TUGAS MAKALAH TURBIN GAS

 

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Turbin adalah mesin penggerak, dimana energy fluida kerja dipergunakanlangsung untuk

memutar roda turbin. Jadi, berbeda dengan yang terjadi denganmesin torak, pada turbin

tidak terdapat bagian mesin yang bergeraktranslasi.Bagian turbin yang berputar dinamai

rotor atau roda turbin., sedangkan bagianyang tidak berputar dinamai stator atau rumah turbin.

Roda turbin terletak didalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang

menggerakkan ataumemutar bebannya (generator listrik, pompa, kompresor, baling-baling atau

mesinlainnya). Di dalam turbin, fluida kerja mengalami proses ekspansi, yaitu proses penurunan

tekanan dan mengalir secara kontinu. Kerja fluida dapat berupa air, uapair, atau gas.Secara

umum, sistem turbin terdiri dari beberapa komponen, antara lain:kompresor, pompa, ketel uap

(boiler), ruang bakar, kondensor dan turbin.

Turbin banyak di manfatkan untuk pembangkit listrik, pesawat terbang, di dalamindustry, dan

lain-lain. Di dalam makalah ini, akan di bahas khusus pada turbingas baik dalam siklus,

klasifikasi, komponen-komponen yang ada, dan prinsipkerja dari turbin tersebut serta aplikasi

turbin yang akan di gunakan.

 B. TUJUAN

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mempelajari tentangturbingas.

Manfaat penulisan makalah ini bagi penulis yaitu

mendapatkan pengertian dan penjelasan tentang karakteristikturbingas. Sedangkan bagi para pe

mbaca diharapkan makalah ini dapat menjadi sumbangan dalam memperkaya pengetahuan dan

memberikan kesempatan untuk mempelajarinya lebih lanjut.

 

BAB II PEMBAHASANA . P e n g e r t i a n T u r b i n G a sTurbin gas adalah sebuah mesin panas pembakaran dalam, proseskerjanyasepe r t imo to r baka r ya i t u uda ra a tmos fe r d ih i s apmasuk kompreso r dan dikompresi, kemudian udara mampat masuk ruangbakar dan dipakai untuk proses pembakaran, sehingga diperoleh suatuenergi panas yang besar. Energi panastersebut

diekspansikan padaturbin dan menghasilkan energi mekanik pada poros.Sisa gaspembakaran yang ke luar turbin menjadi energi dorong (turbingaspesawat terbang). Jadi jelas bahwa turbin gas adalah mesin yangdapatmengubah energi panas menjadi energi mekanik atau dorong.Persamaanturbin gas dengan motor bakar adalah pada prosespembakarannya yang terjadi didalam mesin itu sendiri.Disamping ituproses kerjanya adalah sama yaitu: hisap, kompresi, pembakaran,ekspansi dan buang. Perbedaannya adalah terletak padakonstruksinya. Motor bakar kebanyakan bekerja gerak bolak-balik (reciprocating)sedangkan turbin gas adalah mesin rotasi, proses kerja motor  bakarbertahap (intermiten), untuk turbin gas adalah kontinyu dan gas buangpadamotor bakar tidak pernah dipakai untuk gaya dorong.

 4Gambar.Mesin pembakaran dalam (turbin gas dan motor bakar)Turbin gas bekerja secara kontinyu tidak betahap, semua prosesyaitu hisap,kompresi, pembakaran dan buang adalah berlangsungbersamaan. Pada motor  bakar yang prosesnya bertahap yaitu yangdinamakan langkah, yaitu langkahhisap, kompresi, pembakaran,ekspansi dan langkah buang. Antara langkah satudan lainnya salingbergantung dan bekerja bergantian. Pada proses ekspansi turbingas,terjadi perubahan energi dari energi panas mejadi energi mekanikputaran poros turbin, sedangkan pada motor bakar pada langkahekspansi terjadi perubahan dari energi panas menjadi energi mekanikgerak bolak-balik torak.Dengan kondisi tersebut, turbin gas bekerja lebihhalusdan tidak banyak getaran.

