turbin uap

Download Turbin Uap

Post on 29-Dec-2015

133 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

turbin

TRANSCRIPT

I. Turbin Uap dan Alat Bantunya1.1 Definisi Turbin UapTurbin uap adalah alat yang berfungsi untuk mengubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran. Uap dengan tekanan dan temperatur tinggi mengalir melalui nosel sehingga kecepatannya naik dan mengarah dengan tepat untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros. Akibatnya poros turbin bergerak menghasilkan putaran (energi mekanik). Uap yang telah melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur turun hingga kondisinya menjadi uap basah. Uap keluar turbin ini kemudian dialirkan kedalam kondensor untuk didinginkan agar menjadi air kondensat, sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar generator. Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. 1.2 Klasifikasi Turbin UapTurbin uap dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kategori yang berbeda-beda, tergantung dari konstruksi, panas jatuh yang dihasilkan, keadaan mula-mula dan akhir dari uap, penggunaan dalam industri serta jumlah tingkat yang ada padanya.1. 1.1. 1.2. 1.2.1 Berdasarkan Jumlah Tingkata) Turbin uap dengan satu tingkat tekanan (single stage) dengan satu atau beberapa tingkat kecepatan,biasanya menghasilkan tenaga kecil. Banyak digunakan pada kompresor sentrifugal, blower dan lain-lain.

Gambar 1. Turbin Uap Single Stageb) Turbin uap dengan beberapa tingkat tekanan (multi stages), turbin ini dibuat dengan beberapa macamvariasi dari kapasitas besar sampai kapasitas kecil.

Gambar 2. Turbin Uap Multi Stages1.2.2 Berdasarkan Aliran Uapa) Turbin axial yaitu suatu turbin dimana uap masuk ke sudu jalan dengan poros turbin.b) Turbin radial yaitu dimana suatu aliran uap masuk ke sudu jalan tegak lurus terhadapporos turbin. Biasanya beberapa turbin satu atau lebih dengan tingkat tekanan rendahdibuat secara aksial.

Gambar 3. Turbin Uap Aksial dan Radial1.2.3 Berdasarkan Jumlah Silindera) Turbin dengan Single Cylinder.b) Turbin dengan Multi Cylinders.

Gambar 4. Turbin Single Cylinder dan Multi Cylinder1.2.4 Berdasarkan Pengaturan Cara Masuknya Uapa) Turbin dengan pengatur katub (throttle), uap baru masuk ke sudu jalan di atur oleh satuatau beberapa katub.b) Turbin dengan pengatur pipa pemancar, dimana uap baru masuk melalui dua ataubeberapa alat pengatur yang dipasang secara berderet-deret.c) Turbin dengan pengatru terusan, dimana setelah uap baru masuk ke sudu jalan di teruskanke sudu yang lain, bahkan sampai beberpa tingkat berikutnya.1.2.5 Berdasarkan Prinsip Kerja dari Uapa) Turbin aksi, dimana energi potensial uap dirubah menjadui tenaga kinetis di dalam sudutetap dan sudu jalan energi kinetik di ubah menjadi energi mekanik. Berdasarkan tingkatannya (stages), turbin aksi (impuls) dapat dibedakan: Turbin Impuls Bertingkat TekananTurbin impuls disebut bertingkat tekanan jika semua jajaran dari sudu-sudu tetap merupakan nosel-nosel. Tekanan uap diturunkan secara bertahap sebagaimana ditunjukkan pada gambar 5.

Gambar 5. Turbin Impuls Bertingkat Tekanan Turbin Impuls Bertingkat KecepatanTurbin impuls dikatakan bertingkat kecepatan bila seluruh penurunan tekanan terjadi di baris pertama dari sudu-sudu tetap (nosel). Selanjutnya uap akan mengalir melintasi tingkat-tingkat berikutnya dimana setiap kali melintasi jajaran sudu gerak sehingga kecepatan uap mengalami penurunan sehingga penurunan kecepatan uap berlangsung secara bertahap. Dalam hal ini sudu tetap hanya berfungsi sebagai pengarah uap ke baris sudu gerak berikutnya. Penurunan tekanan uap terjadi secara bertahap setiap melintasi jajaran sudu-sudu gerak, seperti yang terlihat pada gambar di bawah.

