ANALISA PERBANDINGAN PERFORMA TURBIN GAS SEBELUM …

TUGAS AKHIR – TM 145502

ANALISA PERBANDINGAN PERFORMA TURBIN GAS

SEBELUM DAN SETELAH COMBUSTION INSPECTION

PADA BEBAN 100 MW DI PLTGU BLOK GT 1.3

PT PJB UP GRESIK

FIYA FITROTUL MUFAIDDAH

NRP 10211500000037

Dosen Pembimbing

Dr. Ir Heru Mirmanto, MT

NIP 19620216 199512 1 001

PROGRAM STUDI DIPLOMA III

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN INDUSTRI

Fakultas Vokasi

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2018

i

TUGAS AKHIR – TM 145502

ANALISA PERBANDINGAN PERFORMA TURBIN GAS

SEBELUM DAN SETELAH COMBUSTION INSPECTION PADA

BEBAN 100 MW DI PLTGU BLOK GT 1.3

PT PJB UP GRESIK


NRP 10211500000037

Dosen Pembimbing

Dr. Ir Heru Mirmanto, MT

NIP 19620216 199512 1 001

PROGRAM STUDI DIPLOMA III

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN INDUSTRI

Fakultas Vokasi

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2018

ii

FINAL PROJECT – TM 145502

COMPARATIVE ANALYSIS OF GAS TURBINE

PERFORMANCE BEFORE AND AFTER COMBUSTION

INSPECTION WITH 100 MW LOAD IN PLTGU BLOK

GT 1.3 PT PJB UP GRESIK


NRP 10211500000037

COUNSELOR LECTURER Dr. Ir Heru Mirmanto, MT

NIP 19620216 199512 1 001

Diplome III Program

Industrial Mechanical Engineering Departement

Faculty Of Vocation

Sepuluh Nopember Institute Of Technology

Surabaya 2018

iii

(halaman ini sengaja dikosongkan)

iv

ANALISA PERBANDINGAN PERFORMA TURBIN GAS SEBELUM DAN SETELAH COMBUSTION INSPECTION

PADA BEBAN 100 MW DI PLTGU BLOK GT 1.3

PT PJB UP GRESIK

Nama Mahasiswa : Fiya Fitrotul Mufaiddah

NRP : 10211500000037

Jurusan : Departemen Teknik Mesin Industri

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Heru Mirmanto, MT

Abstrak

Turbin gas yang dioperasikan secara terus-menerus, lambat

laun akan mengalami penurunan performa yang akan berakibat

terjadinya peningkatan biaya untuk mengoperasikan. Oleh karena

itu, diperlukan maintenance untuk meningkatkan atau

menstabilkan performa dari turbin gas agar dapat berkerja secara

optimal.

Maintenance yang dapat dilakukan untuk meningkatkan

performa turbin gas yaitu dengan Overhoul. Terdapat tiga jenis

overhoul pada turbin gas, salah satunya adalah combustion

inspection. Untuk mengetahui pengaruh dari combustion

inspection, perlu dilakukannya analisa perbandingan performa

sebelum dan setelah dilakukannya combustion inspection.

Setelah dilakukannya perhitungan performa sebelum dan

setelah combustion inspection pada PLTGU Blok GT 1.3 PT PJB

UP Gresik dapat disimpulkan bahwa mengalami peningkatan.

Peningkatan tersebut terjadi pada efisiensi siklus sebesar 0,193%,

efisiensi turbin sebesar 0,1% dan efisiensi kompresor sebesar

1,8%. Sedangkan pada konsumsi bahan bakar spesifik lebih hemat

sebesar 0,001%.

Kata kunci : turbin gas, combustion inspection, efisiensi, konsumsi

bahan bakar spesifik.

v


vi

COMPARATIVE ANALYSIS OF GAS TURBINE

PERFORMANCE BEFORE AND AFTER COMBUSTION

INSPECTION WITH 100 MW LOAD IN PLTGU BLOK GT

1.3 PT PJB UP GRESIK

Nama Mahasiswa : Fiya Fitrotul Mufaiddah

NRP : 10211500000037

Jurusan : Departemen Teknik Mesin Industri

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Heru Mirmanto, MT

Abstract

Gas turbine which is operated continuously will slowly

decrease the performance that will result increasing cost to

operate. Therefore, needed maintenance to increase or stabilize the

performance of gas turbine in order to work optimally.

Maintenance which can be done to increasing the

performance of gas turbine is overhaul. There are three types of

overhaul’s gas turbine, one of them is combustion inspection. To

know the effect of combustion inspection, needed to do

performance comparative analysis between before and after are

done combustion inspection.

After doing performance calculation between before and

after combustion inspection in PLTGU Blok GT 1.3 PT PJB UP

Gresik can be concluded that increasing. This inscreasing occurs

at cycle efficiency of 0,193%, turbine efficiency of 0,1% and

compressor efficiency of 1,8%. While, specific fuel consumption is

more efficient of 0,001%.

Keyword : gas turbine, combustion inspection, efficiency, specific

fuel consumtion.

vii


viii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT, karena atas segala

rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan pengerjaan

tugas akhir yang berjudul “ANALISA PERBANDINGAN

PERFORMA TURBIN GAS SEBELUM DAN SETELAH

COMBUSTION INSPECTION PADA BEBAN 100 MW DI

PLTGU BLOK GT 1.3 PT PJB UP GRESIK ”. Tugas Akhir ini

merupakan salah satu kuliah wajib dan syarat untuk dapat

memperoleh gelar Ahli Madya, Departemen Teknik Mesin Industri

Fakultas Vokasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Dalam pengerjaan tugas akhir ini penulis banyak sekali

mendapatkan bantuan dari pihak. Oleh karena itu secara khusus

penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Allah SWT. Yang telah memberikan seluruh rahmat dan

hidayah dalam pengerjaan tugas akhir ini.

2. Orang tua dan keluarga besar yang telah banyak

memberikan doa, kasih sayang, motivasi, dan

pengorbanan. Semoga selalu mendapat imbalan rahmat

dan perlindungan dari Allah SWT.

3. Dr. Ir. Heru Mirmanto, MT selaku ketua Departemen

Teknik Mesin Industri FV-ITS.

4. Ir. Suhariyanto, MT selaku Koordinator Tugas Akhir

Departemen Teknik Mesin Industri FV-ITS.

5. Dr. Ir. Heru Mirmanto, MT selaku dosen pembimbing

Tugas Akhir atas bantuan dalam membimbing penulis

dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.

6. Ir. Nur Husodo, MS selaku dosen wali yang telah

memberikan arahan penulis selama menjalani masa

perkuliahan.

7. Bapak Hilman Aziz Tamimi dan Bapak Purwasito

selaku pembimbing lapangan selama proses

pengambilan data di PT PJB UP Gresik.

ix


x

8. Teman-teman angkatan 2015 atas segala motivasi,

masukan dan bantuan selama pengerjaan Tugas Akhir

ini.

9. Saudara Alfi, Mila, Friska, Ambar, Nadia, Nindy dan

Addina atas segala dukungan, motivasi, bantuan selama

pengerjaan Tugas Akhir ini.

10. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung

maupun tidak dalam pengerjaan tugas akhir penulis,

yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu.

Penulis berharap penelitian ini dapat bermanfaat bagi

pembaca, dan dapat menjadi alah satu acuan dalam proses

pengerjaan penelitian berikutnya.

Surabaya, Juli 2018

Penulis

xi


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................ i

TITLE PAGE ...................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................... iii

ABSTRAK .......................................................................... v

ABSTRACT ........................................................................ vii

KATA PENGANTAR .......................................................... ix

DAFTAR ISI ....................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................... xvii

DAFTAR TABEL ................................................................ xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ......................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................... 1

1.3 Tujuan Penelitian ...................................................... 2

1.4 Manfaat Penelitian .................................................... 2

1.5 Batasan Masalah....................................................... 2

1.6 Sistematika Penulisan ............................................... 3

BAB II DASAR TEORI

2.1 Turbin Gas ............................................................... 5

2.1.1 Pengertian Turbin Gas ....................................... 5

2.1.2 Prinsip Kerja Turbin Gas ................................... 6

2.2 Komponen Utama PLTG .......................................... 8

2.2.1 Air Inlet Section ................................................ 8

2.2.2 Kompresor ........................................................ 10

2.2.3 Ruang Bakar .................................................... 13

2.2.4 Turbin .............................................................. 18

2.2.5 Air Filter ........................................................... 20

2.2.6 Exhaust ........................................................... 21

2.2.7 Load Gear ......................................................... 23

2.3 Komponen Penunjang PLTG .................................... 23

2.3.1 Starting Equipment ............................................ 23

2.3.2 Coupling dan Accesory Gear.............................. 23

2.3.3 Fuel System ...................................................... 24

xiii

2.3.4 Lube Oil System................................................ 24

2.3.5 Cooling System ................................................. 25

2.4 Siklus Brayton Turbin Gas ........................................ 25

2.5 Air Fuel Ratio, Specific Fuel Consumption, Back

Work Ratio dan Efisiensi .......................................... 30

2.5.1 Air Fuel Ratio ................................................... 30

2.5.2 Specific Fuel Consumption ................................ 31

2.5.3 Back Work Ratio ............................................... 31

2.5.4 Efisiensi .......................................................... 31

2.6 Maintenance Turbin Gas ........................................... 32

2.6.1 Combustion Inspection....................................... 34

2.6.2 Hot Gas Path Inspection ..................................... 43

2.6.3 Major Inspection................................................ 44

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Spesifikasi Komponen Turbin Gas ............................ 45

3.1.1 Kompresor ........................................................ 45

3.1.2 Ruang Bakar (Combustor).................................. 45

3.1.3 Turbin ............................................................. 45

3.2 Data Bahan Bakar .................................................... 45

3.3 Data Performance Test Sebelum Combustion

Inspection ................................................................ 47

3.4 Data Performance Test Setelah Combustion

Inspection ................................................................ 49

3.5 Penjelasan Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir ....... 50

3.5.1 Observasi Lapangan........................................... 50

3.5.2 Studi Literature.................................................. 50

3.5.3 Perumusan Masalah ........................................... 51

3.5.4 Pengumpulan Data ............................................ 51

3.5.5 Konversi dan Perhitungan Properties .................. 51

3.5.6 Perhitungan Performa Turbin Gas....................... 51

3.5.7 Pengeplotan pada Grafik dan Analisa .................. 52

3.5.8 Penyusunan Buku Laporan ................................. 52

3.6 Metodologi Pengerjaan Tugas Akhir .......................... 52

xiv

BAB IV ANALISA PERHITUNGAN

4.1 Analisa Performansi Turbin Gas ................................ 55

4.1.1 Perhitungan Performa Turbin Gas GT 1.3 PLTGU

PT PJB UP Gresik Sebelum Combustion

Inspection pada Beban 100 MW ......................... 55

4.1.1.1 Perhitungan Properties pada Setiap Titik ........ 55

4.1.1.2 Perhitungan Performa Turbin Gas .................. 60


PT PJB UP Gresik Setelah Combustion

Inspection pada Beban 100 MW ......................... 66

4.1.2.1 Perhitungan Properties pada Setiap Titik ........ 66

4.1.2.2 Perhitungan Performa Turbin Gas .................. 71

4.2 Grafik Perbandingan Performa Turbin Gas................. 77

4.2.1 Grafik Perbandingan Efisiensi Kompresor,

Efisiensi Turbin, dan Efisiensi Siklus .................. 77

4.2.2 Grafik Perbandingan Kerja Kompresor dan

Kerja Turbin ..................................................... 78

4.2.3 Grafik Perbandingan Specific Fuel Consumption

dan Back Work Ratio ......................................... 79

4.3 Dokumentasi Sebelum dan Setelah Combustion

Inspection ................................................................ 80

4.3.1 Fuel Nozzle ....................................................... 80

4.3.2 Combustor Basket ............................................. 81

4.3.3 Transition Piece ................................................ 82

4.3.4 Expansion Joint No.2......................................... 83

4.3.5 Seal Plate Exhaust ............................................. 84

4.3.6 Inlet Guide Vane ............................................... 85

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .............................................................. 87

5.2 Saran ....................................................................... 88

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

BIODATA PENULIS

xv


xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Turbin Gas ........................................... 5

Gambar 2.2 Skema dari suatu instalasi turbin gas untuk

Industri .......................................................... 7

Gambar 2.3 Air Inlet Housing.............................................. 9

Gambar 2.4 Inlet Guide Vane .............................................. 10

Gambar 2.5 Kompresor Aksial............................................. 11

Gambar 2.6 Kompresor Stator ............................................. 12

Gambar 2.7 Kompresor Rotor ............................................. 12

Gambar 2.8 Komponen Ruang Bakar .................................. 14

Gambar 2.9 Can-type Combustor with Swirl Flow Flame

Stabilizer ........................................................ 15

Gambar 2.10 Sistem Pembakaran pada Combustion

Chamber ........................................................ 17

Gambar 2.11 Turbine Rotor Case ........................................ 18

Gambar 2.12 Second Stage Nozzle, Second Stage Turbine..... 19

Gambar 2.13 Komponen-komponen turbin........................... 20

Gambar 2.14 Exhaust Frame Assembly ................................ 21

Gambar 2.15 Exhaust Diffuser Assembly ............................. 22

Gambar 2.16 Blok Diagram Siklus Brayton ......................... 26

Gambar 2.17 T-S Diagram Siklus Brayton ........................... 26

Gambar 2.18 Prosedur Washing Online................................ 43

Gambar 2.19 Maintenance Turbin Gas................................. 44

Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Pengerjaan ................ 52

Gambar 4.1 Data Performance Test sebelum CI GT 1.3 ........ 56

Gambar 4.2 Diagram T-S sebelum CI GT 1.3 ...................... 56

Gambar 4.3 Data Performance Test setelah CI GT 1.3 .......... 67

Gambar 4.4 Diagram T-S setelah CI GT 1.3 ........................ 67

Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Efisiensi Kompresor ......... 77

Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Efisiensi Turbin................ 77

Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Efisiensi Siklus ................. 78

Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Kerja Kompresor .............. 78

Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Kerja Turbin .................... 79

Gambar 4.10 Grafik Perbandingan SFC ............................... 79

Gambar 4.11 Grafik Perbandingan BWR ............................. 80

xvii

Gambar 4.12 Fuel Nozzle sebelum Combustion Inspection ... 80

Gambar 4.13 Fuel Nozzle setelah Combustion Inspection ..... 81

Gambar 4.14 Combustor Basket sebelum Combustion

Inspection ................................................... 81

Gambar 4.15 Combustor Basket setelah Combustion

Inspection ................................................... 82

Gambar 4.16 Transition Piece sebelum Combustion

Inspection ................................................... 82

Gambar 4.17 Transition Piece setelah Combustion

Inspection ................................................... 83

Gambar 4.18 Expansion Joint sebelum Combustion

Inspection ................................................... 83

Gambar 4.19 Expansion Joint setelah Combustion

Inspection ................................................... 84

Gambar 4.20 Seal Plate Exhaust sebelum Combustion

Inspection .................................................... 84

Gambar 4.21 Seal Plate Exhaust setelah Combustion

Inspection ................................................... 85

Gambar 4.22 Inlet Guide Vane sebelum Combustion

Inspection ................................................... 85

Gambar 4.23 Inlet Guide Vane setelah Combustion

Inspection .................................................... 86

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Properties Bahan Bakar CNG ................................. 46

Tabel 3.2 Data Performance Test setelah CI GT 1.3 ............... 47

Tabel 3.3 Konversi Data sebelum CI GT 1.3 .......................... 48

Tabel 3.4 Data Performance Test setelah CI GT 1.3 ............... 49

Tabel 3.5 Konversi Data setelah CI GT 1.3 ............................ 49

xix


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) merupakan sebuah

pembangkit energi listrik yang menggunakan peralatan mesin

turbin gas sebagai penggerak generatornya. Turbin gas dirancang

dan dibuat dengan prinsip kerja yang sederhana dimana energi

panas yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar diubah

menjadi energi mekanis dan selanjutnya diubah menjadi energi

listrik atau energi lainnya sesuai dengan kebutuhan.

