DAFTAR ISI
1.1 PENGERTIAN TURBIN GAS ... 1
1.2 FUNGSI DAN PRINSIP KERJA TURBIN GAS ... 2
1.3 KONSTRUKSI TURBIN GAS ... 6
1.3.1 Komponen Utama Turbin Gas (Kompresor, Ruang Bakar, dan Turbin). ... 6
1.3.2 Kelengkapan Turbin Gas ... 20
1.4 EFISIENSI TURBIN GAS ... 29
1.5 KLASIFIKASI TURBIN GAS ... 30
1.6 SIKLUS PLTGU (COMBINED CYCLE) ... 31
BAB II TURBIN UAP (STEAM TURBINE)... 33
2.1 PENGERTIAN STEAM TURBINE ... 33
2.2 FUNGSI DAN PRINSIP KERJA STEAM TURBINE ... 33
2.3 INSTALASI STEAM TURBINE ... 34
2.3.1 Siklus Pembangkit Sederhana (Rankine Cycle). ... 34
2.3.2 Siklus Pembangkit Kompleks ... 35
2.4 KONSTRUKSI STEAM TURBINE ... 39
2.4.1 Komponen Utama Steam Turbine ... 39
2.4.2 Kelengkapan Steam Turbine ... 43
2.4.3 Alat-Alat Bantu Steam Turbine... 63
2.5 SISTEM-SISTEM TERKAIT STEAM TURBINE ... 74
2.5.1 Feed Water System. ... 74
2.5.2 Condensate Pump... 75
2.5.3 Cooling Water System (Sea Water) ... 79
2.6.1 Cold Start Up (Start Dingin). ... 80
2.6.2 Warm II Start Up (Start Hangat) ... 84
2.6.3 Warm I Start Up (Start Hangat) ... 86
2.6.4 Hot Start Up ... 88
2.6.5 Very Hot Start Up ... 89
2.7 GANGGUAN-GANGGUAN PADA STEAM TURBINE ... 90
2.8 EFISIENSI STEAM TURBINE ... 91
2.9 MAINTENANCE/ PERAWATAN STEAM TURBINE ... 93
2.9.1 Preventive Maintenance ... 93
2.9.2 Predictive Maintenance ... 94
2.9.3 Corrective Maintenance ... 95
2.9.4 Proactive Maintenance ... 95 LAMPIRAN
Turbin
1.1. PENGERTIAN TURBIN GAS
Turbin gas/ Gas-turbine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan memanfaatkan kompresor dan
energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui ud turbin sehingga menghasilkan daya.
kompresor, ruang bakar dan turbin.
Gambar 1.1 Sistem Turbin Gas
Turbin gas digunakan sebagai penggerak generator listrik. Agar turbin dapat berputar, dibutuhkan beberapa komponen yang lain. Turbin gas merupakan serangkain komponen yang dirangkai menjadi kesatuan yang dinamakan siklus
turbin.
Agar turbin gas dapat beroperasi dengan baik dan seefisien mungkin, turbin gas diperlukan peralatan-peralatan lain seperti lubrication system, control system, cooling system, fuel system, lain-lain.
Pada pembangkit listrik, turbin gas tidak hanya digunakan untuk menggerakkan generator listrik. Akan tetapi turbin gas ini juga digunakan sebagai pemanas ada HRSG (
BAB I TURBIN GAS
PENGERTIAN TURBIN GAS
adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memanfaatkan kompresor dan mesin pembakaran internal. Di
energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar sudu turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin gas terdiri dari tiga komponen
Gambar 1.1 Sistem Turbin Gas
Turbin gas digunakan sebagai penggerak generator listrik. Agar turbin dapat berputar, dibutuhkan beberapa komponen yang lain. Turbin gas merupakan serangkain komponen yang dirangkai menjadi kesatuan yang dinamakan siklus brayton. Siklus ini terdiri dari kompresor,
Agar turbin gas dapat beroperasi dengan baik dan seefisien mungkin, turbin gas diperlukan
lubrication system, control system, cooling system, fuel system,
Pada pembangkit listrik, turbin gas tidak hanya digunakan untuk menggerakkan generator listrik. Akan tetapi turbin gas ini juga digunakan sebagai pemanas ada HRSG (Heat Recovery Steam
1
adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk pembakaran internal. Di dalam turbin gas, ara bertekanan yang memutar sudu Sistem turbin gas terdiri dari tiga komponen utama, yaitu
Turbin gas digunakan sebagai penggerak generator listrik. Agar turbin dapat berputar, dibutuhkan beberapa komponen yang lain. Turbin gas merupakan serangkain komponen yang dirangkai . Siklus ini terdiri dari kompresor, combuster, dan
Agar turbin gas dapat beroperasi dengan baik dan seefisien mungkin, turbin gas diperlukan
lubrication system, control system, cooling system, fuel system, dan
Pada pembangkit listrik, turbin gas tidak hanya digunakan untuk menggerakkan generator
Turbin
Generator). Temperatur pada sisi exhaust turbine
dibuang ke atmosfir akan sia-sia.
1.2. FUNGSI DAN PRINSIP KERJA TURBIN GAS
Dalam aplikasinya, turbin gas tidak dapat bekerja tanpa komponen kompresor dan ruang bakar/combuster. Ketiga komponen tersebut membentuk siklus y
Brayton”. Fungsi dan prinsip kerja dari
Turbin gas pada kondisi ideal
yang dimampatkan dengan menggunakan kompresor
adiabatik/entropi konstan). Udara yang bertekanan tinggi ini kemudian dibakar dalam ruang bakar pada tekanan tetap. Dari ruang bakar, gas yang sudah dibakar bersama dengan bahan bakar
Gambar1.2 Skema Turbin Gas
exhaust turbine masih cukup tinggi. Apabila gas sisa dari turbin gas
FUNGSI DAN PRINSIP KERJA TURBIN GAS
turbin gas tidak dapat bekerja tanpa komponen kompresor dan ruang . Ketiga komponen tersebut membentuk siklus yang dikenal dengan
ungsi dan prinsip kerja dari siklus ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
ideal memanfaatkan gas bertekanan yang didapat dari udara dengan menggunakan kompresor pada kondisi isentropik
Udara yang bertekanan tinggi ini kemudian dibakar dalam ruang bakar pada tekanan tetap. Dari ruang bakar, gas yang sudah dibakar bersama dengan bahan bakar
2
ggi. Apabila gas sisa dari turbin gas
turbin gas tidak dapat bekerja tanpa komponen kompresor dan ruang ang dikenal dengan nama ”Siklus dilihat pada gambar di bawah ini:
memanfaatkan gas bertekanan yang didapat dari udara atmosfir
isentropik (reversibel
Udara yang bertekanan tinggi ini kemudian dibakar dalam ruang bakar pada tekanan tetap. Dari ruang bakar, gas yang sudah dibakar bersama dengan bahan bakar
Turbin
diekspansikan ke turbin sebagai penggerak beban
T-S, siklus turbin gas akan terlihat seperti gambar dibawah ini:
Gambar 1.3 Diagram P
proses 1-2 : Proses pemempatan udara secara isentropik dengan menggunakan kompresor
proses 2-3 : Pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan. Pemasukan bahan baker ini dilakukan
di dalam combuster
proses 3-4 : Proses ekspansi gas hasil pembakaran
pembakaran dilakukan pada turbin.
proses 4-1 : Proses pembuangan panas pada tekanan konstan
Pada proses pemampatan udara
kerja sebesar selish entalpi antara inlet kompresor dengan exhaust kompresor. Pada 2-3) terjadi pemasukan kalor dari pembakaran bahan bakar bersama
dimampatkan. Sedangkan pada proses ekspansi pada turbin (proses 3 digunakan sebagai tenaga untuk memutar
memutar poros/shaft yang akan memutar poros generator. Generator inilah yang akan membangkitkan listrik. Isentropik merupakan kondisi entropi yang terjadi konstan.
