PENGOPERASIAN DAN PEMELIHARAAN TURBIN GENERATOR UAP
Prinsip turbin dan generator uap, merupakan aplikasi ilmu termodinamika mengenai analisa proses energi yang berhubungan dengan panas, kerja, dan sistem. Proses energi yang terjadi berupa konversi energi panas dari bahan baku, dalam hal ini batu bara dan sedikit solar, menjadi energi gerak dan selanjutnya dikonversikan kembali menjadi energi listrik.
Berbagai teori termodinamika mendasari penciptaan turbin dan generator uap yaitu : hukum ke-0, kesatu, dan kedua thermodinamika.
Definisi dari turbin, turbin uap, turbin gas,÷kompresor, fluida kerja, gas ideal, sistem, energi, gaya, entalpi, entropi, temperatur, tekanan, volume spesifik, masa jenis, panas sensibel, panas laten, konduktifitas termal.
Definisi dari proses isobarik, isotermal, isentropi, adiabatik.
Mengenai perpindahan panas, heat exchanger, aliran panas dalam pipa, aliran panas melalui bidang datar.
Itu hanya sebagian saja dari semua ilmu pengetahuan yang diaplikasikan pada turbin dan generator uap.Masih ada banyak ilmu pengetahuan yang menjadi penunjang.Sebut saja sistem hidrolik, sistem pneumatik, teknologi informasi, logic control system, pompa, dan lain sebagainya.
PRINSIP DASAR MEKANIKA, FLUIDA, KALOR,THERMODINAMIKA DAN LISTRIK HARUS DI FAHAMI TERLEBIH DAHULU SEBELUM PENGOPERASIAN TURBIN GENERATOR DI LAKUKAN
Apakah yang dimaksud dengan Generator uap itu ?
Generator adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya.Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber energi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain.
Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini menggunakan cakram tembaga yang berputar antara kutub magnet tapal kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil.
Sebelum hubungan antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan prinsip elektrostatik. Mesin Wimshurst menggunakan induksi elektrostatik atau "influence".Generator Van de Graaff menggunakan satu dari dua mekanisme:
Penyaluran muatan dari elektrode voltase-tinggi
Muatan yang dibuat oleh efek triboelektrisitas menggunakan pemisahan dua insulator
Desain alat yang dijuluki ‘cakram Faraday’ itu tidak efisien dikarenakan oleh aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan magnet. Arus yang diinduksi langsung di bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan cakram tembaga. Generator homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya tegangan listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetik.
Dinamo adalah generator listrik pertama yang mampu mengantarkan tenaga untuk industri, dan masih merupakan generator terpenting yang digunakan pada abad ke-21.Dinamo menggunakan prinsip elektromagnetisme untuk mengubah putaran mekanik menjadi listrik arus bolak-balik. Dinamo pertama berdasarkan prinsip Faraday dibuat pada 1832 oleh Hippolyte Pixii, seorang pembuat peralatan dari Perancis.Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah "crank".Magnet yang berputar diletakaan sedemikian rupa sehingga kutub utara dan selatannya melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat.Pixii menemukan bahwa magnet yang berputar memproduksi sebuah pulsa arus di kawat setiap kali sebuah kutub melewati kumparan.Lebih jauh lagi, kutub utara dan selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan.Dengan menambah sebuah komutator, Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
Prisip desain di atas menderita masalah yang sama: mereka menginduksi "spike" arus diikuti tanpa arus sama sekali. Antonio Pacinotti, seorang ilmuwan Italia, memperbaikinya dengan mengganti kumparan berputar dengan yang "toroidal", yang dia ciptakan dengan mebungkus cincin besi. Ini berarti bahwa sebagian dari kumparan terus melewati magnet, membuat arus menjadi lancar. Zénobe Gramme menciptakan kembali desain ini beberapa tahun kemudian ketika mendesain pembangkit listrik komersial untuk pertama kalinya, di Paris pada 1870-an. Desainnya sekarang dikenal dengan nama dinamo Gramme. Beberapa versi dan peningkatan lain
telah dibuat, tetapi konsep dasar dari memutar loop kawat yang tak pernah habis tetap berada di hati semua dinamo modern.
Cakram Faraday Generator portabel (pandangan samping)
Generator uap dapat diartikan sebagai piranti yang mampu mengubah air menjadi uap air dengan memanfaatkan energy termal untuk berbagai keperluan baik dalam proses pembangkitan energy listrik (PLTU) maupun dalam proses indutri lainnya seperti industri pengolahan makanan, pulp, kertas, pengolah limbah-limbah padatan, industri minyak dan petrochemical.
Di dalam merancang sebuah generator uap (boiler), seorang insinyur harus mampu mengakomodasi berbagai parameter seperti ilmu pengetahuan dasar, karakteristik baha bakar yang akan digunakan, proteksi lingkungan, efisiensi termal, biaya investasi dan operasi, serta kondisi geografis dimana boiler tersebut akan ditempatkan termasuk dalam hal ini adalah kondisi cuaca atau iklim dari daerah tersebut. Harapannya adalah mampu terciptakan boiler yang sesuai kebutuhan baik ditinjau dari segi teknis, ekonomis, dan sosial kemasyarakatan.Secara teknis, boiler harus mampu menyuplai uap secara kontinyu dan sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan. Kelebihan suplai uap akan mempengaruhi efisiensi ekonomis sedangkan kekurangan suplai uap akan mengganggu jalannya proses secara keseluruhan. Pemilihan material penyusun boiler juga perlu diperhatikan karena berkaitan langsung dengan keamanan kerja dan biaya investasi.Dari segi bahan bakar, diusahakan menggunakan bahan bakar yang sesuai dengan kondisi keuangan dengan tanpa mengabaikan kelestarian lingkungan.
Isu yang menyangkut kelestarian lingkungan turut berimbas pada perkembangan teknologi boiler. Hal ini telah memacu perancangan boiler yang ramah lingkungan ditandai dengan peningkatan sistem pembakaran yang akan mengurangi timbulnya gas NOx dan penigkatan efisiensi untuk mengurangi kadar emisi gas karbon dioksida (CO2). Oleh karena itu, dikenalkanlah teknologi pressurized fluidized-bed combustion dan integrated gasification combined cycle system.
Dasar Pembangkitan Uap Pendidihan (boiling)
Didalam proses pembangkitan air menjadi uap, kalor diberikan secara kontinyu sehingga air akan mengalami peningkatan suhu sampai pada titik cair jenuhnya. Apabila pada kondisi ini kalor tetap diberikan ke fluida kerja (air), maka fluida kerja tidak akan mengalami peningkatan temperatur tetapi kualitas uap akan mengalami peningkatan. Dengan penambahan kalor secara terus-menerus, fluida kerja akan mencapai titik uap jenuh dimana seluruh massa H2O(l) dapat diubah menjadi H2O(g). Jika kalor masih diberikan, maka fluida kerja akan mencapai kondisi superheated. Peningkatan tekanan kerja akan meningkatkan titk cair jenuh dan titik uap jenuhnya. Demikian pula sebaliknya, jika tekanan kerja diturunkan, maka titik cair jenuh dan titik uap jenuh juga akan mengalami penurunan. Suplai air ke boiler harus dijaga dan diperhatikan sehingga terjadi kesetimbangan massa antara uap yang dipakai pada proses selanjutnya dan air yang memasuki boiler. Jika hal ini tidak tercapai, maka dapat dipastikan boiler akan mengalami kerusakan teknis dan proses secara keseluruhan akan mengalami masalah.
