kuliah turbine gas stt

7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt

1/76

TURBIN

GAS


2/76

PPRINSIP DASAR


3/76


4/76

TURBIN G S Termasuk kedalam golongan mesin penggerak dengan pembakaran

didalam ( Internal Combustion Engine ).

Mempunyai bagian bagian utama: Kompressor, Ruang Bakar dan

Turbin


5/76

CARA KERJA TURBIN GAS

Udara atmosfir dihisap masuk dan dikompressi didalam kompressorsampai tekanan tertentu, kemudian dialirkan masuk kedalam ruangbakar.

Didalam ruang bakar, bahan bakar dibakar sehingga udara tadimemuai dan keluar ruang bakar dengan kecepatan yang tinggi.

Udara / gas panas dengan kecepatan tinggi masuk kedalam turbin,sehingga mampu mendorong sudu sudu turbin untuk berputar.

Gas panas keluar turbin dibuang ke udara atau dimanfaatkan untukdiambil energinya guna membangkitkan uap atau lainnya.

Tenaga yang diperoleh didalam turbine sebagian besar digunakanuntuk memutar kompressor dan sisanya untuk memutar generatorlistrik atau peralatan lainnya.


6/76

KEUNTUNGAN

Ringan

Waktu start yang relatif singkat.

Tidak memerlukan air pendingin.

Masa Pembangunan yang pendek.

Murah

Dapat ditempatkan disegala lokasi.


7/76

KELEM H N Effisiensi rendah.

Umurnya pendek.

Daya mampunya sangat dipengaruhi olehkondisi udara atmosfir.

Biaya pemeliharaan/Harga sparepartnya

mahal.


8/76

TEORI D S R Turbine gas sederhana mengikuti siklus Brayton

sbb:

kompressi udara secara adiabatic / isentropis (

kalor tetap ) terjadi didalam kopressor. pemberian kalor pada tekanan tetap ( isobaris )

didalam ruang bakar.

expansi adiabatis / isentropis terjadi didalam

turbin. pembuangan kalor pada tekanan tetap ( isobaris )

terjadi dialam terbuka ( atmosfir).


9/76

DIAGRAM PV DAN TS


10/76

PROSES KELILING TURBIN GAS

(SIKLUS BRYTON)

1T

T

1T

T

T

T1

TTc

TTc1

q

q1Effisiensi

2

3

1

4

2

1

23p

14p

1

2

k

2

1

2

1

2

3

1

4

4

3

1

21432

k

4

3

4

3k

1

2

1

2

1k

1k1k

p

p1

T

T1

T

T

T

Tatau

T

T

T

Tmakappdanppkarenadan

p

p

T

T,

p

p

T

Tditulisdapat43dan21adiabatisprosesDari

Effisiensi turbin gas tergantung dari perbandingan tekanan masuk dan keluar

kompressor.


11/76


(SIKLUS BRYTON)

1T

T

1TT

T

T1

TTc

TTc1

q

q1Effisiensi

2

3

1

4

2

1

23p

14p

1

2

k

2

1

2

1

2

3

1

4

4

3

1

2

1432

k

4

3

4

3k

1

2

1

2

1k

1k1k

p

p

1T

T

1T

T

T

T

atauT

T

T

T

makappdanppkarenadan

p

p

T

T,

p

p

T

Tditulisdapat43dan21adiabatisprosesDari

Effisiensi turbin gas tergantung dari perbandingan tekanan masuk dan keluar

kompressor.


12/76


Berapa turun effisiensi thermis Turbin Gas akibat naiknya delta pressure pada inlet filter dari 2

wg menjadi 8wg, jika sebelumnya tekanan keluar kompressor = 180 psig.