Secara matematis kerja dan panas yang dihasilkan atau dilepask dituliskan sebagai berikut.
diekspansikan ke turbin sebagai penggerak beban generator. Apabila digambar dalam d , siklus turbin gas akan terlihat seperti gambar dibawah ini:
Gambar 1.3 Diagram P-V dan T-S Turbin Gas Ideal
: Proses pemempatan udara secara isentropik dengan menggunakan kompresor
emasukan bahan bakar pada tekanan konstan. Pemasukan bahan baker ini dilakukan
kspansi gas hasil pembakaran (dari combuster). Ekspansi gas panas hasil pembakaran dilakukan pada turbin. Ekspansi dilakukan dalam kondis
pembuangan panas pada tekanan konstan.
Pada proses pemampatan udara (proses 1-2), secara termodinamika kompresor kerja sebesar selish entalpi antara inlet kompresor dengan exhaust kompresor. Pada
3) terjadi pemasukan kalor dari pembakaran bahan bakar bersama-sama dengan udara yang dimampatkan. Sedangkan pada proses ekspansi pada turbin (proses 3-4), gas hasil pembakaran digunakan sebagai tenaga untuk memutar sudu-sudu pada rotor turbin. Rotor yang berputar ini akan memutar poros/shaft yang akan memutar poros generator. Generator inilah yang akan membangkitkan
Isentropik merupakan kondisi entropi yang terjadi konstan.
Secara matematis kerja dan panas yang dihasilkan atau dilepaskan pada siklus brayton
3
Apabila digambar dalam diagram P-V dan
: Proses pemempatan udara secara isentropik dengan menggunakan kompresor
emasukan bahan bakar pada tekanan konstan. Pemasukan bahan baker ini dilakukan
Ekspansi gas panas hasil Ekspansi dilakukan dalam kondisi isentropik.
2), secara termodinamika kompresor membutuhkan kerja sebesar selish entalpi antara inlet kompresor dengan exhaust kompresor. Pada combuster (proses sama dengan udara yang 4), gas hasil pembakaran Rotor yang berputar ini akan memutar poros/shaft yang akan memutar poros generator. Generator inilah yang akan membangkitkan
Turbin
• Kerja yang dilakukan kompresor
• Kalor yang diberikan pada
• Kerja yang dihasilkan turbin
dimana ma adalah massa dari udara dan m
Namun pada aplikasi di lapangan, siklus secara ideal ini sangat sulit tercapai. Entropi akan naik dan tekanan akan turun. Apabila dinyatakan dalam T
berikut:
Gambar 1.4 Diagram T
Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal.
kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas
dan berakibat pada menurunnya performansi turbin gas itu sendiri
Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas. sebab terjadinya kerugian antara lain:
• Adanya gesekan fluida yang menyebabk
losses) di ruang bakar.
• Adanya kerja yang berlebih waktu proses kom
gesekan antara bantalan turbin dengan angin.
Kerja yang dilakukan kompresor Wc= ma (h2-h1).
Kalor yang diberikan pada Combuster Qc= (ma+mf)(h3-h2)
Kerja yang dihasilkan turbin Wt= (ma+mf)(h3-h4)
adalah massa dari udara dan mf adalah massa bahan bakar.
Namun pada aplikasi di lapangan, siklus secara ideal ini sangat sulit tercapai. Entropi akan naik dan tekanan akan turun. Apabila dinyatakan dalam T-s dan diagram akan terlihat seperti gambar
Gambar 1.4 Diagram T-S Turbin Gas Aplikasi
ak ada proses yang selalu ideal. Tetap terjadi kerugian
kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas
performansi turbin gas itu sendiri jika dibanding dengan kondisi ideal kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas.
sebab terjadinya kerugian antara lain:
a gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan ( ) di ruang bakar.
Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadin gesekan antara bantalan turbin dengan angin.
4
)
Namun pada aplikasi di lapangan, siklus secara ideal ini sangat sulit tercapai. Entropi akan naik s dan diagram akan terlihat seperti gambar
etap terjadi kerugian-
kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas
jika dibanding dengan kondisi ideal. kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas. Sebab-
kerugian tekanan (pressure
Turbin
Prinsip Kerja Kompresor
Kompresor yang biasanya dipakai pada turbin gas adalah
compressore. Pada axial compressore
Secara global kompresor bekerja dengan cara menyedot udara kemudian mendorong udara ini ke sudu tetap. Pada sudu tetap ini, bentuknya menyerupai bentuk dari difusor. Difusor ini berfungsi untuk memperbesar tekanan dan menurunkan kecepatan dari udara (prinsip bernoully aparatus).
Prinsip Kerja Combuster
Dari kompresor, udara bertekanan dibawa ke ruang bakar (
bertekanan dibakar bersama dengan fuel/bahan bakar. Bahan bakar yang umum dipakai dalam ruang bakar ini adalah gas alam (natural gas). Selain gas alam, bahan bakar yang biasa dipakai sebagai bahan bakar adalah fuel oil/ minyak (den
menaikkan temperatur. Combuster
pendinginan sehingga gas yang keluar dari ruang bakar merupakan temperatur rata
Panjang dari ruang bakar didesain dengan mempertimbangkan waktu dan tempat yang cukup untuk bahan bakar bisa terbakar sempurna dan memudahkan pemantik untuk membakar bahan bakar menjadi lebih mudah. Desain ruang bakar juga mempertimbangkan masalah residu pembakaran. Desain bakar harus mempertimbangkan bagaimana mereduksi gas NO
Prinsip Kerja Turbin
Pada turbin gas, temperature and
Konversi energi berlangsung dalam dua tahap. Pada bagian nosel, ekspansi. Sedangkan energi panas diubah menjadi energi kinetik.
Hampir 2/3 dari kerja yang dibutuhkan dari siklus ini diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Oleh karena itu, kerja
beban, hanya mempresentasikan 1/3 dari kerja siklus. Pada turbin, khususnya pada 1
menahan temperatur yang cukup ekstrim (2200°F/ 1204°C). Temperatur yang sangat tinggi ini juga bercampur dengan kotoran/ kontaminan dari udara dan bahan bakar sehingga sangat rawan terkena korosi. Kontaminasi ini sangat sulit untuk dikontrol,sehingga dibutuhkan bahan paduan/
Kompresor yang biasanya dipakai pada turbin gas adalah axial compressore
axial compressore, bentuk dari sudu-sudu rotor mendekati bentuk dari airfoils.
Secara global kompresor bekerja dengan cara menyedot udara kemudian mendorong udara ini ke sudu uknya menyerupai bentuk dari difusor. Difusor ini berfungsi untuk memperbesar tekanan dan menurunkan kecepatan dari udara (prinsip bernoully aparatus).
, udara bertekanan dibawa ke ruang bakar (combuster). Di ru
bertekanan dibakar bersama dengan fuel/bahan bakar. Bahan bakar yang umum dipakai dalam ruang r ini adalah gas alam (natural gas). Selain gas alam, bahan bakar yang biasa dipakai sebagai bahan
minyak (dengan efisiensi tinggi). Bahan bakar yang dibakar berfungsi untuk
Combuster didesain untuk menghasilkan campuran, pengenceran dan
pendinginan sehingga gas yang keluar dari ruang bakar merupakan temperatur rata
bakar didesain dengan mempertimbangkan waktu dan tempat yang cukup untuk bahan bakar bisa terbakar sempurna dan memudahkan pemantik untuk membakar bahan bakar menjadi
juga mempertimbangkan masalah residu pembakaran. Desain
bakar harus mempertimbangkan bagaimana mereduksi gas NOx.
temperature and preassure drop, dikonversi diubah menjadi energi mekanik.
rsi energi berlangsung dalam dua tahap. Pada bagian nosel, gas panas ekspansi. Sedangkan energi panas diubah menjadi energi kinetik.
Hampir 2/3 dari kerja yang dibutuhkan dari siklus ini diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Oleh karena itu, kerja output dari turbin, dipakai untuk menggerakkan poros peng beban, hanya mempresentasikan 1/3 dari kerja siklus.
