1.1 Turbin Gasa. Prinsip Kerja

Udara 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 dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut: Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar

dengan udara kemudian di bakar. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar

melalui nozel (nozzle). Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran

pembuangan.

b. Kerusakan pada Turbin dan Perbaikannya Kegagalan bantalan (bearing)

Kegagalan bantalan dapat disebabkan oleh satu atau lebih jenis problem. Problem ini adalah:

1. Kontaminasi minyak pelumas2. Aliran minyak pelumas yang rendah yang disebabkan oleh masalah

fungsi pompa, penyumbatan saluran, atau bocor.3. Getaran rotor4.  Kehilangan oli ke bantalan5.  Misalignment

Rusak/ cacatnya sudu-sudu turbinSudu-sudu rotor turbin, khususnya sudu-sudu tingkat pertama, adalah

salah satu komponen yang paling vital dari unit turbin gas. Sudu turbin tingkat pertama berada pada lingkungan yang paling keras dilihat dari level tegangan, temperatur logam, dan level kontaminasi. Cacat yang paling umum yang timbul pada sudu-sudu rotor turbin dihasilkan akibat tumbukan, serangan korosi panas atau sulfidisasi, retak lelah termal, dan lubang creep akibat terkena temperatur dan tegangan tinggi dalam jangka waktu yang lama. (creep adalah istilah yang digunakan untuk mendefinisikan fenomena yang dihasilkan ketika komponen mulur akibat kombinasi beban temperatur dan tegangan. Tegangan diakibatkan oleh gaya sentrifugal). Dengan adanya perbaikan las modern dan teknik lainnya, kebanyakan cacat, dengan pengecualian retak lelah termal, dapat diperbaiki hingga pada taraf tertentu.

Perbaikan lasan umumnya terbatas pada perbaikan ujung sudu yang tipis, retak ujung sudu radial yang minor, dan kerusakan akibat benda asing pada ujung, dan sedikit pada sisi depan dan belakang sudu-sudu. Serangan korosi panas dapat dibersihkan secara kimia (oleh bak asam atau perlakuan temperatur tinggi) dan/atau secara mekanis (oleh poles permukaan) untuk menghilangkan korosi permukaan. Sifat-sifat material sudu sering dapat diperbaiki dengan cara perlakuan panas. Dengan penerapan teknik pelapisan anti-sulfidisasi, sudu dapat digunakan kembali.

Korosi karena temperatur tinggi (HTC)HTC adalah salah satu masalah utama pada turbin gas karena dia

memengaruhi umur dari komponen hot-gas secara signifikan. Ini disebabkan utamanya oleh  sulfur, vanadium, dan alkali seperti sodium sulfat (Na2SO4) yang bereaksi sebagai sulfida.

Pada kebanyakan kasus, sulfur dan vanadium ditemukan sebagai pengotor dalam bahan bakar, sedangkan alkali dapat masuk melalui bahan bakar atau udara masuk kompresor. Serangan korosi merusak bagian panas di mana lapisan oksida sebagai proteksi pada material sudu dirusak dan chromates serta sulfida terbentuk. Pembentukan senyawa seperti chromium-sulfur mengurangi kandungan chromium pada material sudu, sehingga mengurangi ketahanan korosi material tersebut. Korosi temperatur tinggi memakan sudu material dan membentuk deposit pada permukaan sudu-sudu.

Sepanjang tidak ada kehilangan material yang signifikan, seperti normalnya pada kasus sudu-sudu solid, tegangan tidak akan naik secara signifikan. Akan tetapi, kehilangan material dalam jumlah kecil pun akan menggeser frekuensi natural dari sudu putar ke daerah frekuensi yang tidak diijinkan dan menyebabkan tegangan akibat vibrasi yang tinggi karena terjadinya resonansi. Getaran tinggi ini dapat menyebabkan kegagalan lelah high-cycle. Situasinya menjadi lebih kritis pada sudu-sudu hollow atau sudu dengan jalur pendingin-udara karena kehilangan material dapat menimbulkan lubang dan merusak sistem pendinginan-udara dari sudu tersebut, yang dapat menyebabkan overheating terhadap material (Lihat Gambar 13). Kerusakan tekstur permukaan dapat menyebabkan penurunan kinerja akibat berkurangnya efisiensi aerodinamis dari sudu-sudu.

