BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDi zaman sekarang ini kegunaan listrik memang bukan merupakan hal yang baru, namun merupakan kebutuhan pokok yang mutlak harus terpenuhi. Oleh karena itu berbagai cara telah dilakukan orang untuk mendapatkan dan memenuhi kebutuhan tersebut. Kemudian didirikan pembangkit-pembangkit untuk mendapatkan listrik baik untuk keperluan industri maupun keperluan rumah tangga. Telah kita kenal sekarang ini bermunculan antaran lain : pembangkit listrik tenaga air, diesel, nuklir uap, angin, surya, gas dan masih banyak lagi yang masih dalam pengembangan ilmuwan. PT. Pertamina (Persero) RU (Refinery Unit) III merupakan salah satu perusahaan yang mengelola sumber energi yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat seperti bahan bakar minyak dan gas. Minyak dan Gas Bumi sebagai sumber energi memegang peranan sangat penting didalam menunjang perkembangan dan kemajuan industri pada saat ini. Selain dari pada itu minyak dan gas bumi sebagai sumber devisa negara juga memegang peranan yang tak kalah pentingnya di dalam menunjang laju pembangunan nasional. Sektor industri migas merupakan konsumen terbesar dalam memakai energi dibandingkan dengan sektor industri lain. Dengan demikian biaya yang ditimbulkan akan semakin besar pula. Bila tidak dapat memanfaatkan energi dengan sebaik mungkin maka akan menimbulkan kerugian yang sangat besar.Setiap perusahaan yang bergerak di bidang industri, terutama industri yang mengelola minyak dan gas sangat membutuhkan sumber energi penunjang yang sangat membantu dalam kelancaran proses produksi guna meningkatkan hasil produksinya. PT. Pertamina (Persero) RU III memiliki beberapa bagian yang berperan sangat penting dalam kelancaran proses produksi, salah satu dari bagian tersebut adalah bagian Utilities.Bagian Utilities terutama unit penyedia listrik merupakan suatu unit yang tidak dapat terpisahkan dari proses utama dari suatu kilang minyak maupun industri. Pertamina RU III memiliki tiga pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) atau disebut gas turbin yang masing-masing berkapasitas 31 MW. Alasan pemilihan jenis pembangkit ini adalah operasi penyediaan daya dibangkitkan lebih cepat, kelebihan lain yag dimiliki yaitu untuk menghasilkan daya yang besar dibutuhkan ruangan yang kecil. Konsumsi energi pada peralatan turbin gas ini bersumber dari putaran poros turbin gas. Prinsip paling mendasar yang diterapkan pada turbin gas adalah ekspansi (pemuaian) gas di dalam suatu ruang. Apabila ruangan tersebut diberi saluran penyembur (nozzel), maka gas yang memuai tadi akan keluar melalui nozzel membentuk suatu semburan. Semburan gas ini mempunyai energi, yang apabila dilewatkan pada suatu kipas atau sudu-sudu akan menyebabkan sudu tersebut berputar. Untuk memuaikan gas dalam ruang bakar tersebut, bisa dilakukan dengan memanaskan atau membakar gas tersebut. Tetapi semburan gas ini kurang kuat untuk menggerakkan sudu-sudu yang dilewatinya. Supaya semburan gas tersebut mempunyai tekanan yang cukup kuat, maka gas yang dipanaskan itu harus mempunyai tekanan yang cukup tinggi. Hal ini dicapai dengan menggunakan kompressor untuk menaikkan gas masuk ke dalam ruang bakar. Poros kompressor terputar karena poros turbin yang berputar dan single shaft.Beberapa kelebihan dari sistem pembangkit listrik tenaga gas ini menjadikan alasan pemilihan judul kertas kerja wajib (KKW), yaitu Evaluasi Performance Gas Turbin 2015 UA Setelah Overhaul di Power Station II UTL / Production.

1.2Tujuan Penulisan Penulisan kertas kerja wajib ini mempunyai tujuan antara lain : Memenuhi syarat untuk mengikuti ujian akhir Program Bimbingan Praktis Ahli Teknik (BPAT) Tahun 2009. Untuk melakukan evaluasi kinerja Gas Turbin 2015 UA setelah Overhaul.

1.3Batasan MasalahAgar Permasalahan yang diajukan tidak terlalu meluas, maka lingkup masalah yang akan dibahas adalah : Efisiensi yang dihasilkan oleh gas turbin 2015 UA sebelum dan sesudah Overhaul. Faktor faktor yang mempengaruhi efisiensi gas turbin.

1.4 Sistematika PenulisanSistematika penulisan dari kertas kerja wajib (KKW) adalah sebagai berikut :I. Pendahuluan Berisi tentang latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan.II. Orientasi umumBerisi tentang : Sejarah singkat Pertamina Unit Pengolahan III Plaju Struktur Organisasi Seksi PPTL / U terdiri dari Power Generation System, Steam Generation System, Fuel System, Pengadaan udara bertekanan Instrumen air dan Nitrogent plant. Auxiliary terdiri dari unit penyediaan air baku, unit penjernian air, pengadaan air pendingin dan Boiler Feed Water. Keselamatan KerjaIII. Dasar TeoriBerisi tentang dasar teori mengenai gas turbin dan pengoperasian gas turbin.IV. Pembahasan Berisi tentang data sistem yang akan dipakai untuk perhitungan efisiensi gas turbin.V. Kesimpulan dan Saran

BAB IIORIENTASI UMUM

2.1 Sejarah SingkatPertamina RU-III Plaju adalah salah satu dari tujuh Refinery Unit yang dimiliki Pertamina. Kilang Pertamina RU-III Plaju dibangun oleh Pemerintah Hindia Belanda pada tahun 1920 dengan tujuan untuk mengolah minyak mentah yang berasal dari Prabumulih dan Jambi. Pada tahun 1957 kilang ini diusahakan oleh BPM (Batavche Petroleum Matscappij). Pada tahun 1965 Pertamina membeli kilang Plaju dari PT. SHELL ( EX. BPM ), yang terletak di sebelah selatan sungai Musi dan sebelah barat sungai Komering, oleh karena itu kilang minyak RU-III dikenal juga dengan nama Kilang Musi. Kilang Sei Gerong di bangun oleh Stanvac Esso pada tahun 1920 juga dibeli oleh Pertamina pada tahun 1970. Kilang ini terletak di persimpangan sungai Musi dan sungai Komering.Semenjak Pertamina mengambil alih ke dua kilang tersebut banyak perubahan yang telah dilakukan sesuai dengan perkembangan dan kemajuan zaman dan teknologi.Seiring dengan kemajuan teknologi Pertamina RU III Plaju telah melakukan perkembangan yang pesat dengan tidak hanya bergerak pada industri minyak dan gas bumi saja namun juga pada industri petrokimia. Kilang Plaju dan Sei Gerong dioperasikan secara integrasi sehingga diperoleh tingkat efisiensi yang cukup tinggi dibandingkan apabila kilang-kilang tersebut beroperasi secara terpisah. Untuk itu di bangun Jembatan Integrasi Plaju Sei Gerong sehingga memudahkan transportasi bahan baku dan produksi antara kedua kilang tersebut.Pada tahun 1972 dibangun Asphalt Blowing Plant yang berkapasitas 45.000 ton/jam yang kemudian dikelola oleh pihak swasta dengan sistem Kerja Sama Operasi (KSO), dan setahun kemudian (1973) dibangun juga pabrik Polypropylene. Pada tahun 1982 dibangun Proyek Aromatic Center bersamaan dengan Proyek Kilang Musi I yang merupakan bangunan tambahan sarana utilities untuk menunjang kehandalan operasi kilang. Pembangunan proyek ini tidak lepas dari persetujuan Pemerintah sebagai pemilik perusahaan, karena Pertamina merupakan Badan Usaha Milik Negara (BUMN). Namun sekarang Pertamina sedang berbenah diri agar nanti dapat menjadi suatu perusahaan yang mandiri sehingga dapat menjadi sebuah Perseroan Terbatas (PT) murni dan mampu bersaing di zaman globalisasi.TA / PTA mulai beroperasi pada bulan April 1986 dengan menghasilkan tepung PTA sebagai bahan baku pembuat tekstil dengan kapasitas 225.000 ton/tahun, tetapi karena pertimbangan keekonomian maka sejak tanggal 14 januari 2007 kilang TA/PTA tidak dioperasikan lagi dengan alasan kerugian.Pada tahun 1992 dibangun pabrik Polypropylene baru dengan kapasitas yang lebih besar yaitu 45.200 ton/tahun, dan Pabrik yang lama (Polypropylene I) dibongkar pada tahun 1998. Dan pada tahun 1993 dilaksanakan Proyek Kilang Musi II (PKM II) di area Utilities Power Station I dan II (PS I dan II). Proyek Kilang Musi II ini bertujuan untuk menambah beberapa fasilitas unit penunjang operasi seperti penambahan satu Unit Gas Turbine (GT 2015 UC) beserta satu unit WHRU 2010 UC serta sarana yang lainnya.