Sirkulasi
Sirkulasi merupakan proses mengalirnya fluida kerja melewati pipa-pipa. Ini dapat ditemukan pada teknologi pressurized fluidized-bed combustion dan integrated gasification combined cycle system. Sistem sirkulasi dapat dibagi menjadi dua, sistem alami dan sistem tekan. Sistem alami memanfaatkan gaya gravitasi bumi untuk menyirkulasikan fluida kerja. Aliran dapat terbentuk karena perbedaan berat jenis anatara air sebelum disuplai kalor dan campuran uap-air yang sudah disuplai kalor. Sedangkan system tekan terdapat pompa untuk menciptakan tekanan sehingga air akan tersuplai ke zona penambahan kalor. Sistem tekan biasa digunakan pada boiler-boiler dengan kapasitas uap yang sangat besar.
Empat hal yang turut memengaruhi sirkulasi rataan total pada sistem sirkulasi alamiah :
1. Tinggi lengan boiler : ini berpengaruh pada beda tekan yang implikasinya pada debit aliran.
2. Tekanan operasi: tekanan operasi yang tinggi akan berpengaruh pada densitas fluida kerja. 3. Kalor input
4. Area aliran bebas komponennya.
Terkadang pada sisten sirkulasi tekan, drum uap tidak diperlukan lagi karena generator uap sudah dirancang di atas titik tekan kritisnya. Oleh karena itu, akan terjadi penghematan investasi. Penyusunan Sistem dan Komponen Kunci
Generator uap merupakan bagian yang penting dari sebuah sistem yang sangat luas dan memiliki banyak subsistem dan komponen.Subsistem-sunsistem tersebut diantaranya generator uap, dapur pembakaran, turbin, heat rejection, dan menara pendingin.
Tiap-tiap subsistem memilki peran yang berbeda-beda. Subsistem bahan bakar akan menyimpan suplai bahan bakar cadangan, mempersiapkan untuk proses pembakaran dan mengantarkannya ke generator uap. Subsistem udara akan menyediakan udara yang dibutuhkan untuk proses pembakaran dengan menggunakan kipas-kipas pemaksa. Subsistem generator uap (termasuk di dalamnya air heater) akan membakar campuran udara bahan bakar , recover kalor, dan membangkitkan dan mengontrol tekanan tinggi serta temperature yang tinggi pada uap. Gas panas sisa pembakaran kemudian melewati subsistem scrubbing yang mana di sini terjadi pengumpulan polutan dan pemindahan abu atau sisa padatan lainnya. Kemudian gas panas sisa pembakaran dikeluarakan melalui cerobong asap dengan bantuan kipas induksi.
Selanjutnya boiler akan menyuplai uap bertekanan dan bertemperatur tinggi ke turbin uap. Ekspansi uap di dalam turbin akan menyebabkan perputaran pada poros turbin dan akan turut menggerakkan generator listrik. Terkadang juga terdapat mekanisme reheater dimana uap yang berekspansi di turbin pada tekanan yang tertentu di ekstraksi dan dimasukkan ke boiler untuk mengalami pemanasan ulang dan masuk ke turbin tekanan rendah. Pada akhirnya uap sisa dari turbin tekanan rendah dilewatkan ke penukar kalor dimana pada penukar kalor kadang juga dipasang feed water heater. Kalor diserap oleh kondenser dan dibuang ke atmosfer melalui menara pendingin.
Klasifikasi Generator Uap Berbahan bakar Fossil
Generator uap dapat diklasifikasikan berdasrkan penggunaannya, metode pengapiannya, tekanan operasinya, bahan bakar, dan metode sirkulasi.
Pengaruh dari Sumber Energi
Sebuah boiler memerlukan pasokan energy termal dalam pekerjaanya.Energi termal dapat diambil dari batubara, biomas, dan atau energy nuklir. Pemilihan bahan bakar primer amat penting tidak hanya ditinjau dari aspek financial akan tetapi juga sangat berpengaruh terhadap desain boiler secara keseluruhan. Misalnya saja ketika kita memilih boiler berbahan bakar batubara tentunya akan memiliki perbedaan rancangan dengan boiler bertenaga nuklir. Secara kasat mata, boiler berbahan bakar batubara akan membutuhkan ruangan yang lebih luas dibandingkan dengan nuklir.
Untuk pembnagkit uap bertenaga nuklir, perkembanagn difokuskan pada keamanan dan pengamanan terhadap kemungkinan terjadinya kebocoran radiasi.Oleh karena itu dalam pemilihan material boiler perlu dipertimbangkan aspek radiokatifitas, konduktivitas termal, korosivitas, dan kekuatan mekanisnya.
Sistem generator uap akan terasa sangat kompleks apabila bahan bakar yang digunakan merupakan bahan bakar dengan tingkat emisi padatan yang sangat tinggi seperti batubara. Minimalnya harus terdapat peralatan pembersih abu, air preheating, perlengkapan perlindungan lingkungan termasuk didalmnya penanganan limbah padatan. Selain itu, proses pembakaran juga sangat penting karena akanberkaitan secara langsung dengan kontrol emisi, korosi material, dan proses perpindahan kalornya. Debit bahan bakar harus dihitung secara cermat agar mampu membangkitkan uap sesuai dengan kebutuhan.
Sistem Bahan Bakar Fosil
Komponen Generator Uap Berbahan bakar Fosil
1. Dapur, merupakan tempat terjadinya pembakaran dan pendingin gas buang sebelum memasuki saluran konveksi. Besarnya geometri dapur tergantung kapasitas dan tipe bahan bakarnya.
2. Saluran konveksi, merupakan tempat yang menghubungkan boiler dengan pipa-pipa superheater, reheater, dan economizer.
3. Steam superheater dan Steam reheater, merupakan piranti yang didesain secara khusus untuk meningkatkan temperature uap jenuh. Prinsip kerjanya mirip dengan penukar kalor dengan aliran uap berada di dalam pipa dan aliran uap panas mengalir secara tegak lurus di luar pipa-pipa tersebut.Materialnya biasanya berupa campuran baja tahan suhu tinggi. Yang membedakan antara reheater dan superheater adalah tekanan kerjanya dimana superheater memiliki tekanan kerja yang lebih tinggi.
4. Boiler atau steam generating bank, dibutuhkan ketika dapur kemungkinan tidak cukup untuk membangkitkan uap jenuh sesuasi kebutuhan.
5. Economizer, merupakan penukar kalor aliran berlawanan untuk menutup kembali energy dari gas uap panas yang melewati superheater.
6. Steam drum, merupakan bejana silindris yang sangat luas dimana didalmnya terjadi proses pemisahan uap jenuh dari campuran uap-air. Dibuat dari plat baja tebal yang digulung menjadi silindris dengan bagian kepalanya berbentuk bulat.
7. Attemperator dan system pengatur temperature uap. Atemperator 8. Air heater
Sistem Aliran Uap-Air
Feed water heater memasuki pipa ekonomizer dengan arah aliran berkebalikan dengan arah gas uap panas dan berkumpul di outlet header yang berada di dalam aliran gas uap panas. Air kemudian mengalir melalui sejumlah pipa yang menghubungkan bagian outlet header dari
ekonomizer dengan steam drum.Pipa pipa tersebut dipasang secara vertical melalui saluran konveksi yang berada di puncak boiler. Air ini kemudian diinjeksikan ke steam drum sehingga bercampur dengan air yang berasal dari separator yang mana akan dialirkan melalui down comer. Air ini kemudian akan mengalami penambahan kalor setelah dilewatkan di bagian dapur pembakaran. Setelah melewati dapur pembakaran air akan mengalami perubahan fase menjadi campuran uap-air. Campuran uap-air akan menuju separator dan terjadi proses pemisahan antara uap murni dan air di sini. Embun hasil dari proses separasi akan memasuki separator ke-2, dan uap kering akan dialirkan ke superheater melalui sejumlah drum outlet connections.
