turbin utama
DESCRIPTION
Turbin UtamaTRANSCRIPT
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
1
TURBIN UAP
I. PRINSIP KERJA TURBIN UAP
Turbine Uap adalah mesin pengerak yang merubah secarlangsung energy yang
terkandung dalam uap menjadi gerak putar pada poros. Yang mana uap ( steam yang
diproduksi dari ketel uap / boiler ) setelah melalui proses yang dikehendaki maka uap
yang dihasilkan dari proses tersebut dapat digunakan untuk memutar turbin melalui alat
memancar ( nozzle ) dengan kecepatan relative, dimana kecepatan relative tesebut
membentur sudu penggerak sehinga dapat menghasilkan putaran. Uap yang memancar
keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan
dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu
turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan
kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan
poros.
Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya
sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan.
Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka
pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua
sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris
sudu tetap ( guide blade ) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya
uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.
Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat
sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak
mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan
energi relatif kecil.
II. JENIS TURBIN UAP
Secara umum jenis turbin dibedakan berdasarkan :
a. Berdasarkan transformasi energy yaitu:
- Turnbin impulse yaitu energy potensial uap diubah menjadi energy kinetic
didalam nozzle.
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
2
- Turbin reaksi yaitu exspansi uap terjadi pada sudu pengarah dan sudu gerak
b. Berdasarkan tekanan uap keluar turbin yaitu:
- Back pressure yaitu uap yang telah dipakai diproses lagi dan digunakan untuk
mengerakan sudu turbin sisi intermediate.
- Condensing yaitu uap masuk turbin langsung turun keproses pendingin.
c. Berdasarkan tekanan uap yang masuk turbin yaitu :
- Tekanan uap super kritis ( tekana uap diatas 225 bar )
- Tekanan uap tinggi ( tekana uap antara 88 – 224 bar )
- Tekanan uap menengah ( tekana uap antara 10 – 88 bar )
- Tekana uap rendah ( tekanan uap dibawah 10 bar )
d. Berdasakan pengaturan uap yang masuk ke turbin yaitu :
- Konstan dengan mengatur control valve ( dengan cara ditrotle ) dimana tekan
uap dari boiler yang digunaka untuk memutar turbin diatur pada valve utama (
valve utama tidak terbuka penuh ) tetapi pengaturan putran msih mengunaka
control valve / gavenor valve.
- Konstan dengan cara mengatur nozzle dimana tekan uap dari boiler yang
digunakan untuk memutar turbin diatur pada control valve / gavenur valve
sehinnga valve utama terbuka penuh.
- Dengan sistim sliding control yaitu uap masuk turbin langsung di control oleh
satu valve.
e. Berdasrkan aliran uap yaitu :
- Turbin axial dimana fluida kerja / uap mengalir dengan arah yang sejajar
terhadap sumbu turbin.
- Turbin raqdial dimana fluida kerja / uap mengalir dengan arah yang tegak lurus
terhadap sumbu turbin.
f. Berdasarkan pemakaian dibidang industri yaitu:
- Yaitu turbin stasioner dengan tekanan konstan yang dipakai terutama untuk
mengerakan generator.
- Yaitu turbin stasioner dengan tekana bervariasi banyak dipakai untuk
mengerakan pompa, fan, blower dll.
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
3
- Yaitu turbin tidak stasioner dengan putan yang bervariasi turbin jenis ini banyak
dipakai pada indutri perkapalan.
