sudah memiliki moment weight dan position
number, sehingga memungkinkan untuk penggantian sudu-sudu tanpa
balancing ulang.
4.2 Prosedur Pengoperasian Turbin Gas
Prosedur yang harus dilakukan untuk mengoperasikan turbin gas sebagai
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
1. Rachet, dilakukan dengan memutar turbin seperempat lingkaran dalam waktu
satu menit secara terus menerus selama 10 hingga 12 jam untuk
mendistribusikan massa rotor, meratakan pelumasan pada bearing dan journal
shaft serta mencegah terjadinya pembengkokan.
2. Rubbing chek, pemutaran turbin gas sampai 1350 rpm kemudian dimatikan.
3. Cranking, setelah turbin gas dimatikan saat rubbing chek, kemudian turbin gas
diputar 1200 rpm yang dilakukan selama 5 hingga 10 menit. Hal ini dilakukan
untuk membersihkan turbin gas dan kompresor dari debu dan kotoran.
4. Fuel Gas Leak chek, putaran turbin dinaikkan kembali sampai 1850 rpm.
5. Flame Detector Chek, putaran turbin diputar sampai 2000 rpm, kemudian spark
plug dinyalakan maka saat itu proses pembakaran mulai terjadi.
6. Over Trip test, apabila diberikan penambahan fuel gas maka otomatis putaran
turbin meningkat hingga mencapai batas yang telah ditentukan.
7. Peak Load, untuk PG-9001H setelah turbin gas di start hingga mencapai
putaran 5100 rpm. Kemudian turbin gas ini diberi beban secara bertahap hingga
mencapai harga mendekati maksimum. Baru kemudian beban tersebut
diturunkan secara bertahap hingga mencapai harga yang diinginkan.
4.3 Maintenance Turbin Gas
Maintenance adalah perawatan untuk mencegah hal–hal yang tidak
diinginkan seperti kerusakan terlalu cepat terhadap semua peralatan dipabrik baik
yang sedang berkerja maupun yang berfungsi sebagai suku cadang. Kerusakan
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
secara terus–menerus juga karena langkah pengoperasian yang salah. Maintenance
dapat dibagi dalam berberapa bagian antara lain:
1. Preventive Maintenance
Preventive maintenance adalah suatu kegiatan perawatan yang direncanakan
baik itu secara rutin maupun periodik, karena apabila perawatan dilakukan tepat
pada waktunya akan mengurangi down time dari peralatan. Preventive maintenance
dibagi menjadi:
a. Running Maintenance, adalah suatu kegiatan perawatan yang dilakukan
hanya bertujuan untuk memperbaiki equipment yang rusak saja dalam satu
unit – unit produksi yang tetap melakukan kegiatan.
b. Turning Around Maintenance, adalah perawatan terhadap peralatan yang
sengaja dihentikan pengoperasiannya.
2. Repair Maitenance
Repair maintenance merupakan perawatan yang dilakukan terhadap
peralatan yang tidak kritis atau disebut juga peralatan yang tidak mengganggu
jalannya operasi.
3. Predictive Maintenance
Predictive maintenance merupakan kegiatan monitor, menguji dan mengukur
peralatan yang beroperasi dengan menentukan perubahan yang terjadi pada bagian
utama, apakah peralatan tersebut berjalan dengan normal.
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Corrective maintenance merupakan perawatan yang dilakukan dengan memperbaiki perubahan kecil yang terjadi dalam desain. Serta menambahkan
komponen yang sesuai dan juga menambahkan material yang cocok.
5. Modification Maintenance
Pekerjaan yang berhungan dengan desain suatu peralatan atau unit. Modifikasi bertujuan menambah kehandalan peralatan atau menambah tingkat
produksi dan kualitas pekerjaan.
6. Shut Down Maitenance
Adalah kegiatan perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang sengaja
dihentikan pengoperasianya.
Persiapan shut down dibagi dalam berberapa tahap diantaranya:
1. Persiapan kerja 3. Pencatatan
2. Pelaksanan kerja 4. Evaluasi
4.4 Shut Down Inspection Pada Turbin Gas
Merupakan pemeriksaan yang dilakukan disaat unit tersebut tidak dalam pengopersian. Shut down inspection terdiri dari:
1. Combustion Inspection
Combustion Inspection biasanya dilakukan setelah 30 – 40 kali start atau
setiap 2500 – 3500 jam operasi bila memakai bahan bakar residu, atau setiap 5000
– 7000 jam operasi bila memakai bahan bakar minyak solar, atau setiap 8000 –
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Combustion inspection merupakan shut down jangka pendek yang
dibutuhkan untuk memeriksa nozzle tingkat pertama, combustion liners, transition
pieces dan cross fire tube. Komponen ini membutuhkan pemeriksaan secara
berkala, karena kerja yang dilakukan oleh turbin gas berkerja secara terus- menerus
sehingga sistem pembakaran yang buruk akan menyebabkan pendeknya umur dari
komponen tersebut terutama bagian nozzle dan bucket turbine. Perawatan yang
dilakukan pada saat combustion dan inspection adalah pemeriksaan pada bagian
ruang bakar, cross fire tube dan transition piece. Pemeriksaan pada pada catatan
paking menunjukkan adanya gesekan bagian atas dan bagian bawah dari difragma
dan bagian antara diameter horizontal dan vertical.