1 atmosfir = 407wg = 14,7 psia. Tekanan masuk kompressor semula adalah (407-

2)/407x14,7=14,63psia, menghasilkan tekanan keluar kompressor sebesar 180+14,7

=194,7psia.Perbandingan tekanan = 194,7/14,63=13,31

Effisiensi thermis Turbin Gas

Naiknya delta pressure pada Inlet Filter, menjadikan tekanan masuk kompressor =

407- 8 = 399wg = 399/407x14,7=14,41. Tekanan keluar kompressor menjadi =

14,41x13,31=191,80psia.

Effisiensi thermis Turbin Gas

Penurunan effisiensi = 0,52240,5203 = 0,0021 =0,21%.

5203,08,191

7,141

4,1

14,1

t

5224,07,194

7,141

4,1

14,1

t


13/76

SIKLUS REGENERASI

Siklus ini diartikan sebagai usaha memanfaatkan gas panas keluar turbin yang suhunya masihtinggi untuk digunakan sebagai pemanas udara keluar compressor sebelum masuk ruang bakar.Dengan demikian jumlah bahan bakar yang diberikan menjadi lebih sedikit untuk daya

mampu yang sama, atau dengan kata lain effisiensi turbin gas tersebut menjadi lebih baik.

Proses penyerahan kalor dari gas panas keluar turbin ke udara keluar compressor dapat dilihat

pada digram TS dimana besarnya nilai kalor yang diserahkan merupakan luas bagian yangdiarsir 03-03X- 07-07X.


14/76

SIKLUS INTERCOOLER

Siklus ini dimaksudkan sebagai uasaha untuk mengurangi besarnya energi yangdiperlukan untuk mengkompressi udara. Kompressi udara berlangsung secara

bertingkat dimana udara keluar dari compressor tingkat pertama didinginkan dulu

sebelum masuk compressor berikutnya. Proses pengurangan energi untuk kompressi

dapat dilihat pada diagram TS dimana besarnya energi yang bisa dihemat merupakan

luas bagian yang ditutup oleh garis 01-02-02C.


15/76

SIKLUS REHEAT

Didalam siklus ini turbinnya terdiri dari dua tingkat, yaitu tekanan tinggi dan

tekanan rendah. Gas panas keluar turbin tekanan tinggi yang mengandung udara

dalam jumlah besar diberi bahan bakar kembali sehingga menambah besarnya

intalpi gas panas tersebut dan dengan demikian akan mampu memberikan daya yang

lebih besar pada turbin tekanan rendahnya. Proses expansi gas panas didalam turbin

dan pemberian bahan bakar kembali dapat dilihat pada digram TS yaitu berupa

garis 04-05-05R-06-0e


16/76

SKLUS PRECOOLING

Siklus ini didasari atas sifat udara yangakan mempunyai kerapatan lebih tinggipada suhu yang rendah dibanding padasuhu yang tinggi. Dengan demikian akanmenambah jumlah udara yang masukkedalam compressor dan dengan

sendirinya akan menambah besarnyadaya mampu turbin gas tersebut. Padalokasi dengan kelembaban yang rendahproses pendinginan semacam ini dapatdilakukan dengan menginjeksikankabut air ke sisi masuk compressor,namun teknik ini akan terbatas pada

besarnya selisih suhu

dry bulb dan wetbulbudaranya.

Pendinginan dengan menggunakan teknik pendinginan ( chiller ) juga dapat dilakukan,namun secara keseluruhan hanya akan menjadi effisien apabila energi yang digunakanuntuk mendinginkan menggunakan kalor yang keluar dari gas panas keluar turbin.


17/76

SKLUS GABUNGAN

Dari beberapa modifikasi siklus Brayton yang telah dikemukakan diatas apa yang

telah dikemukakan diatas tanpa melibatkan jenis siklus yang lain secara skematis

dapat dilihat dalam gb 2.12 dan proses yang terjadi dapat dilihat didalam diagram TS

gb 2.12b. Dengan siklus ini diharapkan effisiensi yang rendah yang dimiliki turbin gas

dapat diperbaiki.


