Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

28
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 091910101092 | BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 1

description

Metode Penggabungan 2 siklus pada PLTG dan PPLTGU ( siklius brayton & siklus raiknes )

Transcript of Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

Page 1: 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

Page 2: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 3: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 4: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 5: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 6: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 7: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 8: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 9: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 10: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 11: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 12: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 13: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 14: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 15: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 16: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 17: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 18: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 19: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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

Page 20: Penggabungan 2 siklus pada PLTGU

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