Low-cycle fatigue cracking (LCF)Pada komponen seksi panas, LCF ditimbulkan dari tegangan frekuensi

rendah dan regangan material. Tegangan ini dapat dihasilkan oleh distribusi temperatur yang tidak seragam pada bagian-bagian tersebut. Distribusi tidak seragam yang ditimbulkan dari gradien temperatur akibat pendinginan bagian-bagian panas atau dari perubahan temperatur gas. Perubahan temperatur yang cepat terjadi pada start-up dan shutdown, pada kasus perubahan beban yang cepat, dan khususnya ketika mesin berhenti jika bekerja pada beban tinggi. Untuk menjaga thermal stress tetap rendah selama start-up, akan menguntungkan jika digunakan motor starting yang kuat yang memungkinkan temperatur masuk turbin yang lebih rendah pada saat penyalaan dan selama akselerasi rotor. Karena bagian komponen yang tipis mengikuti perubahan temperatur lebih cepat daripada bagian yang tebal, berbagai bagian akan

mengalami ekspansi termal material yang berbeda (hal ini dapat menyebabkan fenomena yang disebut lelah termal).

Retak akibat lelah termal biasanya berawal pada seksi yang tipis dari suatu komponen. Umumnya akan menguntungkan merancang komponen seksi panas sedemikian sehingga ekspansi termal tidak terbatasi. Contohnya, sudu stationer tunggal cenderung mengalami retak termal yang lebih sedikit dibandingkan dengan segmen sudu jamak. Terdapat lebih sedikit batasan untuk thermal growth pada segmen jenis sudu tunggal.Thermal stresses dapat lebih tinggi daripada mechanically induced stresses, yang menghasilkan retak lelah termal yang dengan mudah dideteksi selama inspeksi. LCF dapat juga diawali oleh takikan yang ditimbulkan oleh korosi temperatur tinggi.

High-cycle fatigue cracking (HDF)HCF dapat terjadi jika tegangan siklik pada sudu melampaui kekuatan

lelah material komponen. Sudu-sudu yang dirancang untuk mencegah terjadinya hal ini pada kondisi operasi normal. Akan tetapi, setelah periode panjang servis yang memuaskan, retak pada sudu-sudu dapat terjadi. Hal ini dapat disebabkan oleh:

 Tegangan vibrasi akibat resonansi, yang terjadi ketika suatu turbin bekerja pada daerah kecepatan yang memicu resonansi. Kelakuan getaran dari sudu-sudu yang dirusak oleh kehilangan material yang hebat akibat korosi/erosi.

 Kekuatan fatigue material yang berkurang oleh serangan korosi. Walaupun retak vibrasi      pada sudu tidak memengaruhi kinerja termodinamik, turbin harus dikeluarkan segera, karena retak akan menjalar lebih jauh dan dapat menyebabkan bagian yang rusak terlepas dan merusak sudu. Oleh karena itulah mengapa retak vibrasi harus dianalisis dan tindakan korektif yang sesuai harus diambil. 

