Penggabungan 2 siklus pada PLTGU
-
Author
beslin-septianta-tarigan -
Category
Documents
-
view
290 -
download
14
Embed Size (px)
description
Transcript of Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Latar Belakang
Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) adalah pembangkit siklus
ganda (combined cycle) yang peralatan utamanya terdiri dari turbin dengan
generatornya, HRSG (Heat Recovery Steam Generator), BFP (boiler feed pump)
turbin uap dengan generatornya dan alat pendukung lainnya. Pembangkit Listrik
Tenaga Gas Uap merupakan gabungan antara Turbin Gas (PLTG) dan Turbin Uap
(PLTU) yang disebut Siklus Ganda (Combined Cycle). Tujuan utama dari
pembangkit kombinasi tersebut yaitu untuk meningkatkan efisiensi termal yang
cukup tinggi mencapai 50 %. Hal ini dikarenakan pertumbuhan akan energi listrik
yang meningkat pesat. Sedangkan penggunaan turbin gas sebagai pembangkit
energi listrik (PLTG) mempunyai efisiensi termal rendah yaitu 30 % dan
pembangkit tenaga uap (PLTU) memiliki efisiensi termal 35 %. Sehingga
dibutuhkan suatu pembangkit listrik dengan siklus kombinasi yang menghasilkan
energi lebih besar.
Dalam rangka pembangkitan listrik PLTGU, salah satu bagian yang
berperan penting adalah boiler feed pump. Boiler feed pump ini adalah sejenis
pompa yang berperan untuk memompa fluida dari deaerator menuju economiser.
Salah satu bagian yang sering mengalami kerusakan pada boiler feed pumpini
adalah poros. Kerusakan tersebut berupa retak, yang terus menjalar sehingga
mengakibatkan poros menjadi patah. Proses pengoperasian dan karakteristik
material menjadi salah satu faktor penentu terhadap bentuk kerusakan yang
terjadi.
Pada saat pengoperasiannya, boiler feet pump memompa fluida dengan
kapasitas 129,3 m3/jam. Fluida yang di pompakan adalah air. Hal ini dilakukan
untuk menyuplai air yang akan di ubah menjadi uap pada salah satu bagian boiler.
Putaran impeller. yang digunakan adalah 2970 rpm, dimana berat impeler pompa
sendiri adalah 9 kg.
Kerusakan pada pompa seringkali berlangsung secara tiba-tiba dan di luar
prediksi yang telah direncanakan. Adanya kerusakan pada dunia pembangkitan
listrik, khususnya pada boiler feed pump ini mengakibatkan dampak negatif yang
besar pada berbagai aspek.
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 1

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Gambar Siklus kombinasi
Penggabungan siklus turbin gas dengan siklus turbin uap dilakukan melalui
peralatan pemindah panas berupa boiler atau umum disebut “Heat Recovery
Steam Generator” (HRSG).
Gambar Combined Cycle Power Plant (PLTGU)
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 2

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Pandangan Umum Siklus Gabungan
Pembangkit daya siklus gabungan pada dasarnya terdiri dari dua siklus
utama, yakni siklus Brayton (siklus gas) dan siklus Rankine (siklus uap) dengan
turbin gas dan turbin uap yang menyediakan daya ke jaringan. Dalam
pengoperasian turbin gas, gas buang sisa pembakaran yang keluar mempunyai
suhu yang relatif tinggi yaitu 1100 - 1650o C sehingga jika dibuang langsung ke
atmosfer merupakan kerugian energi. Oleh karena itu, panas hasil buangan turbin
gas tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber panas ketel uap yang dalam hal
ini disebut Heat Recovery Steam Generator (HRSG), seperti gambar berikut :
Gambar 1. Pembangkit Daya Siklus Gabungan
Pembangkit daya seperti gambar diatas, disamping menghasilkan efisiensi
yang tinggi dan keluaran daya yang lebih besar, siklus gabung besifat luwes,
mudah dinyalakan dengan beban tak penuh, cocok untuk operasi beban dasar dan
turbin bersiklus dan mempunyai efisiensi yang tinggi dalam daerah beban yang
luas. Kelemahannya berkaitan dengan keruwetannya, karena pada dasarnya
instalasi ini menggabungkan dua teknologi di dalam satu kompleks pembangkit
daya.
Dalam tugas perancangan ini, dipilih siklus gabungan dengan regenerasi
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 3