 

B . P r i n s i p   K e r j a   T u r b i n G a sUdara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet).Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut,sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengancara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakarantersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakanruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebutdialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkanaliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebutdigunakan untuk memutar kompresornyasendiri dan memutar beban lainnyaseperti generator listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuangkeluar melalui saluran buang (exhaust).Gambar. Turbin gas

 

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalahsebagai berikut:1.Pemampatan (compression) udara di  hisap dan dimampatkan.2.Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar.3.Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle).4.Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewatsaluran pembuangan.Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugian-kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbingas dan berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas.Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan(pressure losses) di ruang bakar.Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkanterjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.

Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahantemperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.Adanya mechanical loss, dsb.

 

C . K l a s i f i k a s i T u r b i n G a sTurbin gas dapatdibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan lainnya. Menurut siklusnya turbin gas terdiri dari:Turbin gas siklus terbuka (Open cycle)Sebuah turbin gas siklus terbuka sederhana terdiri dari kompresor,ruang bakar dan turbin. Kompresor mengambiludara ambien danmenaikkan tekanannya. Panas ditambahkan pada udara di ruang bakar dengan membakar bahan bakar dan meningkatkan suhunya.Gas-gas yang dipanaskan keluar dari ruang pembakaran yangkemudian diekspan ke turbin membuat mekanik bekerja. Selanjutnyadaya yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk mendorongkompresor dan aksesoris lainnya dan sisanya digunakan untuk  pembangkit listrik. Karena udara ambien masuk ke kompresor dan gasyang keluar dari turbin di buang ke atmosfer, media kerja harusdigantikan terus-menerus. Jenis siklus ini dikenal sebagai siklus turbingas terbuka dan umum digunakan di sebagian besar pembangkit listrik turbin gas karena memiliki banyak kelebihan.S a n g a t p e n t i n g m e n c e g a h d e b u m e m a s u k i k o m p r e s o r u n t u k   meminimalkan erosidan deposisi pada bilah dan bagian-bagiankompresor dan turbin yang dapat merusak profil dan efisiensinya.Pengendapan karbon dan abu pada bilah turbin sama sekali tidak diinginkan karena akan mengurangi efisiensi turbin.

 8Gambar. Turbin gas siklus terbukaTurbin gas siklus tertutup (Close cycle)S i k l u s   g a s t u r b i n t e r t u t u p y a n g b e r a s a l d a n  d i k e m b a n g k a n d i S w i s s . p a d a   t a h u n 1 9 3 5 , J . A c k e r e t d a n C . K e l l e r p er t a m a   k a l i   d i u s u l k a n  jenismesin danpabrikpertamaselesai padatahun 1944diZurich.D a l a m   t u r b i n g a s s i k l u s t e r t u t u p , f l u i d a  k e r j a ( u d a r a a t a u g a s ) k e l u a r d a r i k o m p r e s o r d i p a n a s k a n d a l a m p e m a n a s d e n g a n s u m b e r   e k s t e r n a l p a d a  t e k a n a n k o n s t a n . S u h u t i n g g i d a n t e k a n a n  u d a r a t e k a n a n t i n g g i k e l u a r d a r i p e m a n a s e k s t e r n a l d i l e w a t k a nm e l a l u i t u r b i n . C a i r a n y a n g   k e l u a r d a r i   t u r b i n d i d i n g i n k a n k e   s u h ua s l i n y a d a l a m   p e n d i n g i n m e n g g u n a k a n s u m b e r p e n d i n g i n e k s t e rn a l s e b e l u m   d i t e r u s k a n   k e k o m p r e s o r . F l u i d a   k e r j a t e r u s d i g u na k a n d a l a m s i s t e m t a n p a f a s e d a n  panas yang dibutuhkandiberikan kepadafluida kerjadalampenukar  panas.