2.2 Struktur Organisasi Pertamina Unit Pengolahan III Plaju di pimpin oleh seorang General Manager (GM) Refinery yang dibantu oleh beberapa orang Manager dan Head Section.

Sebagaimana terlampir pada Lampiran. 1 adalah sebagai berikut: PRODUCTION MANAGER REFINERY PLANNING & OPTIMIZATION MANAGER MAINTENANCE PLANNING & SUPPORT MANAGER MAINTENANCE EXECUTION MANAGER ENGINEERING & DEVELOVMENT MANAGER RELIABILITY MANAGER PROCUREMENT MANAGER HSE MANAGER COORDINATOR OPI GENERAL AFFAIRS MANAGER

Khusus untuk Manajer Kilang membawahi Manajer Produksi I (Man Prod I) yang membawahi unit-unit yang ada di kilang termasuk Utilities, sedangkan untuk unit Polypropylene langsung dibawahi oleh Manajer Kilang.Struktur organisasi Utilities sebagaimana terlampir pada lampiran 2, dipimpin oleh seorang Section Head ( Ka UTL ) yang dibantu oleh beberapa orang : Kepala Pusat dan Pembangkit Tenaga Listrik dan Uap Yang membawahi semua Pengawas Jaga yang berada di Power Station I dan II ( PS I dan PS II ). Kepala AuxiliaryYang membawahi semua Pengawas Jaga yang berada di Auxiliary Plaju dan Sei Gerong. Pengawas Utama DistribusiYang membawahi semua Pengawas Jaga distribusi Plaju dan Sei Gerong dan Pengawas Harian. Pengawas Penunjang OperasiMembantu dalam pemecahan dan perumusan permasalahan yang menyangkut operasi Utilities Asisten Chemical Administrasi Pengawas Jaga regu bergilir A, B, C dan DDi PPTL / U, Auxiliary dan Distribusi baik yang ada di Plaju maupun yang ada di Sei Gerong.

2.3 UtilitiesSebagai unit pendukung utama operasional kilang, Utilities di harapkan dapat beroperasi dengan baik dan handal. Untuk memenuhi kebutuhan operasi kilang, utilities bertugas menyediakan kebutuhan seperti : 1. Air Bersih 2. Air Pendingin (cooling tower once-trough dan Cooling tower circulating) 3. Air Demin4. Udara Bertekanan 5. Nitrogen6. Listrik7. Uap Bertekanan dan 8. Udara Instrumentasi

2.3.1 Tugas dan Fungsi UtilitiesTugas dari pada bagian utilities adalah pendukung utama operasional kilang agar menjadi kilang yang handal dan maju.Sedangkan fungsi utilities adalah menyediakan kebutuhan akan energi seperti : Penyediaan Uap Bertekanan Penyediaan Energi Listrik Penyediaan Air Bersih (water treating unit) Penyediaan Udara Bertekanan Penyediaan Air Pendingin (cooling tower once-trough dan Cooling tower circulating). Penyediaan NitrogenDengan demikian tugas dan fungsi bagian utilities menjadi sangat penting dalam menjamin kehandalan operasi Pertamina Unit Pengolahan-III Plaju, karena apabila terjadi gangguan pada unit Utilities akan mempengaruhi operasional kilang secara keseluruhan.Mengingat hal tersebut diatas, sangatlah wajar apabila didalam mengoperasikan unit utilities dibutuhkan tenaga-tenaga yang profesional (ahli) di dalam bidangnya sehingga kegagalan yang disebabkan oleh kesalahan manusia (Human Error) dapat dihindari. Karena kegagalan operasional utilities berarti kerugian bagi Pertamina.

2.3.2 Sarana dan Fasilitas Utilities Sarana dan fasilitas yang ada di Utilities PS II Plaju terdiri dua seksi yaitu seksi PPTL / U dan Auxiliary.

2.3.2.1 Pengadaan Uap Bertekanan Untuk menghasilkan uap bertekanan terdapat 5 ( lima ) buah boiler dengan rincian: 3 (tiga) buah WHRU 2010 UA, WHRU 2010 UB, dan WHRU 2010 UC yang dapat menghasilkan uap dengan kapasitas 68 ton / jam. Panas yang dimanfaatkan berasal dari buangan Gas Turbin Generator yang bertemperatur 470 C. Disamping panas yang berasal dari buangan gas turbin juga terdapat fasilitas untuk bahan bakar gas untuk menaikan produksi. Bila beban dari boiler melebihi dari panas yang diserap dari gas turbin maka dijalankan bahan bakar gas untuk memenuhi kekurangan tersebut. Selain WHRU juga terdapat 2 (dua) buah package boiler (2011 UA dan 2011 UB) yang mempunyai kapasitas 50 ton / jam dengan temperature 385 C dan tekanan 42 kg / cm2.Package Boiler menggunakan dua pengapian (double firing) yang menggunakan bahan bakar cair dan bahan bakar gas namun dengan berbagai pertimbangan sekarang yang digunakan hanya bahan bakar gas.Uap yang dihasilkan dari boiler tersebut berupa uap dengan tekanan tinggi (high press) dengan tekanan 42 kg / cm2 dan temperatur 385 C. Uap yang dihasilkan digunakan untuk : Penggerak. Pemanas. Membantu dalam proses kilang.

2.3.2.2 Pengadaan Energi ListrikListrik merupakan kebutuhan energi pokok yang digunakan untuk menggerakan motor-motor listrik, dan juga untuk penerangan di perkantoran dan perumahan pekerja Pertamina, yang dihasilkan dari: 3 (tiga) unit Gas Turbin Generator ( GT 2015 UA / UB / UC ) dengan kapasitas masing-masing generator 31 MW. 1 (satu) unit Steam Turbine Generator (ST 2017 U) dengan kapasitas 3,1 MW untuk pengaman power di Utilities dan TA / PTA Plant. 1 (satu) unit Emergency Diesel Generator ( EDG 2016 U ) yang mempunyai kapasitas 0,75 MW untuk keperluan Emergency Power.

2.3.2.3 Pengadaan Air BersihAir merupakan kebutuhan pokok dalam kehidupan sehari-hari, begitu juga untuk kepentingan industri. Air yang digunakan untuk kebutuhan kilang Plaju berasal dari air permukaan yaitu Sungai Musi dan Sungai Komering. Water treating unit (WTU) berfungsi untuk menghilangkan suspendid solid yang tersuspensi dalam air baku ( Raw Water ) melalui proses klarifikasi.Proses klarifikasi yang terjadi melalui tiga tahapan yaitu :1. KoagolasiProses penetralan partikel-pertikel yang ada dalam air sehingga sesamanya saling tolak menolak dan dapat diendapkan bersama-sama.2. FlokulasiKelanjutan hasil koagolasi dimana partikel-partikel halus hasil koagolasi membentuk suatu gumpalan yang lebih besar sehingga lebih mudah mengendap.3. SendimentasiSuatu proses yang bertujuan memisahkan atau mengendapkan zat-zat padat dalam air dengan memanfaatkan gaya gravitasi.

2.3.2.4 Pengadaan Air Pendingin ( Cooling Water )Air pendingin atau cooling water adalah air yang digunakan sebagai pendinginan proses pada peralatan penukar panas ( cooler condenser ), peralatan transportasi (pompa, kompressor), dan lain-lain. Cooling water pada Utilities terdapat dua macam yaitu :1. Cooling water once-throughAir pendingin yang diambil dari sungai komering dan digunakan untuk mendinginkan sistem kemudian dibuang.2. Cooling water circulatingAir pendingin yang diambil dari cooling tower basin, disirkulasikan keparalatan yang memerlukan pendinginan kemudian dikembalilkan lagi ke cooling tower basin. Karena disirkulasikan dalam loop terbuka maka kemungkinan terjadi penguapan dan Blow down sehingga memerlukan make-up water dan bahan kimia.

2.3.2.5 Pengadaan Udara BertekananUnit ini dioperasikan dengan tujuan menyediakan udara bertekanan yang akan digunakan untuk sistem instrumentasi, untuk keperluan pabrik dan untuk keperluan bahan baku pada unit nitrogen plant. Sarana yang terdapat pada unit ini adalah: 3 (tiga) Unit Kompresor yaitu 2025 JA / JB dan JC digunakan untuk menyediakan udara kempa bagi keperluan kilang dan sistem instrumentasi. 1 (satu) unit air dryer yang berfungsi sebagai pengering udara agar didapat udara kering, bebas minyak dan debu. 3 (tiga) Unit Centrifugal Air Compressor 2027 JA, JB dan JC.

1 (satu) Unit Instrument Air Receiver Tank 2026 F sebagai tempat untuk menampung udara temperatur yang keluar dari air dryer sebelum didistribusikan ke konsumen.

2.3.2.6 Nitrogen PlantUnit Nitrogen Plant berfungsi untuk memproduksi nitrogen untuk keperluan di unit TA / PTA plant, blanketing tanki dan back up pada air instrument system bila terjadi kegagalan. Pada dasarnya pembuatan nitrogen adalah pemisahan antara oksigen dan nitrogen yang ada di udara berdasarkan perbedaan titik didihnya.