18/76

COMBINED CYCLE

Siklus gabungan antara siklus turbin gas atau siklus Brayton dengan siklus turbin uap

atau siklus Rankine dikenal dengan siklus kombinasi

Didalam siklus ini gas bekas keluar turbin gas yang suhunya masih tinggidimanfaatkan lagi untuk membangkitkan uap didalam pembangkit uap yang dikenal

dengan nama Heat Recovery Steam Generator yang disingkat HRSG. Uap yang

diperoleh digunakan untuk menggerakkan turbin guna menghasilkan tenaga untuk

menggerakkan generator listrik atau peralatan lainnya. Selanjutnya uap bekas keluar

turbin diembunkan didalam kondensor dan dipompakan kembali kedalam HRSG.

Untuk menambah effektivitas penyerapan kalor didalam HRSG tekanan uap dibuatbertingkat


19/76

SIKLUS COMBINED


20/76

SIKLUS COMBINED

Gambaran sebuah unit combined cycle yang ditempatkan diatas

kapal: 1. Inlet air filter housing; 2. Turbin gas; 3. Generator; 4.

HRSG; 5. Turbin Uap; 6. Kondensor.


21/76

POTENSI PENGHEMATAN

PADA CHP

Dengan siklus combined dapat dicapai tambahan faktor penggu-

naan pemakaian bahan bakar sebesar 16% atau pengurangan ke-

rugian sebesar 29 %


22/76

HRSG


23/76

SIRKULASI AIR DIDALAM HRSG


24/76

FAKTOR FAKTOR YANG MEM-PENGARUHI DAYA MAMPU

& HEAT RATE Tekanan masuk kompressor Posisi IGV Kekotoran didalam kompressor Tekanan keluar turbin Suhu masuk kompressor Kelembaban udara masuk kompressor Injeksi uap / air kedalam combustor Nilai kalor bahan bakar


25/76

PERFORMANCE.


26/76

ELEVATION CORRECTION

Elevasi atau ketinggian

tempat akan berpengaruh

terhadap tekanan udara

atmosfir yang merupakantekanan udara masuk

kompressor. Karenanya

tekanan keluar kompressor

juga akan mengalami

penurunan, sehingga daya

mampu turbin gas juga a-

kan mengalami penurunan.


27/76

TEMPERATURE CORRECTION

Suhu udara mempengaruhikerapatan udara, makin

tinggi suhunya semakin

rendah kerapatannyaKerapatan udara akan

mempengaruhi jumlah massa

udara yang terhisap masuk

kedalam compressor, sehingga

jumlah gas panas yang

mendorong turbin jugaberkurang. Akibatnya daya

mampu turbin gas tersebut

menjadi menurun


28/76

INLET LOSS CORRECTION

Hambatan yang terjadi pada

laluan udara masuk kompres-

sor akan menurunkan tekan-

an udara disisi masuk, turun-

nya jumlah udara yang dihi-

sap dan turunnya tekanan

keluar kompressor. Selanjut-

nya mengakibatkan turunnya

output/power, turunnya aliran

gas keluar turbin dan

bertanbahnya heat rate.


29/76

EXHAUST LOSS CORRECTION

Hambatan yang terjadi

pada laluan gas keluar

turbin akan mening-

katkan tekanan gas

disisi keluar turbin dan

menurunkan heat drop

didalam turbin.

Selanjutnya mengaki-

batkan turunnya out-put/power, dan ber-

tambahnya heat rate.


30/76

RELATIVE HUMIDITY

CORRECTIONUdara lembab adalah udara

yang mengandung uap air.

Semakin tinggi kelembaban

berarti semakin tinggi kandu-

ngan uap air didalam udara.

Kelembaban ini mempunyaipengaruh buruk terhadap heat

rate maupun power output wa-

lupun dalam prosentase yang

kecil.

Sebaliknya pada kondisi udaradengan kelembaban yang ren-

dah pemberian kabut air keda-

lamnya dapat menurunkan

suhu udara sebesar selisih

suhu dry dan wet bulb nya.