Pada turbin, khususnya pada 1st stage, yang menggerakkan bucket dan disc, harus mampu
menahan temperatur yang cukup ekstrim (2200°F/ 1204°C). Temperatur yang sangat tinggi ini juga kontaminan dari udara dan bahan bakar sehingga sangat rawan terkena korosi. Kontaminasi ini sangat sulit untuk dikontrol,sehingga dibutuhkan bahan paduan/
5
al compressore dan centrifugal
sudu rotor mendekati bentuk dari airfoils. Secara global kompresor bekerja dengan cara menyedot udara kemudian mendorong udara ini ke sudu uknya menyerupai bentuk dari difusor. Difusor ini berfungsi untuk memperbesar tekanan dan menurunkan kecepatan dari udara (prinsip bernoully aparatus).
Di ruang bakar, udara bertekanan dibakar bersama dengan fuel/bahan bakar. Bahan bakar yang umum dipakai dalam ruang r ini adalah gas alam (natural gas). Selain gas alam, bahan bakar yang biasa dipakai sebagai bahan Bahan bakar yang dibakar berfungsi untuk didesain untuk menghasilkan campuran, pengenceran dan -rata dari campuran. bakar didesain dengan mempertimbangkan waktu dan tempat yang cukup untuk bahan bakar bisa terbakar sempurna dan memudahkan pemantik untuk membakar bahan bakar menjadi juga mempertimbangkan masalah residu pembakaran. Desain ruang
, dikonversi diubah menjadi energi mekanik. gas panas mengalami proses
Hampir 2/3 dari kerja yang dibutuhkan dari siklus ini diperlukan untuk menggerakkan output dari turbin, dipakai untuk menggerakkan poros penggerak
stage, yang menggerakkan bucket dan disc, harus mampu menahan temperatur yang cukup ekstrim (2200°F/ 1204°C). Temperatur yang sangat tinggi ini juga kontaminan dari udara dan bahan bakar sehingga sangat rawan terkena korosi. Kontaminasi ini sangat sulit untuk dikontrol,sehingga dibutuhkan bahan paduan/alloys dan
Turbin
proses coating yang cukup bagus untuk melindungi material dari korosi dan memaksimalkan umur dari komponen ini.
1.3. KONSTRUKSI TURBIN GAS 1.3.1. Komponen Utama Turbin Gas 1.3.1.1. Kompresor
Kompresor berfungsi untuk menghisap udara bertekanan juga berfungsi untuk pendinginan
dipakai pada turbin gas adalah
compressore, bentuk dari sudu-sudu rotor mendekati bentuk dari airfoils. Kompresor ini menyedot
udara kemudian mendorong udara ini ke sudu tetap. Pada sudu tetap ini, bentuknya menyerupai bentuk dari difusor. Difusor ini berfungsi untuk memperbesar tekanan dan menurunkan kecepatan dari (prinsip bernoully aparatus).
Pada Centrifugal Compressor
Putaran dari sudu gerak pada impeller ini, udara dibawa ke stationary diffuser
diffuser ini sama dengan axial compressor
kompresor harus bersih dan sepresisi mungkin dengan efisiensi 90%. menurunkan performa dari kompresor ini.
a. Kompresor axial
Dinamakan kompresor axial karena udara mengalir paralel terhadap sumbu rotor kompresi berlangsung, udara melalui satu susunan yang terdiri dari beberapa tingkat. terdiri dari satu baris sudu gerak yang terpasang pada rumah kompresor.
mencapai 15 stage untuk mencapai tekanan operasi yang diinginkan.
Kompresor axial merupakan kompresor dimana aliran memasuki kompresor pada ar (axial direction), termasuk di dalam kompresor aliran yang kontinyu dan merupakan jenis
Compressor. Kompresor axial kebanyakan digunakan pada turbin gas, khususnya pada turbin gas
dengan daya di atas 2,5 MW.
yang cukup bagus untuk melindungi material dari korosi dan memaksimalkan umur dari
KONSTRUKSI TURBIN GAS
Turbin Gas (Kompresor, Ruang Bakar, dan Turbin).
berfungsi untuk menghisap udara dari atmosfir dan memampatkannya. Udara k pendinginan temperatur pada turbin gas. Kompresor yang biasanya dipakai pada turbin gas adalah axial compressore dan centrifugal compressore
udu rotor mendekati bentuk dari airfoils. Kompresor ini menyedot udara kemudian mendorong udara ini ke sudu tetap. Pada sudu tetap ini, bentuknya menyerupai bentuk dari difusor. Difusor ini berfungsi untuk memperbesar tekanan dan menurunkan kecepatan dari
Pada Centrifugal Compressor, udara masuk melalui pusat/tengah dari sudu putar
impeller ini menimbulkan gaya sentrifugal. Akibat dari gaya sentrifugal y diffuser dengan kecepatan yang sangat tinggi. Fungsi dari
axial compressor, yaitu memperbesar tekanan. Bentuk dari
kompresor harus bersih dan sepresisi mungkin dengan efisiensi 90%. Sudu yang kotor dapat sor ini.
karena udara mengalir paralel terhadap sumbu rotor kompresi berlangsung, udara melalui satu susunan yang terdiri dari beberapa tingkat. terdiri dari satu baris sudu gerak yang terpasang pada rumah kompresor. Kompresor aliran mencapai 15 stage untuk mencapai tekanan operasi yang diinginkan.
merupakan kompresor dimana aliran memasuki kompresor pada ar termasuk di dalam kompresor aliran yang kontinyu dan merupakan jenis
kebanyakan digunakan pada turbin gas, khususnya pada turbin gas
6
yang cukup bagus untuk melindungi material dari korosi dan memaksimalkan umur dari
dari atmosfir dan memampatkannya. Udara Kompresor yang biasanya
centrifugal compressore. Pada axial
udu rotor mendekati bentuk dari airfoils. Kompresor ini menyedot udara kemudian mendorong udara ini ke sudu tetap. Pada sudu tetap ini, bentuknya menyerupai bentuk dari difusor. Difusor ini berfungsi untuk memperbesar tekanan dan menurunkan kecepatan dari udara
, udara masuk melalui pusat/tengah dari sudu putar impeller. ini menimbulkan gaya sentrifugal. Akibat dari gaya sentrifugal dengan kecepatan yang sangat tinggi. Fungsi dari stationary mperbesar tekanan. Bentuk dari sudu-sudu pada Sudu yang kotor dapat
karena udara mengalir paralel terhadap sumbu rotor. Selama proses kompresi berlangsung, udara melalui satu susunan yang terdiri dari beberapa tingkat. Tiap tingkat Kompresor aliran axial bisa
merupakan kompresor dimana aliran memasuki kompresor pada arah axial termasuk di dalam kompresor aliran yang kontinyu dan merupakan jenis Dynamic kebanyakan digunakan pada turbin gas, khususnya pada turbin gas
Turbin
Pada turbin gas aliran ini akan terus mengalir pada arah kerja yang mengalir pada kompresor
kemudian mengalami perlambatan sehingga menghasilkan kenaikan tekanan mengalami percepatan pada saat melalui sudu gerak (
(diffusing) pada saat melalui sudu diam ( yang dialami pada saat melalui rotor m gerak dari kompresor axial.
Gambar
Gambar 1.6 Kompresor Aksial
Pada turbin gas aliran ini akan terus mengalir pada arah axial sampai keluar dari turbin. Fluida kerja yang mengalir pada kompresor axial pada awalnya mengalami percepatan (
kemudian mengalami perlambatan sehingga menghasilkan kenaikan tekanan tertentu. Fluida kerja ini mengalami percepatan pada saat melalui sudu gerak (rotor blade ) dan mengalami perlambatan ) pada saat melalui sudu diam (stator blades). Stator mengkonversikan kenaikan kecepatan yang dialami pada saat melalui rotor menjadi kenaikan tekanan. Pada gambar 1.7
Gambar 1.7 Sudu Gerak Kompresor Aksial
7
sampai keluar dari turbin. Fluida pada awalnya mengalami percepatan (acceleration) tertentu. Fluida kerja ini ) dan mengalami perlambatan ). Stator mengkonversikan kenaikan kecepatan 1.7 ditunjukkan sudu
Turbin
Sebuah kompresor axial terdiri dari beberapa tingkat ( sebuah stator merupakan satu tingkat kompresor
aliran fluida melalui Inlet Guide Vane
sudut tertentu. Begitu juga ketika fluida menginggalkan stator pada tingkat terakhir terdapat
Vanes (EGV) yang berfungsi untuk mengontrol kecepatan aliran fluida ketika memasui ruang bakar (combustor).
