TUGAS TERMODINAMIKA TERAPANPERHITUNGAN EFISIENSI PADA TURBIN GENERATOR 51G1

KONDISI EKSTRAKSI DI UTILITIES SECTION AREA 50PT PERTAMINA RU IV CILACAP

Di susun oleh :

Nama : Adi suryadi

Nim : 41312320018

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI

UNIVERSITAS MERCUBUANA

CIBUBUR

2015

1.1 Turbin Generator 51G1Jenis turbin yang digunakan pada Pertamina RU IV Cilacap sendiri adalah jenis Extraction –

Condensing Steam Turbine yaitu uap yang melakukan kerja dalam turbin, sebagian diambil pada

stage tertentu kemudian dikeluarkan dari turbin dan dimasukan kedalam sistem, sedangkan

sisanya dikondensasikan dalam Surface Condenser, dan dimasukkan dalam BFW Tank..

Tabel 1 Nameplate Turbin 51G1

Nama Unit 51 G 1Pabrikasi GEPS Oil & Gas

Model ENK 32/36

Tipe Extraction CondensingMaksimum speed 10000 RPM

st1 Putaran Kritis 4800 RPMnd2 Putaran Kritis 5300 RPM

Inlet Steam Pressure

Minimum 48 kg/cm 2

Normal 60 kg/cm 2

Maksimum

66 kg/cm 2

Inlet Steam Temperature

Minimum 430°C

Normal 460°C

Maksimum 482°C

Extraction Steam Press

Minimum 16 kg/cm 2

Normal 19.5 kg/cm 2

Maksimum 22 kg/cm 2

CondensingPressure 100 mmHg

Temperature 53°C

Tabel 2 Nameplate Generator 51G1

Output 10000 kVAPower Faktor 0,80Voltage 13800 (±5%) VFrequency 50 (±2%) HzSpeed 1500 RPMCurrent 418 AExciter Type GLB 600BExcitation 84/9 V/A

1. PERHITUNGAN EFISIENSI

Sistem di Pertamina membutuhkan Steam MP untuk penggerak beberapa turbin kecil, maka

dari itu Turbin Generator 51 G 1 bekerja pada kondisi extraksi

Tabel 4.1 Data Turbin Generator 51G1 pada 26 Januari 2014 untuk HP Steam

Waktu HP STEAMPRESS PRESS PRESSkg/cm2 kg/cm2 kg/cm2

18:00 57.94 448.5 29.8019:00 58.02 447.3 28.1820:00 58.08 449.8 27.8521:00 58.03 448.6 27.9622:00 58.00 447.6 27.8523:00 58.12 448.0 27.79

Tabel 4.1 Data Turbin Generator 51G1 pada 26 Januari 2014 untuk MP Steam

Waktu MP STEAMPRESS PRESS PRESSkg/cm2 kg/cm2 kg/cm2

18:00 19.78 348.5 12.4119:00 19.78 348.5 11.1320:00 19.78 347.3 10.8321:00 19.79 349.2 10.8222:00 19.78 349.0 10.7023:00 19.78 348.9 10.76

Tabel 4.1 Data Turbin Generator 51G1 pada 26 Januari 2014 untuk Condensat

Waktu HP STEAMPRESS PRESS PRESSkg/cm2 kg/cm2 kg/cm2

18:00 0.28 57.50 17.3919:00 0.28 57.00 17.0520:00 0.28 57.30 17.0221:00 0.28 57.40 17.1422:00 0.28 57.40 17.1423:00 0.28 57.40 17.03

Dan untuk daya yang di hasilkan dapat dilihat tabel dibawah

WaktuDAYA

GENERATORMW

18:00 4.8519:00 4.8320:00 4.8521:00 4.8222:00 4.8623:00 4.86

1.1 Perhitunggan Efisiensi Turbin Aktual

Untuk pengambilan pada tanggal 26 Januari 2014 pada pukul 18.00 didapatkan data

tekanan, temperatur, dan aliran steam sebagai berikut:

P1 = 57.94 kg/cm2

= 56.82 bar

T1 = 448.5 oC

m1 = 29.80 ton/jam

P2 = 19.78 kg/cm2

= 19.40 bar

T2 = 348.5 oC

m2 = 12.41 ton/jam

P3 = 0.28 kg/cm2

= 0.27 bar

T3 = 57.50 oC

m3 = 17.39 ton/jam

Perhitungan efisiensi memerlukan data entropi (s) dan entalpi (h).data ini diambil

berdasarkan tekana dan temperatur baik pada kondisi superheated maupun kondisi uap

jenuh dengan menggunakan software SteamTab.exe agar didapatkan data yang akurat.

Stage 1 :

Kondisi 1

P1= 57.94 kg/cm2= 56.82 Bar,

T1 = 448.5 oC

Dengan menggunakan perhitungan program ChemicalLogic SteamTab Companion

untuk kondisi superheated berdasarkan Tekanan P1 dan Temperatur T1, didapat :

h1 = 3303.86 Kj/kg dan

s1 = 6.74 kJ/kg.K

Kondisi 2

P2= 19.78 kg/cm2= 19.40 Bar,

T2 = 348.5 oC

dengan menggunakan perhitungan program ChemicalLogic SteamTab Companion

untuk kondisi superheatedberdasarkan Tekanan P2 dan Temperatur T2, maka :

H2 = 3135.57 kJ/kg dan

s2 = 6.96 kJ/kg.K

Kondisi 2s

Terjadi proses ekspansi isentropic pada stage 1, maka :

s2s= s1 =6.74 kJ/kg.K

dengan menggunakan perhitungan program ChemicalLogic SteamTab Companion

untuk kondisi uap jenuh berdasarkan Tekanan P2, didapatkan :

hg= 2797.64 kJ/kg

sg = 6.35 kJ/kg.K

maka, h2s = hg +( )( )

= 2797.64 +( . . )( . . ). .