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
karena siklus ini lebih efisien digunakan dibandingkan dengan siklus gabungan
lainnya dalam menghasilkan daya listrik dengan mempergunakan masing-masing
satu turbin gas dan turbin uap. Disamping itu juga, adanya pemanasan air umpan
atau regenerasi akan lebih mengefektifkan kerja HRSG.
Tinjauan Termodinamika Siklus Gabungan untuk PLTGU
Dari turbin uap juga dapat dijelaskan proses yang terjadi pada kedua
siklus, yaitu yang pertama untuk siklus gas atau siklus Brayton : pertama-tama
udara atmosfer dikompresikan oleh kompresor sehingga terjadi perubahan tekanan
dari P21 ke P22 dan kemudian mengalirkannya ke dalam ruang bakar dimana ke
dalamnya diinjeksikan bahan bakar sehingga dengan adanya suhu dan tekanan
ruang bakar yang telah mencapai titik nyala bahan bakar maka terjadilah
pembakaran. Pembakaran terjadi pada tekanan konstan P22 dari temperatur T22
hingga T23. Gas hasil pembakaran yang mencapai temperatur T23 berekspansi pada
sudu-sudu turbin gas sehingga menghasilkan kerja, dimana sebagian kerja tersebut
dipergunakan untuk menggerakkan kompresor dan sisanya merupakan kerja
berguna untuk memutar beban dalam hal ini generator listrik.
Kemudian untuk siklus uap atau siklus Rankine terjadi proses : gas
buangan dari siklus gas masuk ke HRSG untuk mengubah air umpan menjadi uap
kering yang akan digunakan untuk memutar sudu-sudu turbin uap hingga dapat
memutar beban dalam hal ini generator listrik. Setelah melalui beberapa tingkatan
sudu turbin sebagian uap diekstraksikan ke dua pemanas awal tekanan tinggi dan
pemanas tekanan rendah, sedangkan sisanya masuk ke kondensor dan
dikondensasikan di kondensor, selanjutnya air dari kondensor dipompakan ke
deaerator setelah melalui dua pemanas air tekanan rendah, kemudian dari
deaerator air dipompakan kembali ke HRSG melalui dua pemanas air tekanan
tinggi, dari HRSG ini air umpan yang sudah menjadi uap kering dialirkan kembali
turbin. Deaerator bertujuan untuk membuang gas-gas yang tidak terkondensasi
sehingga pemanasan pada HRSG dapat berlangsung efektif. Untuk lebih jelasnya
proses tersebut dapat dilihat diagram T-s seperti gambar berikut ini :
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 4

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Gambar 2. Diagram T-Siklus Gabungan dengan Regenerasi untuk PLTGU
Untuk siklus uap dipakai empat buah ekstraksi dan sistem pemanas air umpan
jenis tertutup dengan kurasan berjenjang mundur dimana empat buah ektraksi ini
bertujuan untuk lebih mengefektifkan kerja HRSG sedangkan sistem pemanasan air
umpan jenis tertutup dengan kurasan berjenjang mundur dipandang merupakan jenis
yang paling sederhana dan paling banyak dipakai dalam instalasi daya dibandingkan
dengan jenis pemanas air umpan lainnya. Jenis pemanas air umpan yang dipakai
dalam instalasi PLTGU ini merupakan penukar kalor jenis shell and tube (selongsong
dan tabung), dimana air umpan dilewatkan melalui tabung dan uap bocoran berada
pada sisi selongsong yang akan memberikan.energinya pada air umpan tersebut lalu
terkondensasi. Uap yang terkondensasi ini tentu tidak bisa dibiarkan mengumpul
dalam masing-masing pemanas air umpan dan harus dikeluarkan dan diumpankan
kembali ke dalam sistem dengan cara mengumpankannya ke tekanan yang lebih
rendah melalui proses pencekikan (throttling). Jadi dapat dilihat suatu jenjangan dari
pemanas tekanan tinggi hingga kondensor, karena itulah pemanas ini disebut pemanas
air umpan jenis tertutup dengan kurasan berjenjang mundur.
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 5