PLTGU dengan bahan bakar natural gas kini sedang

dikembangkan di berbagai wilayah karena dengan menggunakan

bahan bakar gas memiliki banyak keuntungan. Selain lebih ramah

lingkungan, sumber daya akan gas alam di Indonesia sendiri masih

sangat melimpah. Pada suatu sistem pembangkit terdapat berbagai

macam komponen yaitu kompresor, combustor, turbin dan

generator. Jika komponen-komponen tersebut digunakan secara

terus menerus, maka secara tidak langsung akan mempengaruhi

performa dan umur penggunaanya. Hal ini akan berpengaruh

langsung terhadap efisisensi pembangkit. Jika efisiensi pembangkit

rendah maka perbandingan biaya operasional tidak sebanding

dengan jumlah produksinya.

Jika pembangkit dinyalakan secara terus-menerus maka

pada periode tertentu akan mengalami penurunan performa, oleh

karena itu dilakukan overhoul dengan tujuan menghindari Break

Down Maintenance. Dari latar belakang tersebut maka penulis

selanjutnya akan melakukan analisis performa untuk mengetahui

perbandingan performa turbin gas sebelum dan setelah

dilakukannya combustion inspection pada beban 100 MW di

PLTGU Blok GT 1.3 PT PJB UP GRESIK.

1.2 Rumusan Masalah

Permintaan kebutuhan listrik konsumen dapat berubah-ubah

dari waktu ke waktu. Hal tersebut mempengaruhi jumlah produksi

listrik yang dihasilkan oleh pembangkit. Setiap unit pembangkit

2

memiliki kehandalan tersendiri untuk mengatasi perubahan beban

produksi. Untuk merubah jumlah produksi listrik tersebut, beban

produksi harus berubah.

Rumusan masalah yang diangkat pada tugas akhir ini adalah:

perbandingan performa pada turbin gas sebelum dan setelah

dilakukannya Combustion Inspection pada beban 100 MW di

PLTGU Blok GT 1.3 PT PJB UP Gresik.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penulisan tugas akhir ini yaitu untuk mengetahui

perbandingan performa pada beban kerja 100 MW pada sebelum

dan setelah dilakukannya combustion isnpection. Karena dengan

dilakukannya inspeksi diharapkan terjadi peningkatan pada

efisiensi siklus.

1.4 Manfaat Penelitian

Berdasarkan uraian tentang efisiensi kerja Turbin Gas, maka

penulisan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat bagi :

1. Perusahaan

Dari analisa ini diharapkan adanya suatu hasil yang dapat

menjadi masukan bagi perusahaan, sebagai informasi dalam

operasional, khususnya mengenai unit turbin gas dengan

efisiensi tertinggi.

2. Penulis

Hasil penulisan Tugas Akhir ini diharapkan dapat berguna

dan memberi masukan untuk menambah pengalaman dan

pengetahuan tentang perhitungan kinerja Turbin Gas.

3. Pihak lain

Dapat dijadikan masukan dan informasi bagi pihak lain

mengenai kinerja Turbin Gas.

1.5 Batasan Masalah

Analisis dilakukan berdasarkan data-data yang diambil

di PLTGU Blok GT 1.3 PT PJB UP GRESIK.

Data unjuk kerja beberapa komponen unit didapat dari

data Performance Test.

3

Analisis ini dibatasi hanya untuk membahas

perhitungan dan perbandingan performa turbin gas

sebelum dan setelah dilakukannya Combustion

Inspection pada beban 100 MW di PLTGU Blok GT 1.3

PT PJB UP Gresik.

PLTG bekerja dengan Siklus Brayton sederhana

dengan sudut pandang termodinamika dengan open

cycle turbine.

Pada kondisi steady state dan steady flow. Energi

potensial dan energi kinetik diabaikan.

Excess Air diasumsikan sebesar 7% berdasarkan range

yang terdapat pada Engineering Toolbox sebesar 5-

10%.

1.6 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah

sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini memaparkan tentang latar belakang penulisan,

permasalahan, batasan masalah, tujuan penulisan, dan

sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini memaparkan tentang teori-teori dan persamaan-

persamaan yang mendasari perumusan masalah, siklus

kerja, PLTG, komponen-komponen PLTG, efisiensi

turbin, air fuel ratio, specific fuel consumption.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini menjelaskan data-data yang diperoleh dari

survey dilapangan dan diagram alir proses penulisan

Tugas Akhir secara umum.

BAB IV PEMBAHASAN dan PERHITUNGAN

Bab ini memuat tentang perhitungan-perhitungan

efisiensi kompresor, efisiensi turbin, kerja kompresor,

4

kerja turbin, air fuel ratio, specific fuel consumption,

dan efisiensi siklus turbin gas.

BAB V PENUTUP

Berisikan kesimpulan dan saran.

LAMPIRAN

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Turbin Gas

2.1.1 Pengertian Turbin Gas

Turbin gas merupakan suatu penggerak mula yang

memanfaatkan gas sebagai fluida kerja. Didalam turbin gas,

energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik berupa

putaran yang menggerakkan roda turbin sehingga menghasilkan

daya. Bagian turbin yang berputar disebut rotor atau roda turbin

dan bagian turbin yang diam disebut stator atau rumah turbin.

Rotor memutar poros, daya yang menggerakkan beban (generator

listrik, pompa, kompresor atau yang lainnya). Turbin gas

merupakan salah satu komponen dari suatu sistem turbin gas.

Sistem turbin gas yang sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu

kompresor, ruang bakar, dan turbin. Gambar sistem turbin gas

dapat dilihat pada gambar sebagai berikut :

Gambar 2.1 Sistem Turbin Gas [7]

Bagian turbin yang berputar disebut rotor atau roda turbin

dan bagian turbin yang diam disebut stator atau rumah turbin.

Rotor memutar poros daya yang menggerakkan beban. Turbin

gas merupakan salah satu komponen dari suatu sistem turbin gas.

Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga

komponen yaitu kompressor, ruang bakar dan turbin gas.

6

Oleh sebab itu didalam sistem turbin gas terjadi tiga

proses pokok untuk memproduksi energi yaitu :

1. Proses kompresi udara

2. Proses pembakaran udara - bahan bakar

3. Proses ekspansi gas hasil pembakaran

Dengan sistem ini udara atmosfir masuk ke dalam

kompresor dengan cara dihisap melalui sebuah instalasi rumah

filter dan dikompresikan melalui rangkaian baris sudu

kompresor, sehingga tekanan dan temperatur udara keluar

kompresor naik. Kemudian udara yang bertekanan dan

bertemperatur tinggi itu masuk ke dalam ruang bakar. Di dalam

ruang bakar disemprotkan bahan bakar ke dalam arus udara

sehingga terjadi proses pembakaran melalui penyalaan awal dari

2 atau 3 igniter. Proses pembakaran berlangsung pada tekanan

konstan, sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanyalah

berfungsi untuk menaikkan temperatur campuran udara dengan

bahan bakar. Gas panas hasil pembakaran kemudian dialirkan ke

sudu turbin dan energi potensial gas panas didalam sudu tetap

turbin diubah menjadi energi kecepatan gas yang digunakan

untuk melakukan kerja memutar poros turbin melalui sudu jalan

turbin. Sebagian daya yang dihasilkan turbin digunakan untuk

memutar kompresornya sendiri dan sisanya digunakan untuk

memutar generator.

2.1.2 Prinsip Kerja Turbin Gas

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem

turbin gas adalah sebagai berikut :

7

Gambar 2.2 Skema suatu instalasi turbin gas untuk

industri

1. Pemampatan (compression) udara di hisap dan

dimampatkan.

2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan

ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian

dibakar.

3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai

dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle).

4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran

dikeluarkan lewat saluran pembuangan.

Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal

tetap terjadi kerugian-kerugian yang dapat menyebabkan

turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada

menurunnya performansi turbin gas itu sendiri. Kerugian-

kerugian turbin gas 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.

8

Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi

yang menyebabkan terjadinya gesekan antara

bantalan turbin dengan angin.

Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat

terjadinya perubahan temperatur dan perubahan

komposisi kimia dari fluida kerja.

Adanya mechanical loss, dsb.

Untuk memperkecil kerugian ini hal yang dapat kita

lakukan antara lain dengan perawatan (maintenance) yang teratur

atau dengan memodifikasi peralatan yang ada.

2.2 Komponen Utama PLTG

Adapun yang menjadi komponen-komponen utama dalam

PLTG antara lain sebagai berikut :

2.2.1 Air Inlet Section

Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang

terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini

terdiri dari :

2.2.1.1 Air Inlet Housing

Air Inlet Housing merupakan tempat udara masuk

dimana didalamnya terdapat peralatan pembersih udara.

Gambar Air Inlet Housing dapat dilihat seperti gambar

berikut:

9

Gambar 2.3 Air Inlet Housing [8]

2.2.1.2 Inertia Separator

Inertia Separator berfungsi untuk membersihkan

debu-debu atau partikel yang terbawa udara masuk.

2.2.1.3 Pre-Filter

Pre-Filter merupakan penyaringan udara awal yang

dipasang pada inlet house.

2.2.1.4 Main Filter

Main Filter merupakan penyaring utama yang

terdapat pada bagian dalam inlet house, udara yang telah

melewati penyaring ini masuk ke dalam kompresor aksial.

2.2.1.5 Inlet Bellmouth

Inlet Bellmouth berfungsi untuk membagi udara agar

merata pada saat memasuki ruang kompresor.

10

2.2.1.6 Inlet Guide Vane

Inlet Guide Vane merupakan blade yang berfungsi

sebagai pengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan

yang diperlukan. Gambar Inlet Guide Vane dapat dilihat

seperti gambar berikut:

Gambar 2.4 Inlet Guide Vane [8]

2.2.2 Kompresor

Kompresor adalah suatu alat atau mesin yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dengan proses kompresi kompresi

isentropis. Sebelum memasuki kompresor, udara harus melewati

saringan, agar partikel-partikel kasar tidak masuk sehingga sudu-

sudu kompresor dan turbin tidak cepat aus dan rusak.

Kompresor yang digunakan adalah kompresor rotary

aliran aksial multistage yang terpasang satu poros dengan turbin

dan generator. Daya untuk memutar kompresor diperoleh dari

kerja turbin dengan perbandingan 60-70% kerja turbin digunakan

untuk memutar kompresor. Gambar kompresor aksial dapat

dilihat seperti gambar berikut:

11

Gambar 2.5 Kompresor Aksial [8]

Blade kompresor aksial sekarang dibuat dari campuran

titanium, yang mana memiliki massa jenis rendah, memiliki

kekuatan yang baik pada temperatur yang tinggi (400-500˚C) dan

cenderung anti korosi.

Pada saat start awal daya untuk memutar kompresor

diperoleh dari generator yang dioperasikan sebagai motor dengan

prinsip membalikkan arus penguatnya. Pada saat putaran tertentu

arus penguat akan lepas secara otomatis dan selanjutnya arus

penguatan generator akan masuk sehingga generator mensuplai

energi listrik. Bagian-bagian utama kompresor:

1. Kompresor Stator, berfungsi untuk menjamin ring sudu-

sudu tetap berada kokoh pada posisinya dan memindahkan

gaya reaksi karena aliran dan tekanan ke casing luar.

Gambar stator dan rotor dapat dilihat seperti gambar

berikut:

12

Gambar 2.6 Kompresor Stator [8]

Gambar 2.7 Kompresor Rotor [8]

2. Exhaust Difusor Compresoor, berfungsi mengubah energi

kinetik dari udara kompresor menjadi tekanan dengan

efisiensi sebaik mungkin.

3. Sudu Putar Kompresor, berfungsi untuk mengubah energi

mekanik udara menjadi energi kinetik dan energi potensial

secara bersamaan dengan sudu tetap menaikkan tekanan

udara.

4. Sudu Tetap Kompresor, berfungsi untuk merubah aliran

udara melalui haluan sudu dalam arah yang berlawanan

13

dengan putaran rotor. Akibat dari pembatalan disertai

dengan naiknya tekanan udara.

2.2.3 Ruang Bakar (Combustion Chamber)

Ruang bakar (Combustion Chamber) adalah suatu tempat

dimana bahan bakar baik gas atau minyak atau campuran

keduanya melalui burner dibakar. Bahan bakar ini dibakar dengan

menggunakan udara pembakar disuplai dari kompresor. Gas

panas hasil pembakran kemudian dialirkan ke turbin. Pada turbin

gas ini terdapat dua buah combustion chamber, ruang bakar tipe

silo yang dipasang di kanan dan kiri unit. Udara dari kompresor

memasuki ruang bakar melalui ruang antara pressure jacket dan

inner liner atau mixing chamber mengalir sebagai udara primer

ke burner.

Dibagian bawah flame tube ada beberapa lubang. Udara

tertekanan melalui lubang-lubang ini memasuki mixing chamber

sebagian udara sekunder. Untuk memeriksa ke bagian dalam

combustion chamber dan bagian inlet turbin dipasang di manhole

dibagian bawah. Gambar combustion chamber components dapat

dilihat seperti gambar berikut:

14

Gambar 2.8 Komponen Ruang Bakar [8]

Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen

berikut yang jumlahnya bervariasi tergantung besar farme dan

penggunaan turbin gas. Komonen-komponen itu adalah :

1. Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya

pencampuran antara udara yang telah dikompresi dengan

bahan bakar yang masuk.

2. Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber

yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya

pembakaran.

3. Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan

bakar kedalam combustion liner.

4. Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan

bunga api ke dalam combustion chamber sehingga

campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar.

15

5. Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan

membentuk aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran

nozzle dan sudu-sudu turbin gas.

6. Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api

pada semua combustion chamber.

7. Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk

mendeteksi proses pembakaran yang terjadi.

Combustion chamber yang ada disusun kosentris

mengelilingi aksial flow compressor dan disambungkan dengan

keluaran kompresor udara dari aksial flow kompresor yang

dialirkan langsung ke masing-masing chambers. Zona

pembakaran pada combustion chamber ada tiga, dapat dilihat

pada gambar berikut :

Gambar 2.9 Can-type combustor with swirl flow flame

stabilizer

(Dr. P.K. Nag, 2008)

Primary Zone

Merupakan tempat dimana bahan bakar berdifusi dengan

udara kompresor untuk membentuk campuran udara

bahan bakar yang siap dibakar.