2.3.2.7 Unit DemineralisasiUnit demineralisasi adalah bertujuan memproduksi air yang bebas mineral, yang akan dipergunakan untuk kepentingan proses di TA / PTA plant, penambahan boiler feed water, pure water pada unit hidrogen plant. Adapun proses yang digunakan pada demineralisasi untuk menghilangkan garam-garam mineral yang terdapat di dalam air dilakukan dengan cara pertukaran ion (ion exchange).

2.3.2.8 Fuel SystemJenis bahan bakar yang digunakan ada dua macam yaitu bahan bakar gas dan bahan bakar cair. Bahan bakar gas yang berasal dari lapangan (Mixed Gas) melalui Knock Out Drum 2086 F digunakan untuk pembakaran pada boiler WHRU ( 2010-UA / UB / UC) dan pada Package Boiler (2011-UA / UB).Gas yang melalui 2081 F digunakan untuk bahan bakar pada gas turbin, sedangkan bahan bakar cair yang berupa residu ( heavy fuel oil ) digunakan pada boiler 2011 UA / UB dan ke TA / PTA didistribusikan melalui sebuah tanki timbun 2075 F.Diesel fuel oil disuplai dari kilang dan ditampung pada tanki 2074 F, dan sebagai back up apabila suplai gas lapangan ke gas turbin generator terganggu.

2.4Keselamatan dan Kesehatan KerjaBekerja dalam lingkungan industri migas dituntut mempunyai kemampuan dan keahlian yang memadai. Sifat pekerjaan yang ditangani mengandung resiko tinggi terhadap bahaya seperti adanya tekanan dan temperatur kerja suatu peralatan yang sangat tinggi, peralatan yang berputar dengan putaran tinggi dan adanya zat-zat beracun yang dibutuhkan pada proses operasi. Ruang lingkup pekerjaan yang demikian akan membawa konsekuensi logis pentingnya aspek keselamatan dan kesehatan kerja bagi operator dan peralatan itu sendiri.Dengan demikian alat-alat pengaman pada peralatan yang beroperasi harus diyakinkan dapat berfungsi dan bekerja dengan sempurna. Begitu pula terhadap alat-alat keselamatan kerja bagi operator juga harus memadai seperti pemakaian earplug, sepatu keselamatan, sarung tangan, dan sebagainya pada saat bekerja. Tidak kalah pentingnya dalam menjaga operasi kilang yang handal dan aman, maka faktor sumber daya manusia sebagai pelaksana di lapangan haruslah mempunyai kemampuan yang memadai juga faktor-faktor non teknis, seperti prosedur kerja yang aman akan menunjang keberhasilan suatu pekerjaan dan akhirnya membawa keuntungan bagi perusahaan dan pekerja itu sendiri.

BAB IIIGAS TURBIN

3.1Dasar TeoriGasTurbin merupakan mesin penggerak yang memanfaatkan energi fluida yang terkandung dalam gas sebagai fluida kerjanya. Energi fluida yang mempunyai energi kinetik tinggi tersebut digunakan untuk mendorong sudu (Bucket Turbine Wheel), sehingga menghasilkan gerak putar pada rotor.Energi kinetik tersebut didapatkan dari hasil proses ekspansi gas setelah gas mengalami proses pembakaran.Proses-proses yang terjadi pada suatu sistim turbin gas adalah sebagai berikut :-Pemampatan ( compression ), udara luar dihisap dan dimampatkan-Pembakaran ( combustion ), udara dan bahan bakar dicampurkan dan dibakar.-Pemuaian ( expansion ), gas hasil pembakaran memuai dan mengalir keluar melalui nozzel.-Pembuangan gas ( exhaust ), gas hasil pembakaran dikeluarkan ke atmosfer.Dari segi perubahan momentum fluida kerjanya, turbin gas dibedakan menjadi dua golongan utama, yaitu :a.Turbin Impulse, adalah turbin yang proses ekspansi dari fluida kerja ( proses penurunan tekanan ) hanya terjadi didalam sudu-sudu tetapnya saja (nozzel).b.Turbin Reaksi, adalah turbin yang proses ekspansi dari fluida kerja terjadi didalam sudu tetap maupun didalam sudu geraknya.

Gambar 3.1, Turbin impuls dan reaksi

3.2Klasifikasi GasTurbinBeberapa type dan ukuran dari gas turbin, dapat diklasifikasikan sebagai berikut :1. Berdasarkan sistim operasinya Stand by duty (Siaga) Continous duty (beroperasi terus menerus)2. Berdasarkan jenis bahan bakar yang dipakai Bahan bakar cair (Distilate) Bahan bakar gas Bahan bakar cair dan gas (Dual Fuel)3. Berdasarkan arah aliran fluida Aliran aksial (Axial Flow) Aliran Radial (Radial Flow)4. Berdasarkan konfigurasi poros (Shaft Configuration) Poros tunggal (Single Shaft) Poros terpisah (Split Shaft)

5. Berdasarkan siklus fluida kerja Siklus terbuka (Opened Cycle) Siklus tertutup (Closed Cycle)6. Berdasarkan sistim belahan rumah turbin dan kompresor Belahan horisontal (Horizontal split casing) Belahan vertikal (Vertical split casing)

Pada umumnya turbin gas menggunakan poros tunggal (Single Shaft) atau Poros terpisah (Split Shaft). Turbin poros tunggal, dimana poros gas producer dan poros power turbin merupakan satu poros. Dengan demikian, putaran poros gas producer dan poros power turbin selalu sama. Jenis ini sangat cocok untuk beban yang tidak banyak mengalami fluktuasi. Jenis turbin ini umumnya digunakan sebagai penggerak generator listrik (Generator Drive).Turbin dengan poros terpisah, dimana poros gas producer terpisah dengan power turbin, tetapi masih terletak pada sumbu putar yang sama. Keuntungan memakai turbin jenis poros terpisah, adalah jika terjadi perubahan beban secara tiba-tiba, kerja daripada kompresor tetap, sehingga debit udara yang dihasilkan kompresor juga tetap. Jenis turbin ini umumnya dipakai untuk penggerak mekanis (Mechanical Drive), misalnya kompresor dan pompa.

3.3Prinsip Kerja Gas Turbin

Exhaust (Gas Buang)Bahan Bakar

Ruang Pembakarann

UdaraAtmosfir

KompresorTurbin

Daya Keluaran ke Generator / Compressor/ Blower dll

Daya Keluaran keAccessories Gearbox & Perangkat Starting

Gambar 3.2, prinsip kerja gas turbin MS 6001

Sistim gas turbin pada dasarnya mempunyai 3 bagian yaitu :-Kompresor Udara ( Axial Flow Compressor )-Ruang Pembakaran ( Combustion Chamber )-Turbin dan Exhaust.

Udara dari atmosfir melalui filter udara, mengalir masuk dan dimampatkan oleh kompresor sehingga tekanan dan temperatur udara naik. Kemudian udara mengalir masuk kedalam ruang bakar, didalam ruang bakar disemprotkan bahan bakar sehingga bahan bakar dan udara bercampur dengan perbandingan tertentu dan dinyalakan oleh busi (ignition plug) dan terjadilah proses pembakaran secara terus-menerus pada tekanan yang relatif konstan (constant pressure cycle).Proses pembakaran menyebabkan kenaikan temperatur dan pengembangan volume gas hasil pembakaran. Gas hasil pembakaran keluar dari ruang bakar mengalir masuk kedalam nozzel atau stator. Pada stator, energi tekanan / potensial gas mengalami penurunan tekanan tetapi energi kecepatan gas keluar stator makin naik / tinggi.Kemudian sejumlah massa gas dengan energi kecepatan yang tinggi mendorong turbin untuk melakukan kerja memutar sudu jalan (rotor) sehingga timbul energi mekanik pada poros turbin.Energi kecepatan gas sebagian telah diubah menjadi energi mekanik turbin maupun melawan gesekan, sedangkan sisa energi gas berupa panas dibuang ke atmosfir melalui saluran buang (exhaust stack). Pada gas turbin secara umum lebih kurang 60 % daya yang dihasilkan turbin dipergunakan untuk menggerakkan kompresor udara (axial compressor) itu sendiri dan sisanya dipergunakan untuk mengerakkan beban (generator, pompa, kompresor dan peralatan lainnya).