HRSG
Udara bebas
Filter
Compressor
Ruang Bakar (BB+Udara)
Gas Panas Bertekanan
Nozzle
Sudu Turbin
Turbin Berputar
Gas Buang(500oC)
LP BFP
LP Economizer
HP BFP
HP Economizer
D
aerator
Water
B
A
C
D
TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Flowchart dan Gambar Alur PLTGU
Pembangkit energi listrik pada sebuah pembangkit siklus ganda, dalam hal
ini PLTGU memiliki alur kerja seperti gambar diagram di bawah ini.
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 6
LP Drum LP BCP

HRSG
Listrik
LP Evaporator
Uap
LP Drum
HP Evaporator
Uap
HP Drum
Super Heater
LP Steam Turbine
Uap Kering
HP Steam Turbine
Uap
Generator
Listrik
Condensor
LP Drum
LP BCP
HP Drum
HP BCP
Generator
TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Gambar 3. Flowchart Proses Produksi Listrik pada PLTGU
Proses produksinya dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Kompresor menghisap udara bebas yang masuk melalui filter, kemudian
menekannya ke dalam ruang bakar.
2. Udara bertekanan dalam gas alam dibakar didalam ruang bakar dan
menghasilkan gas panas bertekanan tinggi yang diarahkan ke sudu-sudu
turbin oleh nosel.
3. Turbin berputar akibat pancaran gas panas terarah pada sudu-sudunya, dan
daya putaran turbin menggerakkan generator.
4. Generator yang digerakkan oleh turbin gas menghasilkan energi listrik.
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 7

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
5. Gas panas yang keluar dari turbin gas (Exhaust Gas) masuk ke HRSG
guna memanaskan air.
6. LP BFP (Low Pressure Boiler Feed Pump) memompa air dari Deaerator
ke LP Economizer dan HP BFP (High Pressure Boiler Feed Pump)
memompa air dari Deaerator ke HP Economizer.
7. Air dalam Economizer dialirkan ke LP Drum untuk kemudian dipompa
oleh LP BCP (Low Pressure Boiler Circulating Pump) ke LP Evaporator
selanjutnya uap yang dihasilkan LP Evaporator dialirkan kembali ke LP
Drum.
8. Air dalam HP Economizer dialirkan ke HP Drum untuk kemudian
dipompa oleh HP BCP (High Pressure Boiler Circulation Pump) ke HP
Evaporator selanjutnya uap yang dihasilkan HP Evaporator dialirkan ke
HP Drum.
9. Uap dari LP Drum dialirkan ke LP Steam Turbine guna menggerakkan
sudu-sudu turbin LP.
10. Uap dari HP Drum dialirkan ke superheater untuk mendapatkan uap
kering. Kemudian uap tersebut dialirkan ke HP Steam Turbine guna
menggerakkan sudu-sudu turbin HP. Selanjutnya uap dari turbin HP
dialirkan ke turbin LP guna mengerakkan sudu-sudu turbin LP.
11. Generator yang digerakkan oleh turbin uap (HP dan LP) menghasilkan
energi listrik.
12. Dalam kondensor uap dari turbin mengalami pengembunan air, hasil dari
pengembunan dipompa oleh CEP (Condensate Extraction Pump) ke
preheater.
13. Setelah dipanaskan ke dalam preheater, air tersebut dialirkan ke deaerator.
14. Penggabungan Turbin Gas (PLTG) dan Turbin Uap (PLTU)
memanfaatkan gas buang sisa pembakaran yang masih bersuhu cukup
tinggi (10000 F atau 5500 C) yang keluar dari exhaust turbin gas guna
memanaskan HRSG atau ketel uap, akan dapat dicapai efisiensi termal
yang keseluruhan relatif tinggi dari suatu instalasi Power Plant.
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 8