IMPULSE TURBINE
TURBIN REAKSI
BOILER
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
4
GAMBAR PRINSIP KERJA TURBIN UAP
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
5
g. Berdasarkan typenya
- Single casing , untuk turbin – turbin yang bersekala kecil ( blower, fan , bfpt
,generator dengan kapasitas < 50 MW dll )
- Double casing , untuk turbin – turbin yang bersekala besar ( generator
diatas 50 MW )
TYPE TURBIN SINGLE CASING
III. FUNGSI KERJA TURBIN
Fungsi kerja dari turbin uap secara umum suatu peralatan / equipment yang
digunakan untuk memutar Generator, dimana media yang digunakan untuk
memutar turbin adalah uap panas lanjut ( uap kering ) yang terlebih dulu diproses
didalam boiler. Banyak pula pada peralatan – peralatan seperti pompa , fan ,
blower yang digerakan oleh turbin. Prosesnya seperti dalam gambar diagram
dibawah ini :
SIKLUS ALIRAN STEAM PADA TURBIN UAP
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
6
IV. SIKLUS FLUIDA KERJA PADA TURBIN UAP
Gambar.1. Siklus rankine
Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus Renkine ; Air pada siklus 1
dipompakan, kondisinya adalah isentropik s1 = s2 masuk ke boiler dengan tekanan yang
sama dengan tekanan di kondenser tetapi Boiler menyerap panas sedangkan kondenser
melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke turbin dengan kondisi super panas h3
= h4 dan keluaran dari turbin berbentuk uap jenuh dimana laju aliran massa yang
masuk ke turbin sama dengan laju aliran massa keluar dari turbin, ini dapat digambarkan
dengan menggunakan diagram
T-s berikut:
T 3
2
1 4
S
BOILER
konderser
Q in
Q out
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
7
Menurut Hukum pertama Thermodinamika, kerja yang dihasilkan oleh suatu
proses siklus adalah sama dengan Jumlah Perpindahan Kalor pada fluida kerja selama
proses siklus tersebut berlangsung. Jadi untuk proses Siklus
1 – 2 – 2’ – 3 – 3’ – 4 – 1
Dalam kenyataan Siklus sistem Turbin Uap menyimpang dari Siklus Ideal (Siklus
Rankine ) antara lain karena faktor tersebut dibawah ini :
1. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian gesekan dan
kerugian kalor ke atmosfer disekitarnya .
2. Kerugian tekanan dalam ketel uap
3. Kerugian energi didalam turbin karena adanya gesekan pada fluida kerja dan
bagian-bagian dari turbin.
Tetapi didalam siklus terjadinya steam yang digunakan untuk memutar turbin pada
semua pltu , dan untuk mendapatkan hasil yang seefisien mungkin maka perlu ditambah
peralatan – peralatan pendukung agar steam yang dihasilkan menjadi steam yang
kwalitasnya baik.
GAMBAR SIKLUS UAP
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
8
V. SILABUS TURBIN UAP PADA PEMBANGKIT LISTRIK
VI. URAIAN UMUM TURBIN UAP
Type turbin yang terpasang pada pembangkit listrik di Rembang adalah
N300-16.7/537/537-8 ( combined casing ) dengan Manufaktur dari Dong – fang steam
turbin factory. Dengan fitur turbin meliputi :
- Sub-critical
- Intermediate Reheating
- Double Casings with 2 Steam Exhaust
- Condensate Type
Jenis trurbin yang tepasang adalah double casing dan dua exhaust , dimana posisi HP
dan IP digabung jadi satu casing, tetapi karena tekanan dan temperature tinggi
sehingga untuk posisi HP di design dengan double casing dan untuk IP dibuat
simetris dan mersap dengan dua lapisan casing dimana fungsinya untuk mengurangi
termal stress pada casing, pada HP steam yang telah dipakai diproses kembali
diboiler dan dialirkan ke IP turbin dan ke LP Turbin kearah depan dan belakang lalu
terakir masuk ke condenser
VII. BAGIAN – BAGIAN TURBIN
a. CASING
Didalam structur turbin casing dibedakan menjadi 2 bagian yaitiu outer casing
dan inner casing dimana:
Outer casing terdapat pada HIP sisi Upper dan Lower sedangkan untuk LP
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
9
hanya sisi Upper , material yang dipakai harus mampu menahan tekanan dan
temperature tinggi . kedua casing tersebut diikat dengan mengunaka baut
dengan ukuran yang berbeda-beda.
