BAB III

BAB IVPEMBAHASAN4.1 Spesifikasi Umum APU

(Gambar 4.1 APU Boeing 737-300)

APU (Auxiliary Power Unit) adalah engine yang menggunakan tenaga gas turbin sebagai penghasil tenaga kinetik dan terletak pada ekor pesawat. APU dalam fungsinya menghasilkan pneumatik dan elektrik. Adapun kegunaan dari APU ini adalah sebagai berikut :

1. Mensuplai tenaga listrik bagi pesawat, baik pesawat tersebut didarat maupun di udara.2. Mensuplai udara yang telah dimampatkan untuk memproduksi AC (Air Conditioner) pada pesawat, baik pesawat tersebut berada di darat maupun di udara.

3. Mensuplai udara yang telah dimampatkan untuk menghidupkan engine pada pesawat.

(Tabel 4.1 Tipe-tipe APU)Model Designation-Garret GTCP 85-129

Unit Weight-313 lbs (150 KG)

Rating Speed : no load : steady state 41.000 rpm

Output Speed 6000 rpm

APU Temperatues EGT Max 650 C

Start engine and change in conditions760 C

Oil Max124 C

(Tabel 4.2 Data Teknik APU Boeing 737-300)

Ketika pesawat telah terbang hingga mencapai ketinggian 10.000 ft, APU dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dan sumber pneumatik untuk AC. Pada saat ketinggian 10.000 - 17.000 ft, APU hanya digunakan untuk satu system saja, baik itu untuk listrik atau sebagai penghasil pneumatic AC saja. Dari ketinggian 17.000 35.000 ft, APU hanya bisa menghasilkan sebagian tenaga listrik yang dibutuhkan pesawat. Hal ini disebabkan karena, bleed air tidak mampu menghasilkan penumatik yang dibutuhkan oleh AC.

APU dapat dihidupkan pada ketinggian maksimum 35.000 ft, biasanya APU dimatikan pada ketinggian tertentu, ini dikarenakan untuk menghemat fuel yang dibawa oleh pesawat. Sedangkan untuk listrik dan AC tenaganya diperoleh dari engine. APU akan mati secara otomatis apabila terjadi hal berikut :1. Kecepatan engine APU melebihi kapasitas ( Engine over speed )2. Tekanan oli rendah ( Low oil pressure )3. Suhu oli yang tinggi ( High oil temperature )4. Terjadi kebakaran pada ruang peletakan APU4.2 Sistem Kerja APU GTCP85-129

Ketika mesin APU dihidupkan, putaran starter menggerakan pasak (pawls) menyambung ke rahang (jaw) yang terdapat pada accessories gearcase dan mulai memutar roda gigi transmisi (gear train). Roda gigi transmisi tersebut memutar kompresor dan turbine pompa oli, fuel control unit, centrifugal switch assembly, generator, dan air fan coller. Pada saat tersebut low oil pressure switch electrical circuit masih dalam keadaan menutup. Selama kompresor dan turbin berputar, udara sekitar terhisap masuk ke dalam kompresor. Udara tersebut dikompresikan oleh impeller stage pertama, lalu dialirkan ke interstage duct menuju impeller stage kedua untuk di tingkatkan kompresinya. Udara bertekanan tinggi tersebut dialirkan ke dalam vane deswirl assembly dan dialirkan lagi ke turbin plenum lalu masuk kedalam ruang pembakaran. Ketika putaran mesin ditingkatkan, tekanan oli akan menggerakan low oil pressure sequencing switch, yang dilengkapi dengan sebuah sirkuit untuk fuel solenoid valve dan ignition unit. Fuel solenoid valve merupakan katup pengatur bukaan atau tutupan aliran bahan bakar ke fuel atomizer assembly menyemprotkan bahan bakar dalam bentuk kabut ke dalam combustion chamber tempat bercampurnya bahan bakar dengan udara bertekanan menjadi gas yang mudah terbakar. Ignition unit dengan igniter plug untuk membakar gas di dalam ruang pembakaran.