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Berikut adalah bagan proses secara umum, dimana tiap blok pada unit ini
memiliki 3 buah gas Turbin, 3 buah HRSG (boiler) dan 1 buah Steam Turbine.
Gambar 4. Diagram Alir PLTGU
Siklus PLTGU
Siklus Turbin Gas (Brayton Cycle)
Siklus brayton merupakan siklus yang biasa diterapkan pada mesin
pembakaran. Biasanya berupa siklus terbuka, udara masuk ke dalam
kompresor, di dalam kompresor, temperatur dan tekanan meningkat. Udara ini
selanjutnya masuk ke dalam ruang pembakaran, dimana bahan bakar dibakar
pada tekanan tetap. Udara bersuhu tinggi yang keluar dari ruang pembakaran
masuk ke dalam turbin dimana mereka terekspansi menjadi tekanan atmosfir
dan menghasilkan kerja, lalu sisanya dibuang. Siklus ini dibuat tertutup, jika
pembakaran ditukar dengan penambah panas, dengan pengeluar panas dengan
tekanan konstan.
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 9

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Gambar 5. Instalasi Pada Turbin Gas Siklus Terbuka dan Turbin Gas Siklus
Gambar 6. Grafik Siklus Brayton Pada Turbin Gas
Proses 1 ke 2 (kompresi isentropik). Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor:
Wc = ma (h2 – h1). Proses 2 ke 3, pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan.
Jumlah kalor yang dihasilkan: Qa = (ma + mf) (h3 – h2). Proses 3 ke 4, ekspansi
isentropik didalam turbin. Daya yang dibutuhkan turbin: WT = (ma + mf) (h3 –
h4). Proses 4 ke 1, pembuangan panas pada tekanan konstan ke udara. Jumlah
kalor yang dilepas: QR = (ma + mf) (h4 – h1)
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 10

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Siklus Brayton Ideal
Hubungan antara perbandingan tekanan dan perbandingan temperatur
dalam kompresi atau ekspansi isentropik diberikan oleh persamaan :
Siklus Turbin Uap (Rankine Cycle)
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 11

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Pada instalasi daya yang memanfaatkan uap bertekanan tinggi untuk
menggerakkan turbin uap digunakan suatu acuan siklus kerja yang menjadi dasar
dari pengoperasian instalasi tersebut. Siklus kerja yang digunakan pada turbin uap
adalah siklus rankine, ciri utama suatu siklus rankine adalah fluida kerja yang
digunakan adalah air.
Pada gambar 5 dapat dilihat instalasi siklus rankine sederhana dimana air
sebagai fluida kerja dalam siklus rankine akan digunakan sebagai mediator
pembangkitan tenaga dengan memanfaatkan perubahan fasa antara cair dan uap
melalui suatu proses perpindahan panas.
Gambar 7. Instalasi Siklus Rankine Sederhana
Keterangan proses siklus rankine:
1-4 : proses ekspansi isentropik pada turbin
4-5 : proses pelepasan kalor isobarik pada kondensor
5-6 : proses kompresi isentropoik pada pompa
6-1 : proses penyerapan kalor isobarik pada HRSG
Fluida kerja yang berupa air dipanaskan melalui proses 6-1 yang
berlangsung dalam HRSG pada tekanan konstan (isobarik), proses ini barakhir
sampai titik 1 yaitu titik air sudah sepenuhnya berubah fasa menjadi superheated
vapour. Kemudian uap diekspansikan melalui proses 1-4 yaitu saturated steam
bertekanan menumbuk sudu-sudu turbin sehingga menggerakkan poros turbin
atau energi fluida bertekanan tersebut dikonversikan menjadi energi mekanik
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 12