= 3013.18 kJ/kg

Stage 2 :

Kondisi 3s

P3 = 0.28 kg/cm2= 0.27 bar

T3 = 57.50 oC

Terjadi proses ekspansi isentropic pada stage, maka :

s3s = s2 = 6.96kJ/kg.K

dengan menggunakan perhitungan program ChemicalLogic SteamTab Companion

untuk kondisi uap jenuh berdasarkan Tekanan P3, didapatkan :

sf3= 0.91 kJ/kg.K

sg3 = 7.80 kJ/kg.K

sehingga kualitas uap pada kondisi 3s adalah

maka, x3s =s3s−sf3sg3−sf3

=. .. .

= 0.87

Dengan perhitungan program ChemicalLogic SteamTab Companion untuk kondisi

uap jenuh, didapatkan :

h3f= 279.2 kJ/kg

h3fg = 2316.07 kJ/kg

maka entalphi pada kondisi 3s didapat :

h3s = h3f + (x3s.h3fg)

= 279.2 + (0.87 x 2316.07

= 2312.90 kJ/kg

Maka pada pengambilan data pukul 18.00 pada tanggal 26 januari 2014, diketahui

m1 = 29.80 kg/cm2

h1 = 3303.89 Kj/kg

m2 = 12.41kg/cm2

h2s =3013.18 kJ/kg

m3 = 17.39kg/cm2

h3s = 2312.90 kJ/kg

Beban = 4.85 MW

Dengan memasukan ke dalam rumus perhitungan, maka didapatkan energi yang

digunakan oleh turbin:

dimana m3 = m1 – m2

Wti = m1 (h1-h2s) + m3 (h2s - h3s)

= 29.80 ( 3303.89 – 3013.18 ) + 12.14( 3013.18 – 2312.90 )

= 5775.09 KW

= 5.77 MW

Dengan mengasumsikan efisiensi mekanik 0.92 dan efisiensi generator 0.98

didapatkan efisiensi overall :

η 0verall = η Mekanik x η generator

= 0.92 x 0.98 = 0.9016

Daya turbin actual adalah :

Wta = Wti x η overall

= 5786.45 x 0.9016

= 5206.82 KW

= 5.2 MW

Efisiensi turbin generator :

η aktual = x 100%

=.. x100 %= 93.14%

Tabel 4.2 Efisiensi Operasi Aktual 51G1 pada tanggal 26 Januari

WaktuWti

(MW)

Wta

(MW)

Ef. TG

Aktual

(%)

18:00 5.775 5.206 93.14

19:00 5.555 5.008 96.43

20:00 5.557 5.010 96.79

21:00 5.599 5.048 95.47

22:00 5.551 5.004 97.10

23:00 5.529 4.985 97.47

1.2 Perbandingan Efisiensi Aktual dan Efisiensi Desain

Untuk mengetahui efisiensi secara desain, maka digunakan grafik desain turbin (pada

lampiran). Dari grafik, maka akan diketahui daya generator secara desan berdasarkan flow

HPS dan MPS

Waktu

Daya Turbin

Aktual

Wta (MW)

Daya Turbin

Desain

WTD (MW)

18:00 5.206 4.9

19:00 5.008 4.85

20:00 5.010 4.9

21:00 5.048 4.85

22:00 5.004 4.9

23:00 4.985 4.9

Perhitunggan pada pukul 18.00

HPS Flow = 29.80 Ton/jam

MPS Flow = 12.41 Ton/jam

Daya Turbin Aktual (Wta) = 5.21 MW

Daya Turbin Desain (Wtd) = 4.9 MW

Dengan daya desain turbin dapat dihitung nilai efisiensi terhadap desain

Maka, η =

=%% x 100%

= x 100%

η =.. x 100%

= 93.92 %

Tabel 4.4 Efisiensi Kondisi Aktual dari Desain

Waktu Efisiensi

Aktual (%)

Efisiensi

Desain

(%)

18:00 93.14 94.10

19:00 96.43 96.83

20:00 96.79 97.79

21:00 95.47 96.06

22:00 97.10 97.90

23:00 97.47 98.27

Rata-rata 94.89 95.78

Rata-rata efisiensi aktual turbin generator adalah 94.89% dan efisiensi turbin generator dari

desain adalah 95.78%.hal ini berarti turbin generator masih dalam kondisi baik

Gambar 4.23 Grafik Perbandingan Efisiensi Aktual dengan Efisiensi Desain

Dari hasil perhitunggan didapat nilai efisiensi aktual terbesar senilai 97.47% dan

terkecil senilai 92.47%, sedangkan untuk efisiensi desain didapat nilai efisiensi terbesar

senilai 98.27% dan terkecil senilai 92.47%.

859095

100

1:00

3:00

5:00

7:00

9:00

11:0

013

:00

15:0

017

:00

19:0

021

:00

23:0

0

Efisinesi Aktual Efisiensi Desain

Kesimpulan

1. Turbin Generator 51 G 1 mengunakan jenis turbin uap ekstraksi kondensasi (extraction

condensing turbine), dimana uap keluaran turbin ada dua macam yaitu uap yang tekanannya

lebih rendah dari uap masuk seperti pada turbin tekanan balik dan uap yang bertekanan lebih

rendah dari atmosfer seperti pada turbin kondensasi. Hal ini karena adanya kebutuhan steam

MP dipertamina.

2. Berdasarkan perhitungan Rata-rata efisensi aktual dari Turbin Generatro 51 G 1 senilai 94.89

% dan Rata-rata efisensi desain dari Turbin Generatro 51 G 1 senilai 95.78 % ,hal ini berarti

turbin generator masih dalam kondisi baik.