Secondary Zone

Merupakan zona penyempurnaan pembakaran sebagai

kelanjutan pembakaran pada primary zone.

Tertiary Zone

16

Merupakan zona untuk mereduksi temperatur gas hasil

pembakaran pada keadaan yang diinginkan pada saat

masuk ke first stage nozzles.

Pada gambar 2.9 menunjukkan bahwa Can-type

combustor dengan swirl flow flame stabilization. Sebesar 20%

total udara dari kompresor yang dihisap secara langsung melalui

sebuah swirler menuju sebuah burner sebagai udara primary,

untuk menyediakan campuran udara dan bahan bakar yang

banyak di zona primary, yang dilanjutkan dengan pembakaran,

menghasilkan gas temperatur yang tinggi. Aliran udara yang

melewati swirler menghasilkan a vortex motion yang membuat

zona bertekanan rendah sepanjang aliran axis dari ruang bakar

yang menyebabkan aliran balik. Sebesar 30% dari total udara

yang disupplai melalui lubang dilusi di zona secondary yang

melewati annulus bersama flame tube untuk menyempurnakan

pembakaran. Udara secondary harus masuk pada sisi kanan di

ruang bakar, dengan cara lain udara yang diinjeksikan

mendinginkan the flame oleh karena itu mengurangi jumlah

aliran dari reaksi. Udara secondary tidak hanya membantu untuk

menyempurnakan proses pembakaran tetapi juga membantu

untuk mendinginkan flame tube. Sedangkan sebesar 50% dari

udara yang dicampur dengan gas yang terbakar di zona tertiary

untuk mendinginkan gas yang bertemperature rendah menjadi

gas yang bertemperature sesuai pada material blade turbin.

Combustion liners didesain dengan satu seri lubang dan

louvers yang ditempatkan didalam chambers. Digunakan untuk

mencampurkan bahan udara dari kompresor dan bahan bakar dari

nozzle yang membakar campuran ini. Fuel nozzle terdapat pada

ujung combustion chamber dan masuk ke combustion liners.

Fungsi dari fuel nozzle ini adalah untuk mnegabutkan bahan

bakar dan mengarahkannya ke reaction zone pada ruang bakar.

Transition piece terdapat antara combustion liners dan

first stage nozzle. Alat ini digunakan untuk mengarahkan udara

panas yang dihasilkan pada combustion section ke first stage

nozzle. Gambar pola aliran udara sistem pembakaran axial flow

dapat dilihat seperti gambar berikut:

17

Gambar 2.9 Sistem Pembakaran pada Combustion Chamber

(Meherwan P. Boyce, 2002)

Spark Plugs terdapat paada bagian samping combustion

chamber dan masuk ke combustion liners. Spark plugs berfungsi

untuk menyulut campuran bahan bakar dan udara pada saat turbin

gas start up. Pembakaran akan terus terjadi selama suplai bahan

bakar dan udara terus berlangsung. Spark plugs terpasang pada

sebuah pegas setelah proses pembakaran terjadi, tekanan yang

dihasilkan meningkat dan akan memaksa plugs naik menuju

casing dan mengeluarkan gas panas.

Cross fire tube berfungsi untuk menghubungkan semua

combustion chamber. Tabung ini digunakan untuk mengirimkan

pengapian dari satu combustion liners ke yang ebrikutnya selama

start up.

18

2.2.4 Turbin

Bagian ini merupakan terjadinya perubahan energi

kinetik menjadi energi mekanik putar yang digunakan untuk

menggerakkan generator dan juga kompresor aksial. Proses

ekspansi gas pembakaran pada turbin gas terjadi pada turbin,

karena proses tersebut terjadi perubahan energi kinetik gas

pembakaran menjadi energi mekanik poros turbin, energi ini akan

menggerakkan kompresor dan peralatan lainnya. Komponen-

komponen pada turbin scetion antara lain sebagai berikut:

1. Turbine rotor case

Gambar 2.10 Turbine Rotor Case [8]

2. First stage nozzle, berfungsi untuk mengarahkan gas panas

ke first stage turbine wheel.

3. First stage turbine wheel, berfungsi untuk

mengkonversikan energi kinetikdari aliran udara yang

berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa

putaran motor.

4. Second stage nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk

mengatur aliran gas panas ke second tage turbine wheel,

sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua

turbin wheel. Gambar second stage nozzle, second stage

turbine dapat dilihat seperti gambar berikut:

19

Gambar 2.11 Second Stage Nozzle, Second Stage

Turbine [8]

5. Second stage turbine, berfungsi untuk memanfaatkan

energi kinetik yang masih cukup besar dari first stage

turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang

lebih besar. Gambar second stage turbine dapat dilihat

seperti gambar diatas.

Komponen –komponen turbin dapat dilihat seperti gambar

dibawah ini:

20

Gambar 2.12 Komponen-komponen turbin [8]

2.2.5 Air Filter

Air filter berfungsi sebagai penyaring udara yang masuk

ke kompresor (agar debu atau bahan lain tidak ikut karena dapat

mengotori sudu-sudu kompresor).

1. Inlet Screens, untuk mencegah binatang ataupun kotoran

berukuran besar masuk.

2. Guard Filter, merupakan filter sekali pakai yang

menyaring sebagian besar kontaminan yang dibawa udara.

3. Barrier Filter, merupakan filter udara utama yang

menyaring kotoran setelah guard filter, biasanya berupa

bag filter atau canister filter. Udara mengalir dari bagian

dalam keluar, sehingga kotoran terperangkap didalam.

4. FOD (Foreign Object Damage) Screens, merupakan

penyaring terakhir sebelum masuk ke inlet bellmouth,

berukuran sekitar 1200 microns dan didiukung oleh

stainless-steel mesh. Gambar air filter dapat dilihat seperti

gambar berikut

21

2.2.6 Exhaust

Exhaust section merupakan bagian akhir turbin gas yang

berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar

dari turbin gas. Exhaust section terdiri dari beberapa bagian

antara lain sebagai berikut :

1. Exhaust Frame Assembly

2. Exhaust Diffuser Assembly

Gambar 2.13 Exhaust Frame Assembly [8]

22

Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust

diffuser pada exhaust frame assembly lalu mengalir ke exhaust

plenum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfer

melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfer 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 18 buah termokopel antara lain, 12 buah untuk

temperatur kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip. Gambar

exhaust frame dapat dilihat pada gambar diatas, sedangkan

gambar exhaust diffuser dapat dilihat seperti gambar berikut :

Gambar 2.14 Exhaust Diffuser Assembly [8]

23

2.2.7 Load Gear (Reducction Gear)

Reduction gear adalah alat penghubung turbin dengan

generator yang fungsinya adalah untuk menurunkan kecepatan

putaran poros turbin. Pada pembangkit, penurunan putaran

dilakukan dengan menggunakan roda gigi. Reduction gear

diletakkan antara poros turbin dengan poros generator. Jadi

reduction gear berfungsi untuk memindahkan daya yang

dihasilkan turbin ke generator. Karena pada umumnya putaran

turbin dan generator tidak sama, maka reduction gear selain

memindahkan daya juga berfungsi untuk menyesuaikan putaran

turbin agar sesuai dengan putaran generator.

Poros turbin dan poros reduction gear disambungkan

dengan sebuah kopling. Kopling ini pada umumnya disebut

kopling beban. Sebelum pemasangan, kopling ini diperiksa

terlebih dahulu apakah poros turbin dengan poros load gear

sudah lurus. Karena apabila tidak terjadi kelurusan, maka vibrasi

yang terjadi pada saat pembangkit beroperasi akan sangat besar.

2.3 Komponen Penunjang

Ada beberapa komponen penunjang pada turbin gas, antara

lain sebagai berikut:

2.3.1 Starting Equipment

Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin

bekerja . Jenis-jenis starting equipment yang digunakan di unit-

unit turbin gas pada umumnya adalah :

1. Diesel Engine (PG-9001A/B).

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

4X03).

3. Gas Expansion Turbine (Starting Turbine).

2.3.2 Coupling dan Accessory Gear

Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari

poros yang bergerak ke poros yang akan digerakkan. Terdapat

tiga jenis coupling yang digunakan antara lain sebagai berikut :

1. Jaw Clutch, menghubungkan starting turbine dengan

accessory gear dan High Pressure Turbine rotor.

24

2. Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessory gear

dengan High Pressure Turbine rotor.

3. Load Coupling, menghubungkan Low Pressure Turbine

dengan kompresor beban.

2.3.3 Fuel System

Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system

dengan tekanan sekitar 15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan

sebagai bahan bakar harus bebas dari cairan kondensat dan

partikel-partikel padat. Untuk mendapatkan kondisi tersebut

diatas maka sistem ini dilengkapi dengan knock out drum yang

berfungsi untuk memisahkan cairan-cairan yang masih terdapat

pada fuel gas.

2.3.4 Lube Oil System

Lube oil system berfungsi untuk melakukan pelumasan

secara kontinu 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 :

1. Oil tank (Lube Oil Reservoir)

2. Oil quantity

3. Pompa

4. Filter system

5. Valving system

6. Piping system

7. Instrumen untuk oil

Pada turbin gas terdapat tiga buah pompa yang digunakan

untuk mensuplai lube oil guna keperluan lubrikasi antara lain

sebagai berikut:

1. Main lube oil pump

Merupakan pompa utama yang digerakkan oleh High

Pressure Shaft pada gear box yang mengatur tekanan

discharge lube oil.

2. Auxiliary lube oil pump

25

Merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh tenaga

listrik, beroperasi apabila tekanan dari main pump

mengalami penurunan.

3. Emergency lube oil pump

Merupakan pompa yang beroperasi jika kedua pompa

diatas tidak mampu menyediakan lube oil.

2.3.5 Cooling System

Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah

air dan udara. Udara dipakai untuk mendinginkan berbagai

komponen pada section dan bearing. Komponen-komponen

utama dari cooling system antara lain sebagai berikut:

1. Off base water cooling unit

2. Lube oil cooler

3. Main cooling watre pump

4. Temperature regulation valve

5. Auxilary water pump

6. Low cooling water pressure switch

2.4 Siklus Brayton Turbin Gas

Siklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk

turbin gas, sehingga saat ini siklus ini yang sangat

populerdigunakan oleh pembuat mesin turbin atau manufacturer

dalam analisa untuk up-grading performance. Siklus brayton ini

terdiri dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses

pelepasan panas pada tekanan konstan. Pada siklus brayton tiap-

tiap tekanan proses dapat dianalisa secara berikut :

26

Gambar 2.15 Blok Diagram Siklus Brayton

Gambar 2.16 T-S Diagram Siklus Brayton

27

Proses 1→ 2 kompresi isentropik

Udara atmosfer masuk ke dalam sistem turbin gas

melalui sisi inlet kompresor. Oleh kompresor, udara

dikompresikan sampai tekanan tertentu diikuti dengan

volume ruang yang menyempit. Proses ini tidak diikuti

dengan perubahan entropi, sehingga disebut proses

isentropik. Proses ini ditunjukkan dengan angka 1-2 pada

kurva diatas. Karena proses (1-2) merupakan proses

isentropik, maka :

𝑃1𝑘 −1

𝑇1𝑘 =

𝑃2𝑘−1

𝑇2𝑘

(𝑇2

𝑇1

)𝑘

= (𝑃2

𝑃1

)𝑘−1

𝑇2

𝑇1

= (𝑃2

𝑃1

)

𝑘−1

1

(Michael J. Moran and Howard N. Saphiro, 2006)

Kerja yang dibutuhkan kompresor, dalam hal ini

adalah sebagai berikut :

𝑊𝑘𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 = ��𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 (ℎ2 + ℎ1)

(Moran and Saphiro, 2006)

Proses 2→3 pembakaran isobarik

Pada tahap 2-3, udara terkompresi masuk ke ruang

bakar. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar, dan

diikuti dengan proses pembakaran bahan bakar tersebut.

Energi panas hasil pembakaran diserap oleh udara (qin),

meningkatkan temperatur udara dan menambah volume

udara. Proses ini tidak mengalami kenaikan tekanan udara,

karena udara hasil proses pembakaran bebas berekspansi

ke sisi turbin. Karena tekanan yang konstan inilah maka

proes ini disebut isobarik. Suatu bentuk sederhana dari

28

persamaan tingkat keadaan gas ideal diperoleh apabila Cp

kosntan, dalam hal ini juga diketahui bahwa Cv juga

konstan, maka diperoleh persamaan tingkat keadaan

sebagai berikut :

𝑃𝑣 = 𝑅𝑇

𝑢2 = 𝐶𝑣 × 𝑇2

ℎ2 = 𝐶𝑝 × 𝑇2

(V. Ganesan, 1999)

Dengan mengasumsikan tidak ada loss pada

perpindahan kalor dalam artian kalor terserap penuh dan

pada gas turbine tidak ada energi yang dibangkitkan.

Kesetimbangan massa dan energi pada kondisi steady state

tunak volume atur sebagai berikut :

0 = 𝑄𝑐𝑣 + 𝑊 + �� [ℎ𝑖𝑛 − ℎ𝑜𝑢𝑡 +(𝑉𝑖𝑛

2 − 𝑉𝑜𝑢𝑡2)

2] + [𝑔(𝑍𝑖𝑛 − 𝑍𝑜𝑢𝑡 )]

𝑄𝑐𝑣 = ��(ℎ𝑜𝑢𝑡 − ℎ𝑖𝑛)

Dengan 𝑄𝑐𝑣 merupakan masukan Q yang terdapat

pada pembakaran yang dihasilkan oleh bahan bakar Q,

yang dihasilkan bahan bakar didapat dari persamaan :

��𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 =𝑄𝑖𝑛

𝐿𝐻𝑉𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟

Jadi, dari persamaan di atas dapat diperoleh :

𝑄𝑖𝑛 = 𝐿𝐻𝑉𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 × ��𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟

Proses 3→4 ekspansi isentropik

Udara bertekanan yang telah menyerap panas hasil

pembakaran, berekspansi melewati turbin. Sudu-sudu

turbin yang merupakan nozzle-nozzle berfungsi untuk

mengkonversikan energi panas udara menjadi energi

29

kinetik. Sebagian energi tersebut dikonversikan turbin

untuk memutar kompresor. Pada sistem pembangkit listrik

turbin gas, sebagian energi lagi dikonversikan turbin untuk

memutar generator listrik. Sedangkan pada mesin turbojet,

sebagian energi panas dikonversikan menjadi daya dorong

pesawat oleh sebentuk nozzle besar pada ujung keluaran

turbin gas.

𝑃3𝑘 −1

𝑇3𝑘 =

𝑃4𝑘−1

𝑇4𝑘

(𝑇3

𝑇4

)𝑘

= (𝑃3

𝑃4

)𝑘−1

𝑇3

𝑇4

= (𝑃3

𝑃4

)

𝑘−1

𝑘

(Michael J. Moran and Howard N. Saphiro, 2006)

Kerja yang dibutuhkan kompresor, dalam hal ini

adalah sebagai berikut :

��𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 = (��𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 + 𝑚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 )(ℎ3 − ℎ4)


Proses 4→1 pembuangan panas

Tahap selanjutnya adalah pembuangan udara

kembali ke atmosfer. Pada siklus Brayton ideal, udara yang

keluar dari turbin ini masih menyisakan sejumlah energi

panas. Panas ini diserap oleh udara bebas, sehingga secara

siklus udara tersebut siap untuk kembali masuk ke tahap 1-

2 lagi.