Aliran uap memiliki 2 fungsi : mendinginkan aliran konveksi dan membangkitkan kondisi uap superheated. Uap dari drum kemudian melewati koneksi berganda sampai ke header dan menyuplai roof tubes dan bagian yang lain akan menyuplai panel membrane di dalam aliran konveksi. Uap mengalir melalui panel membrane sampai ke outlet header. Uap dari sini dan dari roof tube outlet header akan mendinginkan aliran konveksi horizontal dan berkumpul di outlet header. Aliran uap muncul melalui superheater primer dan keluar melalui outlet header dan menghubungkan piping equipped denagan atemperator spray. Itu kemudian memasuki inlet header dari superheater yang ke-2, mengalir melalui bagian superheater.
Sistem Pembakaran
Kebanyakan di dalam system pembangkit uap memiliki poranti tambahan terutama dalam hal persiapan bahan bakar dan system pembakarannya, seperti :
1. Persiapan bahan bakar : feeder dan pulverizers
2. Sistem pembakaran : burner, flame scanners, lighters, pengendali, windbox
3. Penanganan gas dan udara : kipas, peredam, sistem pengukuran dan kendali, silencers, dan berbagai peralatan tambahan lain semacam sootblowers, ash collection, monitoring equipment,dll.
Sistem pengalir Udara-Gas
Udara disuplai oleh kipas forced draft ke pemanas udara untuk menutup kembali energi yang hilang dan meningkatkan pembakaran. Udara yang ke-2(panas, 70%) melewati windbox secara langsung dimana itu didistribusikan ke burner. Udara primer(30%) menuju kipas booster dan kemudian sampai ke coal pulverizers. Udara panas ini akan menarik serbuk batubara ke burners dan bercampur dengan udara ke-2 sehingga akan terjadi proses pembakaran. Gas panas hasil pembakaran akan mengalir ke atas dan akan mengalami pendinginan karena proses radiasi sampai keluar dari dapur. Gas panas kemudian memasuki superheater ke-2, reheater, superheater pertama dan ekonomizer sebelum meninggalkan generator uap. Gas melewati air heater dan kemudian melalui peralatan pengendali polusi dan kipas induksi sebelum dilepas ke atmosfer. Kontrol Emisi
Proteksi lingkungan merupakan hal yang amat penting bagi perancangan suatu generator uap.Batasan-batasan kandungan polutan seperti SOx dan NOx telah diatur oleh pemerintah melalui regulasi. Oleh karena itu, kejelian dalam memilih bahan bakar amat dibutuhkan termasuk dalam pemilihan teknik-teknik pembakaran serta peralatan yang akan digunakan. SO2 an NOx dapat dikurangi dengan pemilihan bahan bakar rendah sulfur dan fuidized-bed combusters. Sementara itu, keluaran air dapat dikurangi dengan memakai recirculating cooling system.
Apakah yang dimaksud dengan turbin uap itu ?
Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida.Turbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak, "asembli rotor-blade".Fluida yang bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi untuk menggerakkan rotor.Contoh turbin awal adalah kincir angin dan roda air.
Sebuah turbin yang bekerja terbalik disebut kompresor atau pompa turbo.
Turbin gas, uap dan air biasanya memiliki "casing" sekitar baling-baling yang memfokus dan mengontrol fluid."Casing" dan baling-baling mungkin memiliki geometri variabel yang dapat membuat operasi efisien untuk beberapa kondisi aliran fluid.
Energi diperoleh dalam bentuk tenaga "shaft" berputar.
Penggunaan paling umum dari turbin adalah pemroduksian tenaga listrik.Hampir seluruh tenaga listrik diproduksi menggunakan turbin dari jenis tertentu.
Turbin kadangkala merupakan bagian dari mesin yang lebih besar.Sebuah turbin gas, sebagai contoh, dapat menunjuk ke mesin pembakaran dalam yang berisi sebuah turbin, kompresor, "kombustor", dan alternator.
Turbin dapat memiliki kepadatan tenaga ("power density") yang luar biasa (berbanding dengan volume dan beratnya).Ini karena kemampuan mereka beroperasi pada kecepatan sangat tinggi.Mesin utama dari Space Shuttle menggunakan turbopumps (mesin yang terdiri dari sebuah pompa yang didorong oleh sebuah mesin turbin) untuk memberikan propellant (oksig n cair dan hidrogen cair) ke ruang pembakaran mesin. Turbopump hidrogen cair ini sedikit lebih besar dari mesin mobil dan memproduksi 70.000 hp (52,2 MW).Turbin juga merupakan komponen utama mesin jet.
Komponen Pendukung Turbin Gas dan Turbin Uap serta fungsi masing-masing komponennya anatara lain :
b.Demister (untuk kompresor) c. Oil Cooler
Prestasi Operasi Turbin Gas dan Turbin Uap a.Balans energi dan massa
b.Efisiensi Pembangkitan
c.Pemakaian Kalor Spesifik (Heat Rate)
d.Pemakaian Uap Spesifik (Spesific Steam Consumption) untuk Turbin Uap Kurva Prestasi Operasi Turbin Gas dan Turbin Uap
a.Start-Up b.Loading c.shut-Down d.Maintenance e.Trouble shooting f.Diskusi dan refleksi Turbin Uap
Siklus Renkine diterima sebagai standar untuk pembangkit daya yang menggunakan uap (steam ). Siklus Renkine nyata yang digunakan dalam instalasi pembangkit daya jauh lebih rumit dari pada siklus
renkine ideal asli yang sederhana. siklus ini merupakan siklus yang paling banyak digunakan untuk pembangkit daya listrik sekarang ini. Oleh karena siklus Rankine merupakan sikus uap cair maka paling baik siklus itu digambarkan dengan diagram P-v dan T-s dengan garis yang menunjukkan uap jenuh dan cair jenuh. Fluida kerjanya adalah air (H2O).
Turbin Uap adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik tenaga uap. Dimana komponen utama dari sistem tersebut yaitu : Ketel, kondensor, pompa air ketel, dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai fluida kerja dihasilkan oleh katel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk
mengubah air menjadi uap.
Ideal (Siklus Rankine ) antara lain karena faktor tersebut dibawah ini : 1. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian gesekan dan kerugian kalor ke atmosfer disekitarnya .
2. Kerugian tekanan dalam ketel uap
3. Kerugian energi didalam turbin karena adanya gesekan pada fluida kerja dan bagian-bagian dari turbin.
Prinsip Kerja Turbin Uap
Secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut :
Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan. Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel.
Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini
menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin.
Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkan sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap ( guide
blade ) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.
Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat
dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.
2.3 Klasifikasi turbin uap
Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang
berbeda berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut peoses penurunan tekanan uap sebagai berikut:
2.3.1 Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip Kerjanya 1. Turbin Impulse
Turbin impuls atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana berrotor satu atau banyak (gabungan ) yang mempunyai sudu-sudu pada rotor itu. Sudu biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut keluar.
Turbin satu tahap.
Turbin impuls gabungan.
Turbin impuls gabungan kecepatan. Ciri-ciri dari turbin impuls antara lain:
- Proses pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu diam / nosel.
- Akibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan Rata. 2. Turbin Reaksi
Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerrak turbin reaksi
dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris, karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan sudu tetap walaupun arahnya lengkungnya berlawanan.
Ciri-ciri turbin ini adalah :
- Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu Gerak - Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut Tekanan Bertingkat.