Pada saat udara melalui beberapa
perubahan temperatur, enthalpy, dan perubahan kecepatan.
skema sebuah kompresor axial beserta variasi tekanan, temperatur dan kecepatannya
Gambar 1.8 Variasi Temperatur, Kecepatan, dan
Pada kompresor sendiri terdapat beberapa bagian, yaitu:
Compressor Rotor Assembly
Merupakan bagian dari kompresor
tingkat sudu yang mengkompresikan aliran udara secara
(sesuai dengan tingkat sudu), sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu
terdiri dari beberapa tingkat (stage). Kombinasi antara sebuah rotor dan
sebuah stator merupakan satu tingkat kompresor axial.Sebelum memasuki rotor pada tingkat pertama,
Guide Vane (IGV) yang berfungsi untuk mengarahkan aliran fluida pada
juga ketika fluida menginggalkan stator pada tingkat terakhir terdapat
yang berfungsi untuk mengontrol kecepatan aliran fluida ketika memasui ruang bakar
Pada saat udara melalui beberapa stage kompresor maka udara akan mengalami perubahan tekanan, , dan perubahan kecepatan. Pada gambar di bawah ini
beserta variasi tekanan, temperatur dan kecepatannya
Variasi Temperatur, Kecepatan, dan Tekanan melalui Kompresor Aksial
Pada kompresor sendiri terdapat beberapa bagian, yaitu:
Merupakan bagian dari kompresor axial yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki ompresikan aliran udara secara axial dari 1 atm menjadi
sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yang disusun kosentris di sekeliling
8
). Kombinasi antara sebuah rotor dan Sebelum memasuki rotor pada tingkat pertama, yang berfungsi untuk mengarahkan aliran fluida pada juga ketika fluida menginggalkan stator pada tingkat terakhir terdapat Exit Guide yang berfungsi untuk mengontrol kecepatan aliran fluida ketika memasui ruang bakar
engalami perubahan tekanan, di bawah ini ditunjukkan beserta variasi tekanan, temperatur dan kecepatannya
Tekanan melalui Kompresor Aksial
yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki beberapa dari 1 atm menjadi beberapa kalinya sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun
Turbin
G
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
• Forward Compressor Casing
blade .
• Aft Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor
• Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya udara
yang telah dikompresi.
Gambar 1.9 Rotor Gas Turbine
Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari:
, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk ke inlet bellmouth ke inlet Guide Vane.
Forward Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat empat stage kompresor
, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade tingkat 5
merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya udara
Gambar 1.10 Kompressor Stator
rotor
9
, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk ke inlet bellmouth
, bagian casing yang didalamnya terdapat empat stage kompresor
tingkat 5-10.
Turbin
b. Kompresor sentrifugal
Gambar
Kompresor sentrifugal digunakan untuk turbin gas yang
sentrifugal ini terdiri dari impeler yang tersimpan dalam suatu rumah yang berisi difuser. Udara disedot ke dalam pusat impeller yang berputar dengan cepat. Dari impeller, udara berputar melewati semacam difusor. Pada dif
kenaikan tekanan sehingga udara termampatkan (tekanan tinggi). Impeller pada kompresor sentrifugal mempunyai masukan udara tunggal dan ganda. Kompresor dengan pemasukan udara ganda menaikkan kapasitas aliran
Gambar 1.12 Kondisi Kompresor sentrifugal
ambar 1.11 Kompresor Sentrifugal
ompresor sentrifugal digunakan untuk turbin gas yang berukuran relatif kecil
sentrifugal ini terdiri dari impeler yang tersimpan dalam suatu rumah yang berisi difuser. Udara disedot ke dalam pusat impeller yang berputar dengan cepat. Dari impeller, udara berputar melewati semacam difusor. Pada difusor akan terjadi penurunan kecepatan (energi kinetik) dan udara termampatkan (tekanan tinggi). Impeller pada kompresor sentrifugal mempunyai masukan udara tunggal dan ganda. Kompresor dengan pemasukan udara
tas aliran.
Gambar 1.12 Kondisi Udara pada Diffuser
10
relatif kecil. Kompresor sentrifugal ini terdiri dari impeler yang tersimpan dalam suatu rumah yang berisi difuser. Udara disedot ke dalam pusat impeller yang berputar dengan cepat. Dari impeller, udara berputar usor akan terjadi penurunan kecepatan (energi kinetik) dan udara termampatkan (tekanan tinggi). Impeller pada kompresor sentrifugal mempunyai masukan udara tunggal dan ganda. Kompresor dengan pemasukan udara
Turbin
Gambar di atas menunjukkan kondisi dari tekanan dan kecep
melewati difuser. Terlihat bahwa kondisi udara saat melewati difusor mengalami kenaikan tekanan dan kecepatan mengalami penurunan.
Gambar
Bagian-bagian utama dari kompresor sentrifugal
• Casing
Casing merupakan bagian paling luar kompresor yang berfungs
1. Sebagai pelindung terhadap pengaruh mekanik dari
2. Sebagai pelindung dan penumpu/pendukung dari bagian
3. Sebagai tempat kedudukan nozel suction
Gambar
Gambar di atas menunjukkan kondisi dari tekanan dan kecepatan mulai udara masuk sampai melewati difuser. Terlihat bahwa kondisi udara saat melewati difusor mengalami kenaikan
an dan kecepatan mengalami penurunan.
Gambar 1.13 Udara Melewati Difuser
bagian utama dari kompresor sentrifugal
Casing merupakan bagian paling luar kompresor yang berfungsi untuk: Sebagai pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar.
Sebagai pelindung dan penumpu/pendukung dari bagian-bagian yang bergerak.
nozel suction dan discharge serta bagian diam lainnya.
ambar 1.14 Casing Kompresor Sentrifugal
11
tan mulai udara masuk sampai melewati difuser. Terlihat bahwa kondisi udara saat melewati difusor mengalami kenaikan
bagian yang bergerak. dan discharge serta bagian diam lainnya.
Turbin
• Inlet Wall
Inlet wall adalah diafram (dinding penyekat) yang dipasang pada sisi
channel dan berhubungan dengan inlet nozle
pertama, maka meterialnya harus tahan terhadap abrasive dan erosi.
• Guide Vane
Guide Vane di tempatkan pada bagian depan channel). Fungsi utama Guide Vane
distribusi yang merata. Konstruksi
sudutnya dengan tujuan agar operasi kompresor dapat bervariasi dan dicapai effisiensi dan stab yang tinggi.
Inlet wall adalah diafram (dinding penyekat) yang dipasang pada sisi suction
inlet nozle. Karena berfungsi sebagai saluran gas masuk pada stage
s tahan terhadap abrasive dan erosi.
Gambar 1. 15 Inlet Wall
di tempatkan pada bagian depan eye impeller pertama pada bagian
Guide Vane adalah mengarahkan aliran agar gas dapat masuk impeller dengan
distribusi yang merata. Konstruksi vane ada yang fixed dan ada yang dapat diatur
sudutnya dengan tujuan agar operasi kompresor dapat bervariasi dan dicapai effisiensi dan stab
Gambar 1. 16 Guide Vane
12
suction sebagai inlet
Karena berfungsi sebagai saluran gas masuk pada stage
pertama pada bagian suction (inlet adalah mengarahkan aliran agar gas dapat masuk impeller dengan atur (movable) posisi sudutnya dengan tujuan agar operasi kompresor dapat bervariasi dan dicapai effisiensi dan stabilitas
Turbin
• Impeller
Impeller berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar, sehingga menimbulkan
gaya. Hal ini menyebabkan gas masuk/mengalir dari
adanya perubahan jari-jari dari sumbu putar antara tip sudu masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi kenaikan energi kecepatan.