𝑃𝑣 = 𝑅𝑇

𝑢2 = 𝐶𝑣 × 𝑇4

ℎ2 = 𝐶𝑝 × 𝑇4

(V. Ganesan, 1999)

30

Pembuangan kalor pada tekanan konstan (P = c),

kalor yang dilepas :

𝑄𝑜𝑢𝑡 = (��𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 + ��𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 )(ℎ4 − ℎ1)

2.5 Air Fuel Ratio, Specific Fuel Consumption, Heat Rate dan

Efisiensi 2.5.1 Air Fuel Ratio

Bakar bakar (natural gas) yang hendak dimasukkan

kedalam ruang bakar haruslah dalam keadaan yang mudah

terbakar, hal tersebut agar bisa didapatkan efisiensi turbin gas

yang maksimal. Campuran bahan bakar yang belum sempurna

akan sulit dibakar oleh percikan bunga api dari spark plug. Bahan

bakar tidak dapat terbakar tanpa adanya udara, tentunya dalam

keadaan yang homogen. Bahan bakar atau natural gas yang

dipakai dalam pembakaran sesuai dengan ketentuan atau aturan,

sebab bahan bakar yang melimpah pada ruang bakar justru tidak

meningkatkan tenaga yang dihasilkan turbin gas tersebut namun

akan merugikan turbin gas sendiri. Perbandingan campuran udara

dan bahan bakar sangat dipengaruhi oleh pemakaian bahan bakar.

Perbandingan uadar dan bahan bakar dinyatakan dalam bentuk

volume atau berat dari bagian udara dan natural gas. Air Fuel

Ratio adalah faktor yang mempengaruhi kesempurnaan proses

pembakaran didalam ruang bakar. Merupakan komposisi

campuran natural gas dan udara. Misalkan AFR bernilai 14,7

artinya campuran terdiri dari 1 natural gas dan 14,7 udara biasa

disebut Stoichiometry. Air fuel ratio dapat dicari menggunakan

persamaan :

𝐴

𝐹=

��𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

��𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟


31

2.5.2 Specific Fuel Consumption

Jumlah bahan bakar yang dikonsumsi (berat) untuk

menghasilkan satu satuan daya dalam satu satuan waktu. Di

mesin piston, SFC adalah sama dengan rasio massa bahan

bakar/poros tenaga kuda. Dalam mesin turbin gas, SFC adalah

sama dengan rasio massa bahan bakar/dorongan. Kondisi terbaik

adalah ketika nilainya minimum. Nilai SFC menurun dengan

tinggi saat dalam kondisi suhu dingin.

𝑆𝐹𝐶 =��𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟

𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡

2.5.3 Back Work Ratio

Merupakan ratio dari kerja kompresor dan kerja turbin,

dan back work ratio juga merupakan bagian dari kerja turbin yang

digunakan untuk menggerakkan kompresor.

𝑏𝑤𝑟 =𝑊𝑐

𝑊𝑡

2.5.4 Effisiensi

1. Effisiensi Kompresor

𝜂𝑘𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 =𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 𝑤𝑜𝑟𝑘 𝑜𝑢𝑝𝑢𝑡

𝐼𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜𝑝𝑖𝑐 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 𝑤𝑜𝑟𝑘 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡

=ℎ22𝑠 − ℎ1

ℎ2 − ℎ1

× 100%


2. Effisiensi Turbin

𝜂𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 =𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 𝑤𝑜𝑟𝑘 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡

𝐼𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜𝑝𝑖𝑐 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 𝑤𝑜𝑟𝑘 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡

=ℎ3 − ℎ4

ℎ3 − ℎ4𝑠

× 100%


32

3. Effisiensi Siklus

𝜂𝑠𝑖𝑘𝑙𝑢𝑠 =��𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜

𝑄𝑖𝑛

× 100%


4. Effisiensi Generator

𝜂𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 =𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛

��𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜

× 100%

2.6 Maintenance Turbin Gas

Maintenance adalah perawatan untuk mencegah hal-hal yang

tidak diinginkan, seperti kerusakan terlalu cepat terhadap semua

peralatan di pabrik, baik yang sedang beroperasi maupun yang

berfungsi sebagai suku cadang. Kerusakan yang timbul biasanya

terjadi karena keausan dan ketuaan akibat pengoperasian yang

terus-menerus, dan juga akibat langkah pengoperasian yang salah.

Maintenance pada turbin gas selalu tergantung dari faktor-

faktor operasional dengan kondisi yang berbeda disetiap wilayah,

karena operasional turbin gas sangat tergantung dari kondisi daerah

operasional. Semua pabrik pembuat turbin gas telah menetapkan

suatu ketetapan yang aman dalam pengoperasian sehingga turbin

selalu dalam batas kondisi aman dan tepat waktu untuk melakukan

maintenance. Faktor-faktor yang menyebabkan kerusakan

diantaranya adalah :

Design dan material

Pengoperasian

Pemeliharaan

Kondisi lingkungan

Program pemeliharaan yang berhasil selain akan

memperlambat terjadinya kerusakan, juga akan dapat

meningkatkan kemampuan dari peralatan /instalasi yang

dipelihara.

33

Efisiensi turbin gas sangat mempengaruhi daya mampu unit

PLTG. Oleh karenanya stop berkala (periodic shut-down) akan

hilangnya kesempatan produksi yang tidak direncanakan terlebih

dahulu dan mungkin juga akan berarti suatu kondisi yang

berbahaya. Stop berencana (scheduled shut-down) harus

dikoordinasikan dengan unit pembangkit lainnya sehingga tidak

terjadi kekurangan cadangan unit pembangkit. Turbin gas

memerlukan periodic inspection, perbaikan dan penggantian parts-

nya.

Secara umum maintenance dapat dibagi dalam ebberapa bagian,

diantaranya adalah :

1. Preventive maintenance

Preventive maintenance adalah suatu kegiatan

perawatan yang direncanakan baik itu secara rutin

maupun periodik, karena apabila perawatan dilakukan

tepat pada waktunya akan mengurangi down time dari

peralatan. Preventive maintenance dibagi menjadi :

Running Maintenance, merupakan suatu

kegiatan perawatan yang dilakukan hanya

bertujuan untuk memperbaiki equipment yang

rusak saja dalam satu unit. Unit produksi tetap

melakukan kegiatan.

Turning Around Maintenance, merupakan

perawatan terhadap peralatan yang sengaja

dihentikan pengoperasiannya.

2. Repair maintenance

Repair maintenance merupakan perawatan yang

dilakukan terhadap peralatan yang tidak kritis, atau

disebut juga peralatan-peralatan yang tidak mengganggu

jalannya operasi.

3. Predictive maintenance

Predictive maintenance merupakan kegiatan

monitor, menguji, dan mengukur peralatan-peralatan

34

yang beroperasi dengan mennetukan perubahan yang

etrjadi pada bagian utama, apakah peralatan tersebut

berjalan dengan normal atau tidak.

4. Corrective maintenance

Corrective maintenance adalah perawatan yang

dilakukan dengan memperbaiki perubahan kecil yang

terjadi dalam desain, serta menambahkan material-

material yang cocok.

5. Break down maintenance

Kegiatan perawatan yang dilakukan setelah terjadi

kerusakan atau kelainan pada peralatan sehingga tidak

dapat berfungsi seperti biasanya.

6. Modification maintenance

Pekerjaan yang berhubungan dengan disain suatu

peralatan atau unit. Modifikasi bertujuan memeriksa

kehandalan peralatan atau menambah tingkat produksi

dan kualitas pekerjaan.

7. Shut Down maintenance

Shut Down adalah kegiatan perawatan yang

dilakukan terhadap peralatan yang sengaja dihentikan

pengoperasiannya. Shutdown maintenance pada turbin

gas terdiri dari Boroscope Inspection, Combustion

Inspection, Hot Gas Path Inspection dan Major

Inspection.

2.6.1 Combustion Inspection (CI)

Combustion Inspection merupakan shut down jangka

pendek yang dibutuhkan untuk memeriksa nozzle tingkat

pertama, combustion liner, transition piece dan cross fire tube.

Pemeliharaan yang dilakukan dengan membuka Nozzle bahan

bakar, Igniter, Combustor dan melihat secara visual kondisi

35

Transition Piece dan First Stage Turbine. Pemeliharaan ini

dilakukan setiap 8.000 jam (BBM) / 9.000 jam (BBG).

Pemeriksaan pada catatan paking menunjukkan adanya

gesekan, bagian atas dan bagian bawah dari diafragma dan bagian

antara diameter horizontal dan vertikal. Pemeriksaan pada

thermocouple yang rusak, pada turbin bucket dan over plan

secara visual. Leading edge baik secara visual atau boroscope

pada nozzle turbin tingkat pertama dan bucket pada tingkat

pertama terhadap degradasi, pendapatan clearance. Pemeriksaan

fuel nozzle terhadap pluging pada bagian tutup dan mencatat hasil

pemeriksaan. Untuk melakukan inspeksi secara visual pada

bagian rotating dan stationary pada kompresor casing dan turbin

casing tanpa mengangkat atau membongkarnya adalah memakai

perangkat kerja dari boroscope. Inspeksi ini bertujuan untuk

mengetahui beberapa hal, antara lain sebagai berikut :

1. Foreign object

2. Abnormal wear

3. Cracking

4. Linear cooling hole pluging

5. TBC coating condition

6. Oxidation / corrosion / erosion

7. Hot spots / burning

8. Missing hardware

9. Clearance limits

10. Boroscope compressor and turbine;

Pekerjaan yang dilakukan saat Combustion Inpection

dapat dilihat sebagai berikut :

2.6.1.1 Turbine

Setelah combuster basket dan transition piece selesai

dilepas :

1. Periksa vane segment row #1 (visual check) ganti jika

ditemukan kerusakan.

2. Periksa vane segment #2, #3, dan #4 (boroscope) record

kerusakan yang terjadi (dilihat dari hasil rekomendasi

overhoul sebelumnya).

36

3. Periksa turbine blade row #1, #2, dan #3 (boroscope)

record kerusakan yang terjadi (dilihat dari hasil

rekomendasi overhoul sebelumnya).

4. Periksa turbine blade row #4 (visual check) record

kerusakan yang terjadi.

5. Periksa expansion join GT indoor (visual check) perbaiki

atau ganti jika ditemukan kerusakan.

6. Periksa exhaust silinder (visual check) perbaiki jika

ditemukan kerusakan.

2.6.1.2 Compressor

Beberapa pekerjaan yang dilakukan pada saat

combustion inspect adalah sebagai berikut :

1. Buka Man Hole Compressor

2. Bersihkan sudu-sudu inlet guide vane secara manual.

3. Tutup kembali Man Hole

4. Lakukan chemical compressor cleaning sesuai prosedur.

Sedangkan untuk beberapa pekerjaan pada inlet guide

vane adalah sebagai berkut :

1. Pembersihan link mechanism (Bushing, Spring, Nepple,

Rod, Roller).

2. Grerase link-link inlet guide vane.

3. Pembersihan manual sudu-sudunya.

2.6.1.3 Intake Air Filter

Beberapa pekerjaan yang dilakukan pada saat

combustion inspect adalah sebagai berikut :

1. Periksa Duck Intake Air Filter, perbaiki jika ada

kerusakan.

2. Periksa silicer dan perbaiki jika rusak.

3. Periksa kawat strainer dan perbaiki jika rusak.

2.6.1.4 Combuster Shell

Pekerjaan yang dilakukan pada Combustor Basket

melainkan sebagai berikut :

1. Lepas baut Marman Coupling dan baut V-Band

Coupling.

37

2. Lepas combustor basket Ass-y dari combustor shell.

3. Letakkan pada tempat pembersihan.

4. Melepas bagian perbagian combustor basket (Marman

Coupling, Transition Silinder, V-Band Coupling).

5. Pembersihan semua combustor basket dan

accessoriesnya.

6. Pemeriksaan keretakan, erosi, terbakar, lepas atau patah

dengan PT Check pada semua bagian luar combustor

(Ring 1 s/d Ring 6, Speing Seal Air Scope & Crossfire

Tube).

7. Record semua cacat yang terjadi dengan gambar sketsa

beserta ukuran cacat (meliputi : crack material loss, burn

out, coating loss).

Catatan : ketentuan combustor basket dapat dipakai lagi

adalah :

Umur operasi kurang dari 30.000 jam.

Lasan (spot weld) yang crack kurang dari 6

buah/ring .

Tiap Air Scope terdapat crack kurang dari 2 buah.

Jarak panjang crack kurang dari 25 mm (crack

searah aliran – udara panas).

Jarak panjang crack kurang dari 38 mm (crack

melintang aliran udara panas).

Panjang crack kurang dari 51 mm.

Material yang lepas pada row #13 kurang dari 315

mm persegi.

8. Pemeriksaan Cross Flame Tube, yang meliputi :

Bersihkan dengan sikat kuningan.

Periksan dengan PT Check, dimana jumlah crack

maksimal 3 buah, panjang crack maksimal 20 mm,

dan jarak antara crack minimal 15 mm.

9. Pemeriksaan terhadap Marman Coupling, V-Band

Coupling, dan Transition Silinder.

10. Assembling kembali Combustor Basket dan

accessoriesnya.

38

Pekerjaan yang dilakukan pada Transition Piece

melainkan sebagai berikut :

1. Lepas transition piece dari dalam ruang bakar.

2. Letakkan pada tempat pembersihan.

3. Bersihkan semua (18 buah) dengan sikat kuningan dan

majun.

4. Lakukan penetrant test pada semua dinding transition dan

terutama pada las-lasannya.

5. Record semua cacat yang terjadi dengan gambar sketsa

beserta ukuran cacat (meliputi : crack, material loss, burn

out, coating loss).

6. Batasan yang diijinkan untuk dipakai lagi :

Batasan crack : lasan panjang maksimal 40 mm,

jumlah maksimal 2 buah, jarak antara crack kurang

dari 50 mm, untuk bagian lain maksimal 40 mm.

Batasan erosi : sisa tebal dinding yang tersisa

minimal 3,2 mm, erosi coating maksimal 30 persen.

Batasan keovalan : keovalan sisi masuk maksimal 1

mm, bila hal ini terjadi maka harus di jack dari sisi

dalam.

Batasan keropos : panjang keropos maksimal 1 mm,

jumlah luasan keropos maksimal 1 cm persegi,

jumlah keropos maksimal 3 tempat 1 cm persegi.

Cylinder transition : batasan keovalan maksimal 1

mm, bila hal ini terjadi maka harus dijack dari sisi

dalam ke arah luar.

7. Pasang kembali.

2.6.1.5 Piping Fuel Gas Supply

Pekerjaan yang dilakukan pada Fuel Gas Nozzle dan

Piping adalah sebagai berikut :

1. Lepas semua baut koneksi pipa fuel gas ke nozzle-nya.

2. Lepas semua piping fuel gas nozzle.

3. Lepas baut pengikat nozzle dari casing.

4. Letakkan nozzle ke tempat pembersihan.

39

5. Melepas perbagian (nozzle gap ring, swirl plate & fuel oil

nozzle).