Foreign object damage (FOD)FOD dihasilkan dari benturan objek eksternal pada sudu-sudu. DOD

adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan kerusakan yang disebabkan oleh objek yang ditemukan di dalam mesin. Objek seperti ini dapat merupakan bagian dari turbin gas yang telah menjadi longgar atau patahan dari komponen lain. Tergantung pada massa objek tersebut, kerusakan sudu-sudu dapat mulai dari yang kecil hingga patahnya suatu sudu dengan deformasi yang besar pada sudu-sudu yang lain. Umumnya, sudu gerak lebih sensitif terhadap FOD daripada sudu diam karena dia menumbuk objek pada kecepatan putarnya. Hollow blade atau sudu dengan saluran udara pendingin dapat memaksa turbin berhenti bekerja disebabkan oleh sistem pendinginnya yang rusak. Pada banyak kasus, kerusakan akibat objek ini menyebabkan deformasi sudu yang besar dan juga retakan. Sudu-sudu ini kemudian sangat rentan terhadap perambatan retak akibat tegangan operasi atau akibat low-cycle fatique atau high-cycle fatique. Pengaruhnya terhadap penurunan kinerja termodinamik tergantung pada jumlah sudu yang rusak. Jika hanya beberapa airfoil yang rusak secara lokal, maka efeknya akan sulit diketahui.

c. Maintanence yang dilakukan Preventive maintanence

Pemeliharaan saat mesin beroperasi :1. Penambahan grease pada bagian yang perlu2. Penambahan minyak pelumas ke dalam tangki3. Mengencangkan baut yang longgar4. Menutup/mengurangi kebocoran pada seal katup – katup5. Mengecek kontrol pengaman pada turbin

Pemeliharaan saat mesin tidak beroperasi :1. Menginspeksi stator dan rotor turbin2. Mengecek bantalan turbin3. Mengecek poros turbin4. Overhaul turbin

Contoh-contoh prosedur preventive maintenence pada komponen turbin gas :a. Maintanence pada Inlet Gas Strainer

Perawatan Inlet Gas Strainer Dibatasi dengan pelepasan dan pembersihan screen :1. Tutup customer-furnished manual shutoff valve.2. Hati hati membuka baut yang terpasang pada bagian bawah papan

rumah strainer sampai ventilasi tekanan.ketika tekanan dilepaskan buka strainer screen.

3. bersihkan semua kontaminan yang menempel pada screen4. bersihkan strainer dan pasang kembali ke rumah strainer5. pasang baut dan kencangkan

b. Mintanence pada Starter Pilot Valve Inlet FilterPerawatan Starter Pilot Valve Inlet Filter dibatasi dengan penggantian

elemen pelepasan1. tutup customer-furnished manual shutoff valve.2. ketika menekan katup penguras, lepaskan baut bawah di bawah

magkuk saringan untuk menghabiskan cairan. Setelah habis pasangkan kembali baut penutup bawah.

3. lepaskan mangkuk saringan.4. lepaskan O-ring dan saringan. Lepas keduanya.5. dengan kain bersih,bersihkan cairan didalam mangkuk saringan dan

saringan atas.

Instalasi1. ganti saringan dan mangkuk O-ring2. pasangkan mangkuk saringan dan pasang baut3. setelah selesai, beri tekanan dan cek dari kebocoran

c. Maintanence pada Gearbox LubricantPelumasan pada Pneumatic Starter Motor termasuk mengisi oli starter

motor gearbox dengan oli pelumas turbin kualitas terbaik dan pelumas motor bearing menggunakan grease fittings yang terpasang pada rumah motor.

Mengisi oli Gearbox 1. keluarkan semua oli gearbox dan buka baut pada starter motor.2. masukan oli pelumas gearbox , jika dibutuhkan hingga oli gearbox

mencapai titik tengah jika dilihat pada sight glass.3. pasangkan kembali dengan bautnya , lalu kencangkan

d. Maintanence pada Air Assist FilterPerawatan Air Assist Filter dibatasi dengan mengganti elemen :Pelepasan

1. Tutup customer furnished manual shutoff valve.2. ketika menekan katup penguras, lepaskan baut bawah di bawah

magkuk saringan untuk menghabiskan cairan. Setelah habis pasangkan kembali baut penutup bawah.