Gambar 6. Turbin Impuls Bertingkat Kecepatan Turbin Impuls Bertingkat Tekanan dan KecepatanTurbin ini merupakan kombinasi dari turbin bertingkat tekanan dengan turbin bertingkat kecepatan yang dijelaskan diatas. Diagram dan karakteristik turbin ini seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Gambar 7. Turbin Impuls Bertingkat Tekanan dan Kecepatanb) Turbin reaksi , pengembangan uap dilakukan di dalam sudu tetap dan sudu jalan,keduanya diletakkan dan sama luasnya.

Gambar 8. Prinsip Kerja Turbin Aksi dan Reaksi1.2.6 Berdasarkan Proses Panas Jatuha) Condensing turbin dengan generator, pada turbin ini tekanan uap yang kurang dari satuatrmosfer dimasukan ke dalam kondensor. Disamping itu uapa juga dikeluarakan daritingkat perantara untuk pemanasan air penambah. Turbin dengan kapasitas yang kecilpada perencanaan mulanya sering tidak mempunyai regenerator panas.b) Condensing turbin dengan satu atau dua tingkat penurunan perantara pada tekananspesifik untuk keperluan pemanasan dan industri.c) Trusbin tekanan akhir atauback pressureturbin, dimana pengeluaran uap dipakai untuktujuan industri dan pemanasan.d) Topping turbin, turbin ini seperti type pressure back turbine dengan perbedaaan bahwapengeluaran uap dari turbin ini juga digunakan dalam medium dan turbin dengan tekanan rendah.e) Turbin tekanan rendah (tekanan pengeluaran rendah), dimana pengeluaran uap dari mesinuap torak, hammer uap, press uap dipakai untuk menggerakkan generator.f) Mix pressure turbine (turbine dengan tekanan campuran), dengan dua atau tiga tingkattekanan, dengan mengganti uap yang keluar padanya dengan uap baru pada tingkatperantara.1.2.7 Berdasarkan kondisi tekanan uap yang masuk pada turbina) Turbin tekanan rendah (1,2 sampai 2 atm).b) Turbin tekanan menengah (penggunaan uap sampai 4 atm).c) Turbin tekanan tinggi, pemakaian uap di atas 40 atm.d) Turbin tekanan sangat tinggi pemakaian uap sampai tekanan 170 atm dan suhu 5500 C.e) Turbin dengan tekanan super, di mana penggunaan uap dengan tekanan 225 atm dan diatasnya.1.2.8 Berdasarkan penggunaan dalam Industria) Turbin stasioner dengan kecepatan konstan, untuk penggerak altenator.b) Turbin stasioner dengan variasi kecepatan untuk menggerakkan turbo blewer, pompa danlain-lain.c) Turbin non-stasioner dengan variasi kecepatan, biasanya dipakai pada kalap, lokomotifdan lain-lain.1.3 Konstruksi dan Komponen Utama Sistem Turbin Uap Secara umum komponen-komponen utama dari sebuah turbin uap adalah : 1.3.1 CasingCasing adalah bagian yang diam merupakan rumah atau wadah dari rotor. Pada casing terdapat sudu-sudu diam (disebut stator) yang dipasang melingkar dan berjajar terdiri dari beberapa baris yang merupakan pasangan dari sudu gerak pada rotor. Sudu diam berfungsi untuk mengarahkan aliran uap agar tepat dalam mendorong sudu gerak pada rotor.