6. Pembersihan semua part atau bagian-bagian nozzle.

7. Pemeriksaan bagian lasan, keretakan dan erosi.

8. Record cacat atau kerusakan yang ditemukan.

9. Lakukan water spray test untuk mengecek sudut pancar

dan steady flow.

10. Hydrostatic test untuk mengecek ada atau tidaknya

kebocoran bellows (water pressure test : 23 kg/cm2).

11. Assembling kembali fuel gas nozzle (gap ring dan

swirlnya) atur clearancenya sesuai ketentuan HMI,

sebagai berikut :

Clearance : Swirl-Cap Nozzle = 2,92 ± 0,25

Clearance : Swirl-Gap Ring = 1,78 ± 0,55/0,56

12. Assembling Oil Nozzle ke gas nozzle (Clearance Oil Cap

Nozzle-Tip Oil Gas Nozzle = 1,93 ± 0,25).

13. Pemasangan kembali gas nozzle GT.

14. Pemasangan piping dan isolasinya catatan : pemeriksaan

fuel gas nozzle dengan PT Check

Semua lasan, nozzle cap, swirl plate.

Cacat permukaan nozzle yang diijinkan adalah :

jumlah crack maksimal 5 buah, panjang crack

maksimal 6 mm, jarak antara crack minimal 6 mm,

hilangnya material karena oxidasi maksimal 3 mm.

Pekerjaan yang dilakukan pada Fuel Oil Nozzle adalah

sebagai berikut :

1. Lepas semua baut koneksi pipa fuel oil ke nozzle nya.

2. Lepas semua piping fuel oil nozzle.

3. Melepas perbagian (setelah fuel oil dilepas dari gas

nozzle).

4. Pembersihan semua part atau bagian-bagaian dari fuel oil

nozzle.

5. Lakukan pembersihan oil nozzle holder dengan

chemical.

6. Pemeriksaan bagian lasan, keretakan dan erosi.

7. Assembling kembali fuel oil nozzle.

40

8. Lakukan water spray test dengan tekanan 35 kg/cm2

2.6.1.6 Main Lube Oil Tank

Pekerjaan yang dilakukan pada Main Lube Oil Tank

dan Piping adalah sebagai berikut :

1. Ganti lube oil filter (jika perlu)

2. Check semua piping lube oil.

3. Periksa semua flexible hose vapour extrator.

2.6.1.7 Control Main Oil Tank

Pekerjaan yang dilakukan pada tanki dan pipa oil

control adalah sebagai berikut :

1. Kosongkan tanki kontrol oil.

2. Isolasi line atau pipa control oil.

3. Bersihkan tanki control oil.

4. Ganti control oil supply filter (jika perlu).

5. Ganti control oil return filter (jika perlu).

6. Ganti control oil (jika perlu).

7. Flushing control oil dari drum ke drum sebelum masuk

ke tanki.

8. Lakukan flushing control oil dengan melepas flug for

flushing control oil.

9. Bersihkan air brether control oil tank.

10. Periksa N2 akumulator before dan after filter.

Berdasarkan pekerjaan yang dilakukan pada kompresor

mengenai chemical cleaning compressor, berikut merupakan

langkah-langkah pekerjaan yang dilakukan saat Gas Turbine

Offline Cleaning Compressor.

1. Persiapan

a. Pastikan alat komunikasi HT tersedia dalam kondisi baik.

b. Pastikan peralatan yang diperlukan tersedia.

c. Pastikan posisi valve drain gas turbin seperti pada tabel

terlampir.

d. Pastikan GT yang akan offline cleaning kondisi “mode

spin”.

41

2. Pelaksanaan

a. Injeksi cleaning water (air dalam water skid) ke sudu-

sudu

Isikan air 800 liter ke dalam tanki cleaning

compressor dan amati level air di sight glass.

Start gas turbin dengan mode spin.

Setelah kecepatan gas turbin mencapai 600 rpm,

posisikan Inlet Guide Vane secara manual dan

pastikan Inlet Guide Vane di lokal open.

Lakukan injeksi air sebanyak 800 liter.

Setelah air didalam tanki habis, informasikan ke

operator CCR untuk melakukan PB Gtstop.

Posisikan Inlet Guide Vane dari manual ke Auto.

b. Injeksi cleaning water (larutan ZOK27 & air dalam water

skid)

Masukkan 100 liter air cleaning solvent (ZOK27) ke

dalam tanki.

Isikan air 700 liter ke dalam tanki dan amati level air

di sight glass.

Start pompa pada compressor water wash skid

secara sirkulasi untuk memastikan larutan ZOK27

sudah tercampur merata.

Setelah 5 menit dari 3 rpm, lakukan start GT ke 2.

Setelah GT speed mencapai 600 rpm Inlet Guide

Vane posisikan manual dan pastikan Inlet Guide

Vane di lokal open.

Injeksikan ZOK27 sampai habis dengan pressure 7

kg/cm.

Setelah injeksi chemical selama 2 menit,

informasikan ke operator CCR untuk PB GT stop

biarkan larutan ZOK27 masih dalam posisi injeksi

sampai larutan ZOK27 di dalam tanki habis.

42

c. Infiltration (periode persiapan)

Setelah GT PB stop posisikan IGV manual ke auto,

pastikan GT dalam kondisi turning (AC turning on)

selama sekitar 60 menit. Periode ini adalah untuk

memaksimalkan proses peresapan pada sudu-sudu

kompresor.

d. Rinse 1 (pembilasan 1)

Lakukan pengisian air kedalam tanki sebanyak 800

liter.

Informasikan ke operator CCR untuk start GT.

Start GT mencapai kecepatan 600 rpm.

Posisikan IGV dari auto ke manual kemudian

injeksikan air selama 30 menit.

Stop GT dan posisikan IGV ke auto.

Tunggu 10 menit setelah kecepatan GT 3 rpm

kemudian lakukan Rinse 2.

e. Rinse dan Dry Up 2 (pembilasan dan pengeringan)

Lakukan pengisian air ke dalam tanki sebanyak 800

liter.

Informasikan ke operator CCR untuk start GT.

Start GT.

Setelah GT speed mencapai 600 rpm posisikan IGV

dari auto ke manual, injeksikan air bersih/fresh

water secara terus-menerus sampai Conductivity

<100 µm.

Setelah injeksi fresh water selesai, pastikan GT tetap

pada putaran spin selama ± 60 menit untuk

pengeringan, apabila GT diminta start normal

tambahkan waktu ± 45 menit untuk pengeringan.

Stelah itu PB GT stop.

43

f. Tindakan akhir

Lepas selang dari sisi kompresor, kemudian tutup

dengan plug yang telah tersedia.

Posisikan drain valve pada kondisi normal operasi.

Untuk skema proses compressor cleaning dapat dilihat

pada gambar sebagai berikut :

Gambar 2.17 Prosedur Washing Online

2.6.2 Hot Gas Path Inspection (HGPI) / Turbine Inspection

(TI)

Pemeliharaan yang dilakukan dengan memeriksa seluruh

bagian Hot Path Turbine dengan membuka Turbine Casing

termasuk juga sistem pembakaran, Turbine Blade dan

Diaphragm. Pemeliharaan ini dilakukan setiap 16.000 jam

(BBM) / 18.000 jam (BBG).

44

2.6.3 Major Inspection (MI)

Pemeliharaan yang dilakukan dengan membuka seluruh

Turbine Casing, mengangkat rotor untuk melihat Axial Flow

Compressor, Turbine Blade, Bearing dll. Pemeriksaanya

dilakuakan secara keseluruhan Pemeliharaan ini dilakukan setiap

32.000 jam (BBM) / 36.000 jam (BBG).

Gambar dibawah ini merupakan gambar skema dari maintenance

turbin gas :

Gambar 2.18 Maintenance Turbin Gas

(Heavy Duty Gas Turbine Operating Maintenance

Considerations,2002)

45

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Spesifikasi Komponen Turbin Gas

3.1.1 Kompresor

Type : Axial Flow Type

Number Of Stage : 19

3.1.2 Ruang Bakar (Combustor)

Type : Cannular Type

Number Of Basket : 18

3.1.3 Turbin

Manufactured : Mitsubishi Heavy Industry

corp.

Modele MW 701D

Type : Axial Flow Reaction Type

Number Of Stage : 4

Rated Shaft Speed : 3000 rpm

Direction Of Rotation : Clockwise viewed from output

Coupling (viewed from

Generator end) Overspeed Trip Setting : 3300 ± 30 rpm (110% ± 1%)

Heaviest piece during maintenance

Gas turbine rotor : Approx. 55,4 tons

3.2 Data Bahan Bakar

Campuran komposisi bahan bakar akan mempengaruhi

perhitungan performa turbin gas. Dari tabel 3.1 berikut dapat

diketahui nilai dari Cp Combustion Product dan Specific Gravity

dari bahan bakar turbin gas.

46

Tabel 3.1 Properties Bahan Bakar CNG (Komposisi : Data PT

PJB UP Gresik, Specific Gravity dan Cp : Data

Engineering Toolbox)

Nama

Gas

Rumus

Molekul

Kompo

sisi

Specific

Gravity Cp (kJ/kg K)

Methane 𝐶𝐻4 0,9478 0,5537 2,22

Ethane 𝐶2𝐻6 0,0279 1,0378 1,75

Propane 𝐶3𝐻8 0,0111 1,5219 1,67

n-Butane 𝑁 − 𝐶4𝐻10 0,0019 2,0061 1,67

Isobutane 𝐼 − 𝐶4𝐻10 0,0020 2,0068 1,67

n-Pentane 𝑁 − 𝐶5𝐻12 0,0004 2,4911 0,167

Isopentane 𝐼 − 𝐶5𝐻12 0,0007 2,4911 0,228

Hexane

Plus

𝐶6𝐻14 + 0,0006 2,9753 0,165

Nitrogen 𝑁2 0,0062 0,9669 1,04

Carbon

Dioxide

𝐶𝑂2 0,0015 1,5189 0,844

Nilai specific gravity didapat dengan cara mengkalikan

nilai SG tiap komponen dengan nilai komposisi tiap komponen

bahan bakar.

1. Methae = 0,52479

2. Ethane = 0,02895

3. Propane = 0,01689

4. n-Butane = 0,00381

5. Isobutane = 0,00401

6. n-Pentane = 0,00996

7. Hexane Plus = 0,00178

8. Nitrogen = 0,00599

9. Carbon Dioxide = 0,00228

Setelah nilai SG tiap komponen dikalikan dengan nilai

komposisi tiap komponen kemudian dijumlahkan secara

keseluruhan, maka diperoleh SG sebesar = 0,593

47

Nilai Cp combustion product didapat dengan cara

mengalikan nilai Cp tiap komponen dengan nilai komposisi tiap

komponen bahan bakar.

1. Methae = 2,104116𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

2. Ethane = 0,048825𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

3. Propane = 0,018537𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

4. n-Butane = 0,003173𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

5. Isobutane = 0,00334𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

6. n-Pentane = 0,0000668𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

7. Hexane Plus = 0,0001596𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

8. Nitrogen = 0,006448𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

9. Carbon Dioxide = 0,001266𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

Setelah nilai Cp tiap komponen dikalikan dengan nilai

komposisi tiap komponen kemudian dijumlahkan secara

keseluruhan, maka diperoleh Cp sebesar = 2,18396𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

3.3 Data Performance Test Sebelum Combustion Inspection

Untuk properties yang ada pada beban 100 MW sebelum

combustion inspection GT 1.3 bisa dilihat pada tabel 3.2 dibawah

ini. Dalam tabel tersebut data digunakan untuk perhitungan

performa turbin gas dan juga untuk mencari efisiensi dari turbin

gas.

Tabel 3.2 Data Performance Test setelah CI GT 1.3

Input Value

Power Product 99,83 MW

Corrected Power 100,01 MW

Capasity of Natural Gas 30,90 𝑘𝑁𝑚3/ℎ

48

High Heating Value 1061,97

BTU/SCF

Ambient Temperature 30˚C

Ambient Pressure 101325 Pa

Compressor Out. Temperature 410,67˚C

Compresor Out. Pressure 12,4 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Turbine Out. Temperature 512,67˚C

Turbine Out. Pressure 101325 Pa

Low Heating Value 1099,4 BTU/SCF

Generator Efficiency 98,7 %

Specific Heat Combustion

Product 2,18396 kJ/ kg K

Mechanical Losses 1100 kW

Untuk memudahkan dalam perhitungan, data diatas akan

dikonversikan ke dalam Satuan Internasional, sebagai berikut :

Tabel 3.3 Konversi Data sebelum CI GT 1.3

Input Value




High Heating Value 54728,094 kJ/kg

Ambient Temperature 303 K


Compressor Out. Temperature 683,67 K

Compresor Out. Pressure 1317349,6 𝑃𝑎

Turbine Out. Temperature 785,67 K


Low Heating Value 57540,238kJ/kg





49

3.4 Data Performance Test Setelah Combustion Inspection

Untuk properties yang ada pada beban 100 MW setelah

combustion inspection GT 1.3 bisa dilihat pada tabel 3.4 dibawah

ini. Dalam tabel tersebut data digunakan untuk perhitungan

performa turbin gas dan juga untuk mencari efisiensi dari turbin

gas.

Tabel 3.4 Data Performance Test setelah CI GT 1.3

Input Value




High Heating Value 1050,89 BTU/SCF

Ambient Temperature 33˚C


Compressor Out. Temperature 409˚C

Compresor Out. Pressure 12,25 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Turbine Out. Temperature 520˚C


Low Heating Value 1099,4 BTU/SCF





Untuk memudahkan dalam perhitungan, data diatas akan

dikonversikan ke dalam Satuan Internasional, sebagai berikut :

Tabel 3.5 Konversi Data setelah CI GT 1.3

Input Value




High Heating Value 55001,329 kJ/kg

Ambient Temperature 306 K

50


Compressor Out. Temperature 682 K

Compresor Out. Pressure 1302639,625 𝑃𝑎

Turbine Out. Temperature 793 K


Low Heating Value 57540,238kJ/kg





3.5 Penjelasan Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir

Tugas akhir Kaji performa turbin gas sebelum dan setelah

dilakukannya Combustion Inspection , dalam penyelesaiannya

memiliki metode dan tahapan sebagai berikut:

3.5.1 Studi Literature

Studi literature merupakan dengan mempelajari beberapa

referensi yang mampu menunjang untuk melakukan penelitian.

Referensi yang digunakan antara lain bersumber dari buku-buku,

artikel, sumber dari internet, serta sumber-sumber lain yang

berhubungan dengan penelitian yang dilakukan.

Pada pengkajian ini meliputi studi pustaka yang berkaitan

dengan turbin gas yang diperoleh dari berbagai sumber seperti

gas turbine oleh V.Ganesan, fundamental of engineering

thermodynamics oleh Michael J. moran dan Howard N. Shapiro,

Power Plant Engineering oleh P.K NAG dan beberapa sumber

lain. Selain itu juga dikaji berdasarkan penelitian terdahulu.

3.5.2 Observasi Lapangan

Observasi dan identifikasi lapangan dilakukan untuk

mengetahui adanya permasalahan pada keadaan aktual yang

nantinya dipelajari dan dianalisis sebagai topik tugas akhir.