Bagian – bagian yang diinspeksi pada turbin gas adalah:
1. Turbin section
2. Axial flow compressor
3. Combustion system
2. Hot Gas Path Inspection
Hot Gas Path Inspection dilaksanakan setelah 600 – 800 kali start atau setiap 5000 – 7000 jam operasi bila memakai bahan bakar residu, atau setiap 10.000 –
14.000 jam operasi bila memakai bahan bakar minyak solar atau setiap 16.000 –
20.000 jam operasi bila memakai bahan bakar gas.
Pemeriksaan pada daerah panas termasuk dalam combustion inspection
hanya saja dalam pemeriksaan ini dilakukan lebih teperinci lagi mulai dari nozzle
hingga bucket turbin. Adapun komponen – komponen yang dibongkar dan
diinspeksi antara lain:
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
2. Spring position spark plug
3. Combustion chamber
4. Cap and liners assembly
5. Combustion transition piece assembly
6. Compressor discharge and frame casing assembly
7. Support ring assembly
8. First stage nozzle
9. Turbine shell and shoud assembly
10. Second stage nozzle
Gambar 4.1 Potongan ruang bakar
Keterangan gambar :
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
6. Pipa blow 7. Rotor
Inspeksi dilakukan secara visual dan juga dilakukan secara non visual.
Inspeksi secara visual dengan melihat perubahan yang terjadi pada komponen
tanpa menggunakan alat bantu, hanya dengan melihat perubahan warna, perubahan
bentuk, keretakan dan lain–lain. Sedangkan inspeksi non visual dengan
menggunakan alat bantu untuk melihat keretakan bagian dalam suatu logam
dengan menggunakan radiografi, untrasonografi.
Pemerikasaan komponen dilakukan dilapangan atau diruang maintenance,
bahkan pemeriksaan dapat dilakukan diluar pabrik, seperti pemeriksaan mikro
marriage bold yang dilakukan di Singapura.
Inspeksi lainnya yaitu pemeriksaan clearance pada daerah sekitar just stage
nozzle, second stage nozzle dan bucket turbine. Clearance yang diperiksa pada saat
hot gas path inspection tidak boleh lebih dan kurang dari ukuran yang telah
ditetapkan. Karena apabila lebih besar maka akan mengurangi effisiensi turbin dan
apabila lebih kecil berpengarh pada keselamatan turbin.
3. Mayor Inspection
Adapun pemeriksaan pada seluruh bagian utama turbin secara garis besar
pemeriksan ini dilakukan pada bagian – bagian:
1. Air inlet
2. Combustion
3. Compressor
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
5. Exhaust
Pemeriksaan ini terjadi meliputi unsur dari combustion dan hot path
inspection. Kegiatan yang dilakaukan antara lain pemeriksaan keretakan sudu rotor
dan stator. Kompresor dari guide inlet fane diperiksa dan kemungkinan adanya
kotoran, pengikisan, karat dan kebocoran. Bearing dan sheel diperiksa
clearencenya dan tingkat keausan yang terjadi, semua pemeriksaan ini berdasarkan
spesifikasi yang dikeluarkan oleh pabrik.
Mayor Inspection biasanya dilaksanakan :
- Setiap 25.000 jam operasi untuk peak load
- Setiap 40.000 jam operasi untuk base load
Pada mayor Inspection semua komponen baik komponen utama maupun
alat-alat bantu dibongkar, diperiksa, dibersihkan dan dipasang kembali. Jika perlu
diadakan perbaikan atau penggantian.
Gambar 4.2 Konstruksi ruang bakar
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
1. Burner bahan bakar ganda A. Gas panas keluar
2. Platform dengan tegangan B. Ruang sekeliling, udara kompresor 3. Memutar angin diagonal C. Ruang sekeliling, udara kompresor 4. Pressure jacket D. Ruang sekeliling, udara kompresor 5. Bagian dalam
6. Manhole 7. Pipa inspeksi
4.5 Faktor-faktor yang mempengaruhi pemeliharaan 4.5.1 Jenis bahan bakar yang digunakan
Hal-hal yang menyebabkan perbedaan pengaruh dari jenis bahan bakar
yang digunakan.