• Bantalan (Bearing)
Bearing adalah bagian internal kompresor yang berfungsi untuk mendukung beban radial dan axial yang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah k
lainnya. Pada kompresor sentrifugal terdapat dua jenis bearing. Pada siklus turbin gas, terdapat
sebelum masuk ke dalam kompresor.
a. Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana di dalamnya tedapat peralatan pembersih
udara.
b. Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu
besama udara yang disedot.
c. Pre-Filter, penyaring udara awal yang dipasang pada inlet house.
d. Main Filter, merupakan penyaringan utama yang tedapat pada inlet ho
melewati penyaring ini masuk ke dalam kompresor
e. Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor.
f. Inlet Guide Fan, merupakan blade
sesuai dengan yang diperlukan.
berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar, sehingga menimbulkan gaya. Hal ini menyebabkan gas masuk/mengalir dari inlet tip (eye impeller) ke discharge tip
jari dari sumbu putar antara tip sudu masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi
Gambar 1. 17 Impeller
adalah bagian internal kompresor yang berfungsi untuk mendukung beban radial dan yang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah kerusakan pada komponen
ugal terdapat dua jenis bearing.
, terdapat Air Inlet Section yang berfungsi untuk menyaring sebelum masuk ke dalam kompresor. Bagian-bagian pada Air Inlet Section adalah:
erupakan tempat udara masuk dimana di dalamnya tedapat peralatan pembersih
erfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel-partikel yang terbawa
enyaring udara awal yang dipasang pada inlet house.
erupakan penyaringan utama yang tedapat pada inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam kompresor axial.
erfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor.
blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara yang masuk agar
13
berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar, sehingga menimbulkan
discharge tip. Karena
jari dari sumbu putar antara tip sudu masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi
adalah bagian internal kompresor yang berfungsi untuk mendukung beban radial dan erusakan pada komponen
yang berfungsi untuk menyaring kotoran/ debu
erupakan tempat udara masuk dimana di dalamnya tedapat peralatan pembersih
partikel yang terbawa
use, udara yang telah
erfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor. yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara yang masuk agar
Turbin
1.3.1.2. Ruang Bakar/Combuster
Udara yang telah dimampatkan dari kompresor kemudian dialirkan menuju ruang bakar. Di dalam ruang bakar terdapat beberapa
(nosel dan ignition/pemantik). Bahan bakar yang diinjeksikan pada ruang bakar berkisar anara 25% 35% dari udara yang masuk (kondisi stoikiometri)
tubular, tubo annualar, dan annular. Dari ketiga tipe ini meskipun desainnya berbeda, namun secara umum terbagi menjadi 3 zona, yaitu
Gambar 1. 18
Udara yang telah dimampatkan dari kompresor kemudian dialirkan menuju ruang bakar. Di dalam ruang bakar terdapat beberapa komponen yang berfungsi untuk menyalakan api
Bahan bakar yang diinjeksikan pada ruang bakar berkisar anara 25% (kondisi stoikiometri). 3 jenis ruang bakar yang biasa dipa
annualar, dan annular. Dari ketiga tipe ini meskipun desainnya berbeda, namun secara terbagi menjadi 3 zona, yaitu : Recirculation zone, Burning zone dan Dilution zone
Gambar 1. 18 Combuster Tipe Annular
14
Udara yang telah dimampatkan dari kompresor kemudian dialirkan menuju ruang bakar. Di yang berfungsi untuk menyalakan api pembakaran Bahan bakar yang diinjeksikan pada ruang bakar berkisar anara
25%-nis ruang bakar yang biasa dipakai adalah tipe annualar, dan annular. Dari ketiga tipe ini meskipun desainnya berbeda, namun secara
Turbin
Gambar
Pada recirculating zone, tidak semua bahan bakar terbakar. B
sebagian terbakar. Sisa bahan bakar yang tidak terbakar akan dibakar seluruhnya pada
Diluting zone berfungsi sebagai tempat tr
ada bahan bakar yang belum sepenuhnya terbakar, maka pada zona ini akan ditambahkan udara dingin untuk membantu proses pembakaran.
Ruang bakar turbin gas ditempatkan di udara dari kompresor dan gas pembakaran
panas ditempatkan di dalam saluran udara kompresor sehingga tidak membutuhkan khusus. Untuk menghindari gumpalan
segar, saluran gas dibuat dibelokan
sebelum masuk turbin (sepeti karburator pada sepeda motor). Pengaturan kecepatan udara dari kompreso
mengakibatkan api merambat ke arah kompresor dan sebaliknya api akan ke luar dari ruang bakar yang mengakibatkan ruang bakar men
Gambar 1. 19 Combuster Tipe Annular
tidak semua bahan bakar terbakar. Bahan bakar sebagian menguap dan sebagian terbakar. Sisa bahan bakar yang tidak terbakar akan dibakar seluruhnya pada
tempat transfer panas antara udara dengan gas hasil pembakaran. ada bahan bakar yang belum sepenuhnya terbakar, maka pada zona ini akan ditambahkan udara dingin untuk membantu proses pembakaran.
Ruang bakar turbin gas ditempatkan di samping rumah turbin, dengan maksud
udara dari kompresor dan gas pembakaran menjadi pendek sehingga kerugian aliran kecil. Saluran gas di dalam saluran udara kompresor sehingga tidak membutuhkan
khusus. Untuk menghindari gumpalan-gumpalan gas panas karena tidak bercampur dengan udara
dibelokan 90o dua kali sehingga gas panas dan udara bercampur de
sebelum masuk turbin (sepeti karburator pada sepeda motor).
ara dari kompresor juga penting. Kecepatan udara yang rendah akan arah kompresor dan sebaliknya api akan ke luar dari ruang bakar mengakibatkan ruang bakar menjadi dingin dan api dapat mati. Ruang bakar harus menghemat
15
ahan bakar sebagian menguap dan sebagian terbakar. Sisa bahan bakar yang tidak terbakar akan dibakar seluruhnya pada burning zone. ansfer panas antara udara dengan gas hasil pembakaran. Jika ada bahan bakar yang belum sepenuhnya terbakar, maka pada zona ini akan ditambahkan udara dingin
an maksud agar saluran menjadi pendek sehingga kerugian aliran kecil. Saluran gas di dalam saluran udara kompresor sehingga tidak membutuhkan isolasi panas yang panas karena tidak bercampur dengan udara dua kali sehingga gas panas dan udara bercampur dengan baik,
ecepatan udara yang rendah akan arah kompresor dan sebaliknya api akan ke luar dari ruang bakar . Ruang bakar harus menghemat
Turbin
ruang dan dipasang disekeliling sumbu tengah. Ruang bakar dengan pipa api di dalamnya masing berdiri sendiri sehingga apabila salah satu ruang bakar
Dibagian luar ruang bakar terdapat penyalanya dan juga terdapat lubang menjaga ruang bakar dari temperatur yang turbin juga tidak terlalu tinggi.
Gambar 1. 20
Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen besar frame dan penggunaan turbin gas.
• Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber
berlangsungnya pembakaran.
• Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liner.
• Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber
sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar.
• Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas agar sesuai
dengan ukuran nozzle dan sudu
• Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion chamber.
• Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.
disekeliling sumbu tengah. Ruang bakar dengan pipa api di dalamnya
masing berdiri sendiri sehingga apabila salah satu ruang bakar mati yang lainnya tidak terpengaruh. Dibagian luar ruang bakar terdapat lubang udara primer dan sekunder, nosel bahan
dan juga terdapat lubang- lubang pendingin. Di sini udara pendingin sangat penting untuk menjaga ruang bakar dari temperatur yang terlampau tinggi sehingga gas pembakaran yang mengalir ke
1. 20 Sistem Pembakaran pada Turbin Gas
Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen yang jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan turbin gas. Komponen-komponen itu adalah :
, terdapat didalam combustion chamber yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.
, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liner.
, berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber bakar dan udara dapat terbakar.
, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin gas.
, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion chamber. , merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.
16
disekeliling sumbu tengah. Ruang bakar dengan pipa api di dalamnya masing-mati yang lainnya tidak terpengaruh. lubang udara primer dan sekunder, nosel bahan-bakar dan sangat penting untuk terlampau tinggi sehingga gas pembakaran yang mengalir ke
jumlahnya bervariasi tergantung
yang berfungsi sebagai tempat
, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liner.
, berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber
, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas agar sesuai
, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion chamber. , merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.
Turbin
Dalam mengoperasikan combuster
sempurna akan menghasilkan beberapa hasil pembakaran yan tidak diinginkan. Ha yang tidak sempurna tersebut antara lain:
a. Smoke.
Smoke dapat terjadi karena bahan bakar yang dibakar terlalu kaya sehingga cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menyuplai udara tambahan kepada chamber.
b. Carbonmonoksida (CO)
Munculnya gas karbonmonoksida ini diakibatkan oleh pembakaran yang kurang sempurna.
dapat diminimalisir dengan cara mengusahakan campuran udara dan bahan bakar menjadi lebih homogen. Selain itu juga dengan meningkatkan lokal temperaturdalam chamber
c. Nitrogen oksida (NOx)
Dapat diminimalisir dengan cara menginjeksikan steam atau udara untuk menurunkan temperatur pembakaran. Hasil dari pembakaran ini adalah 90% NO dan 10%NO
Gas Nitrogen Oksida (NOx ) karena itu perlu diperhatikan masalah
Untuk mengatasi masalah emisi pada turbin gas, maka ada beberpa cara yang bisa ditempuh. Cara cara tersebut antara lain :
a. Stage Combustion
Merupakan pembagian zona pembakaran pada NOx dan smoke yang dihasilkan. P
Zona I merupakan zona persiapan campuran
bahan bakar. Zona II merupakan zona pembakaran campuran yang telah disiapkan pada zona I. Penggunaan campuran miskin ini untuk mengurangi kadar CO, HC, dan Nox
b. Lean Premix Preveporize (LPP)
Cara ini digunakan untuk menghin
saatnya. Dengan tidak adanya pembakaran tersebut maka temperatur flame yang dihasilkan akan
semakin tinggi. Temperatur tinggi
Prevoperize ini pembakaran terjadi dengan campuran miskin
combuster, perlu diperhatikan masalah polusi. Pembakaran yang tidak
sempurna akan menghasilkan beberapa hasil pembakaran yan tidak diinginkan. Ha yang tidak sempurna tersebut antara lain:
Smoke dapat terjadi karena bahan bakar yang dibakar terlalu kaya sehingga cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menyuplai udara tambahan kepada chamber.
Munculnya gas karbonmonoksida ini diakibatkan oleh pembakaran yang kurang sempurna.
dapat diminimalisir dengan cara mengusahakan campuran udara dan bahan bakar menjadi lebih Selain itu juga dengan meningkatkan lokal temperaturdalam chamber
Dapat diminimalisir dengan cara menginjeksikan steam atau udara untuk menurunkan temperatur
pembakaran. Hasil dari pembakaran ini adalah 90% NO dan 10%NO2.
dan karbonmonoksida (CO) merupakan gas yang beracun. Oleh karena itu perlu diperhatikan masalah pembakaran pada combuster ini.
emisi pada turbin gas, maka ada beberpa cara yang bisa ditempuh. Cara
pembagian zona pembakaran pada Combuster. Dipergunakan untuk mengurangi emisi NOx dan smoke yang dihasilkan. Pada stage combustion ruang bakar dibagi menjadi 2 (dua) zona. zona persiapan campuran fuel-air. Campuran yang dipakai yaitu campuran miskin Zona II merupakan zona pembakaran campuran yang telah disiapkan pada zona I. Penggunaan campuran miskin ini untuk mengurangi kadar CO, HC, dan Nox.
Lean Premix Preveporize (LPP)
Cara ini digunakan untuk menghindari terjadinya pembakaran droplet bahan bakar sebelum Dengan tidak adanya pembakaran tersebut maka temperatur flame yang dihasilkan akan
emperatur tinggi inilah yang dapat meminimalkan Nox. Pada karan terjadi dengan campuran miskin.
17
, perlu diperhatikan masalah polusi. Pembakaran yang tidak sempurna akan menghasilkan beberapa hasil pembakaran yan tidak diinginkan. Hasil dari pembakaran
Smoke dapat terjadi karena bahan bakar yang dibakar terlalu kaya sehingga cara untuk mengatasi
Munculnya gas karbonmonoksida ini diakibatkan oleh pembakaran yang kurang sempurna. Hal ini dapat diminimalisir dengan cara mengusahakan campuran udara dan bahan bakar menjadi lebih
Selain itu juga dengan meningkatkan lokal temperaturdalam chamber.
Dapat diminimalisir dengan cara menginjeksikan steam atau udara untuk menurunkan temperatur
(CO) merupakan gas yang beracun. Oleh
emisi pada turbin gas, maka ada beberpa cara yang bisa ditempuh.
Cara-. Dipergunakan untuk mengurangi emisi ada stage combustion ruang bakar dibagi menjadi 2 (dua) zona. g dipakai yaitu campuran miskin Zona II merupakan zona pembakaran campuran yang telah disiapkan pada zona I.
pembakaran droplet bahan bakar sebelum Dengan tidak adanya pembakaran tersebut maka temperatur flame yang dihasilkan akan inilah yang dapat meminimalkan Nox. Pada Lean Premix
Turbin
c. Rich Burn-Quick quench-Lean burn (RQL)
Prinsipnya pada ruang bakar diinjeksikan tambahan udara. udara cepat bergabung (mixing) dengan bahan bakar.
akan menjadi lebih sempurna dan emisi yang dihasilkan akan baik. oleh kecepatan mixing udara dengan
d. Catalytic Combustor
Campuran udara bahan bakar pembakaran terjadi jika konsentrasi
dihasilkan akan rendah, mengakibatkan konsentrasi NOx yang dihasilkan juga rendah.
Bahan Bakar untuk Turbin Gas
Untuk turbin gas dengan proses sistem terbuka hanya bisa menggunakan bahan bakar yang berbentuk cair atau gas, karena hasil proses pembakaran harus bebas dari sisa
yang teras dan tidak menimbulkan korosi yang diakibatkan peristiwa kimia. Pembakaran bisa terjadi jika terdapat 3
oksigen, dan sumber panas (korek api, busi, dan lain
bahan bakar dengan oksigen. Bahan bakar merupakan senyawa hidro karbon. Selama r berlangsung, reaksi ini melepaskan panas. Hidrokarbon yang digunakan untuk bahan bakar ini adalah
hidrokarbon jenis meethana (CH4).
Reaksi kimia pada bahan bakar yang menggunaka natural gas adalah sebagai berikut:
Pada atmosfir, komposisi nitrogen
nitrogen dalam setiap molekul oksigen pada udara diikutsertakan, maka reaksi kimia menjadi:
Pembakaran metana sebesar 1m
pembakaran methana berlangsung, terjadi reaksi kimia yang lain. Reaksi ini membentuk asam nitrat.
Lean burn (RQL) Combuster
Prinsipnya pada ruang bakar diinjeksikan tambahan udara. Tambahan udara tersebut menyebabkan dengan bahan bakar. Apabila pencampuran berhasil, maka pembakaran akan menjadi lebih sempurna dan emisi yang dihasilkan akan baik. Keberhasilan cara ini ditentu oleh kecepatan mixing udara dengan bahan bakar tersebut.
Campuran udara bahan bakar dilewatkan melalui catalytic. Catalyst tersebut dapat membuat konsentrasi fuel yang sangat rendah. Oleh karena itu temperatur reaksi yang dihasilkan akan rendah, mengakibatkan konsentrasi NOx yang dihasilkan juga rendah.
proses sistem terbuka hanya bisa menggunakan bahan bakar yang berbentuk cair atau gas, karena hasil proses pembakaran harus bebas dari sisa-sisa bahan bakar (abu) yang teras dan tidak menimbulkan korosi yang diakibatkan peristiwa kimia.
rjadi jika terdapat 3 (tiga) unsur. 3 (tiga) unsur itu adalah bahan bakar, oksigen, dan sumber panas (korek api, busi, dan lain-lain). Pembakaran merupakan reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen. Bahan bakar merupakan senyawa hidro karbon. Selama r berlangsung, reaksi ini melepaskan panas. Hidrokarbon yang digunakan untuk bahan bakar ini adalah
Reaksi kimia pada bahan bakar yang menggunaka natural gas adalah sebagai berikut:
Pada atmosfir, komposisi nitrogen dengan oksigen adalah 79%:21%. Terdapat 4 molekul nitrogen dalam setiap molekul oksigen pada udara di atmosfir. Jika kandungan nitrogen ini diikutsertakan, maka reaksi kimia menjadi:
Pembakaran metana sebesar 1m3 akan membutuhkan 2m3 oksigen dan 8m
pembakaran methana berlangsung, terjadi reaksi kimia yang lain. Reaksi ini membentuk asam nitrat.