2.3.2 Klasifikasi turbin uap berdasarkan pada tingkat penurunan Tekanan Dalam Turbin
Turbin Tunggal ( Single Stage )
Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk untuk daya kecil, misalnya penggerak kompresor, blower, dll.7
Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi ).
Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya besar. Pada turbin bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih. Sehingga turbin tersebut terjadi distribusi kecepatan / tekanan.
2.3.3 Klasifikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap
Turbin Kondensasi.
Tekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam kompresor.
Turbin Tekanan Lawan.
Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm sehingga masih dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain.
Turbin Ekstraksi.
pemanasan lain, misalnya proses industri.
Turbin generator adalah sumber yang populer pembangkit listrik yang bersih di kapal, karena kebanyakan tidak menggunakan jenis bahan bakar minyak yang memeng berat maupun menggunakan mesin diesel.Uap digunakan untuk memproduksi listrik yang terjadi di generator turbin.Uap adalah bentuk, yang mudah dan murah dan juga ramah lingkungan sebagai bahan bakar pada kapal.generator turbin, uap berasal dari pembangkit boiler kapal uap.
Dalam generator turbin, uap digunakan dengan bertekanan tinggi untuk memutar turbin dimana energi panas uap akan dikonversi menjadi gerakan berputar. Turbin dihubungkan dengan alternator's rotor, maka konsep putar dari turbin digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik.
Pembangkit Propeller kapal dapat digerakkan oleh turbin uap melalui motor berkecepatan rendah. Generator turbin secara langsung memasokan listrik terhadap motor berkecepatan lambat yang terhubung ke poros baling-baling kapal.
Memahami Kontruksi generator Turbin :
Turbine Prime Mover
Turbin A akan bertindak sebagai penggerak utama dalam generator turbo dan dilengkapi di poros yang sama seperti dari alternator's rotor.
Alternator
Alternator ini digunakan untuk mengkonversi gerak rotasi dari turbin menjadi energi listrik dan outputnya dipasok ke papan switch utama kapal.
Gavernor Kontrol steam
Governor digunakan untuk mengontrol kecepatan generator turbin selama mulai, operasi normal dan menghentikan. Hal ini mengendalikan kuantitas inlet uap untuk generator turbin.
Katup kontrol bertekanan yang berbeda dipasang di line uap dan dikendalikan menggunakan governor untuk aliran uap dari sistem boiler kapal.
Pump Kondensat
Uap terkondensasi, setelah turbin didinginkan lebih lanjut, dipompa kembali ke tangki cascade oleh pompa kondensat.
Vacuum pump for glands
Poros turbin uap dilengkapi dengan kelenjar dimana uap disemprotkan pada tekanan 0,3 ~ 0,5 bar sehingga vakum di dalam casing turbin tidak drop.
Kondensator
sebagai Alat penukar panas sebagai kondensor untuk mendinginkan dan memadatkan semua uap dari turbin menjadi air sehingga dapat dipompa kembali dengan panas dengan baik.
Vacuum pump header tank
Sebuah pompa vakum tangki header yang disediakan untuk mendinginkan pompa vakum karena kesepakatan kemudian bersama uap temperatur yang tinggi.
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) terdiri dari beberapa system utama, yaitu :
1. Turbine & Generator
2. Boiler (Steam Generator)
4. Ash Handling System
5. Flue Gas System
6. Balance of Plant
Turbine & generator bisa dibilang sebagai the heart of the plant, karena dari bagian inilah energi listrik dihasilkan.Generator yang berputar dengan kecepatan tetap, menghasilkan energi listrik yang disalurkan ke jaringan interkoneksi dan selanjutnya didistribusikan ke konsumen.
Steam turbine (turbin uap) yang berfungsi untuk memutar generator, terdiri dari HP (high-pressure) turbine, IP (intermediate-(high-pressure) turbine dan LP (low-(high-pressure) turbine.
Turbine & generator memiliki beberapa peralatan pendukung, yaitu lubricating oil system dan generator cooling system.
Boiler (steam generator) berfungsi untuk mengubah air menjadi uap.Uap bertekanan sangat tinggi yang dihasilkan boiler dipergunakan untuk memutar turbine. Boiler terbagi menjadi beberapa sub system, yaitu :
- Boiler house steel structure - Pressure parts
- Coal system - Air system
Boiler (Steam Generator)
Sesuai dengan namanya, boiler house steel structure adalah bangunan struktur rangka baja, di mana di dalamnya terpasang semua peralatan steam generator.Bangunan rangka baja ini tingginya antara 50 m (PLTU kapasitas 65 MW) hingga 100 m (PLTU kapasitas 600 MW).
Pressure part system adalah bagian utama dari steam generator.Bagian inilah yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap bertekanan tinggi (superheated steam) dengan temperatur antara 500 – 600 derajat C.
Air yang disuplai ke boiler, pertama kali masuk ke economizer inlet header, terus didistribusikan ke economizer elements, berkumpul kembali di eco outlet header lalu disalurkan ke steam drum. Economizer terletak di dalam backpass area (di bagian belakang boiler house), sementara steam drum ada di bagian depan roof area.
Dinamakan economizer karena bagian ini berfungsi untuk menaikkan temperatur air yang baru masuk boiler dengan cara memanfaatkan gas buang dari pembakaran batu bara di furnace area (combustion chamber). Dengan pemanasan awal di economizer ini effisiensi ketel uap dapat ditingkatkan.
Akibat pemanasan secara konveksi di daerah furnace dan karena gaya gravitasi, air di dalam steam drum air mengalami sirkulasi turun ke water wall lower header melalui pipa downcomers. Dari waterwall lower header air kembali mengalami sirkulasi karena panas, naik menuju water wall upper header melalui tube-tube water wall panel. Kemudian dari waterwall upper header air dikembalikan ke steam drum melalui riser pipes.
Jadi akibat panas pembakaran batu bara air mengalami sirkulasi terus menerus. Sirkulasi ini menyebabkan air di water wall panel & steam drum sebagian berubah menjadi uap.
Pada PLTU berkapasitas besar, sirkulasi tersebut dibantu oleh Boiler water Circulating Pump yang terpasang pada pipa downcomers bagian bawah. Sirkulasi yang lebih cepat akan menyebabkan kecepatan perubahan air menjadi uap juga lebih besar.
Di dalam steam drum terdapat separator yang berfungsi untuk memisahkan uap dari air. Uap yang sudah dipisahkan tersebut, dari steam drum disalurkan ke roof steam inlet header yang terhubung ke boiler roof panel.Boiler roof panel ini yang membawa uap ke belakang menuju backpass panel.
dari backpass panel, uap disalurkan ke Low Temperature Superheater (LTS) yang ada di dalam backpass area, di atas economizer elements. dari LTS uap disalurkan ke Intermediate Temperature Superheaters (ITS). Selanjutnya melalui pipa superheater-desuperheater, uap dibawa ke High Temperature Superheater (HTS) elements untuk menjalani proses pemanasan terakhir menjadi superheated steam.
ITS dan HTS elements lokasinya berada di dalam furnace (ruang pembakaran batu bara) bagian atas. Beberapa boiler manufacturers memberikan nama yang berbeda kepada LT, IT dan HT superheater.
Dari High Temperature Superheater outlet header, superheated steam dengan temperature 500-600 derajat C dan tekanan sangat tinggi disalurkan ke steam turbine melalui pipa main steam.
Pada PLTU berkapasitas kecil, uap tersebut masuk ke High Pressure Turbine, terus ke Low Pressure Turbine dan keluar menuju condenser. Sedangkan pada PLTU berkapasitas besar, setelah memutar HP turbine uap tersebut dibawa kembali ke boiler melalui pipa cold reheat.