Inner casing terdapat pada HP dan LP sisi Upper dan Lower dengan material
yang juga harus mampu menahan tekanan dan temperature tinggi , kedua
casing tersebut diikat dengan menggunakan baut dan juga ukurannya
berbeda – beda.
b. ROTOR
Rotor adalah bagian terpenting dari suatu kontruksi turbin yang berputar ,
dimana fungsinya sebagai pengikat sudu –sudu turbin , pada sisi HIP terdapat 15
blade yaitu 9 stage pada HP dan 6 stage pada IP , pada HIP rotor juga terconect
main oil pump yang posisinya pada unjung rotor HIP sisi depan , sedangkan sisi
belakang terdapat Thrush dish / collar dan juga coupling flange . untuk LP rotor
terdapat 2 x 6 stage ( stage ini lebih dikenak sisi positif dan negative ) , pada ujung
sisi belakang juga terconect reduzer gear yang fungsinya untuk fasilitas memutar
rotor pada saat akan peroperasi , juga terconect coupling flange pada sisi depan
dan belakang.
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
10
GAMBAR ROTOR TURBIN UAP
c. NOZZLE
Nozzle / sudu tetap sendiri merupakan inner part turbin yang fungsinya sebagai
alat untuk mengarahkan , menampah tekanan uap untuk memutar sudu ( blade )
turbin , nozzle –nozzle ini terpasang pada casing sisi upper dan lower baik pada
HIP maupun LP , sedangkan pada HP terpasang pada inner casing . sedangkan
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
11
yang dilalui uap pertama kali masuk kedalam sudu turbin disebut Nozzle Box ,
sedangkan yang tersentuh oleh uap didalam nozzle box disebut Fist stage ( Curtis
) . untuk penempatan masing – masing nozzle , pada HP dimulai dari no 2 – 9 ,
sedangkan no 1 nozzlenya ikut dengan nozzle box. Untuk IP penempatan masing
– masing nozzle terbagi menjadi 2 bagian yaitu nutuk nozzle no 1-3 terpasang
pada blade carrier #1 sedanhgkan nozzle 4-6 terpasang pada blade carrier #2 hal
ini dimaksudkan agar kebocoran uap dapat dikuarangi
GAMBAR NOZZLE BOX TURBIN UAP
B,14=Face nozzle , 10=Inlet steam , 12=sudu tetap , 16= Guide Pin Nozzle ,
18=radial spill trip.
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
12
GAMBAR NOZZLE ( SUDU TETAP TURBIN UAP )
d. WHEEL
Wheel merupakan kumpulan rangkaian sudu-sudu jalan yang terangkai pada
shaft rotor dan diikat dengan shroud dan dikunci dengan cougkling dan dibuat
per segmet sesuai dengan design dari engineering pabrikan.
GAMBAR SEKMENT BLADE
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
13
GAMBAR RANGKAIAN WHEEL ( SUDU PUTAR TURBIN UAP )
GAMBAR ROTOR YANG TERANGKAI
WHEEL HIP (SUDU PUTAR )
NOZZLE ( SUDU TETAP )
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
14
e. GLAND LABYRITH
Merupakan suatu inner part dari turbin yang fungsinya sebagai perapat uap
( steam ) antara rotor dengan stator ( wheele dengan wheele yang lainnya )
dimana posisi nya dekat dengan shaft rotor disebut Gland labyrinth
PENGUNCI / COUGKLING
BALANCE WIGH
SHROUT
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
15
GAMBAR GLAND LABYRITH
f. RADIAL SPILL TRIP
Merupakan suatu inner part dari turbin yang fungsinya sebagai perapat uap
( steam ) antara rotor dengan stator ( wheele dengan wheele yang lainnya )
dimana posisi nya dekat dengan rotor disebut Radial spill trip dan diikat dengan
baut pengikat agar kekakuan dari nozzle tersebut menjadi lebih baik.