 

Gambar. Turbin gas siklus tertutupPerbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja. Padaturbin gas siklus terbuka, akhir ekspansi fluida kerjanya langsung dibuang keudara atmosfir, sedangkan untuk siklus tertutupakhir ekspansi fluida kerjanyadidinginkan untuk kembali ke dalam proses awal.Berdasarkan konstruksi poros, turbin gas diklasifikasikan dalam dua jenis,yaitu :Turbin Gas Poros Tunggal (Single Shaft)Turbin jenis ini digunakan untuk menggerakkangenerator listrik yang menghasilkan energi listrik untuk keperluan proses di industri.

 

Gambar.Turbin Gas Poros Tunggal (Single Shaft)Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)Turbin jenis ini merupakan turbin gas yang terdiri dari turbin bertekanan tinggidan turbin bertekanan rendah, dimana turbin gas inidigunakan untuk menggerakkan beban yang berubah seperti kompresor  pada unit proses.Gambar.Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)Berdasarkan aplikasi dari turbin gas, diklasifikasikan dalam dua jenis,yaitu :Industrial heavy-duty gas turbineDaya keluaran yang besar.Berumur panjang.Memiliki efisiensi paling tinggi dibanding tipe turbin gas lain.

Tidak berisik dibandingkan dengan Aircraft-derivative gasturbine.

 

Gambar.Industrial heavy-duty gas turbine

Aircraft-derivative gas turbine

Paling banyak digunakan pada Power Plant.

Biaya instalasi yang relative murah.

Peralatan start-up membutuhkan daya yang kecil.

Proses start-up dan shut-down dapat dilakukan dengan cepat.

Dapat meng-handle fluktuasi perubahan beban.Gambar. Aircraft-derivative gas turbine

 

Berdasarkan kapasitas, turbin gas diklasifikasikan dalam dua jenis, yaitu :

Medium-range gas turbine

Kapas i t a s be rk i s a r an t a r a 5000–15000 hp (3 ,7–11 ,2 MW) .

Memiliki efisiensi yang cukup tinggi.

Pada kompreso r t e rdapa t 10–16 t i ngka t sudu , dengan r a s io t ekanan   s ek i t a r   5–11 .

Biasanya menggunakan regenerator untuk meninggkatkanefisiensi.

Small gas turbine

Kapasitas dibawah 500 hp (3,7 MW).

Biasanya menggunakan kompresor sentrifugal.

Memiliki efisiensi sekitar 20 %, karena :

Efisiensi kompresor sentrifugal yang digunakan memilikiefisiensi lebih rendah disbanding kompresor aksial.

Temperatur masuk pada turbin diusahakan tidak melebihi1700 ° F (927° C).D . S i k l u s   T u r b i n G a sTiga siklus turbin gas yang dikenal secara umum, yaitu:a . S i k l u s   E r i c s o n Merupakan siklus mesin kalor yang dapat balik (reversible)yang terdiri dari dua proses isotermis dapat balik (reversibleisotermic) dan dua proses isobarik dapatbalik (reversible isobaric).

 13Proses perpindahan panas pada proses isobarik berlangsung di dalamkomponen siklus internal (regenerator ), dimana effisiensi termalnyaadalah :h t h   =   1 – T 1 / T h, dimanaT1= temperatur buang danTh=temperatur panas. b.SiklusStirlingMerupakan siklus mesin kalor dapat balik, yang terdiri dari dua proses isotermis dapat balik (isotermal reversible) dengan volumetetap (isokhorik ). Efisiensi termalnya sama dengan efisiensi termal pada siklus Ericson.c . S i k l u s   B r a y t o n Siklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk turbin gas, sehingga saat ini siklus ini yang sangat populer digunakanoleh pembuat mesinTurbine atau manufacturer dalam analisa untuk performanceupgrading . Siklus Brayton ini terdiri dari proseskompresi isentropik yang diakhiri dengan proses pelepasan panas pada tekanan konstan. Pada siklus Bryton tiap-tiap keadaan prosesdapat dianalisa secara berikut:Gambar.Sistem turbin gas, diagram P-v, diagram T-s

 

Proses 1 ke 2 (kompresi isentropik).Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor: Wc = ma (h2–h1).Proses 2 ke 3 pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan. Jumlah kalor yang dihasilkan: Qa = (ma+ mf) (h3–h2).