3.4Siklus Ideal Gas Turbin (Siklus Brayton)Siklus terbuka gas turbin merupakan siklus yang paling sederhana dan sering disebut siklus Brayton, yang dapat digambarkan pada diagram P-V dan T-S.Siklus Brayton terdiri dari proses :1-2 Proses kompresi secara isentropik di kompresor2-3 Proses pemasukan panas secara isobar di ruang bakar3-4 Proses ekspansi secara isentropik didalam turbin4-1 Proses pembuangan panas secara isobar di exhaust

Gambar 3.3, Siklus Brayton udara standard

3.5Komponen Utama dan FungsinyaPeralatan yang ada pada sebuah gas turbin dapat dibagi atas beberapa bagian yang terdiri dari :1. Bagian saluran udara masuk (Air inlet equipment)2. Bagian pemampat udara (Compressor assembly)3. Bagian pembakaran (combustion assembly)4. Bagian turbin (Turbin assembly)5. Bagian pembuangan (Exhaust assembly)

KompresorRuang Bakar 10 buahOutlet Gas Panas (Exhaust)

Turbin

Inlet Udara ke Kompresor

Gambar 3.4, Komponen utama turbin

3.5.1 Komponen Kompresor Kompresor yang dipergunakan adalah jenis axial-flow, terdiri dari rotor kompresor dan rumah kompresor (stator). Termasuk di dalam rumah kompresor adalah Inlet Guide Vane, sudu-sudu rotor dan stator sebanyak 17 baris (row), dan exit guide vane. Di dalam kompresor, udara bergerak di antara sudu-sudu rotor dan stator, dikompresi di dalam barisan sudu-sudu tetap dan sudu-sudu berputar yang berbentuk airfoil. Sudu-sudu rotor sebagai pemberi daya dorong untuk mengkompresi udara dan sudu-sudu tetap mengalirkan udara dengan sudut yang pas ke sudu-sudu putar tingkat berikutnya, sehingga bisa diperoleh udara kompresi sesuai dengan kebutuhan. Udara kompresi keluar melalui compressor discharge casing ke ruang bakar. Udara yang diekstraksi dari kompresor dipergunakan untuk pendinginan turbin, perapat-bearing (bearing sealing) dan selama start-up mengontrol pulsasi.

KompresorInlet Guide Vane

Udara Masuk

Gambar 3.5 Komponen kompresor

3.5.1.1 Rotor Rotor kompresor terdiri dari rangkaian 17 piringan roda, 2 stubshaft, baut pengikat, dan sudu-sudu rotor kompresor. Sudu-sudu rotor tingkat pertama dipasang pada roda bagian depan dari stubshaft Tiap roda dan bagian roda dari tiap stubshaft mempunyai saluran (slot) di sekeliling-luarnya. Sudu-sudu rotor dipasangkan ke dalam slot tersebut, dan piringannya dirangkai menjadi satu menggunakan baut panjang. Agar dapat berimbang pada saat putar, dilakukan pengaturan posisi yang selektif. Setelah semua piringan roda dirangkai menjadi satu, dilakukan penyeimbangan dinamis (dynamic balancing) dengan toleransi sangat kecil.

Gambar 3.6 Rotor kompresor

Di piringan sudu kompresor tingkat ke-7, terdapat alur untuk mengalirkan udara ekstraksi yang dipergunakan untuk pendinginan turbin, yang diekstraksi dari antara roda-roda sudu tingkat k-6 dan ke-7.Bagian ujung depan dari stubshaft dibubut untuk tempat bantalan journal No.1 dan bantalan thrust aktif maupun tidak aktif, dan sebagai permukaan perapat (sealing surface) untuk oil seal bantalan No.1 dan udara perapat tekanan-rendah dari kompresor.

3.5.1.2 Stator Area stator dan rumahnya dibentuk oleh 5 komponen bagian utama, yaitu:a. Inlet casing.b. Inlet Guide Vanes.c. Forward Compressor Casing.d. After Compressor Casing.e. Compressor Discharge Casing Bagian-bagian tersebut, dihubungkan dengan rumah turbin (turbine shell) dan rangka exhaust (exhaust frame) membentuk struktur utama turbin gas. Bagian ini menyangga rotor di titik-titik bantalan dan membentuk dinding luar dari aliran gas panas ke luar. Dinding bagian dalam dari rumah kompresor mempunyai kelonggaran sangat kecil dengan ujung sudu-sudu kompresor.

a. Inlet casing Inlet casing, terletak di bagian depan dari turbin gas. Fungsi utamanya adalah menyama-ratakan (uniformly) aliran udara masuk ke kompresor. Inlet casing juga mendukung bantalan turbin No.1. Rumah bantalan bagian bawah dicor menyatu dengan bagian dalam dari bellmouth, sedangkan rumah bantalan bagian atas dapat dilepas, dan disatukan dengan rumah bantalan bagian bawah menggunakan sambungan baut.

Gambar 3.7, Inlet casing kompresor

b. Variable Inlet Guide Vane (IGV) Variable Inlet Guide Vane (IGV) diletakkan di bagian belakang dari inlet casing. Vanes akan memberi efek pada jumlah udara yang masuk ke kompresor. Gerakan dari IGV di atur oleh tenaga hidrolik yang berasal dari silinder hidrolik memutar ring bergerigi dan ring memutar roda-gigi kecil yang terhubung dengan tuas klep

IGV

Gambar 3.8, Inlet guide vane

c. Forward Compressor Casing (Rumah kompresor Bagian Depan). Forward Compressor Casing berisi kompresor tingkat pertama sampai tingkat ke empat dan menyalurkan beban ke rumah kompresor bagian belakang (After Compressor Casing).d. After Compressor Casing (Rumah kompresor Bagian Belakang). After Compressor Casing berisi kompresor tingkat 5 sampai dengan tingkat 10. Tempat ekstraksi pada casing memungkinkan menarik udara dari tingkat 5 dan tingkat 10. Udara ekstraksi ini digunakan untuk pendingin dan perapat (Cooling And Sealing Air), serta digunakan untuk mengendalikan pulsasi pada saat start dan stop turbin gas.

e. Compressor Discharge Casing (Rumah Kompresor Discharge) Compressor discharge casing adalah sisi akhir dari bagian kompresor. Sisi ini adalah bagian paling panjang yang di-cor langsung secara tunggal (tidak dipotong- potong), hal ini disebabkan pada titik-tengah antara penyangga depan dan penyangga belakang merupakan titik-kunci dari struktur turbin gas. Fungsi dari discharge casing adalah sebagai tempat tujuh tingkat terakhir kompresor, membentuk dinding- dalam dan dinding luar compressor diffuser, menjadi penyangga-dalam dari nozzle tingkat 1, dan menghubungkan stator dan stator turbin, serta sebagai penyangga ruang bakar (Combustion Chambers). Compressor discharge casing terdiri dari dua silinder, satu sebagai terusan dari rumah kompresor dan satu sebagai silinder-dalam yang melingkari rotor kompresor. Kedua silinder tersebut diposisikan konsentrik oleh 10 buah radial struts. Struts tersebut memanjang dari sisi luar silinder dalam ke bulkhead vertikal. Bulkhead mempunyai 10 buah lubang terbuka sebagai jalan aliran-udara masuk ke sistem pembakaran dan sebagai penyangga 10 buah ruang bakar (Combustion Chambers).Diffuser dibentuk oleh ruang tirus antara silinder luar dan silinder dalam dari compressor discharge casing. Diffuser ini berfungsi untuk merubah kecepatan udara yang mengalir dari kompresor menjadi tekanan.

f. Sudu-sudu Kompresor (Blading). Sudu-sudu rotor dan stator dari kompresor berbentuk airfoil dan dirancang untuk mengkompresi udara secara efisien pada ujung sudu yang berkecepatan tinggi. Sudu-sudu ditanamkan ke piringan rotor menggunakan susunan dovetail. Dovetail tersebut sangat presisi dalam ukuran maupun posisinya, untuk menjaga masing-masing sudu pada posisi dan lokasi yang tepat pada roda.Untuk sudu-sudu stator tingkat 1 sampai tingkat 4 dipasangkan menggunakan dovetail yang sama dengan dovetail rotor ke dalam segment yang membentuk cincin. Cincin tersebut diselipkan pada alur (grove) yang ada dalam rumah stator dan dikunci pada tempatnya menggunakan pasak pengunci. Sudu-sudu tingkat 5 sampai dengan tingkat 17 dan exit guide vane no. 1 dan no. 2 mempunyai dovetail berbentuk persegi dan dipasangkan langsung pada alur melingkar yang ada di rumah stator. Agar sudu dapat melekat erat pada alur tersebut dipergunakan pasak-pengunci.

Gambar 3.9, Sudu rotor kompresor dan sudu stator kompresor

3.5.2 Bagian Pembakaran (Combustion Section) Sistem pembakaran menggunakan tipe pembakaran aliran-balik (reverse flow) terdiri dari 10 ruang bakar, mempunyai komponen berikut: liners, flow sleeve, transition piece, dan cross fire tube. Dilengkapi dengan flame detector, fuel nozzle, dan alat penyala (spark plug igniter). Gas panas yang ditimbulkan oleh pembakaran bahan bakar gas (BBG) di dalam ruang bakar digunakan untuk memutar rotor turbin.