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
berupa putaran pada poros turbin. Proses ekspansi ini berakhir pada titik 4 dimana
sifat fluida menjadi bertemperatur rendah dan bertekakanan rendah dengan fasa
saturated liquid-vapor. Setelah itu dilanjutkan poses 4-5 yaitu fluida kerja masuk
ke kondensor, pada proses ini uap dikondensasi sehingga uap tersebut berubah
fasa menjadi saturated liquid. Uap tersebut terkondensasi saat kontak langsung
dengan permukaan dinding kondensor yang telah didinginkan. Proses kondensasi
pada kondensor berakhir pada titik 5 yaitu fluida sudah bersifat saturated liquid
dengan temperatur rendah. Fluida yang meninggalkan kondensor pada titik 5
tersebut kemudian dialirkan menuju HRSG dengan bantuan pompa sehingga
didapatkan tekanan kerja fluida keluar pompa sama dengan tekanan fluida kerja
boiler. Proses kompresi pada pompa ini berlangsung pada kondisi isentropik
antara titik 5-6. Dan siklus dimulai lagi dari awal.
Gabungan Sistem Turbin Gas dan Uap
Gambar 8. Gabungan Sistem Turbin Gas dan Uap pada PLTGU
Gas buang yang keluar dari turbin gas bertemperatur antara 400-700°C,
oleh karena itu masih dapat dimanfaatkan sebagai fluida pemanas pada ketel uap.
Dengan sistem gabungan ini, diharapkan dapat diperoleh efisiensi termal yang
lebih tinggi, yaitu gabungan antara sistem turbin gas dan sistem turbin uap.
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 13

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Prinsip kerja PLTG
PLTG memerlukan alat pemutar awal (Starting Device) untuk
menjalankannya. Starting Device dapat berupa mesin diesel, motor listrik, motor-
generator atau udara. Fungsi dari Starting Device adalah untuk memutar
kompresor pada saat start up untuk menghasilkan udara bertekanan sebelum
masuk ke ruang pembakaran (combustion chamber)
Di dalam sistem turbin gas gas panas hasil pembakaran bahan bakar
dialirkan untuk memutar turbin gas sehingga menghasilkan energi mekanik yang
digunakan untuk memutar generator. Gas buang dari turbin gas yang masih
mengandung energi panas tinggi dialirkan ke HRSG untuk memanaskan air
sehingga dihasilkan uap. Setelah menyerahkan panasnya gas buang di buang ke
atmosfir dengan temperatur yang jauh lebih rendah.
Uap dari HRSG dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk
memutar turbin uap yang dikopel dengan generator sehingga dihasilkan energi
listrik. Uap bekas keluar turbin uap didinginkan didalam kondensor sehingga
menjadi air kembali. Air kondensat ini dipompakan sebagai air pengisi HRSG
untuk dipanaskan lagi agar berubah menjadi uap dan demikian seterusnya.
Prinsip kerja PLTGU
Di dalam sistem turbin gas gas panas hasil pembakaran bahan bakar
dialirkan untuk memutar turbin gas sehingga menghasilkan energi mekanik yang
digunakan untuk memutar generator. Gas buang dari turbin gas yang masih
mengandung energi panas tinggi dialirkan ke HRSG untuk memanaskan air
sehingga dihasilkan uap. Setelah menyerahkan panasnya gas buang di buang ke
atmosfir dengan temperatur yang jauh lebih rendah.
Uap dari HRSG dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk
memutar turbin uap yang dikopel dengan generator sehingga dihasilkan energi
listrik. Uap bekas keluar turbin uap didinginkan didalam kondensor sehingga
menjadi air kembali. Air kondensat ini dipompakan sebagai air pengisi HRSG
untuk dipanaskan lagi agar berubah menjadi uap dan demikian seterusnya
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 14