Turbin gas adalah topik yang dianalisa pada tugas akhir ini dan

51

analisa dilakukan pada performa turbin gas sebelum dan setelah

dilakukannya Combustion Inspection pada beban 100 MW.

3.5.3 Perumusan Masalah

Setelah mencari berbagai literature dan observasi pada

Turbin Gas di PT. PJB UP Gresik, langkah selanjutnya adalah

merumuskan masalah secara spesifik dengan bahasan dan objek

penelitian tugas akhir turbin gas. Tugas akhir ini mengangkat

masalah bagaimana performa yang terjadi pada saat sebelum

dilakukannya Combustion Inspection pada beban 100 MW dan

setelah dilakukannya Combustion Inspection pada beban 100

MW di PLTGU Blok GT 1.3 .

3.5.4 Pengumpulan Data

Pada tahap ini, data dikumpulkan dari berbagai sumber

informasi analisis unjuk kerja Turbin Gas yang ada di PT. PJB

UP Gresik Blok GT 1.3 .

3.5.5 Konversi dan Perhitungan Properties

Pada tahap ini dilakukan konversi satuan dari data-data

yang telah dikumpulkan ke dalam satuan yang umum digunakan

untuk mempermudah proses perhitungan. Selanjutnya dilakukan

perhitungan secara termodinamika pada tiap titik (state) untuk

mendapatkan data properties yang selanjutnya akan digunakan

untuk menghitung unjuk kerja turbin gas.

3.5.6 Perhitungan Performa Turbin Gas

Setelah dilakukan konversi dan didapatkan data

properties pada masing-masing titik. Maka selanjutnya adalah

perhitungan performa turbin gas dengan menggunakan data

daripada properties tersebut. Perhitungan performa tersebut

antara lain daya turbin, daya kompresor, daya netto, konsumsi

bahan bakar, efesiensi turbin, efesiensi kompresor, dan efesiensi

siklus.

52

Mulai

3.5.7 Pengeplotan pada Grafik dan Analisa

Setelah didapatkan data performa turbin gas. Selanjutnya

data-data tersebut dianalisa untuk mengetahui presentase

performa turbin gas sebelum dan setelah dilakukannya

Combustion Inspection pada beban 100 MW.

3.5.8 Penyusunan Buku Laporan

Setelah itu dilakukan penyusunan buku laporan tugas

akhir mengenai topik yang telah diangkat.

3.6 Metodologi Pengerjaan Tugas Akhir

Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini dilakukan dengan tahapan

yang diperlihatkan pada diagram alir pada gambar 3.1 dibawah ini:

Perumusan Masalah

Studi Literature Observasi lapangan

A

53

Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Pengerjaan

Konversi satuan data dan

mencari properties dari

masing-masing cek point

Analisa Performa

Pengambilan Data Performance Test

sebelum dan setelah Combustion

Inspection dengan beban 100 MW

pada GT 1.3 PLTGU

Perhitungan performa turbin

gas

A

Selesai

Penyusunan buku laporan

54


55

BAB IV

ANALISA PERHITUNGAN

4.1 Analisa Performansi Turbin Gas

Pada bab ini akan dijelaskan langkah-langkah perhitungan

unjuk kerja turbin gas dan hasil perbandingan performa turbin gas,

dengan menggunakan :

1. Data kerja dari turbin gas 1.3 PT PJB UP Gresik.

2. Perhitungan yang dilakukan menggunakan data dari

turbin gas 1.3 dengan beban 100 MW.

3. Data yang diambil merupakan data beban sebelum dan

sesudah Combustion Inspection.


PT PJB UP Gresik Sebelum Combustion Inspection

pada Beban 100 MW

Akan dijabarkan tentang cara perhitungan performa

turbin gas. Data yang digunakan dalam contoh perhitungan

adalah data Performance Test PLTGU blok GT 1.3 sebelum

Overhoul Combustion Inspection pada periode bulan 13

September – 2 Oktober 2016 pada beban 100 MW.

4.1.1.1 Perhitungan Properties pada Setiap Titik

Metode perhitungan didasarkan pada beberapa

asumsi untuk menyederhanakan perhitungan, asumsi

sebagai berikut :

1. Proses yang terjadi pada turbin dan kompresor

merupakan proses isentropik.

2. Proses yang terjadi di dalam turbin gas tidak

dijabarkan secara detail karena mengacu pada data

performance test yang ada.

3. Perhitungan performa turbin gas didasarkan pada

kalor yang masuk dan keluar pada sistem saja, tidak

menghitung perpindahan panas yang terjadi pada

setiap state yang ada di dalam turbin gas.

56

𝑄 = 30,90𝑘𝑁𝑚3

ℎ

𝑇1 = 303 𝐾

𝑃1 = 101325 𝑃𝑎

𝑇2 = 683,67 𝐾

𝑃2 = 12,4 𝑘𝑔

𝑐𝑚2

𝑇4 = 785,67 𝐾

𝑃4 = 101325 𝑃𝑎

Gambar 4.1 Data Performance Test sebelum CI GT 1.3

Gambar 4.2 Diagram T-S sebelum CI GT 1.3

57

a. Kondisi 1

Udara atmosfer masuk kedalam sistem turbin gas

melalui sisi inlet kompresor. Sebelum udara masuk ke

sisi inlet kompresor didapatkan data sebagai berikut.

𝑃1 = 101325 𝑃𝑎 𝑑𝑎𝑛 𝑇1 = 303 𝐾

Untuk mendapatkan nilai enthapi pada kondisi 1

(ℎ1 ) dapat dihitung dengan cara interpolasi. Dimana

kita menggunakan Tabel A-22 Ideal Gas Properties Of

Air dari buku “Fundamentals of Engineering

Thermodynamics” 5th Edition Michael J. Moran dan

Howward N. Saphiro untuk menghitung enthalpi

tersebut, perhitungan enthalpi dengan cara sebagai

berikut.

ℎ1 = ℎ𝑏𝑎𝑤𝑎ℎ −(ℎ𝑎𝑡𝑎𝑠−ℎ𝑏𝑎𝑤𝑎ℎ)×(𝑇𝑎𝑡𝑎𝑠−𝑇1)

(𝑇𝑎𝑡𝑎𝑠−𝑇𝑏𝑎𝑤𝑎ℎ)

ℎ1 = 305,22𝑘𝐽

𝑘𝑔−

(305,22−300,19)𝑘𝐽

𝑘𝑔×(305−303)𝐾

(305−300)𝐾

ℎ1 = 303,208𝑘𝐽

𝑘𝑔

b. Kondisi 2

Pada kondisi ini udara yang masuk ke kompresor

akan dikompresikan keluar menuju ke ruang bakar,

dimana fluida udara yang telah terkompresi tersebut

mempunyai tekanan dan temperatur yang tinggi. Maka

didapatkan data sebagai berikut.

𝑃2(𝑔𝑎𝑢𝑔𝑒 ) = 12,4𝑘𝑔

𝑐𝑚2= 1216024,6𝑃𝑎

𝑃2(𝑎𝑏𝑠) = 101325 𝑃𝑎 + 1216024,6 𝑃𝑎 = 1317349,6 𝑃𝑎

𝑇2 = 683,67 𝐾

𝑘𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 1,4

58







tersebut, perhitungan enthalpi sebagai berikut.



ℎ2 = 702,52𝑘𝐽

𝑘𝑔−

(702,52−691,82)𝑘𝐽

𝑘𝑔×(690−683,67)𝐾

(690 −680)𝐾

ℎ2 = 695,747𝑘𝐽

𝑘𝑔

Kondisi 2 merupakan berlangsungnya proses

kompresi isentropis. Untuk mendapatkan nilai dari 𝑇2𝑠 ,

maka dapat dihitung dengan cara sebagai berikut :

𝑇2𝑠

𝑇1= (

𝑃2

𝑃1)

𝑘−1

𝑘

𝑇2𝑠

303𝐾= (

1317349,6 𝑃𝑎

101325 𝑃𝑎)

1,4−1

1,4

𝑇2𝑠 = 630,556 𝐾

c. Kondisi 3

Pada kondisi ini terjadi proses pembakaran di

dalam ruang bakar (combustion chamber), dimana

fluida bahan bakar natural gas diinjeksikan sehingga

bercampur dengan udara berkompresi dan terjadi

proses pembakaran.

Dari data heat balance diketahui tekanan keluar

kompresor sebesar 13,6 ata dan tekanan masuk turbin

59

sebesar 13,1 ata. Didapatkan dari sumber Engineering Toolbox bahwa 𝑘𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑔𝑎𝑠 = 1,27 .

𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑑𝑟𝑜𝑝 =∆𝑃

𝑃𝑖𝑛= (

𝑃2 −𝑃3

𝑃2

)

∆𝑃

𝑃𝑖𝑛= (

13,6 𝑎𝑡𝑎−13,1 𝑎𝑡𝑎

13,6 𝑎𝑡𝑎)

Sehingga dari data pressure drop ini dapat digunakan

untuk menghitung 𝑃3 .

(𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑑𝑟𝑜𝑝 )ℎ𝑒𝑎𝑡 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒 = (𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑑𝑟𝑜𝑝)𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙

∆𝑃

𝑃𝑖𝑛=

𝑃2 −𝑃3

𝑃2

(13,6 𝑎𝑡𝑎−13,1 𝑎𝑡𝑎

13,6 𝑎𝑡𝑎) =

1317349,6 𝑃𝑎−𝑃3

1317349,6 𝑃𝑎

𝑃3 = 1268917,242 𝑃𝑎

Untuk mendapatkan nilai dari 𝑇3 , maka dapat dihitung

dengan cara sebagai berikut :

𝑇3

𝑇4= (

𝑃3

𝑃4

)

𝑘−1

𝑘

𝑇3

785,67 𝐾= (

1268917,242 𝑃𝑎

101325 𝑃𝑎)

1,27−1

1,27

𝑇3 = 1344,661 𝐾

Untuk mendapatkan ℎ3 , maka menggunakan Cp

Combustion product sebesar 2,18396 𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾

ℎ3 = 𝐶𝑝𝑐𝑜𝑚𝑏.𝑝𝑟𝑜𝑑. × 𝑇3

ℎ3 = 2,18396𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾× 1344,661 𝐾

ℎ3 = 2936,685𝑘𝐽

𝑘𝑔

60

d. Kondisi 4

Pada kondisi ini terjadi ekspansi gas buang hasil

pembakaran dari dalam turbin. Pada proses ini terjadi

gesekan antara gas hasil pembakaran dengan sudu-sudu

turbin, sehingga temperatur gas buang yang keluar dari

turbin menjadi lebih tinggi dari gas ideal (isentropis).

Pada kondisi ini didapatkan data sebagai berikut.

𝑇4 = 785,67 𝐾 𝑑𝑎𝑛 𝑃4 = 101325 𝑃𝑎



𝑘𝑔 𝐾


ℎ4 = 2,18396𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾× 785,67𝐾

ℎ4 = 1715,871𝑘𝐽

𝑘𝑔




𝑇4𝑠

𝑇3= (

𝑃1

𝑃2

)

𝑘−1

𝑘

𝑇4𝑠

1344,661 𝐾= (

101325 𝑃𝑎

1317349,6 𝑃𝑎)

1,27−1

1,27

𝑇4𝑠 = 779,438 𝐾

4.1.1.2 Perhitungan Performa Turbin Gas

Mass Flow Rate dari Udara

Untuk mencari mass flow rate dari udara

menggunakan persamaan sebagai berikut.

��𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =𝐴

𝐹× ��𝑏𝑏

61

Untuk mendapatkan ��𝑏𝑏 dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut .

��𝑏𝑏 = 𝜌𝑏𝑏 × 𝑄

Untuk mendapatkan 𝜌𝑏𝑏 dapat dihitung dengan

persamaan sebagai berikut . 𝜌𝑏𝑏 = 𝑆𝐺𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑔𝑎𝑠 × 𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

Dari sumber Engineering Toolbox 𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =

1,2𝑘𝑔

𝑚3 pada tekanan 1 atm. Maka massa jenis dari

bahan bakar dapat dihitung dengan cara sebagai

berikut.

𝜌𝑏𝑏 = 𝑆𝐺𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑔𝑎𝑠 × 𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

𝜌𝑏𝑏 = 0,593 × 1,2𝑘𝑔

𝑚3

𝜌𝑏𝑏 = 0,7116𝑘𝑔

𝑚3

Setelah didapatkan nilai dari massa jenis bahan

bakar, maka dapat dihitung mass flow rate dari

bahan bakar.


��𝑏𝑏 = 0,7116𝑘𝑔

𝑚3× 30,90

𝑘𝑁𝑚3

ℎ×

ℎ

3600𝑠×

103

𝑘

��𝑏𝑏 = 6,1079𝑘𝑔

𝑠

Dari nilai mass flow rate bahan bakar yang

telah dihitung, maka Air Fuel Ratio dapat dihitung

dengan cara sebagai berikut.

𝑊𝐺𝑇 𝑛𝑒𝑡𝑡 = (𝑊𝑡 − 𝑊𝑐) − 𝑀𝑒𝑐ℎ𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎𝑙 𝐿𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠 𝑊𝑔𝑒𝑛

𝜂𝑔𝑒𝑛= ((��𝑏𝑏 + ��𝑢) × (ℎ3 − ℎ4) − ��𝑢 × (ℎ2 −

ℎ1)) − 𝑀𝑒𝑐ℎ𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎𝑙 𝐿𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠

62

𝑊𝑔𝑒𝑛

𝜂𝑔𝑒𝑛= ((1 +

𝐴

𝐹) × ��𝑏𝑏 × (ℎ3 − ℎ4) −

𝐴

𝐹× 𝑚

𝑏𝑏 ×

(ℎ2 − ℎ1)) − 𝑀𝑒𝑐ℎ𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎𝑙 𝐿𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠

100,01 𝑀𝑊

0,987= ((1 +

𝐴

𝐹) × 6,1079

𝑘𝑔

𝑠×

(2936,685𝑘𝐽

𝑘𝑔− 1715,871

𝑘𝐽

𝑘𝑔) −

𝐴

𝐹×

6,1079𝑘𝑔

𝑠× (695,747

𝑘𝐽

𝑘𝑔−

303,208𝑘𝐽

𝑘𝑔)) − 1100 𝑘𝑊

100,01 𝑀𝑊

0,987= ((1 +

𝐴

𝐹) × 6,1079

𝑘𝑔

𝑠×

(1220,814𝑘𝐽

𝑘𝑔) −

𝐴

𝐹× 6,1079

𝑘𝑔

𝑠×

(392,539𝑘𝐽

𝑘𝑔)) − 1100 𝑘𝑊

100,01 𝑀𝑊

0,987= ((1 +

𝐴

𝐹) × 7456,609

𝑘𝐽

𝑠−

𝐴

𝐹×

2397,588𝑘𝐽

𝑠) − 1100 𝑘𝑊

100,01 𝑀𝑊

0,987= (7456,609

𝑘𝐽

𝑠+

𝐴

𝐹× 7456,609

𝑘𝐽

𝑠−

𝐴

𝐹× 2397,588

𝑘𝐽

𝑠) − 1100 𝑘𝑊

100,01 𝑀𝑊

0,987= (7456,609

𝑘𝐽

𝑠+

𝐴

𝐹× 5059,021

𝑘𝐽

𝑠) −

1100 𝑘𝑊

93870,645𝑘𝐽

𝑠=

𝐴

𝐹× 5059,021

𝑘𝐽

𝑠− 1100 𝑘𝑊

𝐴

𝐹= 18,772

Setelah didapatkan nilai dari Air Fuel Ratio

bahan bakar, maka dapat dilanjutkan dengan

menghitung mass flow rate udara.