Gambar 3.10. Combustion Arrangment

Pada sistem pembakaran aliran balik, udara bertekanan tinggi berasal dari discharge compressor mengalir melalui ruang di sekitar transition piece dan masuk melalui ruang menyudut yang ada di 10 buah liner-nya ruang bakar. Udara dari compressor discharge yang mengalir di sekeliling liner, masuk secara radial melalui lobang-lobang kecil yang ada pada dinding dan berbelok masuk ke dalam liner. Udara tersebut mengalir mengarah ke sisi liner discharge dan membentuk lapisan udara untuk melindungi dinding liner terhadap gas hasil pembakaran yang panas. BBG dipasok ke masing-masing ruang bakar melalui fuel nozzle yang berfungsi menyebarkan dan mencampur BBG dan udara dengan campuran tertentu.Gambar 3.11 diatas menunjukkan orientasi dari bagian-bagian pembakaran di sekitar ujung dari kompresor. Ruang bakar dinomori berlawanan dengan arah putar jarum jam bila dilihat dari sisi kompresor, dimulai dari bagian atas dari mesin. Pada gambar tersebut ditunjukkan letak busi-penyala dan flame detector.3.5.2.1 Ruang Bakar (Combustion Chamber) Udara dari kompresor masuk ke ruang bakar melalui ruang yang ada di tengah rumah gas turbin. Udara mengalir sepanjang sisi luar combustion liner mengarah ke sisi cap. Udara ini mengalir masuk ke dalam ruang radiasi melalui ujung nozzle yang memiliki ujung swirl dan melalui lobang-lobang di cap dan liner yang sudah ditakar oleh jumlah dan besarnya lobang-lobang pada cap dan liner. Gas panas hasil pembakaran dari zona reaksi mengalir ke zona thermal soaking kemudian masuk ke zona dilution di mana terjadi percampuran

Gambar 3.11, Komponen sistem ruang bakar gas turbin FS 6001B 2015 UA

udara tambahan dengan gas panas. Beberapa lobang dengan diameter tertentu memungkinkan menakar jumlah udara yang tepat sebagai media pendingin dari gas panas untuk mencapai suhu tertentu. Aliran udara di dalam ruang bakar dapat dilihat pada Gambar 3.12. Sepanjang combustion liner dan cap terdapat ruang sebagai jalan aliran udara untuk mendinginkan liner dan cap, Gambar 3.13 adalah combustion liner) dari gas turbin FS 6001B 2015 UA. Transition piece mengarahkan gas panas dari liner menuju ke nozzle tingkat 1. Komponen-komponen ruang bakar dapat dilihat pada gambar berikut. Komponen tersebut bila disatukan membentuk ruang bakar seperti gambar dibawah ini.

Gambar 3.12, Combustion liner dan komponen ruang bakar gas turbin FS 6001B 2015 UA.10 buah ruang bakar bentuknya identik, kecuali 4 buah yang berbeda, terdapat lobang sebagai tempat busi-penyala dan flame detector.

3.5.2.2 Busi Penyala (Spark Plug atau Igniter) Pembakaran dimulai dengan nyala api yang berasal dari loncatan bunga api yang terjadi pada ujung busi, lihat Gambar 3.14, Busi dipasang tegak lurus pada ruang bakar. Busi dilengkapi dengan per yang akan mendorong elektrode busi keluar bila belum terjadi pembakaran. Bila pembakaran telah terjadi di dalam ruang bakar, maka tekanan hasil pembakaran akan mendorong elektrode busi masuk ke dalam sangkarnya menjauhi ruang bakar, sehingga tidak akan terbakar ujungnya. Posisi Spark Plug berada pada ruang bakar nomor 1 dan 2.

Gambar 3.13, Busi (Spark Plug) dan Posisinya pada Ruang Bakar

Pada saat turbin di-start untuk pertama kalinya, dua busi yang letaknya berdampingan akan menyala membakar BBG yang ada di dalam ruang bakar, kemudian melalui cross fire tube nyala api diteruskan ke 8 buah ruang bakar yang lain.

3.5.2.3 Ultra Violet Flame Detector. Selama menjalani periode start-up, adalah sangat penting untuk mengetahui adanya nyala api di dalam ruang bakar, yang ditransmisikan ke sistem kendali. Untuk mendapatkan hal ini dipasang sistem pemantau yang terdiri dari 2 sensor yang dipasangkan pada ruang bakar dan di panel kendali dipasang amplifier electronic. Jenis sensornya adalah ultraviolet, yaitu sensor yang berisi suatu gas yang sangat peka terhadap sinar ultraviolet, yang terjadi bila zat hidrokarbon terbakar. Tegangan DC yang dipasok dari amplifier yang ada di panel kendali, dilewatkan di dalam gas tersebut. Bila terjadi nyala api (flame), maka terjadi ionisasi dari gas yang ada di dalam detector, yang merubah konduktansi rangkaian elektronik yang akan memberikan signal ke sistem dan mendefinisikan flame. Sebaliknya, ketidakadanya nyala api akan membangkitkan signal dan mendefinisikan no flame. Posisi Flame Detector berada pada ruang bakar nomor 7 dan 8. Bila telah terjadi nyala api di dalam ruang bakar, kemudian kedua flame detector mendeteksi adanya nyala api. Posisi flame detector dapat dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.14. Flame Detector

3.5.2.4 Fuel Nozzles. Masing-masing ruang bakar dilengkapi dengan nozzle bahan bakar yang mengantarkan sejumlah tertentu bahan bakar masuk ke dalam combustion liner. Bahan bakar gas disemburkan langsung ke dalam masing-masing ruang bakar melalui lobang-lobang terukur yang terletak di sudut-luar dari swirl plate. Bila digunakan bahan bakar cair, bahan bakar cair dikabutkan di dalam nozzle swirl chamber dengan menggunakan udara tekanan tinggi (Atomizing Air). Campuran udara dan bahan bakar cair yang telah dikabutkan disemprotkan ke dalam ruang pembakaran. Gambar 3.16 adalah fuel nozzle untuk 2 jenis bahan bakar, BBC (Bahan Bakar Cair) dan BBG (Bahan Bakar Gas). Mesin dapat dioperasikan menggunakan 2 jenis bahan bakar, secara campuran maupun menggunakan 1 jenis saja. Umumnya bahan bakar cair digunakan sebagai sistem cadangan bahan bakar, apabila terjadi kegagalan pada system bahan bakar utama (BBG).

Udara Atomizing

BBCBBG

Gambar 3.15, Fuel Nozzle Untuk 2 Jenis Bahan Bakar (Dual Fuel)

3.5.2.5 Cross Fire Tubes. 10 buah ruang bakar dihubungkan satu sama lain menggunakan cross fire tube. Cross fire tube berfungsi untuk menyebarkan nyala api yang berasal dari busi ke seluruh ruang bakar dengan cara menyebrangkan nyala api dari ruang bakar yang mendapat nyala api ke ruang bakar lainnya.

Gambar 3.16. Cross Fire Tube

3.5.2.6 Bantalan (Bearing) Gas Turbin Gas turbin mempunyai dua buah bantalan jurnal (journal bearing) untuk menopang rotor - turbin dan beban radial. Salah satu bearing, Bearing No.1, terdapat bantalan thrust bearing yang berfungsi untuk menahan beban aksial. Kedua bantalan tersebut di lumasi dengan minyak-pelumas bertekanan, dan agar minyak pelumas tidak bocor ke luar pada bantalan dilengkapi dengan sistem perapat (seals) menggunakan tirai udara-bertekanan yang berasal dari kompresor gas turbin. Bentuk fisik dari Thrust Bearing pada gas turbin 2015 UA digambarkan oleh Gambar 3.18, dan bentuk fisik Journal Bearing pada gas turbin 2015 UA digambarkan oleh Gambar 3.19.

Bearing SealsTilting Pad

Gambar 3.17. Thrust Bearing Gambar 3.18. Journal BearingKompresorBantalan No.2Bantalan No.1Turbin

Gambar 3.19. Letak Bantalan dalam Struktur Gas Turbin

3.5.3 Komponen Turbin Pada area rotor dengan 3 tingkat sudu-sudu (bucket) adalah tempat energi tinggi, tekanan gas panas yang dihasilkan oleh compressor dan bagian pembakaran, dirubah menjadi energi mekanik. Komponen turbin meliputi : rotor dan stator (nozzle) turbin, rumah turbin, exhaust frame, exhaust diffuser, dan shroud.

3.5.3.1 Rotor Rotor turbin terdiri dari piringan-piringan yang dirangkai menjadi satu menggunakan konstruksi baut-tusuk (through-bolted), terdiri dari distance piece, roda (wheel) tingkat-1, spacer tingkat-1 dan tingkat-2, roda (wheel) tingkat-2, spacer tingkat-3, roda tingkat-3, dan poros. Bagian-bagian tersebut dihubungkan dengan rotor kompresor dengan menggunakan flange yang diikat baut panjang. Rangkaian panjang dari bagian-bagain rotor turbin dan rotor kompresor diikat menjadi satu dan di-balancing secara teliti untuk menghindari adanya getaran yang berlebihan bila rotor dioperasikan.