Di dalam boiler uap tersebut mengalami pemanasan kembali di dalam Reheater elements.Reheater elements ini biasanya terletak di antara furnace area dan backpass area.
Setelah mengalami pemanasan kembali, reheated steam disalurkan ke Intermediate Pressure Turbine melalui pipa Hot Reheat.Setelah memutar Intermediate dan Low Pressure Turbine, baru uap keluar ke condenser.
steam turbin
PEMELIHARAAN TURBIN DAN GENERATOR UAP
1. Pemeliharaan Berdasarkan Periode (Time Based Maintenance)
Pada umumnya ada tiga jenis pemeliharaan periodik yang ada pada turbin uap yaitu : Ø Simple Inspection atau Si ( 8.000 jam operasi)
Ø Mean Inspection atau Me ( 16.000 jam operasi) Ø Serious Inspection atau Se ( 32.000 jam operasi)
Dalam Mean Inspection, terdapat pekerjaan yang sama dengan Simple Inspection yang ditambah dengan beberapa pekerjaan lain yang diperlukan, demikian juga halnya dengan Serious Inspection akan ada pekerjaan yang sama dengan Mean Inspection yang ditambah dengan beberapa pekerjaanlain yang harus dilakukan sesuai dengan Maintenance Manual Book.
Serious Inspection juga dilakukan pada tahun pertama operasi, hal ini biasanya disebut First Year Inspection.Hal ini sangat penting dilakukan untuk mengamati kemungkinan kerusakan yang terjadi dan juga dapat digunakan untuk mendapatkan jaminan atau garansi dari kontraktor atau pabrik pembuat turbin uap yang bersangkutan.First Year Inspection biasanya dilakukan oleh kontraktor atau pabrik pembuatnya.
Siklus inspection tersebut diatas apabila dihitung dari saat dimulainya operasi turbin uap akan berurutan sebagai berikut :
1. Pemeliharaan Berdasarkan Kondisi (Condition Based Maintenance)
Pemeliharaan yang waktu pelaksanaannya direncanakan sebelumnya, berdasarkan data operasi yang dicatat dan unit diberhentikan beberapa saat sebelum sampai pada kondisi rusak.Apabila pemberhentian mesin dilaksanakan atas hasil analisa data, maka disebut pemeliharaan prediktif. Pemeliharaan berdasarkan kondisi pada umumnya dibagi dua macam yaitu :
Ø Pemeliharaan dalam keadaan beroperasi (In Service Maintenance) Ø Pemeliharaan dalam keadaan tidak beroperasi (Outage Maintenance)
a. Pemeliharaan Dalam Keadaan Beroperasi
Pemeliharaan dalam keadaan beroperasi adalah pekerjaan yang dilakukan tanpa mengganggu jalannya operasi turbin.Pada umumnya pekerjaan yang dilakukan adalah pekerjaan-pekerjaan ringan seperti pembersihan, pengukuran, pengamatan dan sebagainya pada turbin maupun peralatan bantunya.
Pemeliharaan dalam keadaan beroperasi mencakup : Ø Pemeliharaan Rutin
Beberapa pemeliharaan rutin yang dapat dilakukan pada saat turbin beroperasi, diantaranya : o Penambahan grease pada bagian yang memerlukannya
o Menambah minyak pelumas ke dalam tangki
o Membersihkan minyak pelumas melalui instalasi pemurniminyak pelumas.
o Membuang air dan lumpur melalui drain tangki minyak pelumas dan memeriksa kondisi minyak pelumas.
o Mengencangkan baut-baut yang longgar
o Menutup atau mengurangi kebocoran pada seal katup-katup.
Beberapa peralatan bantu untuk mengoperasikan turbin uap memiliki unit cadangan atau stand-by, sehingga apabila peralatan bantu tersebut memiliki unit cadangan,maka unit cadangan itu dapat dipelihara seperti dalam keadaan stop.
Ø Pengaman Turbin
Pemeliharaan lengkap dari pengaman turbin beserta sistemnya dilakukan pada saat turbin tidak beroperasi, akan tetapi untuk melihat unjuk kerja dari peralatan pengaman tersebut, banyak pabrikan turbin membuat peralatan pengamatan yang dapat diuji pada saat turbin bekerja dengan cara pengujian simulasi.
Pengujian pada saat bekerja ini amat riskan, karena dapat menyebabkan turbin akan trip apabila tidak dilakukan dengan benar dan sangat berhati-hati.
Ø Turbin Supervisory
Pengamatan terhadap pengukuran yang didapat dari peralatan turbine supervisory haruslah dicatat, diamati dan dievaluasi dengan tepat untuk melihat gejala kerusakan yang terjadi dan parameter-parameter itu tidak boleh dilampaui.
Peralatan turbin supervisory adalah alat-alat untuk mengukur eksentrisitas, getaran, temperatur bantalan, kecepatan, posisi rotor dan pemakaian trhust bearing.
Ø Kebersihan
Dalam pemeliharaan turbin uap, kebersihan sangat besar pengaruhnya terhadap keamanan operasi turbin, oleh sebab itu kebersihan pada saat turbin beroperasi tidak boleh ditinggalkan, seperti kebocoran minyak pelumas.
b. Pemeliharaan Dalam Keadaan Tidak Beroperasi
Biasanya pemeliharaan dalam keadaan tidak beroperasi dapat dilakukan pada saat periodic inspection yaitu pada simple inspection, mean inspection dan seirous inspection.
Pada keadaan tertentu dapat dilakukan juga pemeliharaan tak terjadwal, tetapi hal ini tidak boleh melampaui lama waktu yang diperlukan oleh kegiatan utama dan ini hanya dilakukan pada peralatan yang pada pengamatan sebelumnya menunjukkan adanya kelainan.
Dalam sifat pemeliharaan seperti ini harus memperhatikan schedule inspection yang baik sehingga urutan satu pekerjaan dengan pekerjaan yang lainnya dapat dilaksanakan dengan
sebaik-baiknya tanpa ada waktu yang terbuang. Schedule yang baik akan mempercepat penyelesaian pekerjaan dan mengurangi biaya inspection.
Pemeliharaan dalam keadaan beroperasi mencakup : Ø Pemeliharaan Rotor Turbin
Pemeliharaan simple inspection pada rotor turbin dilakukan tanpa harus mengangkat upper casing. Hal ini hanya berupa pemeriksaan pada sudu turbin tingkat akhir dengan jalan melihatnya dari bagian atas kondensor setelah menhole disisi turbin exhaust dibuka. Pemeriksaan yang dilakukan diantaranya adalah :
o Kemungkinan adanya kerak yang menempel pada sudu akhir. o Kemungkinan terjadinya keretakan.
o Kemungkinan terjadinya gesekan. o Kerusakan akibat benda asing. o Korosi dan erosi.
Sedangkan pada mean inspection dan serious inspection, seluruh bagian atas rotor diperiksa dan diperbaiki. Pemeriksaan dilakukan dengan cara membuka upper casing, melepas kopling, membuka bantalan dan komponen lainnya hingga rotor dapat diangkat dan ditopang pada dudukan khusus yang disediakan. Pengangkatan ini harus dilakukan dengan hati-hati karena sangat sempitnya clearance antara rotor dan stator turbin.
Ø Pemeliharaan Stator Turbin
Pemeliharaan ini dilakukan dengan terlebih dahulu membuka upper casing, kemudian angkat rotor dengan hati-hati, lalu lakukan pekerjaan pemeliharaan, pemeriksaan dan perbaikannya, yaitu :
o Periksa adanya kerak pada sudu tetap, bersihkan dengan sand-blast. o Laksanakan pemeriksan pada permukaan flanges upper dan lower casing. o Bersihkan ulir-ulir pada baut dan mur.
o Periksa bekas bocoran uap melalui celah pada flanges antara upper dan lower casing. o Periksa akibat korosi dan erosi pada labyrinth dan sudu-sudu.
o Periksa dan perbaiki kerusakan pada sudu-sudu tetap. o Periksa keretakan-keretakan pada setiap bagian stator.