Proses pembakaran menambah daya energi dari campuran bahan bakar dengan udara. Gas hasil proses pembakaran mengalir masuk ke dalam turbine torus assembly dan diteruskan turbine nozzle assembly menuju sudu-sudu pada turbine wheel. Energi pembakaran tersebut diserap oleh putaran turbine wheel dan dialirkan ke turbine exhaust. Sebagian daya yang diterima turbine wheel digunakan untuk memutar compressor impeller, accessory gear train, dan driven accessory (turbine wheel dan kompresor satu poros). Dan sebagian daya lainnya digunakan untuk output shaft power guna menggerakan perlengkapan pendukung (component equipment) saat no-load governed speed tercapai. Percepatan mesin terus meningkat hasil gabungan daya starter dan energi panas gas pembakaran. Saat putaran mesin mencapai 50 %, switch pada centrifugal switch assembly membuka, selain itu starter output relay pada electronic speed switch juga membuka. Putaran starter berhenti dan starter menggerakan pawl memutus hubungan dari accessory gear train karena putaran starter lebih kecil dari putaran mesin. Tekanan oli mesin meningkat sampai low oil pressure sequencing switch electrical circuit terbuka. Putaran mesin terus bertambah, saat mencapai 95 %, switch pada sentrifugal switch assembly menutup, dan siap untuk membebani relay pada electronic speed swotch agar menutup, sehingga membuka sirkuit untuk ignition unit (hal ini menyebabkan ignition off) dan menutup sirkuit untuk hourmeter, igniter plug berhenti membakar dan proses pembakaran terjadi dengan sendirinya karena panas yang terrjadi dalam combustion chamber sudah dapat membakar gas dengan sendirinya karena tanpa percikan api dari igniter plug. Houmeter mulai mencatat waktu operasi. Percepatan terus meningkat sampai no-load governed speed tercapai.