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Klasifikasi Turbin Uap
Turbin uap dapat diklasifikasikan ke dalam kategori yang berbeda yang
tergantung pada jumlah tingkat tekanan, arah aliran uap, proses penurunan kalor,
kondisi-kondisi uap pada sisi masuk turbin dan pemakaiannya di bidang industri,
sebagai berikut :
1. Menurut jumlah tingkat tekanan, terdiri dari :
Turbin satu tingkat dengan satu atau lebih tingkat kecepatan, yaitu turbin
yang biasanya berkapasitas kecil dan turbin ini kebanyakan dipakai untuk
menggerakkan kompresor sentrifugal.
Turbin impuls dan reaksi nekatingkat, yaitu turbin yang dibuat dalam
jangka kapasitas yang luas mulai dari yang kecil sampai yang besar.
2. Menurut arah aliran uap, terdiri dari :
Turbin aksial, yaitu turbin yang uapnya mengalir dalam arah yang sejajar
terhadap sumbu turbin.
Turbin radial, yaitu turbin yang uapnya mengalir dalam arah yang tegak
lurus terhadap sumbu turbin.
3. Menurut proses penurunan kalor, terdiri dari :
Turbin kondensasi (condensing turbine) dengan regenerator, yaitu turbin
dimana uap pada tekanan yang lebih rendah dari tekanan atmosfer dialirkan
ke kondensor, disamping itu uap juga dicerat dari tingkat-tingkat
menengahnya untuk memanaskan air pengisian ketel, dimana jumlah
penceratan itu biasanya dari 2-3 hingga sebanyak 8-9. Kalor laten uap buang
selama proses kondensasi semuanya hilang pada turbin ini.
Turbin kondensasi dengan satu atau dua penceratan dari tingkat
menengahnya pada tekanan tertentu untuk keperluan-keperluan industri
dan pemanasan.
Turbin tekanan lawan (back pressure turbine), yaitu turbin yang uap buang
dipakai untuk keperluan-keperluan pemanasan dan untuk keperluan-
keperluan proses dalam industri.
Turbin tumpang, yaitu suatu jenis turbin tekanan lawan dengan perbedaan
bahwa uap buang dari turbin jenis ini lebih lanjut masih dipakai untuk
turbin-turbin kondensasi tekanan menengah dan rendah. Turbin ini, secara
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 15

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
umum beroperasi pada kondisi tekanan dan temperatur uap awal yang
tinggi, dan dipakai kebanyakan untuk membesarkan kapasitas
pembangkitan pabrik, dengan maksud untuk mendapatkan efisiensi yang
lebih baik.
Turbin tekanan lawan dengan penceratan uap dari tingkat-tingkat
menengahnya pada tekanan tertentu, dimana turbin jenis ini dimaksudkan
untuk mensuplai uap kepada konsumen pada berbagai kondisi tekanan dan
temperatur.
Turbin tekanan rendah (tekanan buang), yaitu turbin yang uap buang dari
mesin-mesin uap, palu uap, mesin tekan, dan lain-lain, dipakai untuk
keperluan pembangkitan tenaga listrik.
Turbin tekanan campur dengan dua atau tiga tingkat-tekanan, dengan
suplai uap buang ke tingkat-tingkat menengahnya.
Kerugian Energi pada Turbin Uap
Kerugian energi pada turbin adalah pertambahan energi kalor yang
dibutuhkan untuk melakukan kerja mekanis pada praktek aktual dibandingkan
dengan nilai teoritis yang proses ekspansinya terjadi benar-benar sesuai dengan
proses adiabatik. Pada suatu tingkat turbin, jumlah penurunan kalor yang benar-
benar dikonversi menjadi kerja mekanis pada poros turbin adalah lebih kecil
daripada nilai-nilai yang dihitung untuk tingkat turbin yang ideal. Semua kerugian
yang timbul pada turbin aktual dapat dibagi menjadi dua kelompok utama, yaitu :
1. Kerugian dalam, adalah kerugian yang berkaitan dengan kondisi-kondisi uap
sewaktu uap tersebut mengalir melalui turbin. Misalnya : kerugian pada
katup-katup pengatur, kerugian pada nosel (sudu pengarah), kerugian
kecepatan kecepatan-keluar, kerugian akibat gesekan cakram yang
merupakan tempat pemasangan sudu-sudu dan kerugian pengadukan,
kerugian akibat ruang bebas antara rotor dan cakram-cakram sudu pengarah,
kerugian akibat kebasahan uap, dan kerugian pada pemipaan buang.
2. Kerugian luar, adalah kerugian yang tidak mempengaruhi kondisi-kondisi
uap. Misalnya : kerugian mekanis dan kerugian akibat kebocoran uap dari
perapat-perapat gland labirin.
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 16