31/76

PENDINGINAN UDARA MASUK


32/76

Water injection correctionInjeksi air kedalam combustor

akan menambah besarnya

fluida yang menggerakkan

turbin. Karena itu power

output turbin menjadi sema-kin tinggi dengan bertambah

besar-nya injeksi air. Sedang

heat ratenya mengalami

peningkatan atau ber-tambahburuk karena sebagian pa-nas

dari bahan bakar digunakan

untuk menguapkan air tsb.


33/76

STEAM INJECTION CORRECTION

Injeksi uap kedalam com-

bustor akan menambah

besarnya fluida yang meng-

gerakkan turbin. Karena itupower output turbin menja-

di semakin tinggi dengan

bertambah besarnya injeksi

uap. Sedang heat ratenyamengalami pernurunan atau

lebih baik.


34/76

IGV OPENING CORRECTION

FOR EXHAUST FLOW

Untuk mendapatkan suhu

pembakaran yang konstan

pada setiap pembebanan maka

diperlukan pengaturan jumlah

udara yang masuk kedalam

kompressor. Pengaturan ini

dilakukan dengan mengatur

besarnya pembukaan IGV.

Besarnya pembukaan IGV ini

berpengaruh terhadap aliran

dan suhu gas panas keluar

turbin.


35/76

IGV CORRECTION FOR FUEL

FLOW

Besarnya pembukaan IGV juga

berpengaruh terhadap aliran

bahan bakar yang masuk kedalam

combustor.


36/76

MATRIX FAKTOR KOREKSI


37/76

CATATAN.


38/76

CONTOH PERHITUNGAN


39/76

Compressor fouling correctionPengotoran pada

Inlet Guide Vane dan

sudu sudu kompres-

sor menyebabkanturunnya tekanan

udara keluar kom-

pressor, turunnya

aliran udara , turun-nya output/power dan

naiknya heat rate.


40/76

FOULING PROGRESS FTER Compressor OFF LINE washing


41/76

KOMPRESSOR


42/76

INLET GUIDE VANE & STATOR

VANE


43/76

STALL & SURGE


44/76

Terjadi bila suatu sebab terjadi aliran udara menuruntanpa di imbangi oleh turunnya putaran Kompressor; atau

sebaliknya putaran naik tanpa diikuti dengan naiknyaAliran Udara.

Dapat terjadi pada Kompressor Axial bila ada suatutingkat yang beroperasi tidak Effisien sedangkan lainnyaoverload pada putaran yang sama.

Serupa dengan Stall yang terjadi pada sayappesawat. Dapat mengakibatkan patahnya Sudu Kompressor.

COMPRESSOR STALL


45/76

Transient Stall; terjadi saat Start-up atau saat Shut-downdengan penyebab antara lain:

Kompressor kotor.

Kontrol Guide Vane tidak bekerja.

Kontrol aliran Bahan Bakar tidak baik.

Injeksi Uap atau Air.

Steady State Stall; terjadi pada suatu beban tertentudengan penyebab antara lain:

Aliran udara rendah karena Guide Vane menutup.

Injeksi air/ uap terlalu besar

Jenis & Penyebab

COMPRESSOR STALL


46/76

Terdapat kelainan yang berlebihan pada sisiudara masuk.

Sudu Kompressor terdapat cacat. Clearance yang kelewat besar.

Mekanisme Guide/ Stator Vane, engselengselnya longgar.

COMPRESSOR STALL

Sebab Lain (Transient maupun Steady Sate)


47/76

Vibrasi tinggi.

Suhu keluar Kompressor tinggi.

Tekanan keluar Kompressor tinggi.

Terdapat suara ledakan di sisi Exhaust.