LABYRINTH SEAL
LABYRITH SEAL
LABYRINTH SEAL
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
16
GAMBAR RADIAL SPILL TRIP TURBIN UAP
g. BEARING
Bearaing merupakan suatu bagian inner part utama dari turbin yang fungsinya
sebagai support / daya lincir untuk shaft turbin dari gaya radial , type bearing
yang terpasang pada unit ini adalah Tilting – pad bearing dan Elliptical bearing.
Untuk type tilting – pad bearing terpasang pada posisi bearing no 1 dan no 2 ,
sedangkan untuk Elliptical bearing terpasang pada posisi bearing no 3 dan no 4.
GAMBAR BEARING N0 1 DAN 2 ( TYPE TILTING – PAD )
RADIAL SPILL TRIP
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
17
GAMBAR BEARING N0 3 DAN 4 ( TYPE ELIPTICAL )
h. OIL DEFLECTOR
Oil deflector merupakan bagian dari inner part yang terpasang pada sisi depan
dan belakang dari bearing , yang fungsinya sebagai seal atau perapat agar
pelumas ( oil ) tidak terjadi cross air pada saat pelumasan pada bearing
beroperasi .
GAMBAR OIL DEFLECTOR TURBIN UAP
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
18
i. TRUSH BEARING
Trust bearing merupakan bagian dari bearing turbin yang fungsinya menahan
gaya axial pada saat turbin beroperasi , posisi trust bearing ini berada diantara
trust dish yaitu posisi aktif dan pasif ( self – positioning dan positioning ) trust
bearing ini terdiri 11 segment , yaitu 11 segment posisi aktif ( positioning ) dan 11
segment posisi pasif ( self – positioning ) kemampuan daya dorong dari trust –pad
minimum sebesar 121.8 kN sedang mampu menahan gaya dorong maximum
sebesar 131.53 kN. Hal ini untuk mengantisipasi apabila terjadi ganguan yang
mengakibatkan unit mati / trip
GAMBAR TRUST BEARING TURBIN UAP
GAMBAR SECMENT TRUST BEARING
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
19
j. TRUSH DISH / COOLAR
Trust dish adalah bagian dari turbin yang digunakan untuk tumpuan dari trust –
pad , trust dish ini di design menyatu pada HIP rotor setelah shaft tumpuan
bearing.
TRUST DISH / GAMBAR COOLAR
k. MAIN OIL PUMP
Main oil pump merupakan peralatan yang juga install pada HIP Shaft rotor yang
diikat dengan baut , dan ditempatkan pada sisi depan turbin ( posisi pada front
standard ) yang fungsinya sebagai pompa pelumas bearing
GAMBAR BAGIAN DARI MAIN OILPUMP
POSISI TRUST DISH
POSISI RADIAL BEARING MAIN OIL PUMP IMPELLER POMPA
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
20
GAMBAR BAGIAN DARI MAIN OILPUMP
VIII. TURBIN VALVE
Turbin valve dalam pembangkit merupakan bagian terpenting dalam perakitan /
assembly turbin uap karena valve tersebut merupakan safety bagi turbin itu sendiri ,
karena masuknya kosumsi uap yang diperlukan bagi turbin diatur oleh valve.
Bagian – bagian valve yang terinstall di turbin antara lain :
a. Main Stop Valve ( MSV )
Main stop valve merupakan valve utama yang fungsinya sebagai pemblockit uap
yang akan masuk ke turbin setelah melalui proses di boiler , main stop valve yang
terpasang ada 2 unit yaitu terpasang kanan dan kiri salah satu dari main stop
valve pada stem dishnya didesign ada bypassnya yang fungsinya sebagai pemanas
awal bagi CV ( control valve ), cara kerja dari main stop valve ini closed-open.
b. Control Valve ( CV / Gavenur Valve )
Control Valve merupakan valve yang fungsinya sebagai pengontol jumlah
kebutuhan uap yang akan masuk kedalam turbin , jumlah control valve yang
terpasang sebanyak 4 buah dengan urutan nomer 1 – 3 – 4 – 2 , dimana line yang
masuk no 1 dan 2 dipasang sisi atas ( upper ) sedangkan no 3 dan 4 dipasang sisi
bawah ( lower )
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
21
GAMBAR GAVENOR VALVE ( RANGKAIAN MSV DAN CV )
c. Combained Reheat valve ( CRV )
Combained reheat valve adalah combinasi antara MSV dan CV dimana susunan
kontruksi dari CRV terdapat dua funsi yaitu IV = intersave valve dan RSV = reheat
stop valve yang fungsinya sama dengan Main stop valve dan control valve
dimana untuk CRV , RSV = full open sedangkan IV = sebagai gavenor valvenya.