18
Tambahan udara tersebut menyebabkan berhasil, maka pembakaran Keberhasilan cara ini ditentukan
tersebut dapat membuat Oleh karena itu temperatur reaksi yang dihasilkan akan rendah, mengakibatkan konsentrasi NOx yang dihasilkan juga rendah.
proses sistem terbuka hanya bisa menggunakan bahan bakar yang sisa bahan bakar (abu)
unsur. 3 (tiga) unsur itu adalah bahan bakar, merupakan reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen. Bahan bakar merupakan senyawa hidro karbon. Selama reaksi berlangsung, reaksi ini melepaskan panas. Hidrokarbon yang digunakan untuk bahan bakar ini adalah
Reaksi kimia pada bahan bakar yang menggunaka natural gas adalah sebagai berikut:
dengan oksigen adalah 79%:21%. Terdapat 4 molekul . Jika kandungan nitrogen ini
oksigen dan 8m3 nitrogen. Selama
Turbin
Reaksi ini mengindikasikan bahwa asam nitrat dapat direduksi dengan mengontrol pembentukan senyawa oksida nitrat. Hal ini dapat dicapai dengan
Suhu pembakaran biasanya sekitar 3400
nitrat ini berkisar ± 0.01%. Konsentrasi ini akan dikurangi secara berarti jika suhu pembakaran diturunkan. Penurunan suhu pembakaran untuk 2800 ° F (1538 ° C) pada burner akan
konsentrasi volumetrik oksida nitrat hingga di bawah 20
Tingkat ini dicapai dalam beberapa pembakar dengan menyuntikkan noncombustible
gas (gas buang) di sekitar burner untuk mendinginkan zona pembakaran
Jika bahan bakar mengandung belerang (misalnya, bahan bakar cair), asam sulfat akan menjadi produk sampingan dari pembakaran
Jumlah asam sulfat tidak
asam dapat dihilangkan dengan menghilangkan belerang dari bahan bakar. Ada dua menghiklangkan sulfur dari bahan bakar yang akan dibakar.
Seperti disebutkan sebelumnya, rasio volumet
sebenarnya rasio volumetrik lebih rendah dari 10:1, produk pembakaran akan mengandung karbon monoksida. Reaksi ini dapat ditulis sebagai berikut:
Rasio volumetrik udara turbin gas metana di dipertahankan biasanya demikian, karbonmonoksida tidak menjadi masalah.
1.3.1.3.Turbin
Proses ekspansi gas pembakaran pada energi kinetik, gas pembakaran
akan menggerakan kompresor dan peralatan lainnya. turbin. Aliran gas turbin dirancang aliran
Reaksi ini mengindikasikan bahwa asam nitrat dapat direduksi dengan mengontrol pembentukan senyawa oksida nitrat. Hal ini dapat dicapai dengan mengurangi temperatur pembakaran. Suhu pembakaran biasanya sekitar 3400-3500 ° F (1870 - 1927°C). Konsentrasi volumetris dari oksida Konsentrasi ini akan dikurangi secara berarti jika suhu pembakaran u pembakaran untuk 2800 ° F (1538 ° C) pada burner akan
konsentrasi volumetrik oksida nitrat hingga di bawah 20 ppm (bagian per million) atau sekitar 0.002%.
Tingkat ini dicapai dalam beberapa pembakar dengan menyuntikkan noncombustible
untuk mendinginkan zona pembakaran.
Jika bahan bakar mengandung belerang (misalnya, bahan bakar cair), asam sulfat akan menjadi pembakaran. Reaksi ini dapat ditulis sebagai berikut:
Jumlah asam sulfat tidak dapat dikurangi selama pembakaran. Pembentukan sulfat asam dapat dihilangkan dengan menghilangkan belerang dari bahan bakar. Ada dua
menghiklangkan sulfur dari bahan bakar yang akan dibakar.
Seperti disebutkan sebelumnya, rasio volumetrik ideal udara untuk metana 10:1. Jika rasio volumetrik lebih rendah dari 10:1, produk pembakaran akan mengandung karbon Reaksi ini dapat ditulis sebagai berikut:
Rasio volumetrik udara turbin gas metana di dipertahankan biasanya di atas 10:1 monoksida tidak menjadi masalah.
Proses ekspansi gas pembakaran pada turbin gas terjadi pada turbin. Karena menjadi energi mekanik pada poros t
ompresor dan peralatan lainnya. Gambar di samping adalah contoh konstruksi dari turbin. Aliran gas turbin dirancang aliran axial. Bagian dari turbin yang penting adalah stator dan rotor
19
Reaksi ini mengindikasikan bahwa asam nitrat dapat direduksi dengan mengontrol mengurangi temperatur pembakaran. 1927°C). Konsentrasi volumetris dari oksida Konsentrasi ini akan dikurangi secara berarti jika suhu pembakaran u pembakaran untuk 2800 ° F (1538 ° C) pada burner akan mengurangi million) atau sekitar 0.002%.
Tingkat ini dicapai dalam beberapa pembakar dengan menyuntikkan noncombustible
Jika bahan bakar mengandung belerang (misalnya, bahan bakar cair), asam sulfat akan menjadi
dapat dikurangi selama pembakaran. Pembentukan sulfat asam dapat dihilangkan dengan menghilangkan belerang dari bahan bakar. Ada dua cara berbeda untuk
rik ideal udara untuk metana 10:1. Jika rasio volumetrik lebih rendah dari 10:1, produk pembakaran akan mengandung karbon
di atas 10:1. Dengan
arena terjadi perubahan poros turbin. Energi ini adalah contoh konstruksi dari enting adalah stator dan rotor.
Turbin
Stator adalah sudu tetap pada rumah turbin berkecepatan tinggi ke sudu begerak.
poros turbin. Rotor turbin bekerja pada temperatur gas pembakaran yang tinggi pendinginan, sehingga tidak terjadi kerusakan material turbin.
Turbin merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak compresor dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan kira-kira 60% digunakan untuk memutar kompresornya sendiri
dibutuhkan.
Komponen-komponen pada turbine
• Turbin Rotor Case
• First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke
• First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari aliran udara
yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa putaran rotor.
• Second Stage Nozzle dan Diafragma
stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua
• Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar
dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.
1.3.2. Kelengkapan Turbin Gas
1.3.2.1 Exhaust Section
Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas
sisa yang keluar dari turbin gas. Exhaust section
1. Exhaust Frame Assembly.
2. Exhaust Diffuser Assembly
Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui
mengalir ke exhaust plennum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui
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 thermocouple
kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.
sudu tetap pada rumah turbin dan berfungsi sebagi nosel pengarah gas
berkecepatan tinggi ke sudu begerak. Sedangkan rotor terdiri dari sudu begerak yang terpasang pada Rotor turbin bekerja pada temperatur gas pembakaran yang tinggi
pendinginan, sehingga tidak terjadi kerusakan material turbin.
terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang mpresor dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan uk memutar kompresornya sendiri dan sisanya digunakan untuk kerja yang
section adalah sebagai berikut :
, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage turbine wheel , berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa putaran rotor.
Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas ke
, sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua
, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.
adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas
Exhaust section terdiri dari beberapa bagian yaitu :
keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame assembly mengalir ke exhaust plennum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui
sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil ga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip. Pada
thermocouple (sensor temperatur) yaitu, 12 buah untuk temperatur
kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.
20
ungsi sebagi nosel pengarah gas pembakaran terdiri dari sudu begerak yang terpasang pada Rotor turbin bekerja pada temperatur gas pembakaran yang tinggi maka perlu
terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang mpresor dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan dan sisanya digunakan untuk kerja yang
first stage turbine wheel.
, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari aliran udara
, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas ke second , sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua turbin wheel.
, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.
yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas terdiri dari beberapa bagian yaitu :
exhaust frame assembly, lalu
mengalir ke exhaust plennum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil ga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip. Pada yaitu, 12 buah untuk temperatur
Turbin
1.3.2.2.Starting Equipment
Berfungsi untuk melakukan s
digunakan pada unit-unit turbin gas pada umumnya adalah
Expansion Turbine (Starting Turbine).
1.3.2.3. Cooling System
Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah air dan udara. Udara dipakai untuk mendinginkan berbagai komponen pada section dan bearing.
system adalah:
1. Off base Water Cooling Unit
2. Lube Oil Cooler
3. Main Cooling Water Pump
4. Temperatur Regulation Valve
5. Auxilary Water Pump
6. Low Cooling Water Pressure
Turbine Blade Cooling Methode
Apabila udara pada sisi inlet dilakukan pemasan awal,maka secara keseluruhan efisiensi dari sistem gas turbine ini akan naik. Namun dengan menaikkan temperatur udara dari sisi inlet ini maka ketahanan bahan dari blades / sudu
beroperasi pada temperatur tinggi. Salah satu cara untuk mengurangi biaya yang berlebihan karena pemilihan material yang mahal, maka digunakan teknik pendinginan pada turbine
mendinginkan diambil dari compressor discharge membutuhkan pendinginan.
Beberapa metode yang digunak
a. Convection Cooling
Merupakan suatu metode m
menghilangkan panas yang melewati dinding.
radial, yang melewati berbagai jalur dari hub sampai ke metode yang paling umum digu
Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin bekerja. Jenis-jenis starting turbin gas pada umumnya adalah diesel Engine, Induction Motor
(Starting Turbine).
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
Off base Water Cooling Unit
Temperatur Regulation Valve
Pressure Switch
Cooling Methode
Apabila udara pada sisi inlet dilakukan pemasan awal,maka secara keseluruhan efisiensi dari sistem gas turbine ini akan naik. Namun dengan menaikkan temperatur udara dari sisi inlet ini maka / sudu-sudu turbin perlu diperhatikan. Bahan yang dipilih harus tahan beroperasi pada temperatur tinggi. Salah satu cara untuk mengurangi biaya yang berlebihan karena pemilihan material yang mahal, maka digunakan teknik pendinginan pada turbine blade
compressor discharge, dialirkan ke rotor, stator, dan bagian mesin la
Beberapa metode yang digunakan dalam pengoperasian turbin gas adalah:
Merupakan suatu metode mengalirkan udara dingin ke dalam turbine kan panas yang melewati dinding. Aliran udara yang digunakan radial, yang melewati berbagai jalur dari hub sampai ke tip dari blade . Metode
yang paling umum digunakan pada turbin gas.
21
arting equipment yang
diesel Engine, Induction Motor, dan Gas
Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah air dan udara. Udara dipakai untuk komponen utama dari cooling
Apabila udara pada sisi inlet dilakukan pemasan awal,maka secara keseluruhan efisiensi dari sistem gas turbine ini akan naik. Namun dengan menaikkan temperatur udara dari sisi inlet ini maka sudu turbin perlu diperhatikan. Bahan yang dipilih harus tahan beroperasi pada temperatur tinggi. Salah satu cara untuk mengurangi biaya yang berlebihan karena
blades. Udara untuk
, dialirkan ke rotor, stator, dan bagian mesin lain yang
turbine blade untuk
Aliran udara yang digunakan adalah aliran Metode ini merupakan
Turbin
b. Impingement Cooling
Metode ini merupakan pengembangan dari permukaan blade dengan
permukaan metal ke udara pendingin
diterapkan hanya di tempat yang membutuhkan pendinginan lebih banyak.
c. Film Cooling
Metode ini dibuat dengan m
Metode ini juga berguna untuk melind
d. Transpiration Cooling
Transpiration cooling dapat dicapai dengan mengalirkan udara pendingin melalui lubang pori
pada dinding blade . Aliran udara pendingin akan mendinginkan aliran gas panas secara
langsung . Metode ini sangat efektif untuk temperatur yang sangat tinggi, karena seluruh bagian
blade dilewati oleh udara pendingin.
e. Water Cooling
Mengalirkan air ke dalam tube
blade dalam wujud uap. Air ha
thermal shock. Metode ini dapat menurunkan temperatur
(538⁰C)
Turbine Blade Cooling Designs
Ada beberapa macam desain dari
a. Convection and Impingement Cooling / Strut Insert Design Convection cooling dilakukan pada
pendingin keluar melalui split trailing edge karena dibentuk oleh strut insert
leading edge dari blade dengan
diantara shell dan strut yang kemudian keluar melalui slot pada trailing edge dari
engembangan dari convection cooling. Udara disemprotkan di dalam
dengan high-velocity air jets. Hal ini meningkatkan transfer panas dari
mukaan metal ke udara pendingin. Kelebihan dari metode ini adalah sistemnya dapat
diterapkan hanya di tempat yang membutuhkan pendinginan lebih banyak.
Metode ini dibuat dengan membuat insulating layer diantara aliran gas panas dan Metode ini juga berguna untuk melindungi combustor liners dari gas panas.
dapat dicapai dengan mengalirkan udara pendingin melalui lubang pori Aliran udara pendingin akan mendinginkan aliran gas panas secara ni sangat efektif untuk temperatur yang sangat tinggi, karena seluruh bagian dilewati oleh udara pendingin.
tube di dalam blade , dan air tersebut akan keluar pada bagian
Air harus mengalami pemanasan awal untuk mencegah terjadinya Metode ini dapat menurunkan temperatur blade hingga di bawah 1000
Cooling Designs
Ada beberapa macam desain dari blade cooling. Lima desain tersebut adalah:
Convection and Impingement Cooling / Strut Insert Design
dilakukan pada bagian midchord section melewati horizontal fins
split trailing edge. Udara bergerak ke atas pada bagian
strut insert melalui lubang pada leading edge untuk mendinginkan bagian
dengan impingement. Lalu udara akan masuk ke horizontal fins diantara shell dan strut yang kemudian keluar melalui slot pada trailing edge dari
22
. Udara disemprotkan di dalam Hal ini meningkatkan transfer panas dari Kelebihan dari metode ini adalah sistemnya dapat
diantara aliran gas panas dan blade .
dapat dicapai dengan mengalirkan udara pendingin melalui lubang pori Aliran udara pendingin akan mendinginkan aliran gas panas secara ni sangat efektif untuk temperatur yang sangat tinggi, karena seluruh bagian
, dan air tersebut akan keluar pada bagian tip dari rus mengalami pemanasan awal untuk mencegah terjadinya
hingga di bawah 1000 OF
Lima desain tersebut adalah:
horizontal fins. Media
Udara bergerak ke atas pada bagian central cavity untuk mendinginkan bagian Lalu udara akan masuk ke horizontal fins diantara shell dan strut yang kemudian keluar melalui slot pada trailing edge dari blade .
Turbin
Gambar
b. Film and Convection Cooling Design
Bagian midchord didinginkan secara menggunakan convection dan
dasar blade . Udara mengalir naik dan turun melalui lubang kecil pada leading edge
dan melewati lubang untuk membuat mendinginkan trailing edge
Gambar 1. 23
Gambar 1.22 Strut Insert Design
Film and Convection Cooling Design
Bagian midchord didinginkan secara convection. Sedangkan pada bagian
dan film cooling. Udara pendingin dimasukkan pada tiga port dari Udara mengalir naik dan turun melalui vertical channels dan akhirnya melewati
leading edge. Udara akan mengenai permukaan bagian dalam
dan melewati lubang untuk membuat film cooling. Udara akan keluar melalui slots un dengan convection.
1. 23 Film and Convection Cooling Design
23
agian leading edge Udara pendingin dimasukkan pada tiga port dari dan akhirnya melewati Udara akan mengenai permukaan bagian dalam leading edge . Udara akan keluar melalui slots untuk