Setelah pekerjaan pemeliharaan selesai, maka perakitan kembali dilakukan.Pengencangan baut harus melihat daftar besarnya momen penguncian yang dikeluarkan pabrik. Perlu diperhatikan juga urutan pemasangan baut terutama pada flange antara upper dan lower casing.
Ø Pemeriksaan Bantalan
Turbin uap memiliki dua jenis bantalan yaitu bantalan journal aksial dan bantalan aksial (thrust bearing). Pemeriksaan dan pemeliharaan pada bantalan-bantalan ini dilakukan baik pada Si, Me maupun Se.
Pemeriksaan yang perlu dilakukan diantaranya : o Pengukuran Clearance.
o Pemeriksaan bekas kontak / gesekan antara journal dengan bearing. o Goresan-goresan pada permukaan babbit (white metal).
o Babbit yang terkelupas. o Keretakan.
o Cacat cathodic.
Ø Pemeriksaan Labyrinth (Gland seal)
Pada Si, labyrinth tidak dibuka karena tidak dilakukan pemeriksaan terhadapnya, tetapi hanya dilakukan pemeriksaan pada sistem uap perapatnya. Sedangkan pada Me dan Se juga dilakukan pemeriksaan pada keadaan labyrinth-nya.
Ø Penyetelan Clerance Rotor dan Stator
Jarak celah atau clerance antara rotor turbin dan stator, terutama pada sisi tekanan tinggi sangatlah sempit dan kemungkinan akan terjadinya gesekan antara rotor dengan stator apabila celah ini tidak disetel dengan baik. Jarak clerance ini telah ditetapkan oleh pabrikan dan penyetelannya harus dalam batas-batas yang ditentukan pabrikan.
Pengukuran dapat dilakukan dengan fuller, dial gauge, kawat timah dan alat ukur lainnya. Ø Penyebarisan Poros
Dalam kenyataannya posisi turbin dalam keadaan diam dan dingin, tidak lurus sama sekali, sehingga posisi satu poros dengan poros lainnya tidak lurus/ sebaris, misalnya poros turbin dengan poros generator, atau poros turbin tekanan tinggi dengan poros turbin tekanan rendah. Ketidaksebarisan ini diakibatkan oleh melengkungnya poros akibat dibebani rotor. Besarnya kelelngkungan akan tergantung dari beban rotor dan kekakuan poros.
Dengan demikian satu poros dengan poros lainnya sengaja tidak dibuat sebaris, akan tetapi dibuat sedemikian rupa sehingga ada ketidaksebarisan yang besarnya sudah ditentukan oleh pabrik pembuat. Diharapkan pada saat turbin berputar dan panas, posisi poros akan menjadi sebaris baik arah aksial maupun radial.
Dalam pelaksanaan penyebarisan pada turbin generator tertentu harus sesuai dengan ketentuan pabrik.
Ø Pemeliharaan Sistem Governor
Pemeliharaan ini meliputi pemeilharaan terhadap katup uap utama, katup pengatur (governor valve) dan intercept valve serta sistem kontrol governor dan proteksi putaran lebih (over speed). Hal-hal yang dilakukan mencakup pemeriksaan, pembersihan dan perbaikan atau penggantian komponen yang rusak.
Setelah dilakukan pemeriksaan dan perbaikan pada katup-katup, kemudian dilakukan penyetelan kembali yang sesuai dengan ketetapan yang berlaku.
Ø Pengujian pada Peralatan Proteksi
Setelah pekerjaan inspection selesai dilakukan, perlu adanya pengujian pada peralatan proteksi untuk menjamin agar turbin bekerja dengan aman. Pengujian dilakukan pada :
o Overspeed trip
Low bearing oil pressure trip
PEMERIKSAAN UNTUK TURBIN BARU
PEMERIKSAAN SAAT UNLOADING
Gunakan alat derek yang sesuai dan tempatkan pada tempat yang telah ditentukan. Pada kotak terdapat tanda rantai
Pada turbin/generator pada lubang gantungan.
Check semua perlengkapan sesuai dengan surat pengantar barang.
Tempatkan turbin/generator pada tempat yang aman, terhindar dari air, sinar matahari maupun bahan kimia lainnya.
Accessories seperti pressure gauge dan barang-barang yang mudah pecah biasanya ditempatkan pada kotak tersendiri.
Governor merupakan barang yang sensitif dan biasanya telah diisi minyak/oli, untuk itu jangan kemasukan barang-barang didalamnya.
Jika ada keraguan maupun kekurangan atas perlengkapan yang diterima, laporkan ke pihak pengantar barang.
Turbin harus ditempatkan pada pondasi semen yang benar-benar datar pada ketinggian yang sesuai, lebih tinggi dari sekitarnya (kira-kira 30 cm).Baut-baut harus dikunci kedasar turbin dan dicor dengan semen sehingga keseluruhan turbin benar-benar kuat dan datar.
Direkomendasikan jarak antara turbin dengan turbin ataupun dengan dinding minimal 1,5 m. Hal ini bertujuan untuk kemudahan operasi dan maintenance maupun reparasi.
PENYAMBUNGAN PIPA UAP.
Pipa-pipa yang hendak disambungkan ke turbin harus benar-benar dibersihkan dan diblown dengan uap.
Pipa initial sebelum masuk ke turbin harus dikeringkan begitu juga pada pipa exhaust.
Jika terjadi kenaikan tekanan di pipa exhaust, harus dilengkapi dengan katup pengaman.
Instalasi pipa harus sedemikian rupa sehingga pada keadaan dingin maupun panas, tidak membebani ke turbin dan direkomendasikan menggunakan pendukung pegas.
Untuk menghindari ekspansi thermal pada pipa, pemakaian ekspansi joint adalah suatu keharusan.
BLOWN UP PIPA UAP
BLOWING OUT DARI PIPA INITIAL.
Pabrik turbin hanya memberikan garansi atas performansi turbin dengan asumsi bahwa uap yang tersedia benar-benar bersih. Alat-alat yang menyediakan uap (boiler) ini haruslah benar-benar dibersihkan sebelum menghasilkan uap dan direkomendasikan untuk menerapkan proses purifikasi sebagai berikut :
Untuk menghidari setiap kerusakan pada sudu turbin, adalah perlu untuk membersihkan setiap kotoran berupa air, beram-beram dan benda asing lainnya yang masih tersisa didalam alat-alat yang mengasilkan uap (boiler) dari pipa initial, dan tindakan ini harus dilakukan sebelum turbin dijalankan untuk pertama kalinya.
Jika diadakan overhaul ataupun pengelasan dibagian dalam dari peralatan yang mengashilkan uap (boiler) dan pipa initial, pembersihan lebih lajut harus dilakukan. Pastikan uap tidak diblown out diruang yang tertutup, tetapi harus diruang terbuka.
Buka pipa initial sebelum saringan uap.Tempatkan pelat impact pada jarak ± 0.3 s/d 0.5 m (Al atau Cu yang dipolish) diujung pipa yang harus dipasang secara aksial, simetris dan mempunyai sudut yang tepat ke aliran uap.Pelat impact tersebut berukuran ± 200 x 200 mm, dengan kondisi permukaan harus bersih.
Naikkan tekanan boiler, lihat petunjuk dari pabrik boiler dan blow uot pipa initial ± 10 menit, tanpa tekanan balik (80 % tekanan uap nominal, temperatur uap nominal, jumlah uap nominal).