SUPPORT LEVER VALVE
LEVER VALVE CV
SITE & DISH VALVE
SPRING
HYDRAULIC CYLINDER
SITE & DISH VALVE
HYDRAULIC CYLINDER
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
22
GAMBAR COMBINED REHEAD VALVE
IX. FRONT STANDARD
Front Standard Merupakan bagian utama dari rangkaian turbin uap dimana didalam
ya terdapat rangkaian peralatan – peralatan pendukung dalam tercapainya fungsi
turbin uap menjadi lebih baik dan handal , peralatan didalam front standart antara
lain :
a. Main Oil Pump
b. Speed Control
c. Mechanical Trip
d. Tumpuan / Support bagi Bearing Turbin No 1
IP main stop valve oil actuator Steam
flow
direction
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
23
Pada front standart tertup karena peralatan yang ada didalamnya banyak yang
mengunakan media oil untuk proses operasinya sehingga untuk menjaga agar fungsi
dari oil tidak berubah .
GAMBAR FRONT STANDART TURBIN UAP
X. TURNING GEAR
Fungsi dari Turning gear adalah perangkat Turbin Uap yang berfungsi untuk memutar
rotor Turbin Generator pada putaran rendah ( 5 – 10 rpm ) yang funsinya untuk
menjamin pemanasan / pendinginan rotor yang merata sehingga menggurangi
kemungkinan terjadinya bengkok pada rotor. Selain itu turning Gear juga mempunyai
funsi lain yaitu memberikan gerak awal pada saat turbin akan di start sehingga dapat
mengurangi gesekan statis pada bantalan ( Bearing Turbin – Generator )
Pada umumnya turning gear dipasang pada turbin diantara turbin low pressure ( LP )
dengan Generator.
Turning gear sendiri terdiri dari gear-gear ( roda gigi ) yang tersusun / terangkai dan
digerakan oleh motor listrik dan salah satu rangkaian roda gigi dihubungkan dengan
roda gigi yang terpasang pada rotor ( poros turbin ). Pada saat roda gigi turning gear
terhubung dengan roda gigi poros turbin disebut “ ENGAGE “ Apabila kondisi engage
, maka bila motor turning gear berputar , rotor turbin generator akan berputar
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
24
dengan putaran rendah.
Bila uap ( steam ) sudah masuk ke turbin dan mendorong sudu – sudu turbin dan
putaran turbin mulai meninggakat maka turning gear yang engage dengan roda gigi
poros turbin generator akan terlepas. Jadi roda gigi turning gear tidak lagi
terhubung lagi dengan roda gigi pada poros turbin . Kondisi seperti ini disebut
“ DISENGAGE”
GAMBAR TURNING GEAR
MESIN I TURBIN DAN AUXILIARY
Management Trainee | PT PJB Services
25
XI. JACKING OIL
Funsi dari Jacking oil adalah menggangkat poros turbin pada saat turbin akan operasi
( start ) maupun kondisi turbin shut down .
Line discharge pada jacking oil terkonect pada bearing no 3 dan 4 pada sisi LP turbin
dan bearing no 4 dan 5 sisi Generator.
Fungsi yang lain yaitu menjaga agar kondisi bearing tidak terjadi gesekan statis yang
berlebihan antara poros turbin dengan babit bearing.
Presuure yang diagunakan untuk dapat mengangkat poros turbin berkisar antara 12
– 14 Mpa.