Gambar 3.20, Rotor turbin

3.5.3.2 Sudu Turbin (Bucket) Sudu turbin atau lebih sering disebut bucket. Ukuran tinggi bucket naik secara bertingkat, bucket tingkat pertama lebih pendek dibanding bucket tingkat ke-dua, demikian juga bucket tingkat ke-tiga. Bucket tingkat pertama merupakan bagian yang langsung bersentuhan dengan gas panas dengan suhu kira-kira > 1000oC yang keluar dari Nozzle tingkat 1. Setiap bucket tingkat 1 mempunyai lobang-lobang pendingin di bagian bawah menuju bagian atas bucket, dari lobang tersebut udara pendinginan mengalir mendinginkan bucket yang suhunya relatif sangat tinggi.

Gambar 3.21, Sudu turbin

3.5.3.3 Sistem Pendingin Bucket Turbin. Rotor turbin harus didinginkan untuk mencapai suhu yang diizinkan sehingga beroperasi dengan baik, dan memperpanjang umur komponen. Pendinginan dilakukan oleh udara-bertekanan yang berasal dari kompresor. Sebagian udara tersebut masuk secara radial ke ruangan antara piringan (wheel) dan bucket. Daerah (area) ini disebut Wheelspace.

Dovetail

Lobang Pendingin

Gambar 3.22, Sistem Pendingin Bucket Turbin.3.5.3.4 Rumah Turbin (Turbin Shell). Rumah turbin dan bingkai exhaust (exhaust frame) membentuk bagian utama dari struktur stator gas turbin. Bagian ini mendukung nozzle turbin, shrouds, bantalan no.2, dan mendukung dari bagian dalam difuser exhaust turbin. Rumah turbin memegang posisi aksial dan radial dari shroud dan nozzles. Hal ini berarti menentukan clearance dan posisi relatif nozzle turbin terhadap bucket. Posisi ini sangat kritikal karena akan mempengaruhi kinerja turbin. Gas panas yang mengalir dalam rumah turbin merupakan sumber panas yang memanasinya. Untuk menjaga agar rumah turbin tetap bulat, maka perlu sekali mengurangi pemanasan berlebihan tersebut, untuk itu rumah turbin di didinginkan oleh udara yang berasal dari sudu kompresor tingkat 5 yang dialirkan secara aksial. Secara struktural, rumah turbin merupakan rangkaian yang terdiri dari potongan-potongan mulai dari inlet kompresor sampai exhaust diffuser-nya turbin, yang membentuk seluruh bangun turbin.

3.5.3.5 Nozzle Turbin. Dalam bagian turbin terdapat 3 (tiga) tingkat nozzle stasioneri yang berfungsi mengarahkan aliran gas panas dengan kecepatan tinggi sebelum mendorong bucket (sudu-putar) turbin, sehingga bucket dapat berputar menghasilkan tenaga. Untuk mengecilkan kebocoran energi di nozzle turbin, dipasang perapat (seals) pada sisi-atas dan samping dari nozzles turbin. Nozzle tingkat-1 adalah komponen gas turbin yang menerima panas paling tinggi, untuk mempertahankan kinerjanya perlu didinginkan agar panas tidak sampai berlebihan, untuk itu nozzle turbin tingkat-1 dilengkapi dengan banyak lobang-lobang pendingin.

Gambar 3.23, Segmen nozzel dan lobang pendingin

Agar rangkaian nozzle dapat tetap membentuk lingkaran sempurna dalam kondisi suhu yang sangat panas, maka lingkaran-nozzle tingkat-1 dibagi-bagi dalam segmen-segmen, bila dirangkai akan menjadi seperti gambar dibawah ini.

Gambar 3.24, 1 Stage Nozzle Assembly3.5.4 Air Intake Filter gas turbine 2015 UA.Berfungsi menyaring udara dari partikel kasar sampai debu sebelum masuk ke Compressor / Gas turbin.Terdiri dari 4 tingkat penyaringan :Tingkat I: Weather hoodTignkat II: Dust Louver Tingkat III: Emercleen RM. 80Tingkat IV: Dura Cell M. 60

3.5.5 Roda-Gigi (Gearbox) Dalam sistem gas turbin 2015 UA terdapat dua unit kotak roda-gigi (gearbox), yaitu Load Gearbox dan Accessories Gearbox. Load Gearbox berfungsi untuk menyesuaikan putaran poros gas turbin dengan putaran mesin yang digerakkan, misalnya Generator, Kompressor, Blower, dan lain sebagainya. Sedangkan Accessories Gearbox berfungsi untuk menghubungkan Starting Motor atau Starting Engine ke gas turbin sebagai pemutar awal poros turbin pada saat start-up.

Di samping itu accessories gearbox berfungsi memutarkan hydraulic pump, atomizing compressor, main-oil pump, mechanical tripping device, main-liquid fuel pump.

Gambar 3.25, Accesories Gearbox

3.6 Pengoprasian Gas Turbin

3.6.1 Persiapan sebelum start1.Yakinkan inlet damper WHRU posisi tertutup rapat, dan by pass damper posisi terbuka full2. Periksa level steam drum WHRU pada posisi 1/2 gelas duga.3. Periksa pintu-pintu air intake filter dalam keadaan tertutup.4. Periksa pelumasan untuk peralatan-peralatan sebagai berikut :a. Pompa cooling water G2 88 WC 1 & 2 (Lube Oil T-46)b. Booster air compressor (Meditran S-30)c. Lube Oil Reservoir Tank (T-32) normal 30 cm dibawah beamd. Diesel starting mean (Medripal 3)5. Perksa level bahan bakar diesel starting mean (solar), 50-70%. Isi jika kurang.6.Lakukan pemompaan agar line solar menuju ke injektor penuh berisi solar dan tidak terisi angin.7.Periksa level air pendingin diesel starting mean. Normal 50% jika kurang tambah.8.Periksa kerangan inlet / outlet air pedingin oil cooler yang dipilih harus dalam keadaan bukaan.9.Jika menggunkan pendingin sistem open circuit buka kerangan inlet / outlet air pendingin dari cooling tower, tutup kerangan air pendingin inlet / outlet fin fan cooler.10.Jika menggunkan pendingin sistem close circuit buka kerangan inlet / outlet fin fan cooler, tutup kerangan air pendingin inlet / outlet dari cooling tower. Periksa level air pendingin DIW di make up tank dalam keadaan cukup.11.Buka kerangan isap dan tekan kedua pompa cooling water G2 88 WC 1 & 2.12.Buka kerangan inlet dan outlet strainer cooling water di sebelah utara ruang gas turbin.13.Periksa damper saluran pembuangan blower G2 88 BT 1&2 harus posisi terbuka..Periksa kerangan vent dan drain pada line fuel gas dari kerangan utama fuel gas sampai speed ratio valve. Tutup rapat jika terbuka.15.Periksa handel VM-2 untuk rachet posisi miring kekiri.16.Buka pelan-pelan kerangan utama fuel gas untuk mengisi line sepanjang kerangan utama sampai speed ratio valve. Jika tekanan gas sebelum speed ratio valve sudah menunjukkan 18,5 kg/cm2, buka penuh kerangan gas tersebut.17.Dengan explosive meter periksa ruangan speed ratio valve untuk meyakinkan tidak ada bocoran gas.18.Buka kerangan bahan bakar solar, yang menuju gas turbin.19.Posisi switch di MCC 6 dan MCC DC.

ITEMSERVICEPOSISI SWITCH

88 TK 188 TK 288 VG 188 VG 288 AF 188 AF 288 FC 188 FC 288 FC 388 WC 188 WC 288 BT 188 BT 288 DS88 HR88 QA88 - QEExhaust Frame CoolingExhaust Frame CoolingEnclosure Fan (pendingin load gear)Enclosure Fan (pendingin load gear)Inertial Sparate FanInertial Sparate FanFin Fan CoolerFin Fan CoolerFin Fan CoolerCooling Water Circulation PumpCooling Water Circulation PumpTurbin Compart. Vent FanTurbin Compart. Vent FanDiesel Motor StarterHydrolic RachetAuxilary lube oil pumpEmergency Lube Oil PumpAutoAutoAutoAutoAutoAutoOffOffOffAutoAutoAutoAutoAutoAutoAutoOff

20. Jalankan Aux Lube Oil Pump dengan cara Cool Down On di Mark V, maka auxilary lube oil pump dan rachet akan jalan. Auxilary lube oil pump ini dijalankan lebih kurang jam supaya pelumasan mengalir merata keseluruh bantalan-bantalan, pada kondisi ini Rachet akan bekerja secara periodik. Rotor akan bergerak 47 derajat setiap 3 menit.