Check pelat impact, biarkan pipa dingin (± 180 – 240 menit).
Pendinginan secara sempurna adalah penting, karena penyambungan dalam keadaan panas, gasket dapat rusak akibat ekspansi thermal dan kontraksi.
Ulangi proses blowing out, pengalaman menunjukkan ukuran kotoran makin lama makin halus dengan semakin banyak pengulangan proses.
PEMERIKSAAN DERAJAT KEBERSIHAN
Tentukkan pada pelat impact, pada area yang mempunyai konsentrasi terbesar dari impact partikel yang dikenai arus uap.
Hitung partikel impact yang terlihat untuk 1 cm2 di area yang mempunyai kepekatan tertinggi.
Pipa dapat dikatakan bersih, jika kurang dari 2 partikel impact pada 1 cm 2 dan tidak ada kelihatan impact tersendiri.Partikel yang kelihatan tidak lebih dari 1 mm2, walaupun betul turbin mempunyai saringan uap, tetapi tidak mempunyai saringan yang halus.
COMMISSIONING DAN OPERASI
MENJALANKAN TURBIN PERTAMA KALI Pengecekan untuk pertama kali meliputi :
Pipa-pipa yang menuju turbin
Coupling Alignment (jika perlu align pada kondisi panas)
Segala perlengkapan seperti: gauge, overspeed trip mechanism, low oil pressure tripping dan emergency tripping.
Agar kondisi turbin selalu dalam keadaan baik, lakukannlah prosedur pengoperasian dan perawatan preventive secara benar, serta selalu dibawah pengawasan ahlinya.
MENGHIDUPKAN TURBIN
Periksa ketinggian permukaan dan kondisi minyak pelumas.
Hidupkan Auxiliary Oil Pump (Electric Pump ataupun Turbo Pump). Turbin yang menggunakan Electric Oil Pump bila aliran listrik terputus dapat menggunakan Hand Oil Pump.
Posisikan Low Oil Pressure Switch pada posisi ON dan Emergency Switch pada posisi OFF.
Buka secara berturut-turut Keran Pembersih Uap (Drain Valve), Keran Uap Bekas, Keran Uap Masuk dan Keran Air Pendingin.
Periksa posisi Load Limit Pointer (Tanda segitiga hitam) harus pada posisi 0 sampai 2. Untuk tipe-tipe generator tertentu yang dilengkapi dengan saklar eksitasi, posisikan
saklar tersebut pada posisi OFF.
Tolak Pilot Valve, tunggu sampai Quick Action Stop Valve membuka, bantu Governor dengan tangan dan hidupkan turbin pada putaran rendah selama lebih kurang 15 menit (600 – 800 rpm) kemudian putar ke kanan knob Load Limit sampai posisi angka 10. Tambah Knob Speed Setting perlahan-lahan sampai rpm 1500 (putar ke kanan untuk
menambah dan ke kiri untuk mengurangi rpm).
Posisikan kembali saklar eksitasi di Generator pada Posisi ON.
Periksa tekanan minyak pelumas, harus diantara 3 – 6 bar pada suhu 40 – 75 oC.
Hentikan Torbo Oil Pump (Electric Oil Pum atau Turbo Oil Pump yang dilengkapi dengan Automatic Quick Action Valve akan berhenti secara otomatis).
Tutup semua Keran Pembersih Uap (Drain Valve), Keran Steam Trap harus tetap terbuka. Tutup Keran Direct Steam Injection yang masuk BPV.
Dengan memakai governor switch, Set alternator pada 50 Hz atau 60 Hz, set Voltage pada 380 – 400 Volt.
Turbin sudah dapat dioperasikan, paralel ataupun single Run. MENGHENTIKAN TURBIN
Paralelkan dengan genset, pindahkan beban ke genset dan tekan knob open ACB pada turbin.
Tarik keluar Pilot Valve.
Putar ke kiri knob Load Limit, sehingga Load Limit Pointer (tanda segitiga hitam) menunjuk ke angka 0 – 2.
Putar ke kiri Knop Speed Setting sampai habis.
Buka Keran Turbo Oil Pump (electric Oil Pump hidup secara Otomatis).
Tutup Keran Uap Bekas, Keran uap masuk dan buka keran pembersih uap (Drain Valve). Buka Keran Direct Steam Injection yang masuk ke BPV.
Apabila turbin sudah benar-benar berhenti, tutup Keran Turbo Oil Pump atau OFF kan. Switch Electric Oil Pump, Low Oil Pressure Switch dan Emergency Switch tetap pada posisi OFF.
Tutup keran Air Pendingin dan keran pembersih uap (Drain Valve). HAL – HAL YANG PENTING DIPERHATIKAN
Apabila tenakan uap masuk turbin turun dan Hz juga turun, jangan menambah Hz dengan jalan menambah putaran turbin, tetapi bukalah Keran Pemancar (Hand Nozzle Valve) dan kalau terpaksa kurangi tekanan pada BPV.
Jika pada waktu permulaan start ada gejala over speed (lebih dari 1000 rpm), segera hentikan turbin, periksa posisi Load Limit Pointer, periksa Spidle Cone apakah macet. Menjalankan turbin dengan putaran dibawah maupun diatas putaran nominal (1500 rpm)
selain dapat merusak turbin juga dapat merusak AVR generator.
Jika Air Circuit Breaker trip dan turbin juga trip, jangan menghidupkan kembali turbin apabila turbin masih dalam keadaan berputar.
Apabila dalam keadaan DARURAT/BAHAYA, hentikan turbin dengan menggunakan Emergency Switch.
Setelah 8000 jam operasi atau setelah 1 tahun, gantilah minyak pelumas turbin dan minyak pelumas governor (Jenis Pelumas TD – L68)
Jangan membuka Main Inlet Steam Valve dan Exhaust Steam Valve bila tidak akan menghidupkan turbin.
Jangan menghidupkan turbin apabila uap masih basah (masih mengandung butiran-butiran air), tunggu uap sampai menjadi uap jenuh atau uap kering.
Selain hal-hal tersebut diatas, untuk menjamin agar turbin tetap dalam performance yang baik maka terhadap turbin harus dilakukan :
Perawatan Rutin / Rutin Khusus
No
Komponen Jenis Perawatan Governor
Quick Action Stop Valve Kopling : Generator Pompa Minyak Saringan Minyak : Elemen Spin on Type Oil Cooler
Saringan anin generator Kabel Instrument Turbin
Minyak pelumas Check, cuci bila perlu Check fungsi dan kebocoran Check, ukur
Check keausan, Pressure Cuci, ganti bila perlu Ganti
Cuci, check kebocoran, ganti O Ring Check, bersihkan
Check fungsi Check, ganti
Perawatan / Overhaul Adalah perawatan rutin ditambah dengan : Roda Turbin
Pinion Shaft Bearing
Sistem governor
Check sudu-sudu & kondisi permukaan. Check toleransi.
Check clearance, shim / ganti Overhaul dan check
Uji Coba Oil pressure
Overspeed trip mechanism Low oil pressure
Emergency trippig
Axial displacement switch test (tipe C4). SKEDUL PERAWATAN
Pengecekan Harian Level
minyak pelumas dan kondisinya Kondisi air pendingin
Bentuk visual dari turbin Alat- alat ukur.
Pemeliharaan generator
Pada umumnya pemeliharaan generator di unit pembangkit termal dilakukan dalam 2 katagori, yaitu :
Pemeliharaan yang bersifat Rutin. Pemeliharaan yang bersifat Periodik.