Proses 3 ke 4ekspansi isentropik didalam turbin. Daya yang dibutuhkant u r b i n : W T   = ( m a + m f ) ( h 3 – h 4 ) .

Proses 4 ke 1 pembuangan panas pada tekanan konstan ke udara. Jumlahkalor yang dilepas: QR = (ma + mf) (h4–h1).E . K o m p o n e n U t a m a T u r b i n G a sTurbin gas tersusun atas komponen-komponen utama sepertiair inlet   section, compressor section, combustion section,  turbine section,danexhaust   section.Sedangkan komponen pendukung turbin gas adalah starting equipment,lube-oil system, cooling system, dan beberapa komponen pendukung lainnya.Berikut ini penjelasan tentangkomponen utama turbn gas:1 . A i r I n l e t   S e c t i o n Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalamudara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:

 

 Air Inlet Housing , merupakan tempat udara masuk dimanadidalamnya terdapat peralatanpembersih udara. b.  Inertia Separator , berfungsi untuk membersihkan debu-debuatau partikel yang terbawa bersama udara masuk.c. Pre-Filter , merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet house.d. Main Filter 

, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam inlet house, udara yang telah melewati penyaringini masuk ke dalam kompresor aksial.e.  Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor.f.  Inlet Guide Vane,merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yangdiperlukan.2 . C o m p r e s s o r S e c t i o n Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi pembakarandapat menghasilkan gas panas berkecepatan tinggi yang dapatmenimbulkan daya output turbin yang besar. Aksial flow compressor terdiri dari dua bagian yaitu:a.Compressor Rotor Assembly.Merupakan bagian darikompresor aksial yangberputar pada porosnya.  Rotor ini

 16memiliki 17 tingkat sudu yang mengompresikan aliran udarasecara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya sehingga diperolehudara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari wheels,stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yangdisusun kosentris di sekeliling sumbu rotor. b.Compressor Stator.Merupakan bagian dari casing gas turbinyang terdiri dari:

  Inlet Casing , merupakan bagian dari casing yangmengarahkan udara masuk ke inlet bellmouth danselanjutnya masuk ke inlet guide vane.

 Forward Compressor Casing , bagian casing yangdidalamnya terdapat empat stage kompresor blade.

 Aft Casing , bagian casing yang didalamnya terdapatcompressor blade tingkat 5-10.

 Discharge Casing,merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya udara yang telahdikompresi.3 . C o m b u s t i o n S e c t i o n Pada bagian ini terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida kerja yang berupa udara bertekanan tinggi dan bersuhutinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas yang diubah menjadienergi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari keseluruhan

 

sistem adalah untuk mensuplai energi panas ke siklus turbin. Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen berikut yang jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan turbin gas.Komponen-komponen itu adalah :a.

Combustion Chamber , berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran antara udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk. b.Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.c. Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liner.d.  Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga apike dalam combustion chamber sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar.e.Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan danmembentuk aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran nozzledan sudu-sudu turbin gas.f.Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api padasemua combustion chamber.g. Flame Detector , merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.

 

4 . T u r b i n   S e c t i o n Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energikinetik menjadi energi mekanik yang digunakan sebagaipenggerak  compresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yangdihasilkan kira-kira 60 % digunakan untuk memutar kompresornyasendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan.Komponen-komponen pada turbin section adalah sebagai berikut :a.Turbin Rotor Case b. First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage turbine wheel.c. First Stage Turbine Wheel , berfungsi untuk mengkonversikanenergi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggimenjadi energi mekanikberupa putaran rotor.d.Second Stage Nozzledan Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas ke second stage turbine wheel, sedangkandiafragma berfungsi untuk memisahkan kedua turbin wheel.e.Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energikinetik yang masih cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.5 . E x h a u s t   S e c t i o n Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsisebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas.Exhaust section terdiri dari beberapa bagian yaitu : (1) Exhaust Frame

 

Assembly, dan (2)Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaustdiffuser pada exhaust frame assembly, lalu mengalir ke exhaust plenumdan kemudian didifusikan dan dibuang keatmosfir melalui exhauststack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip.Pada exhaust area terdapat 18buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.Komponen penunjang dalam sistem turbin gas adalah sebagai berikut:1 . S t a r t i n g E q u i p m e n t Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin bekerja. Jenis- jenis startingequipment yang digunakan di unit-unit turbin gas padaumumnyaada l ah :

Diesel Engine, (PG–9001A/B).