3.6.2 Prosedur Start Up1. Pilih fuel selector di layar Mark V pada posisi gas, distillate atau mix sesuai dengan yang dikehendaki.2. Pilih Master Selector dilayar Mark V pada posisi crank, fire atau auto sesuai dengan yang dikehendaki. Untuk start pertama biasanya dipilih crank selama lebih kurang 10 menit untuk mengusir kemungkinan adanya gas-gas explosif, dan untuk meyakinkan semua peralatan starting device dan auxilarynya bekerja dengan baik.3. Setelah diklik posisi crank. Akan muncul status ready to start, jika tidak muncul reday to start lakukan master reset.4. Yakinkan exitation selector switch di panel generator pada posisi auto.5. Klik master selector pada posisi auto dan execute command.6. Klik master control pada posisi start kemudian execute command, unit auxilliary akan start. Ready to start akan hilang dan akan muncul sequence in progress.7. Unit masih diputar oleh rachet. Setelah signal start diberikan clutch akan tersambung diesel akan berjalan untuk cranking dan peralatan-peralatan lain akan berputar yaitu, 88 WC, 88 AF, 88 FC, dan 88 VG.8. Indikasi 14 HR akan muncul setelah poros turbin mulai bergerak TNH = 1,3%9. Setelah putaran (TNH = 20%) akan muncul indikasi 14 HM10. Tegangan pilot exiter mulai timbul dan akan membangkitkan tegangan generator.11. Indikasi start up akan muncul, unit dikontrol oleh start up control12. FSR akan naik pada firing value dan ignition sequence bekerja , flame ditector mendeteksi nyala api dan indikasi flame akan muncul.13. FSR akan turun ke warm up value, pada akhir dari warm up FSR akan naik kembali menuju periode accelleration.14. Bila unit mencapai temperatur control indikasi temperatur control akan muncul dan indikasi start up akan hilang.15. Bila putaran turbine mencapai 40% maka accelleration speed 14 HA akan muncul artinya unit dalam kondisi accelleration.16. Pada putaran (TNH = 60%) clutch akan lepas dan diesel akan cool down pada putaran idle speed, kemudian diesel stop.17. Pada periode accelleration indiaksi accelleration control akan muncul.18. Setelah putaran (TNH 95%) indikasi operating speed 14 HS akan muncul. Aux lube oil pump akan stop dan supply lube oil digantikan oleh main pump.19. Setelah putaran (TNH = 100%) speed control dan complete sequence akan muncul indikasi start up akan hilang. Turbine berada pada kondisi FSNL (Full Speed No Load).

3.6.3 Pembebanan Gas Turbin Setelah FSNL, dan print seluruh parameter operasi. Laksnakan sinkron generator dengan jaringan (ikuti TKPA) Setelah breaker masuk, generator akan otomatis dibebani sampai dengan spinnig reserve load ( 2 MW, resetable sampai dengan 4 MW ). Jika pembebanan dilakukan otomatis maka dalam 1 menit generator akan dibebani sebanyak 7,5 MW per menit (sampai full load membutuhkan waktu 4 menit) Jika dibebani manual, kenaikan beban jangan lebih dari 7.5 MW per menit.

3.6.4 Stop Gas Turbin1. Turunkan load generator dengan governor control switch (70R4/CS) digerakkan ke kiri perlahan-lahan.2. Naikkan beban generator yang lain sehngga frekuensi line normal 50 Hz.3. Jika beban generator sudah 1,0 MW, lepas breaker kemudian beri signal stop pada master control di Mark V, maka turbin akan stop dan putaran akan berangsur turun.4. Jika lampu indikasi breaker open sudah menyala di generator panel, putar breaker switch ke posisi Normal after trip.5. Jika putaran (TNH = 0%) klik off master selector di mark v.6. Maka cooldown akan bekerja.7. Tindakan di lapangan : Periksa Aux. Lube Oil Pump dan rachet apakah bekerja. Tutup kerangan bahan bakar gas, jika turbin tidak di standby kan. Dilaksanakan minimal 2 orang agar tidak terjadi kesalah tutup. Rachet dijalankan minimal sampai 48 jam untuk pelaksanaan cooling down. Selama cooling down seiring mungkin diamati apakah poros turbin benar-benar berputar. (bisa dilihat dari ruang load gear). Rachet bekerja satu kali setiap 3 menit untuk memutar rotor sebanyak 47o sudut.

BAB IVANALISA DATA DAN PERHITUNGAN

4.1 Data teknis gas turbin 2015 UA

1. Kompressor- Type: Axial flow compressor- Stage: 17- Compressor inlet: T= 32C, P= 1,013 bar- Compressor discharge: T= 315C, P= 12,154 bar2. Gas Turbin - Manufacture : Jhon Brown Engineering- Fuel: Gas, Diesel, Campurankeduanya- Rated : ISO 37,500 kw (1atm, 15C)Site 30,600 kw (1atm, 35C) - Putaran: Turbin 5100 rpm, Generator 3,000 rpm- Turbin trip: Mechanical 5.737 30 rpmElectrical 5.610 30 rpm- Exhaust temperatur: 380 564 C3. Ruang Bakar- 10 combustion casing- 10 combustion cap dan liner assy- 10 cross fire tube- 10 transition pieces- 10 fuel nozzles- 2 spark plugs ( busi ) & 4 flame ditectors4. Diesel Engine- Manufacture: Detriot Diesel- Type: 12 V 71 T- Putaran idle: 800 rpm- Putaran normal: 1900 rpm- Over speed: 2530 rpm5. Generator - Manufacture: Brush- Rated: 30.600 kw ( Normal ) 33980 kw ( Max )- Putaran : 3000 rpm- Rated voltage: 12.000 kv- Rated frequency: 50 Hz

6. Lube oil system

Pumps Type Driver Flow (m3/h)Pressure (kg/cm2)

Main

AuxiliaryEmergencyPositive DiplacemantCentrifugalCentrifugal

Shaft

AC motorDC motor104

81,75,64,57

4,572,10

4.2 Data Operasional

Berikut data data yang di perlukan untuk perhitungan efesiensi Gas Turbine setelah Overhaul :

Tabel IKomposisi bahan bakar gas (laboratorium)

Komposisi Gas campuran (% vol)

CH484,42

C2H65,62

C3H83,17

C4H100,83

C5H120,48

C6H140,11

CO25,37

Rel Density ( udara = 1 )0,6889

Gross Heating Value ( btu/scf )1085

Keterangan : Data ini merupakan laporan rata rata analisa gas bulanan periode April 2009 ( Lihat Lampiran )

TANGGAL

( April 2009)LOAD GAS TURBINE( MW )PEMAKAIAN FUEL GAS (TON / JAM)TEMPERATURE AIR INLET( 0C )

311.153.8630

411.493.9633

511.443.9532

612.264.1733

712.114.0833

812.184.0831

911.713.9932

1011.573.9833

1111.683.9932

1211.623.9932

1311.643.9832

1412.064.0830

1512.284.2032

1611.984.0633

1712.014.0733

1812.034.1132

1911.924.0733

2012.244.1630

2112.064.0833

2212.204.1132

2312.024.0832

2412.044.0933

2511.944.0830

2611.714.0432

2711.874.0630

2811.824.0933

2911.684.0732

3012.124.1733

Rata - Rata

11,854,0532

Tabel IIData Load Gas Turbine, Pemakaian fuel, Temp. Air inlet Periode April 2009

4.3 Perhitungan efisiensi gas turbin 2015 UA 4.3.1 Notasi dalam perhitunganBMg = Berat molekul komponen bahan bakar (kg/mol) Fg = Aliran bahan bakar gas turbin (kg/jam), (mol/jam), (Nm3/jam)LHV = Nilai panas bawah bahan bakar (Kcal/Nm3)MO2 = Kebutuhan O2 untuk pembakaran gas turbin (mol/jam)f = Faktor kelebihan udara digas turbinFo2 = Oksigen masuk gas turbin (mol/jam)Fud = Udara masuk gas turbin (mol/jam)Qbb = Setara panas bahan bakar masuk gas turbin (Kcal/jam)Qud = Setara panas udara masuk gas turbin ( Kcal/jam)Qin = Total panas masuk gas turbin (kcal/jam)Qout = Setara panas produksi listrik (Kcal/jam) = Efisiensi gas turbin pada beban operasi (%)

4.3.2 Formulasi dan perhitunganDari data-data yang didapat baik data operasional ataupun data labolatorium analisa bahan bakar gas, maka dapat dicari perhitungan sebagai berikut :1. Berat molekul bahan bakarData data gas alam yang dipergunakan sebagai bahan bakar gas turbin dari laporan pemeriksaan oleh labolarorium pertamina UP III plaju adalah sebagai berikut:

Methana, CH4= 84,42 %Ethana, C2H6= 5,62 %Propana, C3H8= 3,17 %Butana, C4H10= 0,83 %Pentana, C5H12= 0,48 %Karbon dioksida CO2= 5,37 %

Berat molekul bahan bakar perlu diketahui untuk menghitung pemakaian bahan bakar per satuan waktu. Besarnya berat molekul tersebut diperoleh dengan menjumlah berat molekul nyata dari tiap komponen gas alam yang digunakan.Karena berat molekul C = 12, H = 1 dan O = 16, maka berat molekul bahan bakar gas adalah sebagai berikut :

BM fraksi CH4 = 0,8442 x 16 = 13,51 kg/mol BM fraksi C2H6= 0,0562 x 30 = 1,69 kg/mol BM fraksi C3H8= 0,0317 x 44 = 1,39 kg/mol BM fraksi C4H10= 0,0083 x 58 = 0,48 kg/mol BM fraksi C5H12= 0,0048 x 72 = 0,34 kg/mol BM fraksi CO2= 0,0537 x 44 = 2,36 kg/mol + BM bahan bakar gas = 19,77 kg/mol