(Gambar 4.2 Skematik load control valve)Putaran mesin dipertahankan dengan mengontrol kebutuhan bahan bakar dan temperatur gas buang sesuai limit dengan mengontrol pneumatic load, seperti pada gambar 4.2 Saat putaran mencapai 20 %, time acceleration pada fuel control mengambil alih dan menyediakan kebutuhan jumlah bahan bakar sesuai kondisi APU. Mesin yang dilengkapi dengan Flow Divider Metering Valve (FDMV). Percepatannya ditingkatkan sampai 20 % oleh acceleration limiter dengan mengontrol aliran bahan bakar menuju primary nozzle pada atomizer. Pada putaran yang lebih tinggi, saat secondry nozzle bekerja. FDMV mengontrol laju alir bahan bakar. Hal ini untuk menjaga temperatur tetap rendah sampai mesin mencapai putaran diatas 95 % yang mana hyromechanical governor dan slide valve mengontrol jumlah bahan bakar yang dibutuhkan mesin. Jumlah aliran bahan bakar selama kondisi kerja normal APU ditentukan oleh fuel governor yang terdapat pada fuel control unit agar putaran tetap konstan. Saat kondisi temperatur melebihi limit selama starting, aliran bahan bakar diatur oleh aksi thermostat control valve yang dihubungkan dengan three way solenoid valve ketika dalam keadaan percepatan dari 0 sampai idle untuk mengontrol buangan udara (bleed air) dari acceleration limiter valve yang terdapat pada fuel control unit.Putaran mesin dikontrol oleh aksi governor pada fuel control unit, Flyweight governor digerakan atau diputar oleh poros pemutar pompa bahan bakar yang juga diputar oleh acceleration gear train. Ketika putaran mesin melebihi putaran maksimal governor, governor flyweight bergerak ke sisi luar guna membuka katup sorong (slide valve) untuk bypass aliran bahan bakar dan juga pengurangan putaran mesin. Saat putaran mesin turun selama daya yang dihasilkan dipakai, governor flyweight bergerak ke sisi dalam guna menutup katup sorong untuk menghasilkan aliran bahan bakar yang lebih baik dan juga mempertahankan putaran mesin.Pembebanan yang berlebihan dan kenaikan temperatur yang berlebihan saat putaran diatas 95 %, gerakan switch buangan udara (bleed air switch) yang dikontrol oleh aksi thermostat dihubungkan dengan electronic temeratur control (ETC) dan exhaust gas turbine (EGT). Gerakan bleed air switch tersebut dimaksudkan guna membuka load control valve, mengaktifkan three way solenoid shutoff valve yang akan memutuskan aliran compressor discharge pressure ke thermostat control valve. Jika temperatur turbine discharge mencapai batas maksimal, EGT thermostat akan mengirim sinyal ke ETC unit. Kemudian ETC unit akan memberi kepada thermostat control valve untuk membuka dan mengalirkan udara dari load control valve actuator. Hal ini menyebabkan mekanisme actuator menggerakan butterfly valve ke posisi yang lebih menutup guna mengurangi beban temperatur. Saat temperatur berkurang di bawah batas minimal. ETC unit menerima sinyal dari thermostat, dan ETC akan mengirim sinyal tersebut ke thermostat control valve untuk menutup dan mengurangi buangan udara (bleading air) yang berasal dari load control valve actuator. Mesin dilengkapi dengan beberapa perlengkapan keamanan (safety devices) yang akan mematikan mesin secara otomatis atau mengirim peringatan ketika terjadi overspeeding, kenaikan temperatur oli yang terlalu panas, atau hilangnya tekanan oli pada sistem mesin. Jika putaran mesin mendekati 110 %, dan ketika governing devices pada fuel control unit tidak mampu memberikan bahan bakar yang cukup untuk mengurangi pautaran, flyweight actuated overspeed switch assembly biasa disebut juga dengan nama 110% solenoid akan membuka, sehingga membuka aliran ke fuel solenoid valve. Saat fuel solenoid tidak diaktifkan, fuel solenoid valve akan menutup dan memutuskan aliran bahan bakar ke combustion cahamber sehingga mesin akan mati. Mesin akan berhenti beroperasi akibat pneumatic solenoid valve perlahan menutup. Katup tersebut dihubungkan ke compressor discharge port dan centrifugal switch assembly oleh pipa-pipa. Saat solenoid bergerak ke posisi terbuka, hal ini menyebabkan udara bertekanan mengalir ke centrifugal switch assembly. Pada saat bersamaan ketika udara bertekanan pada switch assembly tekanannya meningkat, switch actuating terhubung dengan overspeed switch. Hal ini menyebabkan overspeed circuit sewaktu-waktu akan mematikan mesin. Saat mesin dihidupkan, persediaan oli pompa dari oli dipompa dari tank assembly, roda gigi pada oil pump assembly menekan atau mendesak oli ke oil filter. Jika tekanan oil filter turun, filter bypass valve akan membuka untuk meneruskan aliran oli. Dari oil pump assembly, oli dialirkan ke fitting pada gearcase assembly, turbine dan compressor assembly untuk pelumasan bearing dan gear pada mesin. Oil pressure regulating valve pada oil pump assembly dioperasikan untuk menjaga agar tekanan oil pump assembly dioperasikan untuk menjaga agar tekanan oli yang dihasilkan sebesar antara 90 sampai 100 psi. Jika temperatur oli melebihi batas maksimum dan tekanan oli turun dibawah minimum yang telah ditentukan, oli temperatur switch electrical circuit dan low oil pressure switch akan menutup dan mengirim sinyal ke indikator peringatan di cockpit sekaligus memutus aliran / signal ke fuel solenoid valve sehingga supply bahan bakar ke combustion terputus dan APU mati sebagai pengaman karena terjadinya kenaikan temperatur oil yang melebihi batas, atau tekanan oli yang menurun untuk mencegah kerusakan dari gear dan bearing. Mesin APU akan berhenti beroperasi akibat gerakan peralatan pendukung (customer furnished) stop switch, gerakan dari stop switch tersebut akan menghentikan kerja fuel solenoid valve. Saat solenoid valve tidak aktif menyebabkan supply bahan bakar ke combustion chamber terhenti sehingga mesin berhenti beroperasi.4.3 Tindakan Darurat Saat Pengoperasian APU