63

��𝑢 =𝐴


��𝑢 = 18,772 × 6,1079𝑘𝑔

𝑠

��𝑢 = 114,657𝑘𝑔

𝑠

Kerja Kompresor

Berdasarkan Engineering Toolbox excess air

pada natural gas sebesar 5-10 %. Diasumsikan

excess air (udara lebih ) sebesar 7% dari udara yang

dihisap kompresor digunakan untuk pendingin pada

turbin gas dan menurunkan suhu gas hasil

pembakaran. Kerja kompresor yang dibutuhkan

dapat dihitung dengan cara sebagai berikut.

𝑊𝑐 = ( 100

93× ��𝑢) × (ℎ2 − ℎ1)

𝑊𝑐 = (100

93× 114,657

𝑘𝑔

𝑠) × (392,539

𝑘𝐽

𝑘𝑔)

𝑊𝑐 = 48394,994𝑘𝐽

𝑠

Kerja Turbin

Kerja turbin yang dihasilkan dapat dihitung


𝑊𝑡 = (��𝑢 + ��𝑏𝑏) × (ℎ3 − ℎ4)

𝑊𝑡 = (114,657𝑘𝑔

𝑠+ 6,1079

𝑘𝑔

𝑠) × (1220,814

𝑘𝐽

𝑘𝑔)

𝑊𝑡 = 147431,48𝑘𝐽

𝑠

Kerja Netto

Kerja netto merupakan selisih dari kerja turbin yang

dihasilkan dengan kerja kompresor yang

dibutuhkan. Kerja netto ini akan digunakan untuk

menghitung efisiensi siklus dari turbin gas.

64

𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 = 𝑊𝑡 − 𝑊𝑐

𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 = 147431,48𝑘𝐽

𝑠− 48394,994

𝑘𝐽

𝑠


𝑠

Efisiensi Kompresor

𝜂𝑐 =𝑇2𝑠−𝑇1

𝑇2 −𝑇1× 100%

𝜂𝑐 =630,556 𝐾−303 𝐾

683,67 𝐾−303 𝐾× 100 %

𝜂𝑐 = 86,05 %

Efisiensi Turbin

𝜂𝑡 =𝑇3 −𝑇4

𝑇3 −𝑇4𝑠× 100%

𝜂𝑡 = 1344,661 𝐾−785,67 𝐾

1344,661 𝐾−779,438 𝐾× 100 %

𝜂𝑡 = 98,8974 %

Specific Fuel Consumption

Untuk mengetahui besarnya konsumsi bahan

bakar, maka dapat dihitung dengan cara sebagai

berikut.

𝑆𝐹𝐶 =��𝑏𝑏

𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜

𝑆𝐹𝐶 =6,1079

𝑘𝑔

𝑠×

3600𝑠

ℎ

99036,486𝑘𝐽

𝑠

𝑆𝐹𝐶 = 0,222𝑘𝑔

𝑘𝑊ℎ

Back Work Ratio

Back work ratio adalah nilai persentase kerja

spesifik yang digunakan untuk menggerakkan

kompresor. Back work ratio dapat dihitung dengan

cara sebagai berikut.

65


𝑊𝑡

𝑏𝑤𝑟 =48394,994

𝑘𝐽

𝑠

147431,48𝑘𝐽

𝑠

𝑏𝑤𝑟 = 0,328

Efisiensi Siklus

𝐿𝐻𝑉 = 1099,4𝐵𝑇𝑈

𝑆𝐶𝐹× 1,05506

𝑘𝐽

𝐵𝑇𝑈× 35,3

𝑆𝐶𝐹

𝑚3

𝐿𝐻𝑉 =40945,634

𝑘𝐽

𝑚3

𝜌𝑏𝑏

𝐿𝐻𝑉 =40945,634

𝑘𝐽

𝑚3

0,7116𝑘𝑔

𝑚3

𝐿𝐻𝑉 = 57540,234𝑘𝐽

𝑘𝑔

𝑄𝑖𝑛 = 𝐿𝐻𝑉 × ��𝑏𝑏

𝑄𝑖𝑛 = 57540,238𝑘𝐽

𝑘𝑔× 6,1079

𝑘𝑔

𝑠

𝑄𝑖𝑛 = 351450,022𝑘𝐽

𝑠

𝜂𝑡ℎ =𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜

𝑄𝑖𝑛× 100 %

𝜂𝑡ℎ =99036,486

𝑘𝐽

𝑠

351450,022𝑘𝐽

𝑠

× 100 %

𝜂𝑡ℎ = 28,179 %

66


PT PJB UP Gresik Setelah Combustion Inspection

pada Beban 100 MW

Akan dijabarkan tentang cara perhitungan performa

turbin gas. Data yang digunakan dalam contoh perhitungan

adalah data Performance Test PLTGU blok GT 1.3 setelah

Overhoul Combustion Inspection pada periode bulan 13

September – 2 Oktober 2016 pada beban 100 MW.

4.1.2.1 Perhitungan Properties pada Setiap Titik

Metode perhitungan didasarkan pada beberapa

asumsi untuk menyederhanakan perhitungan, asumsi

sebagai berikut :

1. Proses yang terjadi pada turbin dan kompresor

merupakan proses isentropik.

2. Proses yang terjadi di dalam turbin gas tidak

dijabarkan secara detail karena mengacu pada data

performance test yang ada.

3. Perhitungan performa turbin gas didasarkan pada

kalor yang masuk dan keluar pada sistem saja, tidak

menghitung perpindahan panas yang terjadi pada

setiap state yang ada di dalam turbin gas.

Untuk properties yang ada pada beban 100 MW

setelah combustion inspection GT 1.3 bisa dilihat pada tabel

dibawah ini. Dalam tabel tersebut data digunakan untuk

perhitungan performa turbin gas dan juga untuk mencari

efisiensi dari turbin gas.

67

𝑄 = 30,30𝑘𝑁𝑚3

ℎ

𝑇1 = 306 𝐾

𝑃1 = 101325 𝑃𝑎

𝑇2 = 682 𝐾

𝑃2 = 12,4 𝑘𝑔

𝑐𝑚2

𝑇4 = 793 𝐾

𝑃4 = 101325 𝑃𝑎

Gambar 4.3 Data Performance Test setelah CI GT 1.3

Gambar 4.4 Diagram T-S setelah CI GT 1.3

68

a. Kondisi 1

Udara atmosfer masuk kedalam sistem turbin gas

melalui sisi inlet kompresor. Sebelum udara masuk ke

sisi inlet kompresor didapatkan data sebagai berikut.

𝑃1 = 101325 𝑃𝑎 𝑑𝑎𝑛 𝑇1 = 306 𝐾







tersebut, perhitungan enthalpi dengan cara sebagai

berikut.



ℎ1 = 310,24𝑘𝐽

𝑘𝑔−

(310,24−305,22)𝑘𝐽

𝑘𝑔×(310−306)𝐾

(310−305)𝐾

ℎ1 = 306,224𝑘𝐽

𝑘𝑔

b. Kondisi 2

Pada kondisi ini udara yang masuk ke kompresor

akan dikompresikan keluar menuju ke ruang bakar,

dimana fluida udara yang telah terkompresi tersebut

mempunyai tekanan dan temperatur yang tinggi. Maka

didapatkan data sebagai berikut.

𝑃2(𝑔𝑎𝑢𝑔𝑒 ) = 12,25𝑘𝑔

𝑐𝑚2= 1201314,625 𝑃𝑎

𝑃2(𝑎𝑏𝑠) = 101325 𝑃𝑎 + 1201314 ,625 𝑃𝑎 = 1302639 ,625 𝑃𝑎

𝑇2 = 682 𝐾

𝑘𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 1,4

69







tersebut, perhitungan enthalpi sebagai berikut.



ℎ2 = 702,52𝑘𝐽

𝑘𝑔−

(702,52−691,82)𝑘𝐽

𝑘𝑔×(690−682)𝐾

(690 −680)𝐾

ℎ2 = 693,96𝑘𝐽

𝑘𝑔




𝑇2𝑠

𝑇1= (

𝑃2

𝑃1)

𝑘−1

𝑘

𝑇2𝑠

306𝐾= (

1302639,625 𝑃𝑎

101325 𝑃𝑎)

1,4−1

1,4

𝑇2𝑠 = 634,759 𝐾

c. Kondisi 3

Pada kondisi ini terjadi proses pembakaran di

dalam ruang bakar (combustion chamber), dimana

fluida bahan bakar natural gas diinjeksikan sehingga

bercampur dengan udara berkompresi dan terjadi

proses pembakaran.

Dari data heat balance diketahui tekanan keluar

kompresor sebesar 13,6 ata dan tekanan masuk turbin

70

sebesar 13,1 ata. Didapatkan dari sumber Engineering Toolbox bahwa 𝑘𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑔𝑎𝑠 = 1,27 .

𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑑𝑟𝑜𝑝 =∆𝑃

𝑃𝑖𝑛= (

𝑃2 −𝑃3

𝑃2

)

∆𝑃

𝑃𝑖𝑛= (

13,6 𝑎𝑡𝑎−13,1 𝑎𝑡𝑎

13,6 𝑎𝑡𝑎)

Sehingga dari data pressure drop ini dapat digunakan

untuk menghitung 𝑃3 .

(𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑑𝑟𝑜𝑝 )ℎ𝑒𝑎𝑡 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒 = (𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑑𝑟𝑜𝑝)𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙

∆𝑃

𝑃𝑖𝑛=

𝑃2 −𝑃3

𝑃2

(13,6 𝑎𝑡𝑎−13,1 𝑎𝑡𝑎

13,6 𝑎𝑡𝑎) =

1302639,625 𝑃𝑎−𝑃3

1302639,625 𝑃𝑎

𝑃3 = 1254748,079 𝑃𝑎

Untuk mendapatkan nilai dari 𝑇3 , maka dapat dihitung

dengan cara sebagai berikut :

𝑇3

𝑇4= (

𝑃3

𝑃4

)

𝑘−1

𝑘

𝑇3

793 𝐾= (

1254748,079 𝑃𝑎

101325 𝑃𝑎)

1,27−1

1,27

𝑇3 = 1353,97 𝐾



𝑘𝑔 𝐾


ℎ3 = 2,18396𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾× 1353,97 𝐾

ℎ3 = 2957,016𝑘𝐽

𝑘𝑔

71

d. Kondisi 4

Pada kondisi ini terjadi ekspansi gas buang hasil

pembakaran dari dalam turbin. Pada proses ini terjadi

gesekan antara gas hasil pembakaran dengan sudu-sudu

turbin, sehingga temperatur gas buang yang keluar dari

turbin menjadi lebih tinggi dari gas ideal (isentropis).

Pada kondisi ini didapatkan data sebagai berikut.

𝑇4 = 793 𝐾 𝑑𝑎𝑛 𝑃4 = 101325 𝑃𝑎



𝑘𝑔 𝐾


ℎ4 = 2,18396𝑘𝐽

𝑘𝑔 𝐾× 793 𝐾

ℎ4 = 1731,88𝑘𝐽

𝑘𝑔




𝑇4𝑠

𝑇3= (

𝑃1

𝑃2

)

𝑘−1

𝑘

𝑇4𝑠

1353,97 𝐾= (

101325 𝑃𝑎

1302639,625 𝑃𝑎)

1,27−1

1,27

𝑇4𝑠 = 786,709 𝐾

4.1.2.2 Perhitungan Performa Turbin Gas

Mass Flow Rate dari Udara

Untuk mencari mass flow rate dari udara

menggunakan persamaan sebagai berikut.

��𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =𝐴


72

Untuk mendapatkan ��𝑏𝑏 dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut .


Untuk mendapatkan 𝜌𝑏𝑏 dapat dihitung dengan

persamaan sebagai berikut . 𝜌𝑏𝑏 = 𝑆𝐺𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑔𝑎𝑠 × 𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

Dari sumber Engineering Toolbox 𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =

1,2𝑘𝑔

𝑚3 pada tekanan 1 atm. Maka massa jenis dari

bahan bakar dapat dihitung dengan cara sebagai

berikut.

𝜌𝑏𝑏 = 𝑆𝐺𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑔𝑎𝑠 × 𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

𝜌𝑏𝑏 = 0,593 × 1,2𝑘𝑔

𝑚3

𝜌𝑏𝑏 = 0,7116𝑘𝑔

𝑚3

Setelah didapatkan nilai dari massa jenis bahan

bakar, maka dapat dihitung mass flow rate dari

bahan bakar.


��𝑏𝑏 = 0,7116𝑘𝑔

𝑚3× 30,30

𝑘𝑁𝑚3

ℎ×

ℎ

3600𝑠×

103

𝑘

��𝑏𝑏 = 5,989𝑘𝑔

𝑠

Dari nilai mass flow rate bahan bakar yang

telah dihitung, maka Air Fuel Ratio dapat dihitung


𝑊𝐺𝑇 𝑛𝑒𝑡𝑡 = (𝑊𝑡 − 𝑊𝑐) − 𝑀𝑒𝑐ℎ𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎𝑙 𝐿𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠 𝑊𝑔𝑒𝑛

𝜂𝑔𝑒𝑛= ((��𝑏𝑏 + ��𝑢) × (ℎ3 − ℎ4) − ��𝑢 × (ℎ2 −

ℎ1)) − 𝑀𝑒𝑐ℎ𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎𝑙 𝐿𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠

73

𝑊𝑔𝑒𝑛

𝜂𝑔𝑒𝑛= ((1 +

𝐴

𝐹) × ��𝑏𝑏 × (ℎ3 − ℎ4) −

𝐴

𝐹× 𝑚

𝑏𝑏 ×

(ℎ2 − ℎ1)) − 𝑀𝑒𝑐ℎ𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎𝑙 𝐿𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠

100,24 𝑀𝑊

0,987= ((1 +

𝐴

𝐹) × 5,989

𝑘𝑔

𝑠×

(2957,016𝑘𝐽

𝑘𝑔− 1731,88

𝑘𝐽

𝑘𝑔) −

𝐴

𝐹×

5,989𝑘𝑔

𝑠× (693,96

𝑘𝐽

𝑘𝑔−

306,224𝑘𝐽

𝑘𝑔)) − 1100 𝑘𝑊

100,24 𝑀𝑊

0,987= ((1 +

𝐴

𝐹) × 5,989

𝑘𝑔

𝑠×

(1225,136𝑘𝐽

𝑘𝑔) −

𝐴

𝐹× 5,989

𝑘𝑔

𝑠×

(387,716𝑘𝐽

𝑘𝑔)) − 1100 𝑘𝑊

100,24 𝑀𝑊

0,987= ((1 +

𝐴

𝐹) × 7454,952

𝑘𝐽

𝑠−

𝐴

𝐹×

2359,252𝑘𝐽

𝑠) − 1100 𝑘𝑊

100,24 𝑀𝑊

0,987= (7454,952

𝑘𝐽

𝑠+

𝐴

𝐹× 7454,952

𝑘𝐽

𝑠−

𝐴

𝐹× 2359,252

𝑘𝐽

𝑠) − 1100 𝑘𝑊

100,24 𝑀𝑊

0,987= (7454,952

𝑘𝐽

𝑠+

𝐴

𝐹× 5095,7

𝑘𝐽

𝑠) −

1100 𝑘𝑊

94105,331𝑘𝐽

𝑠=

𝐴

𝐹× 5095,7

𝑘𝐽

𝑠− 1100 𝑘𝑊

𝐴

𝐹= 18,683

Setelah didapatkan nilai dari Air Fuel Ratio

bahan bakar, maka dapat dilanjutkan dengan

menghitung mass flow rate udara.