3. buka baut bagian atas. lepaskan O-ring dan lepaskan4. buka elemen dan lepaskan5. dengan kain bersih,bersihkan cairan didalam mangkuk saringan

dan saringan atas. Breakdown Maintenence

Pergantian Seal pada setiap sambungan komponen gas turbin

1.2 Kompresora. Prinsip Kerja

Kompresor ini memiliki prinsip kerja seperti jenis rotari yaitu system udara alir dan cocok sebagai penghantar udara yang besar. Kompresor aliran ada yang dibuat arah masukannya udara secara aksial dan ada yang radial. Keadaan udara dirubah dalam satu roda turbin atau untuk lebih mengalirkan kecepatan udara. Energi kinetik yang ditimbulkan diubah ke energi yang berbentuk tekanan.Pada komporesor aliran aksial, udara mendapatkan percepatan oleh sudut yang terdapat pada rotor alirannya ke arah aksial.

Percepatan yang ditimbulkan oleh kompresor aliran radial berasal dari ruangan ke ruangan berikutnya secara radial. Pada lubang masukan pertama udara dilemparkan keluar menjauhi sumbu dan oleh dinding ruangan dipantulkan dan kembali mendekati sumbu. Dari tingkat pertama masuk lagi ketingkat berikutnya, sampai beberapa tingkat yang dibutuhkan.

Disini nosel masuk berfungsi mengarahkan dan mempercepat aliran gas atau udara ke dalam sudu pengarah. Dari sudu pengarah, gas akan masuk ke sudu putar yang akan menambahkan energi ke daam gas. Sudu tetap berfungsi sebagai difuser dan pembelok arah aliran ke deretan sudu gerak pada tingkat berikutnya. Biasanya beberapa deret pertama dari sudu tetap dapat diatur untuk penggunaan mesin diluar kondisi

rancangan, sedangkan sebagian besar sudu tetap adalah fixed. Sudu tetap pada tingkat terakhir berfungsi sebagai sudu pembebas olakan sebelum aliran gas atau udara lewat nosel sisi keluar. Kompresor ini umumnya dipakai untuk kapasitas yang besar tetapi

dengan tekanan yang tidak terlalu tinggi.

b. Kerusakan pada Kompresor Axial dan Cara Mengatasinya Fenomena Surging

Surge dapat didifinisikan dengan sebuah fenomena yang terjadi dalam kompresor ( khususnya aksial kompresor ) ketika aliran udara yang mengalir masuk ke kompresor aliran udara akan turun drastis dan tidak dapat dipertahankan lagi karena peningkatan tekanan discharge kompressor melebihi kemampuan pressure pada kompresor, sehingga akan terjadi backflow ( aliran balik ) pada kompresor. Hal ini akan menyebabkan kompresor berhenti beroperasi sesaat. Hilangnya tekanan yang tiba-tiba tersebut akan menimbulkan suara yang keras, dan biasanya diawali dengan suara gemuruh yang keras sesaat dan diikuti dengan vibrasi yang sangat tinggi. Hal ini kebanyakan terjadi ketika proses akselerasi ( start up ) ketika aliran udara dischage ( output-nya ) yang dibutuhkan masih sedikit akan tetapi pressure yang dihasilkan sudah tinggi sehingga tidak terjadi keseimbangan antara flow dan pressure-nya. Risiko utama dari siklus surge adalah kerusakan berat pada sudu-sudu kompresor dan kerusakan mekanis lain pada bagian mesin lainnya jika terjadi surge, maka sebabnya harus dihilangkan segera atau mesin harus dimatikan (Trip)

Fenomena StallingRotating stall dapat didifinisikan suatu kondisi dalam kompresor axial

dimana salah satu blade ( sudu ) gagal melakukan kompresi ke stage berikutnya karena tidak sesuainya antara rasio kompresi dengan putaran kompresor. gejala yang terjadi dibawah kondisi operasi yang normal, jika aliran udara tidak terdistribusi merata diantara stage-stage-nya.