Tindakan atau langkah penting yang harus diambil jika terjadi trouble atau kegagalan pada saat pengoperasian atau start pengoperasian yaitu APU harus segera dimatikan. Beberapa hal yang menyebabkan APU shut down adalah :1. Low pressure light ON, menunjukan bahwa APU harus segera shut down. Hal ini dikarenakan pada saat putaran APU mencapai 35%-40% maka tekanan oli yang dihasilkan oleh oil pump seharusnya sudah mencukupi untuk melakukan lubrication pada engine APU, tetapi LOP light (low pressure oil) tidak mati atau ON pada engine APU. Bila hal ini terjadi maka akan terjadi kerusakan pada engine, untuk pencegahannya APU harus segera dimatikan.2. RPM indicator hanging, yaitu tidak adanya penunjukan kenaikan rpm yang pasti misalnya terjadi pada kenaikan kecepatan putaran APU dari 10% menuju 37%, dalam keadaan normal penunjukan RPM indicator ketika putaran APU mencapai 10% dan sebelum terjadi pembakaran adalah sama dengan kecepatan putaran starter motor, namun setelah terjadi pembakaran, akselerasi atau putaran APU akan naik, hal ini ditunjukan dengan adanya kenaikan pada RPM indicator. Dalam keadaan tidak normal atau RPM indicator hanging kecepatan putaran APU saat mencapai 10% dan sebelum terjadi pembakaran penunjukan RPM indicator adalah sama dengan kecepatan putaran starter motor, namun setelah terjadi pembakaran penunjukan RPM indicator masih tetap sama dengan penunjukan sebelum terjadinya pembakaran, dengan kata lain tidak ada kenaikan dalam penunjukan RPM indicator.3. Overheat temperature, bila hal ini terjadi maka harus secepatnya APU dimatikan, hal ini dilakukan untuk menjaga agar komponen-komponen yang ada terhindar dari panas yang berlebihan yang dapat dapat merusak komponen tersebut. Penyebab utama terjadinya overheat temperature adalah pembakaran yang tidak sempurna, hal ini dikarenakan oleh tekanan bahan bakar yang terlalu besar dan adanya kebocoran-kebocoran pada sistem.

4. Penunjukan DC amper meter tidak dapat kembali ke posisi semula setelah starting APU sampai dengan kecepatan putaran APU mencapai 37%. Hal ini menunjukan bahwa starter motor tidak dapat auto disengage (stater motor lepas dari gear box secara otomatis), bila terjadi melampaui batas waktu starting, yaitu kecepatan putaran APU menunjukan adanya kenaikan namun sangat lambat sekali sehingga melampaui batas waktu starting. Maka dapat dilakukan tindakan tindakan berikut :

Apabila keterlambatan terjadi pada kecepatan putaran kurang dari 37% maka APU harus segera dimatikan dengan tujuan adalah untuk menghindari kerusakan pada motor starter. Apabila keterlambatan terjadi pada kecepatan putaran di atas dari 37% dan kecepatan putaran tidak dapat mencapai kecepatan putaran idle maka APU harus dimatikan, hal ini menunjukan bahwa proses starting engine APU berjalan tidak normal atau tidak sempurna. Apabila APU tetap dioperasikan dan tidak dimatikan maka APU akan tetap dapat beroperasi tetapi fungsi utamanya sebagai penyedia elektrikal dan pneumatik tidak dapat terpenuhi. 4.7 Trouble Shooting

Apabila puraran APU turn saat beban bleed diberikan, maka hal ini akan menyebabkan terjadinya kegagalan dalam menyupalai pneumatic power. Trouble ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu :

Terjadi masalah pada fuel control unit (FCU). Tersumbatnya filter pada low pressure fuel filter. Tersumbatnya filter pada high pressure fuel filter. Terjadi masalah pada APU fuel valve. Terjadi masalah pada combustor unit.4.4 Cara Mengatasi Trouble Shooting

Mengecek FCU apakah ada masalah pada saat menyuplai fuel dari FCU ke combustion chamber. Mengecek apakah terjadi penyumbatan di low pressure fuel filter dan high pressure fuel filter. Mengecek apakah terjadi masalah di combustor unit, khususnya fuel atomizer (penyemprotan fuel ke dalam combustion chamber) bekerja dengan normal atau tidak. Mengecek beban airflow dari APU terbine plenum untuk saluran pneumatik yang ada di pesawat.Untuk melakukan pekerjaan di atas, dibutuhkan proses kerja sebagai berikut :

Start APU terlebih dahulu dan dioperasikan. Arahkan switch APU bleed yang berada di P5 ke posisi ON. Pastikan bleed valve terbuka sekitar 12-14 detik. Cek apakah bleed air valve terbuka setelah 12-14 detik. Apabila aliran fuel cukup bagus maka shut down APU, lalu cek aliran sistem fuel APU. Apabila aliran fuel cukup bagus maka cek APU dry motoring dan apabila kerjanya bagus maka, lanjutkan cek pada aliran fuel untuk fuel atomizer.

Apabila permasalahan terjadi pada fuel atomizer maka langkah selanjutnya mengganti combustor unit.