COMPRESSOR STALL

Tanda-tanda Stall


48/76

KARAKTERISTIK KOMPRESSOR

COMPRESSOR ROTOR &


49/76

COMPRESSOR ROTOR &

STATOR


50/76

IGV& VSV


51/76

KOMPRESSOR SPINDLE


52/76

COMBUSTOR


53/76

COMBUSTOR


54/76

1 2 2

3

4


55/76

COMBUSTOR ARRANGEMENT


56/76

COOLING AIR W501D5A


57/76

TURBINE


58/76

58

Kecepatan uap keluar nozzleC1= 196,2m/det, maka besarnyagaya dorong

P1=m(C1- C2)= 1/9,81(196,20)=20kg.

P2= 1/9,81(196,2+196,2)=40kg

P3=1/9,81(196,2cos300+196,2

cos300)=34,7kg.

Kecepatan relatif uap membentur sudu oleh karena sudu bergerak

w1=C1-U, dan jika U=98,1m/det maka gaya dorong

P1= 1/9,81(196,2-98,1)=10kg

P2= 2/9,81(196,2-98,1)=20kg)

P3= 2/9,81(196,2cos300- 98,1cos300)

=17,35kg.

PRINSIP KERJA TURBIN


59/76

59

IMPULSE & REAKSI

ImpulseReaksi

BENTUK SUDU TURBIN


60/76

60

BENTUK SUDU TURBIN

a)Tingkat impulse b) tingkat reaksi c) tingkat kecepatan d) tingkat reaksi


61/76

61

ALIRAN UAP DLM SUDU

IMPULS

HR/STT/AUG 2006

ALIRAN UAP DIDALAM SUDU


62/76

62

ALIRAN UAP DIDALAM SUDU

REAKSI

HR/STT/AUG 2006HR/STT/AUG 2006


63/76

TURBINE COOLING


64/76

TURBINE BLADE COOLING


65/76

TURBINE NOZZLE COOLING


66/76

ROTOR TURBIN W501D5A

GAS TURBINE LM 2500


67/76

GAS TURBINE LM 2500

ASSEMBLY

BAGIAN BAGIAN TURBINE GAS


68/76

BAGIAN BAGIAN TURBINE GAS

LM 2500


69/76

BEARING LM2500

GAS TURBINE W501D5A


70/76

GAS TURBINE W501D5A

PLANT


71/76

KELENGKAPAN TG

Sistim Start.

Sistim Udara Turbin.

Combustion Turbin.

Generator.

Sistim Control.

Sistim bahan bakar cair

Sistim Bahan Bakar Gas.

Sistim Pelumas.

Sistim Distribusi Listrik.Sistim Pendingin Udara dan

Ventilasi.

Sistim Pemadam Kebakaran.

Sistim Pencucian Compressor.

TURBINE CYLINDER


72/76

TURBINE CYLINDER

& SUPPORT ASSEMBLY

Turbine cylinder tersambung dengan combustion chamber,merupakan dudukan untuk 4 tingkat turbine blade

ring.Disini terdapat pula:

Torque pin pada sisi atas dan bawah untuk menahanblade ring agar tidak berputar.

Lubang lubang untuk saluran udara pendingin dan ter-mocouple untuk memonitor ruang disc cavity.

Lubang lubang untuk pemeriksaan boroscope.

Lubang saluran drain pada bagian bawah untuk membu-

ang bahan bakar yang tidak terbakar selama start dan airpencuci kompressor.

Support rumah turbine gas, yang bersifat bisa memung-kinkan rumah turbin gas memuai karena panas. Supportini didinginkan dengan aliran minyak pelumas.

PERUBAHAN SUHU SAAT


73/76

PERUBAHAN SUHU SAAT

START DAN SHUT DOWN

REGANGAN SAAT START NORMAL


74/76

REGANGAN SAAT START NORMAL

SHUT DOWN DAN TRIP.

DISTRIBUSI SUHU PADA SUDU


75/76

DISTRIBUSI SUHU PADA SUDU

TINGKAT PERTAMA


76/76

INSPECTION INTERVAL

kuliah turbine gas stt

Documents