74

��𝑢 =𝐴


��𝑢 = 18,683 × 5,989𝑘𝑔

𝑠

��𝑢 = 111,892𝑘𝑔

𝑠

Kerja Kompresor

Berdasarkan Engineering Toolbox excess air

pada natural gas sebesar 5-10 %. Diasumsikan

excess air (udara lebih ) dari natural gas sebesar 7%

dari udara yang dihisap kompresor digunakan untuk

pendingin pada turbin gas dan menurunkan suhu gas

hasil pembakaran. Kerja kompresor yang

dibutuhkan dapat dihitung dengan cara sebagai

berikut.

𝑊𝑐 = ( 100

93× ��𝑢) × (ℎ2 − ℎ1)

𝑊𝑐 = (100

93× 111,892

𝑘𝑔

𝑠) × (387,716

𝑘𝐽

𝑘𝑔)

𝑊𝑐 = 46647,654𝑘𝐽

𝑠

Kerja Turbin

Kerja turbin yang dihasilkan dapat dihitung


𝑊𝑡 = (��𝑢 + ��𝑏𝑏) × (ℎ3 − ℎ4)

𝑊𝑡 = (111,892𝑘𝑔

𝑠+ 5,989

𝑘𝑔

𝑠) × (1225,136

𝑘𝐽

𝑘𝑔)

𝑊𝑡 = 144420,257𝑘𝐽

𝑠

Kerja Netto

Kerja netto merupakan selisih dari kerja turbin yang

dihasilkan dengan kerja kompresor yang

dibutuhkan. Kerja netto ini akan digunakan untuk

menghitung efisiensi siklus dari turbin gas.

75

𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 = 𝑊𝑡 − 𝑊𝑐

𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 = 144420,257𝑘𝐽

𝑠− 46647,654

𝑘𝐽

𝑠


𝑠

Efisiensi Kompresor

𝜂𝑐 =𝑇2𝑠−𝑇1

𝑇2 −𝑇1× 100%

𝜂𝑐 =634,759 𝐾−306 𝐾

682 𝐾−306 𝐾× 100 %

𝜂𝑐 = 87,43 %

Efisiensi Turbin

𝜂𝑡 =𝑇3 −𝑇4

𝑇3 −𝑇4𝑠× 100%

𝜂𝑡 = 1627,47 𝐾−793 𝐾

1627,47 𝐾−784,558 𝐾× 100 %

𝜂𝑡 = 98,998 %

Specific Fuel Consumption

Untuk mengetahui besarnya konsumsi bahan

bakar, maka dapat dihitung dengan cara sebagai

berikut.

𝑆𝐹𝐶 =��𝑏𝑏

𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜

𝑆𝐹𝐶 =5,989

𝑘𝑔

𝑠×

3600𝑠

ℎ

97772,603𝑘𝐽

𝑠

𝑆𝐹𝐶 = 0,221𝑘𝑔

𝑘𝑊ℎ

Back Work Ratio

Back work ratio adalah nilai persentase kerja

spesifik yang digunakan untuk menggerakkan

kompresor. Back work ratio dapat dihitung dengan

cara sebagai berikut.

76


𝑊𝑡

𝑏𝑤𝑟 =46647,654

𝑘𝐽

𝑠

144420,257𝑘𝐽

𝑠

𝑏𝑤𝑟 = 0,323

Efisiensi Siklus

𝐿𝐻𝑉 = 1099,4𝐵𝑇𝑈

𝑆𝐶𝐹× 1,05506

𝑘𝐽

𝐵𝑇𝑈× 35,3

𝑆𝐶𝐹

𝑚3

𝐿𝐻𝑉 =40945,634

𝑘𝐽

𝑚3

𝜌𝑏𝑏

𝐿𝐻𝑉 =40945,634

𝑘𝐽

𝑚3

0,7116𝑘𝑔

𝑚3

𝐿𝐻𝑉 = 57540,234𝑘𝐽

𝑘𝑔

𝑄𝑖𝑛 = 𝐿𝐻𝑉 × ��𝑏𝑏

𝑄𝑖𝑛 = 57540,238𝑘𝐽

𝑘𝑔× 5,989

𝑘𝑔

𝑠

𝑄𝑖𝑛 = 344608,485𝑘𝐽

𝑠

𝜂𝑡ℎ =𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜

𝑄𝑖𝑛× 100 %

𝜂𝑡ℎ =97772,603

𝑘𝐽

𝑠

344608,485𝑘𝐽

𝑠

× 100 %

𝜂𝑡ℎ = 28,372 %

77

4.2 Grafik Perbandingan Performa Turbin Gas

4.2.1 Grafik Perbandingan Efisiensi Kompresor, Turbin,

dan Siklus

Untuk mempermudah pembacaan hasil perhitungan, maka

dapat dilihat pada grafik sebagai berikut :

Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Efisiensi Kompresor

Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Efisiensi Turbin

86,05

87,43

85

85,5

86

86,5

87

87,5

88

Efisiensi Kompresor

Sebelum

Setelah

98,89

98,998

98,82

98,84

98,86

98,88

98,9

98,92

98,94

98,96

98,98

99

99,02

Efisiensi Turbin

Sebelum

Setelah

78

Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Efisiensi Siklus

4.2.2 Grafik Perbandingan Kerja Kompresor dan Kerja

Turbin



Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Kerja Kompresor

98,89

98,998

98,82

98,84

98,86

98,88

98,9

98,92

98,94

98,96

98,98

99

99,02

Efisiensi Turbin

Sebelum

Setelah

48,395

46,648

45,5

46

46,5

47

47,5

48

48,5

49

Kerja Kompresor

Sebelum

Setelah

79

Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Kerja Turbin

4.2.3 Grafik Perbandingan Specific Fuel Consumption dan

Back Work Ratio



Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Specific Fuel Consumption

147,43

144,42

142,5

143

143,5

144

144,5

145

145,5

146

146,5

147

147,5

148

Kerja Turbin

Sebelum

Setelah

0,222

0,221

0,2204

0,2206

0,2208

0,221

0,2212

0,2214

0,2216

0,2218

0,222

0,2222

SFC

Sebelum

Setelah

80

Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Back Work Ratio

4.3 Dokumentasi Sebelum dan Setelah Combustion

Inspection

4.3.1 Fuel Nozzle

Gambar 4.11 Fuel Nozzle sebelum Combustion

Inspection

0,328

0,323

0,32

0,321

0,322

0,323

0,324

0,325

0,326

0,327

0,328

0,329

BWR

Sebelum

Setelah

81

Gambar 4.12 Fuel Nozzle setelah Combustion

Inspection

4.3.2 Combustor Basket

Gambar 4.13 combustor basket sebelum Combustion

Inspection

82

Gambar 4.14 combustor basket setelah Combustion

Inspection

4.3.3 Transition Piece

Gambar 4.15 transition piece sebelum Combustion

Inspection

83

Gambar 4.16 transition piece setelah Combustion

Inspection

4.3.4 Expansion Joint No. 2

Gambar 4.17 expansion joint sebelum Combustion

Inspection

84

Gambar 4.18 expansion joint setelah Combustion

Inspection

4.3.5 Seal Plate Exhaust

Gambar 4.19 seal plate exhaust sebelum Combustion

Inspection

85

Gambar 4.20 seal plate exhaust setelah Combustion

Inspection

4.3.6 Inlet Guide Vane

Gambar 4.21 inlet guide vane sebelum Combustion

Inspection

86

Gambar 4.22 inlet guide vane setelah Combustion

Inspection

87

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan analisa performa turbin gas blok

GT 1.3 sebelum dan setelah combustion inspection pada bab IV

dapat diambil kesimpulan yang berkaitan dengan perbandingan

performa sebelum dan setelah combustion inspection dari turbin

gas blok GT 1.3 pada PT PJB Unit Pembangkitan Gresik.

Kesimpulan yang dapat diambil dari perhitungan dan analisa pada

BAB IV adalah sebagai berikut :

1. Efisiensi siklus pada beban 100 MW sebelum combustion

inspection sebesar 28,179% dan efisiensi siklus pada beban

100 MW setelah combustion inspection sebesar 28,372%.

Jika efisiensi siklus pada beban 100 MW sebelum

combustion inspection berdasarkan data performance test

27,99% sedangkan efisiensi siklus pada beban 100 MW

setelah combustion inspection berdasarkan data

performance test sebesar 28,88%. Jadi setelah

dilakukannya overhoul combustion inspection efisiensi

siklus mengalami peningkatan sebesar 0,193.

2. Efisiensi kompresor sebelum combustion inspection

sebesar 86,05% dan efisiensi kompresor setelah

combustion inspection sebesar 87,43%. Jika efisiensi

kompresor sebelum combustion inspection berdasarkan

data performance test sebesar 86,46% sedangkan efisiensi

kompresor setelah combustion inspection berdasarkan data

performance test sebesar 86,93%. Jadi efisiensi kompresor

setelah dilakukannya combustion inspection mengalami

peningkatan sebesar 1,8%.

3. Efisiensi turbin sebelum combustion inspection sebesar

98,99% dan efisiensi turbin setelah combustion inspection

sebesar 98,99%. Jadi efisiensi turbin setelah dilakukannya

combustion inspection mengalami peningkatan sebesar

0,1%.

88

4. Specific Fuel Consumption sebelum combustion

inspection sebesar 0,222𝑘𝑔

𝑘𝑊ℎ dan Specific Fuel

Consumption setelah combustion inspection sebesar

0,221𝑘𝑔

𝑘𝑊ℎ . Jadi specific fuel consumption setelah

dilakukannya combustion inspection mengalami

penurunan sebesar 0,1%. Dari penurunan specific fuel

consumption dan peningkatan efisiensi siklus tersebut

maka dapat disimpulkan bahwa performa terbaik turbin

gas dapat dilakukan dengan combustion inspection.

5.2 Saran

Berdasarkan data perhitungan, analisis dan kesimpulan

terdapat beberapa saran yang ditujukan kepada PT PJB UP Gresik

dan untuk penelitian selanjutnya.

1. PT PJB UP Gresik

Perlu ditambahkan beberapa alat-alat pengukur

seperti alat pengukur untuk nilai excess air yang

sehingga dapat secara langsung diakses oleh Central

Control Room (CCR), agar data yang didapatkan

bisa lebih kompleks lagi.

2. Untuk Penelitian Selanjutnya Perlu dihitung kembali performa turbin gas akan

tetapi dengan mempertimbangkan atau menganalisa dari

perpindahan panas yang terdapat di dalam pada sistem .

Dan tentunya dengan didukung oleh data performance test

yang cukup lengkap. Selain itu perlu dianalisa lebih dalam

mengenai pengaruh combustion inspection terhadap

efisiensi turbin gas.

89

DAFTAR PUSTAKA

1. Moran, Michael J dan Howard N Saphiro. 2006.

“Fundamental of Engineering Thermodynamics”. Fifth

Edition. United Kingdom. John Wiley & Sons Inc.

2. Suparman, A. Yoseph. 2014. “Overhaul Berbasis 5s”.

Gresik. PT PJB Unit Pelayanan Pemeliharaan Wilayah

Timur.

3. Ganesan,V. 2001. “Gas Turbine”. New Delhi. Tata

McGraw Hill Publishing.

4. Boyce, Meherwan P. 2002. “Gas Turbine Engineering

Handbook”. Second Edition. Texas. Butterworth-

Heinemann Publishing.

5. Eggart, Justin , Christopher E. Thompson, Jerry Sasser,

Mardy Merine. “Heavy Duty Gas Turbine Operating

Maintenance Considerations”. Atlanta.

6. Nag, P.K. 2008. “Power Plant Engineering”. Third

Edition. New Delhi. Tata McGraw Hill Publishing.

7. www.puballattack.blogspot.com/turbin-gas.html

8. www.academia.edu/6779375/turbine_gas.html

http://www.puballattack.blogspot.com/turbin-gas.html

http://www.academia.edu/6779375/turbine_gas.html

90


91

Lampiran 1 : Tabel Properties pada udara (ideal)

92


93

Lampiran 1 : (lanjutan)

94


95

Lampiran 2 : Nilai Cp (Kalor Spesifik pada Tekanan

Konstan) Gas

96


97

Lampiran 3 : Data Performance Test CI GT 1.3

98


99

Lampiran 4 : Hasil Uji Laboratorium Bahan Bakar Gas Alam

100


101

Lampiran 5 : Diagram Heat Balance

102


103

BIODATA PENULIS

Penulis lahir di Kota Lamongan pada tanggal

04 April 1998, dari pasangan Bapak Hamim

Tohari dan Ibu Sriatun. Penulis merupakan

anak pertama dari tiga bersaudara. Jenjang

pendidikan formal yang pernah ditempuh

adalah TK Kartini Lamongan, SDN

Wangunrejo Lamongan, SD AL-Manar

Surabaya, SMP Negeri 14 Surabaya, dan

lanjut ke jenjang pendidikan tingkat SMA

Negeri 12 Surabaya.

Pada tahun 2015 penulis mengikuti ujian masuk Program

Diploma III ITS dan diterima sebagai mahasiswa di Program Studi

D III Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut

Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya yang mana sekarang telah

berganti nama menjadi Program Studi Diploma III Departemen

Teknik Mesin Industri, Fakultas Vokasi, Institut Teknologi

Sepuluh Nopember Surabaya dengan NRP 10211500000037.

Penulis mengambil bidang keahlian Konversi Energi sesuai dengan

kelas yang diikuti dan mengambil Tugas Akhir dibidang yang

sama.

Selama duduk di bangku kuliah penulis aktif mengikuti

kegiatan perkuliahan. Penulis juga pernah mengikuti berbagai

kegiatan dan bergabung dalam Organisasi Mahasiswa. Kegiatan

yang pernah diikuti penulis diantaranya GERIGI (Generasi

Integralistik) ITS (2015), PKTI (Pelatihan Karya Tulis Ilmiah).

PMB (Pelatihan Motor Bakar), PJTD (Pelatihan Jurnalistik Tingkat

Dasar) dan Nogogeni ITS Team. PT. Barata Indonesia merupakan

tempat kerja praktek penulis selama 1 bulan pada tahun 2017.

Alamat email : [email protected]

ANALISA PERBANDINGAN PERFORMA TURBIN GAS SEBELUM …

Documents

Transcript of ANALISA PERBANDINGAN PERFORMA TURBIN GAS SEBELUM …