Induction Motor, (PG-9001C/H dan KGT 4X01, 4X02 dan4X03).

Gas Expansion Turbine (Starting Turbine).2 . C o u p l i n g d a n A c c e s s o r y G e a r   Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari poros yang bergerak ke poros yang akan digerakkan. Ada tiga jenis coupling yangdigunakan, yaitu:

Jaw Cluth, menghubungkan starting turbine dengan accessorygear dan HP turbin rotor.

 20

Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessorygear dengan HP turbin rotor.

Load Coupling, menghubungkan LP turbin rotor dengankompressor beban.3 . F u e l   S y s t e m Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system dengantekanan sekitar 15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan sebagai bahan bakar harusbebas dari cairan kondensat dan partikel-partikel padat.Untuk mendapatkan kondisi tersebut diatas maka sistem ini dilengkapidengan knock out drum yang berfungsi untuk memisahkan cairan-cairanyang masih terdapat pada fuel gas.4 . L u b e O i l   S y s t e m Lube oil system berfungsi untuk melakukan pelumasan secarakontinu pada setiap komponen sistem turbin gas. Lube oil disirkulasikan pada bagian-bagian utama turbin gas dan trush bearing juga untuk accessory gear dan yang lainnya. Lube oil system terdiri dari:

Oil Tank(Lube Oil Reservoir).

Oil Quantity.

Pompa.

Filter System.

Valving System.

Piping System.

Instrumen untuk 

 

Pada turbin gas terdapat tiga buah pompa yang digunakan untuk mensuplai lube oil guna keperluan lubrikasi, yaitu:

Ma in  Lube O i l Pump ,merupakan  pompa u t ama yang digerakkan oleh HP shaft pada gear box yang mengatur tekanandischarge lube oil.

Auxilary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yangdigerakkan oleh tenaga listrik, beroperasi apabila tekanan darimain pump turun.

Emergency Lube Oil Pump, merupakan pompa yang beroperasi jika kedua pompa diatas tidak mampu menyediakan lube oil.5 . C o o l i n g S y s t e m Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah air danudara.Udara dipakai untuk mendinginkan berbagai komponen padasection dan bearing. Komponen-komponen utama dari cooling systemadalah:

Off base Water Cooling Unit.

Lube Oil Cooler.

Main Cooling Water Pump.

Temperatur Regulation Valve.

Auxilary Water Pump.

Low Cooling Water Pressure Swich.

 

F . B a h a n B a k a r   T u r b i n G a sBahan bakar untuk turbin gas harus memenuhi persyaratan tertentusebelumdigunakan pada proses pembakaran. Persyaratan tersebut yaitubahan bakar mempunyai kadarabu yang tidak tinggi. Dengan alasan,bahan bakar yangmempunyai kadar abu yang tinggi, pada prosespembakaran dihasilkan gas pembakaran yang mengandung banyakpartikel abu yang keras dan korosif. Gas pembakaran dengankarakteristik tersebut, akan mengenai dan merusak sudu-suduturbinpada waktu proses ekspansi pada temperatur tinggi.Denganpe r sya ra t an t e r s ebu t ,   bahan  baka r   yang  memenuh ipe r sya ra t an adalah bahan bakar cair dan gas. Bahan bakar cair dan gascenderung mempunyaikadarabu yang rendah jika dibandingkan denganbahan bakar padat, sehinggalebih aman digunakan sebagai bahan bakarturbin gas.Bahan bakar yang digunakan turbin gas pesawat terbang,persyaratan yanghaus dipenui adalah lebih ketat, hal ini

karenamenyangkut faktor keamanan dankeberhasilan selama turbin gasberoperasi. Adapun persyaratannya adalah:

1 .N i l a i ka lo r   pe r s a tuan be ra t da r i bahan baka r ha rus t i ngg i .Dengan  jumlah bahan bakar yang sedikit dan ringan dengantetapi nilai kalornyatinggi sangat menguntungkan karenamengurangi berat pesawat terbangsecara keseluruhan.2.Kemampuan menguap (volatility) dari bahan bakar tidak terlalutinggi,oleh karena pada harga volatility yang tinggi bahan bakarakan mudahseka l i menguap , t e ru t ama pada ke t i ngg i an t e r t en tu .Ha l i n i akan

 

membahayakan karena bahan bakar menjadi mudahterbakar. Disampingitu, saluran bahan bakar mudah tersumbatkarena uap bahan bakar.3.Kemurnian dan kestabilan bahan bakar harus terjamin, yaitubahan bakar tidak mudah mengendap, tidak banyak mengandungzat-zat seperti air,debu, dan belerang. Kandungan zat zattersebut apabila terlalu banyak akan sangat membahayakan padaproses pembakaran. Khusus untuk  belerang, zat ini akan korosifsekali pada material sudu turbin.4 .F l a sh po in t dan   t i t i k nya l a t i dak t e r l a l u   r endah , s eh inggapeny impanan lebih aman.5.Gradenya harus tinggi, bahan bakar harus mempunyai kualitasyang bagus, tidak banyak mengandung unsur-unsur yangmerugikan sepertidyes dan tretaetyl lead.Dengan karakteristik bahan bakar untuk turbin gas pesawat terbangsepertiyang disebutkan di atas, terlihat bahwa bahan bakar tersebutadalah bermututinggi, untuk menjamin faktor keamanan yang tinggi padaoperasi turbin gasselama penerbangan. Kegagalan operasi berakibatsangat fatal yaitu turbin gasmati,pesawat terbang kehilangan gayadorong, kondisi ini dapat dipastikan pesawat terbang akan jatuh.Bahan bakar pesawat yang biasa digunakan adalahdari jenisgasolin dan kerosen atau campuran keduanya, tentunyasudahdimurnikan dari unsur-unsur yang merugikan. Sebagai contoh, standaryangdikeluarkan American Society for Tinting Material Spesification(ASTM) seri D-1655, yaitu Jet A, Jet A1, Jet B. Notasi A, A, dan Bmembedakan titik bekunya.

 

G . P r o s e s   P e m b a k a r a n T u r b i n G a sPada gambar, dapat dilihat dari konstruksikomponen ruangbakar, apabiladigambarkan ulang dengan proses pembakaran adalahsebagai berikut:Gambar. Ruang bakar dan proses pembakaran turbin gasProses pembakaran dari turbin gas adalah mirip denganpembakaran mesindiesel, yaitu proses pembakarannya pada tekanankonstan. Prosesnya adalahsebagai berikut, udara mampat darikompresor masuk ruang bakar, udara terbagimenjadi dua, yaitu udaraprimer yang masuk saluran primer, berada satu tempatdengan nosel,dan udara mampat sekunder yang lewat selubung luar ruang bakar.Udara primer masuk ruang bakar melewati swirler, sehinggaalirannyaberputar. Bahan bakar kemudian disemprotkan dari nosel ke zona primer,setelah keduanya bertemu, terjadi pencampuran. Aliran udara primeryang berputar akan membantu proses pencampuran, hal inimenyebabkan campuranlebih homogen, pembakaran lebih sempurna.Udara sekunder yang masuk melaluilubang-lubang pada

selubungluar ruang bakar akan membantu proses pembakaran pada zonasekunder. Jadi, zona sekunder akan menyempurnakan pembakaran darizona primer.