- Efek radiasi dari api.
- Kemampuan bahan bakar untuk terbakar sempurna (komponen otomisasi,
pencampuran dengan udara dan lain-lain).
Hal-hal yang membatasi operasi kontinu dengan bahan bakar cair adalah :
- Nozzle bahan bakar (gangguan kerak) periode pembersihan nozzle bahan
bakar cair berkisar antara 2000 – 3000 jam operasi.
- Efek erosi dan korosi dari bahan ikutan (kontaminasi) pada sudu-sudu
turbin.
4.5.2 Frekwensi start
Setiap turbin gas start dan stop akan timbul thermal stres pada
komponen-komponen turbin. Penunjuk operasi dari pabrik harus dilaksanakan untuk
mengurangi resiko keretakan sudu turbin tingkat pertama (dapat terjadi setelah 300
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
Untuk menjaga agar tingkat pemeliharaannya normal maka hanya dilakukan satu
kali start untuk setiap 100 jam operasi.
4.5.3 Variasi beban
Beban yang tidak konstan (berubah-ubah) akan menyebabkan kondisi
thermal dan tegangan yang berubah-ubah juga seperti pada saat start.
Oleh karena itu, biaya pada turbin gas yang digunakan pada beban puncak akan 3
atau 4 kali lebih besar dari pada digunakan untuk operasi pada beban dasar.
4.5.4 Lingkungan
Mutu dari udara yang masuk ke kompresor mempunyai pengaruh yang
sangat besar terhadap operasi, pemeliharaan dan periode inspeksi.
4.6 Spesifikasi teknik dari turbin gas
Spesifikasi teknik ini merupakan pembanding dengan spesifikasi
operasional, analisa dan sebagai pelengkap didalam menganalisa. Adapun
spesifikasi teknik tersebut sebagai berikut :
- Type : MS-5001
- Bahan bakar : Gas
- Konstruksi : Single shaft
- Daya generator : 117,5 MW
- Faktor daya : 0,8
- Kapasitas generator : 140.000 KVA
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
- Aplikasi : Penggerak generator
- Inlet temperature : 30°C
- Inlet pressure : 1 atm (14,7 Psia)
- Pressure ratio (R) : 9,47
- Stage turbin : 4 tingkat
- Stage kompresor : 16 tingkat
- Inlet temperature turbin : 970°C
- Outlet temperature kompresor : 320°C
- Selisih enthalpy rata-rata : 160 Kj/Kg
- Diameter tingkat (D) : 1,5 meter
- Outlet pressure kompresor : 9,88 bar
- Temperature gas buang : 527°C
- Efisiensi turbin : 0,95
- Efisiensi kompresor : 0,85
- Efisiensi ruang bakar : 0,95
Didalam menganalisa spesifikasi ini hanya sebagian yang dapat membantu,
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Sistem speedtronic sangat di perlukan untuk mengontrol bahan bakar
dan memproteksi pengoperasian turbin gas.
2. Pada turbin gas yang harus benar-benar diperhatikan adalah kondisi
temperatur, jika temperatur diluar kendali maka turbin gas akan lummer
/ memuai. Temperatur yang diizinkan adalah pada suhu 538OC.
3. Untuk mencegah kerusakan turbin terlalu cepat, baik yang sedang
beroperasi maupun yang tidak beroperasi sebagai suku cadang, maka
harus dilakukan perawatan secara rutin maupun periodik agar tidak
terjadi keterlambatan dalam penanganan masalah yang mungkin terjadi.
5.2 Saran
1. Melakukan pengecekan kerja alat dan kondisi alat paling tidak dalam
sehari dari ruang kontrol.
2. Dalam proses produksi pengontrolan terhadap alat kontrol seperti
thermokopel harus dilakukan secara cermat untuk menghindari kesalahan
pengukuran temperatur, agar proses produksi dapat berjalan dengan baik
T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.
DAFTAR PUSTAKA
1. Togar S. Silitonga. “ Alat – alat Instrumentasi Analysa “ PT. ARUN NGL
1983.
2. Ir. Zahiful Bahri, Ir. Windalina Syafiar, Ir. Syukri Abdullah, Ir. Rahman
Hasibuan, Ir. Syamsir A Muin. “ Process Control And Instrumentation “ PT.
ARUN NGL 1983.
3.
4. Cohen H, dkk.1972. “ Gas Turbine Theory “ Second Edition. Longman
Group.
5. Sawyer, John W.1976. “ Gas Turbine Engineering Handbook “ Second