2. Aliran bahan bakar gas ke gas turbinFg = 4,05 ton/jam = 4.050 kg/jam

= = 204,85 mol/jam = 204,85 mol/jam x 22,4 Nm3/mol = 4.588,7 Nm3/jam

3. Perhitungan nilai pembakaran bawah bahan bakar (LHV)Data untuk nilai pembakaran bawah dari beberapa fraksi bahan bakar dalam satuan Kcal/NM3sebagai berikut:Tabel IIINilai pembakaran bawah fraksi bahan bakar gasNo KomponenBM(Kg/mol)(1)Nilai pembakaran bahan bakar bawah (LHV)

(Kcal/kg)(2)(Kcal/mol)(3) = 1 x 2(Kcal/NM3) (4) = 3 : 22,4Nm3/mol

1CH41611.760188.1608.400

2C2H63010.827324.80014.500

3C3H84410.742472.64021.100

4C4H105810.620616.00027.500

5C5H127210.267739.20033.000

Dari data nilai pembakaran bawah bahan bakar dalam satuan Kcal/NM3 tersebut maka nilai pembakaran bahan bakar dapat dihitung pada tabel IV dibawah ini :Tabel IVPerhitungan nilai pembakaran bawah (LHV)No Komponen, volNilai pembakaran bahan(Kcal/NM3)

1CH4 0,8442 vol 0,8442 x 8.400 = 7.091,44

2C2H6 0,0562 vol0,0562 x 14.500 = 814,9

3C3H8 0.0317 vol0,0317 x 21.100 = 668,87

4C4H10 0.0083 vol0,0083 x 27.500 = 228,25

5C5H12 0.0048 vol 0,0048 x 33.000 = 158,4

LHV = 8.961,86

Jadi nilai pembakaran bawah bahan bakar gas (LHV) yang digunakan adalah : 8.961,86 Kcal/NM3

4. Kebutuhan O2 untuk pembakaran gas turbinReaksi pembakaran sempurna bahan bakar gasCH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2OC2H6 + 3,5 O2 2 CO2 + 3 H2OC3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2OC4H10+ 6,5 O2 4 CO2 + 5 H2OC5H12 + 8 O2 5 CO2 + 6 H2O

Dengan menggunakan rumus reaksi sempurna bahan bakar gas maka dapat dicari perhitungan kebutuhan O2 untuk pembakaran gas turbin sebagai berikut :

CH4 = 2 (0,8442 x 204,85 mol/jam) = 345,86 mol O2/jamC2H6 = 3,5 (0.0562 x 204,85 mol/jam) = 40,29 mol O2/jam C3H8 = 5 (0.0317 x 204,85 mol/jam) = 32,46 mol O2/jam C4H10 = 6,5 (0.0083 x 204,85 mol/jam) = 11,05 mol O2/jam C5H12 = 8 (0.0048 x 204,85 mol/jam) = 7,86 mol O2/jam + kebutuhan O2 pembakaran(MO2) = 437,52 mol O2/jam

5. Faktor kelebihan udara pembakaranData kelebihan O2 pada exhaust gas turbin dari Energi Cons & Loss Control UP-III pada tanggal 30 April 2009 adalah 17,5 %.Dengan asumsi didalam udara terdapat 21% O2, maka dapat dihitung :

f = (Udara yang dipasokkan Keb. Teoritis) : Keb. Teoritis

f = = 5 Ket : Keb Teoritis = 21 17.5 = 3.5

6. Jumlah total O2 masuk gas turbin (Fo2)Fo2 = f x MO2 = 5 x 437,52 = 2.187,6 mol/jam

7. Jumlah udara masuk gas turbin (Fud)Fud = 100 : 21 x Fo2 = 100 : 21 x 2.187,6 mol/jam = 10.417,14 mol/jam

8. Setara panas bahan bakar masuk gas turbin (Qbb)Qbb = Fg x LHV = 4588,7 Nm3/jam x 8.961,86 Kcal/NM3 = 41.123.286,98 kcal/jam.

9. Setara panas udara masuk gas turbin (Qud)Qud = Fud x Cp x T Cp udara pada 32 C = 6,942 Kcal/molCQud = 10.417,14 x 6,942 x 32 = 2.314.105,15 kcal/jam10. Total panas masuk gas turbin (Qin) Qin = Qbb + Qud = 41.123.286,98 + 2.314.105,15 = 43.437.392,13 kcal/jam11. Setara panas produksi listrik (Qout) Qout = 11.850 kw x 860 kcal/jam = 10.191.000 kcal/jamJadi efisiensi gas turbin 2015 UA saat daya operasi periode april 2009 dengan rata-rata beban 11,85 MW adalah : = Setara Panas Kerja yang dihasilkan sistem (Qout) X 100 % Setara panas Energi yang masuk sistem (Qin)

= X 100 % = 23,46 %

Sebagai bahan evaluasi dan pengamatan kinerja gas turbin 2015 UA setelah Overhaul, maka penulis juga mencoba membuat tabel perbandingan dengan perbandingan efisiensi sebelum dan sesudah Overhaul dengan beban yang sama, akan tetapi sebelumnya harus diketahui terlebih dahulu bahwa gas turbin 2015 UA pada tanggal 9 Juli 2008 sudah dalam perbaikan IMECO, kemudian dioperasikan kembali pada tanggal 3 Maret 2009.Berikut data data sebelum Overhaul dengan perhitungan yang sama :

Tabel VData data sebelum Overhaul

DATA SEBELUM OVERHAULNILAI

Berat molekul komponen BBG ( Bmg )19, 78 kg / mol

Rata rata beban12,87 ( lihat lampiran )

Rata rata konsumsi fuel gas4,32 ( lihat lampiran )

Aliran bahan bakar gas turbin ( Fg )218,40 mol / jam

Aliran bahan bakar gas turbin ( Fg )4892,16 Nm3 / jam

Nilai panas bawah bahan bakar ( LHV )9024,57 Kcal / jam

kebutuhan O2 pembakaran (MO2)469,73

Faktor kelebihan udara pembakaran (f)4,38

Jumlah O2 masuk Gas turbin ( F O2 )2057,42 mol / jam

Jumlah udara masuk gass turbin ( Fud )9797,42 mol / jam

Setara panas bahan bakar masuk gas turbin (Qbb)44149640,37 Kcal/jam

Setara panas udara masuk gas turin ( Qud )2176398,08 Kcal/jam

Total panas masuk gas turbin ( Qin )46326038,45 Kcal/jam

Setara panas produksi listrik ( Qout)11068200 Kcal/jam

Efesiensi gas turbin pada beban operasi ( )23,89 %

Dengan menggunakan data persamaan daya operasi sebelum dan sesudah overhaul, maka dapat dibuat tabel perhitungan efesiensi Gas Turbin 2015 UA sebelum dan sesudah overhaul ( lihat lampiran ), berikut adalah tabel perbandingan efesiensi Gas Turbin 2015 UA setelah overhaul dengan variabel daya operasi tetap :

Tabel VIIEvaluasi kinerja Gas Turbin 2015 UA setelah OverhaulDataTanggalKonsumsi fuel gas (ton/jam)Load ( MW ) ( % )

Sebelum Overhaul25-05-084.1612.2623.63

31-05-084.1812.2823.56

18-05-084.1512.2423.65

Setelah Overhaul6-04-094.1712.2623.57

15-04-094.2012.2823.44

20-04-094.1612.2423.59

Dari tabel di atas dapat dilihat, bahwa efisiensi dari Gas Turbin 2015 UA setelah overhaul mengalami penurunan. Hal ini dapat dilihat dengan membandingkan antara daya operasi harian yang sama pada saat sebelum dan sesudah overhaul dengan penggunaan bahan bakar berbeda, yaitu penggunaan bahan bakar setelah overhaul lebih tinggi dibandingkan penggunaan bahan bakar sebelum overhaul.

BAB VKESIMPULAN

a. KesimpulanDari hasil perhitungan yang telah dilakukan, maka kinerja Gas Turbin 2015 UA dapat disimpulkan sebagai berikut: Efisiensi Gas Turbin 2015 UA setelah overhaul mengalami penurunan sebesar 0.43 %. Daya operasi dengan penggunaan bahan bakar berbanding terbalik terhadap efisiensi. Air yang terkandung dalam bahan bakar berpengaruh terhadap efisiensi Gas Turbin. Semakin tinggi kadar oksigen excess, maka akan menyebabkan penurunan efesiensi dari gas turbin.

b. Saran Untuk bahan bakar agar ditingkatkan mutunya pada komposisi bahan bakar agar pembakaran pada combustion chamber lebih sempurna. Pengontrolan dan pengukuran lube oil di setiap gas turbin hendaknya dilakukan setiap shift. Agar dilakukan kalibrasi peralatan instrumentasinya secara periodik dan rutin. Peralatan utama dan pendukungnya agar diperhatikan supaya berfungsi sebagai mana mestinya.

58