Gambar 9. Bagian Utama Turbin Uap

1.3.2 RotorRotor adalah bagian yang berutar terdiri dari poros dan sudu-sudu gerak yang terpasang mengelilingi rotor. Jumlah baris sudu gerak pada rotor sama dengan jumlah baris sudu diam pada casing. Pasangan antara sudu diam dan sudu gerak disebut tingkat (stage). Sudu gerak (rotor) berfungsi untuk mengubah energi kinetik uap menjadi energi mekanik. Selain casing dan rotor turbin dilengkapi dengan bantalan, katup utama, turning gear, dan sistem-sistem bantu seperti sistem pelumasan, sistem jacking serta sistem perapat.

Gambar 10. Rotor Turbin Uap1.3.3 BantalanFungsi bantalan adalah untuk menopang dan menjaga rotor turbin agar tetap pada posisi normalnya. Ada dua macam bantalan pada turbin, yaitu : Bantalan journal yang berfungsi untuk menopang dan mencegah poros turbin dari pergeseran arah radial.

Gambar 11. Journal Bearing

Bantalan aksial (thrust bearing) yang berfungsi untuk mencegah turbin bergeser kearah aksial.

Gambar 12. Trust BearingDi dalam bantalan kemungkinan dapat terjadi kontak (gesekan) antara bagian yang berputar dengan bagian yang diam. Untuk mengurangi gesekan langsung, maka pada bantalan diberikan minyak pelumas bertekanan.1.3.4 Katup UtamaKatup utama turbin terdiri dari Main Stop Valve (MSV) dan Governor Valve (GV). Pada turbin dengan kapasitas > 100 MW dilengkapi dengan katup uap reheat, yaitu Reheat Stop Valve (RSV) dan Interceptor Valve (ICV). Main Stop Valve (MSV) berfungsi sebagai katup penutup cepat jika turbin trip atau sebagai katup pengisolasi turbin terhadap uap masuk. MSV bekerja dalam dua posisi yaitu menutup penuh atau membuka penuh. Pada saat turbin beroperasi maka MSV membuka penuh. Sebagai penggerak untuk membuka MSV digunakan tekanan minyak hidrolik. Sedangkan untuk menutupnya digunakan kekuatan pegas. Turbin harus dapat beroperasi dengan putaran yang konstan pada beban yang berubah ubah. Untuk membuat agar putaran turbin selalu tetap digunakan governor valve yang bertugas mengatur aliran uap masuk turbin sesuai dengan bebannya. Sistem governor valve yang digunakan umumnya adalah mechanic hydraulic (MH) atau electro hydraulic (EH).

Gambar 13. Main Stop Valve

Gambar 14. Governor Valve1.4 Sistem Pelumasan dan Jacking Turbin Uap1.4.1 Sistem PelumasanTurbin tidak boleh diputar tanpa adanya pelumasan sehingga pelumasan bantalan sangatlah penting. Parameter utama dari sistem pelumasan adalah tekanan. Untuk menjamin tekanan minyak pelumas yang konstan disediakan beberapa pompa minyak pelumas :1. Main Oil Pump (MOP).Main Oil Pump adalah pompa pelumas utama yang digerakan oleh poros turbin sehingga baru berfungsi ketika putaran turbin mencapai lebih dari 95 %.2. Auxiliary Oil Pump (AOP).Auxiliary Oil Pump adalah pompa yang digerakkan dengan motor listrik AC. Pompa ini berfungsi pada start up dan shut down turbin serta sebagai back up bila tekanan minyak pelumas dari MOP turun.3. Emergency Oil Pump (EOP).Emergency Oil Pump adalah pompa yang digerakkan dengan motor listrik DC dan digunakan sebagai cadangan atau darurat ketika pasok listrik AC hilang.1.4.2 Sistem Jacking OilPada turbin kapasitas besar, berat rotornya juga besar sehingga dalam keadaan diam rotor tersebut akan menyingkirkan lapisan minyak pelumas dari permukaan poros dan bantalan. Dalam keadaan seperti ini, bantalan atau poros akan rusak bila diputar. Untuk menghindari kerusakan akibat tiadanya pelumasan diantara poros dan bantalan, maka digunakan si