Kapasitas rendah/turunPenyebab:1. Putaran turun/rendah2. Plate suction valve trganjal/putus

3. Filter kotor

4. Unloader valve terganggu

5. Stuffing box bocor

Tindakan yang dilakukan :

1. Periksa putaran dan naikkan

2. Bersihkan/ganti plate vave suction

3. Bersihkan/ganti filter

4. Periksa/seting ulang katup unloader

5. Periksa/ganti carbon ring

Temperatur discharge tinggi/naik

Penyebab :

1. Temperatur suction naik

2. Water jacket kotor

3. Aliran media pendingin kurang

4. Kompresi ratio naik

Tindakan yang dilakukan :

1. Turunkan temperatur gas masuk

2. Bersihkan water jacket

3. Besarkan aliran media pendingin

4. Seting ulang rasio kompresi

Temperatur discharge rendah/turun

Penyebab:

1. Tekanan masuk rendah

2. Plate suction valve terganjal/putus

3. Unloader valve terganggu

4. Ring piston aus

Tindakan yang dilakukan:

1. Periksa/ganti filter yang kotor

2. Periksa/bersihkan, seting ulang spring valve

3. Periksa/koreksi unloader valve

4. Periksa/ganti ring piston

Tekanan minyak pelumas rendah

Penyebab:

1. Level minyak pada tangki rendah

2. Filter pelumas kotor

3. Seting regulator tekanan pelumas rendah

4. Kebocoran pada main bearing

5. Temperatur pelumas tinggi

Tindakan yang dilakukan :

1. Tambahkan minyak pelumas

2. Bersihkan/ganti filter

3. Seting ulang regulator tekanan

4. Set clearance bearing

5. Periksa/koreksi temperature

c. Maintanence yang dilakukan Preventive Maintanence

Pemeliharaan dan pengecekan kompresor dilakukan terhadap

komponen komponen penunjang antara lain :

1. Pelumasan. Tekanan minyak pelumas kompresor harus secara visual

diperiksa setiap hari dan saringan minyak pelumasnya diganti setiap bulan.

2. Saringan udara. Saringan udara masuk sangat mudah tersumbat terutama

pada lingkungan yang berdebu. Saringan harus diperiksadan diganti secara

teratur.

3. Traps kondensat. Banyak system memiliki traps kondensat untuk

mengumpulkan (untuk traps yang dipasang dengan sebuah kran apung) dan

menguras kondensat dari system. Traps manual harus secar berkala dibuka

dan ditutup kembali untuk menguras fluida yang terakumulasi, traps

otomatis harus diperiksa untuk memastika bahwa tidak ada kebocoran udara

tekan.

4. Pengering udara. Udara kering merupakan energy yang intensif. Untuk

pengering yang didinginkan, periksa dang anti saringan awal secara teratur

karena pengering tersebut seringkali memiliki lintasan kecil di bagian

dalamnya yang dapat tersumbat oleh bahan pencemar. Pengering

regenerative memerlukan sebuah penyaring penghilang minyak pada

saluran masuknya karena mereka tidak dapat berfungsi dengan baik jika

minya pelumas dari kompresor melapisi bahan penyerap airnya. Suhu

pengeringan yang baik harus dijaga dibawa 100oF untuk mnghindari

peningkatan pemakaian bahan penyerap airnya, yang harus diganti lagi

setiap 3-4 bulan terantung pada laju kejenuhan.

5. Periksa kebocoran dan kehilangan tekanan diseluruh system secara teratur.

6. Hindari praktek yang tidak benar, untuk memastikan penggunaan udara

yang bebas kadar air pada titik penggunaan.

7. Atur seluruh operasi titik penggunaan pada tekanan serendah mungkin

dengan menggunakan regulator yang baik.

8. Matikan pasokan udara ke peralatan produksi yang sedang tidak bekerja.

9. Pantau penurunan tekanan dalam system pemipaan.

10. Gunakan teknologi pengeringan yang member tekanan maksimum

yang diperbolehkan untuk titik pengembunan.

11. Pilihlah suku cadang kompresor yang terbaik.