 25Disamping untuk membantu proses pembakaran pada zonasekunder,udara sekunder juga membantu pendinginan ruang bakar.Ruang bakar harusdidinginkan, karena dari proses pembakarandihasilkan temperatur yang tinggiyang merusak material ruang bakar.Maka, dengan cara pendinginan udarasekunder, temperatur ruangbakar menjadi terkontrol dan tidak melebihi dari yangdiijinkan.Pada gambardi atas, terlihat zona terakhir adalah zonapencampuran(dillute zone), adalah zona pencampuran gas pembakaranbertemperatur tinggidengan sebagian udara sekunder. Fungsi udarapada sekunder pada zona ituada l ah mend ing inkan ga s pembaka ranyangbe r t empe ra tu r t i ngg i men j ad i t empe ra tu r yang aman apab i l amengena i sudu -sudu tu rb inke t i ka ga spembaka ran  berekspansi.Disamping itu, udara sekunder juga akan menambah massa darigaspembakaran sebelum masuk turbin, dengan massa yang lebih besarenergi potensial gas pembakaran juga bertambah. Apabila Wkinetik adalahenergi kinetik gas pemabakaran dengan kecepatan V, massa sebelumditambah udara sekunder adalah m1 maka energi kinetiknya adalahsebagai berikut:Proses pembakaran pada turbin gasmemerlukan udara yang berlebih, biasanya sampai 30% dari kondisinormal untuk proses pembakaran dengan jumlah bahan bakar tertentu.Kondisi ini akan berkebalikan, apabila udara

 

26 pembakaran terlaluberlimpah (lebih 30%), udara justru akan mendinginkan prosespembakaran dan mati, karena panas banyak terbuang ke luar melaluigasbekas yang bercampur udara dingin sekunder. Dengan pemikiran yangsama,apabila jumlah udara kurang dari normal, yaitu terjadi overheating,material ruang bakar dan sudu-sudu turbin bekerja melampauikekuatannya dan ruang bakar dapat pecah, hal ini berarti turbin gasberhenti bekerja atau proses pembakaranterhenti.H . A p l i k a s i T u r b i n G a sSalah satu contoh aplikasi turbin gas yang di gunakan adalah PembangkitListrik Tenaga Gas (PLTG).Gambar. Prinsip Kerja Unit Pembangkit Turbin GasGambar menunjukkan prinsip kerja PLTG. Udara masuk ke kompresor untuk dinaikkan tekanannya, kemudian udara tersebut dialirkan ke ruang bakar.Dalam ruang bakar, udara bertekanan ini dicampur dengan bahan bakar dandibakar. Apabila digunakan bahan bakar gas(BBG), maka gas dapat langsung

 27dicampur dengan udara untuk dibakar, tetapi apabila digunakan bahan bakar minyak (BBM), maka BBM ini harus dijadikan kabut terlebih dahulu kemudian baru dicampur dengan udara untuk dibakar. Teknik mencampur bahan bakar dengan udara dalam ruang bakar sangat mempengaruhi efisiensi pembakaran.Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu tinggi.Gas hasil pembakaran ini kemudian dialirkan menuju turbin untuk disemprotkankepada sudu-sudu turbin sehingga energi (enthalpy) gas ini dikonversikan menjadienergi mekanik dalam turbin penggerak generator (dan kompresor udara) danakhirnya generator menghasilkan tenaga listrik.

 28

BAB IIIPENUTUPA . K e s i m p u l a nTurbin gas adalah suatu alat yangmemanfaatkan gas sebagai fluida untuk  memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin gas yang paling sederhanaterdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin.B. SARANDalam penulisan makalah ini terdapat banyak sekali kekurangan terutamadalam hal pembahasan turbin gas. Karena referensi yang penulis dapatkan sangatminimsekali. Untuk itu saya harap kritik dan saran yang sifatnya membangun.

 DAFTAR PUSTAKAhttp://majarimagazine.com/2009/02/gas-turbine-engine-part-1/http://majarimagazine.com/2009/02/gas-turbine-engine-part-2/Sunyoto. 2008.Teknik Mesin Industri Jilid 3,[online],(http://www.crayonpedia.org/mw/BAB_16_Turbin_Gas_Sunyoto, diakses tanggal06 Februari 2013 )A.K.Raja, Amit Prakash Srivastava &Manish Dwivedi. Power Plant Engineering,[online], (http://books.google.co.id/books?id=P-7kM_VZqxcC&printsec=frontcover&hl=id#v=onepage&q&f=false, diaksestanggal 06 Februari 2013 )