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Kerugian pada Katup Pengatur
Uap sebelum masuk ke turbin haruslah melalui katup penutup (stop valve)
dan katup pengatur yang mana ini merupakan bagian terpadu dari turbin tersebut.
Aliran uap melalui katup penutup dan katup pengatur disertai oleh kerugian energi
akibat proses pencekikan. Kerugian energi akibat proses pencekikan dinyatakan
Dimana :
H = Besarnya kerugian energi akibat proses pencekikan (kkal/kg).
Ho = Penurunan kalor isentropis dengan mengabaikan kerugian (kkal/kg).
H'o = Penurunan kalor isentropis dengan memperhitungkan kerugian kalor
akibat proses pencekikan (kkal/kg).
Besarnya kerugian tekanan akibat proses pencekikan untuk katup pengatur
terbuka lebar dapat ditentukan sebesar 5% dari tekanan uap panas lanjut. Namun
pada prakteknya, turbin uap sekarang ini telah memungkinkan untuk memperkecil
kerugian tekanan ini sampai serendah 3% dan lebih di bawahnya lagi dengan
pemakaian bentuk-bentuk katup pengatur yang baik (streamlined) pada tempat-
tempat yang dialiri oleh uap. Untuk tujuan perancangan, kerugian tekanan adalah :
Dimana :
Δpv = Besarnya kerugian tekanan (bar).
Po = Tekanan uap panas lanjut sebelum memasuki turbin (bar).
Kerugian pada Nosel
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 17

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Kerugian energi pada nosel disebabkan oleh adanya gesekan uap pada
dinding nosel, turbulensi, dan lain-lain. Kerugian energi pada nosel ini dicakup
oleh koefisien kecepatan nosel (φ) yang sangat tergantung pada tinggi nosel.
Kerugian energi kalor pada nosel dalam bentuk kalor adalah :
Dimana :
hn = Besar kerugian pada nosel (kkal/kg)
c1t = Kecepatan uap masuk teoritis dari nosel (m/s)
c1 = = Kecepatan uap masuk mutlak dari nosel (m/s) ϕ⋅tc1
ϕ = Koefisien kecepatan atau angka kualitas nosel.
Perhitungan Fraksi Massa pada Tiap Ekstraksi
Dari turbin uap (pada literatur) telah diketahui, bahwa untuk siklus
gabungan PLTGU ini dirancang empat buah tingkatan ekstraksi dari turbin uap,
sehingga fraksi massa pada tiap ekstraksi dapat ditentukan. Berikut ini merupakan
gambar skema ekstraksi uap untuk siklus tersebut :
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 18

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Gambar 9. Skema ekstraksi uap pada siklus gabungan PLTGU
Sehingga dari gambar diatas akan dapat ditentukan fraksi massa dari
ekstraksi pertama hingga ekstraksi keempat sebagai berikut :
Fraksi massa pada ekstraksi pertama (α1)
Fraksi massa pada ekstraksi kedua (α2)
Fraksi massa pada ekstraksi ketiga (α3)
Fraksi massa pada ekstraksi keempat (α4)
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 19

TUGAS TURBIN Aplikasi Penggabungan 2 Siklus pada PLTGU
Dimana : η1, η2, η3 dan η4 adalah efisiensi pemanas air pengisian HRSG tekanan
rendah dan tekanan tinggi yang diakibatkan oleh kehilangan kalor ke medium di
sekitarnya.
| BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 20