Pemeriksaan yang bersifat rutin ialah pemeliharaan yang dilakukan secara berulang dengan periode waktu harian, mingguan dan bulanan dengan kondisi sedang beroperasi, yaitu meliputi :
Pemeriksaan temperatur belitan stator, bearing, air pendingin, dan sebagainya dilakukan setiap hari.
Pemeriksaan kebocoran pendingin minyak (khusus generator dengan pendingin hidrogen) dalam sekali sebulan.
Pemeriksaan vibrasi sekali sebulan.
Pemeriksaan tekanan hidrogen, seal oil pump.
Pemeriksaan fuse rotating rectifier (Brushless excitation) atau pemeriksaan sikat arang (Static Excitation / DC Dinamic Excitation).
Pemeriksaan yang bersifat periodik ialah pemeriksaan yang dilakukan berdasarkan lama operasi dari generator, yang diklasifikasikan :
Pemeriksaan sederhana, setiap 8.000 jam. Pemeriksaan sedang, setiap 16.000 jam. Pemeriksaan serius, setiap 32. 000 jam.
Pemeriksaan periodik kegiatan yang dilakukan meliputi pembongkaran (disassembly), pemeriksaan (inspection) dan pengujian (testing). Kegiatan pemeriksaan tersebut tidak harus semua komponen dilakukan sama, melainkan tergantung dari klasifikasi pemeriksaan periodiknya.
Pemeriksaan sederhana dan sedang, komponen yang diperiksa tidak seluruhnya melainkan sebagian saja.Tetapi pemeriksaan serius, kegiatan-kegiatan seperti tersebut diatas dilakukan secara menyeluruh terhadap generator dan alat bantunya.
Oleh sebab itu pada pembahasan ini diuraikain pemeriksaan serius saja, karena pemeriksaan jenis lainnya secara keseluruhan sudah tercakup didalamnya. Guna mendukung agar program pemeriksaan serius ini selesai tepat pada waktunya perlu dibuat program terperinci yang meliputi jenis komponen – komponen dan kegiatannya, serta waktu yang direncanakan sebagai contoh kegiatan pemeriksaan serius sebagai berikut : Pemeliharaan Rotor
Hal-hal yang perlu diperiksa bagian Rotor Generator, meliputi :
Periksa kebersihan dan perubahan bentuk kumparan serta kerusakan dan penggeseran dari blok isolasinya.
Periksa kekendoran beban penyeimbang (balance weight). Cek ujung komponen dibawah cincin penahan.
Periksa kelonggaran rakitan penghantar radial.
Periksa komponen-komponen rotor, seperti cincin penahan, pasok blower, dan journal poros (komponen tersebut disarankan diperiksa dengan ultra sonic test atau dye penetrant test untuk mengetahui keretakkan material-material tersebut).
Kerusakkan dan keausan dari journal rotor dan kopling, diteliti, pasak-pasak rotor dan beban penyeimbangan diperiksa kelonggarannya.
Perapat penekan dan cincin perapat harus diperiksa celahnya, kerusakan perubahan bentuk.Cincin perapat harus diperiksa kelancaran geraknya.
Tiap labyrinth harus diperiksa kerusakkannya dan keadaan celahnya. Periksa keausan bahan bantalan.
Ukur tahanan isolasi kumparan. Pemeliharaan Stator
Pemeriksaan Stator dilakukan setelah rotor dikeluarkan , yang meliputi :
Belitan stator diperiksa tentang kemungkinan terjadinya kontaminasi, kerusakan, retak, pemanasan lebih dan keausan.
Pasak stator diperiksa kemungkinan terjadinya pergeseran (kedudukan) dari ujung pasak dan pengganjal dibawah pasak, serta kelonggaran dari pasak-pasak kumparan stator. Penyangga ujung kumparan diperiksa, khususnya kelonggaran dari baut pengikatnya. Penjarak isolasi (insulation spacer) diperiksa kemungkinan merapatnya jarak isolasi,
kelonggaran dan keausan dari kain polyster, segmen penyangga kumparan, tali pengikat dan panahan ujung kumparan.
Cincin phasa, diperiksa kerusakan / perubahan bentuknya.
Gulungan di dalam alur (slot) diteliti kelonggarannya dari terminal.
Ujung penghantar utama (main lead), diperiksa kerusakan dari porselin bushing dan permukaan sambungan serta kondisi bagian dalam kotak saluran dan netralnya.
Pemeriksaan keadaan inti, yang meliputi kerapatan dan laminasi-laminasi, tanda-tanda kerusakan mekanis, tanda-tanda pemanasan setempat dan keadaan susunan pengikat inti. Periksa permukaan kumparan, pemukaan inti besi, benda-benda asing serta kebocoran
minyak dan air.
Cek pendeteksi temperatur inti stator (RTD), bila perlu ditest. Periksa klem kawat pentanahan dan bagian-bagiannya. Sistem Eksitasi
Komponen-komponen yang perlu diperiksa pada Sistem Eksitasi Statik, meliputi : Periksa sikat arang dan tekanannya.
Periksa baut-baut terminal dari sikat arang. Periksa kekotoran pada dudukan sikat arang.
Periksa slipring, apakah ada permukaan yang cacat dan cek kebersihhan permukaannya. Periksa sistem penyearah (Rectifier).
Ukur tahanan isolasi transformator dari rectifier.
Komponen-komponen yang perlu diperiksa pada sistem “Eksitasi dengan Generator DC”, meliputi :
Periksa keadaan sikat arang dan tekanannya. Cek baut-baut pengikat.
Ukur tahanan isolasi kumparan rotor dan stator generator DC. Tes pendeteksi temperatur (RTD).
Cek sikat arang dan slipring pada sambungan ke eksitasi.
Komponen-komponen yang perlu diperiksa pada sistem “Eksitasi Tanpa Sikat” (Brushless excitartion), meliputi :
Periksa dioda penyearah putar (rotating diode rectifier), dari kotoran atau bekas terjadi pemanasan lebih dan kerusakan.
Periksa zekering, diganti bila ada yang putus. Cek baut-baut terminal.
Lakukan pengukuran tahanan isolasi.
Periksa penghantar fleksibel dioda dari kerusakan dan kelonggaran. Bersihkan seluruh kumparan-kumparan dari kotoran.
Prosedur Pengoperasian Turbin Uap
A. Pengecekan sebelum pengoperasian Turbin Uap (Prestart check) 1. Pengecekan pompa air sirkulasi
2. Pengecekan pompa kondensat 3. Pengecekan Level oil tank 4. Pengecekan Level air kondenser B. Start-up
1. Pengoperasian sistem pelumasan dan pendinginan 2. Start turning gear
3. Proses pemanasan pipa main steam 4. Tahap Speed up
5. Cold Start up 6. Warm Start up 7. Hot Start up C. Operasi Normal
1. Pemantauan parameter turbin sesuai SOP
2. Pemantauan kondisi steam yang masuk turbin (pH, conductivity, iron content, silica content, sodium content)
D. Shut Down
1. Shut down dalam keadaan normal - Normal Shut down to Hot Stand by - Normal Shut down
2. Shut down dalam keadaan emergency E. Prosedur Pengoperasian Generator
b. Tahap menjalanlakn Generator c. Tahap pembebanan
d. Tahap menghentikan Generator F. Sistem pengamanan pada Generator G. Resiko kegagalan sistem proteksi H. Sistem pengamanan listrik Generator a. Relay arus lebih
b. Relay tegangan lebih c. Relay diferensial d. Relay daya lebih I. Pentanahan
Identifikasi masalah operasi
1. Identifikasi gangguan alat ukur (arus listrik, tekanan, suhu dan aliran) 2. Mengatasi penyebab gangguan pada alat ukur
