perencanaan Turbin pada PLTA
description
Transcript of perencanaan Turbin pada PLTA
DATA SUNGAI
Nama Sungai CISANGKUY
Nama Tempat KAMASAN
NO. POS DUGA AIR 02-016-03-01
INDUK SUNGAI CITARUM
TAHUN 2012
LETAK GEOGRAFI - 107°49 BT - 065°94 LS
LUAS DAERAH PENGALIRAN 207.0 KM2 KM2
ELEVASI PDA
LOKASI PROP. JAWA BARAT KAB. BANDUNG KEC. BANJARAN KAMP. KAMASAN
DARI BANDUNG MENUJU JURUSAN BANJARAN, SAMPAI DI KAMPUNG
KAMASAN, BELOK KANAN SAMPAI DI JEMBATAN SUNGAI CISANGKUY
POS BERADA DISEBELAH KIRI ALIRAN.
KETERANGAN POS DUGA AIR :
TAHUN DIDIRIKAN 00/04/1997 PROYEK KALIBRASI BANGUNAN PEN
PERIODE PENCATATAN TANGGAL 00/04/1997 SAMPAI DENGAN 31/12/2012
JENIS ALAT PESAWAT OTOMATIK MINGGUAN/PDAB
ALIRAN EXTRIM :
ALIRAN TERBESAR M.A. = 5.16(+0.00) M ; Q = 63.52 M3/DET ; TGL 08-03-2012
ALIRAN TERKECIL M.A. = 0.34(+0.00) M ; Q = 0.294 M3/DET ; TGL 08-01-2012
ALIRAN EXTRIM YANG PERNAH TERJADI S/D TAHUN 2012 :
ALIRAN TERBESAR M.A. = 21.00(+0.00) M ; Q = 997.75 M3/DET ; TGL 02-11-2011
ALIRAN TERKECIL M.A. = 0.13(+0.00) M ; Q = 0.056 M3/DET ; TGL 22-10-2011
PENENTUAN BESARNYA ALIRAN :
BERDASARKAN PERSAMAAN LENGKUNG DEBIT : Q = 1.897 ( H + 0.075 )^2.121
YANG DIBUAT MENURUT DATA HASIL PENGUKURAN DEBIT DARI TAHUN 1997 S/D TAHUN 2000
Data Debit (Q) Sungai berdasarkan data dari PSDA
Data Debit Sungai Cisangkuy – Citarum Pada Tahun 2012
BulanDebit ( m
3
detik)
Januari 18.76Februari 22.62Maret 29.28April 28.58Mei 23.71Juni 17.7Juli 15.75
Agustus 14.2September 15.65
Oktober 23.45November 29.45Desember 36.34Rata-Rata 23
Potensi Sungai
Berdasarkan gambar kontur tanah yang didapatkan dari google earth dan kontur garis tanah dari google sketchup, diprediksikan bahwa sungai cisangkuy memiliki potensi untuk didirikan lahan PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro) dititik geografis sebagai berikut :
Hulu : 674 mdpl (107o 34’44.78”BT – 7o 02’22.41”LS)
Hilir : 669 mdpl (107o 34’39.37”BT – 7o 02’21.84”LS)
Jarak hulu ke hilir : 167 m
Maka didapat Head sebesar : (674 – 669) m = 5 m
Perhitungan Debit Andalan
Setelah data debit Sungai Cisangkuy sepanjang tahun 2012 tersedia, maka dalam pekerjaan ini digunakan metoda empiris untuk mengetahui besarnya debit andalan yaitu dengan membuat Flow-Duration-Curve (FDC) berdasarkan data curah hujan. Metoda empiris yang digunakan dalam penentuan debit desain yaitu dengan menggunakan Metoda FJ Mock.
Flow Duration Curve debit andalan sungai Cisangkuy pada lokasi rencana bendung PLTM Cisangkuy dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Data Perhitungan Untuk Menentukan Flow Duration Curve
Januari = 18.76= 8
12×100 %=66.67 %
Februari = 22.62 = 712×100 %=58.33 %
Maret = 29.28 = 3
12×100 %=25 %
April = 28.58 = 4
12×100 %=33.33 %
Mei = 23.71 = 512×100 %=41.67 %
Juni = 17.7 = 9
12×100 %=75 %
Juli = 15.75 = 1112×100 %=91.67 %
Agustus = 14.2 = 1212×100 %=100 %
September = 15.65 = 1112×100 %=91.67 %
Oktober = 23.45 = 612×100 %=50 %
November = 29.45 = 3
12×100 %=25 %
Desember = 36.34 = 1
12×100 %=8.33 %
Menentukan Nilai Debit Berdasarkan Flow Duration Curve
Berdasarkan Flow Duration Curve, didapat persamaan sebagai berikut :
Y = 0.0015x2 – 0.3878x + 38.528
Asumsi : Nilai probability = 60%
Maka,
Y = 0.0015x2 – 0.3878x + 38.528
Y = 0.0015(60)2 – 0.3878(60) + 38.528
Y = 20.66
Karena axis Y merupakan nilai debit air, maka debit air dengan nilai probability 65% adalah
sebesar 20.66 m3
detik
Ringkasan tingkat keandalan debit PLTM Cisangkuy berdasarkan perhitungan debit andalan secara empiris, dapat dilihat pada Tabel 2-1.
Tabel 2-1. Ringkasan tingkat keandalan debit PLTM Cisangkuy
FDCProbability [%] 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Debit [m3/detik] 34.8 31.372 28.244 25.416 22.888 20.66 18.732 17.104 15.776 14.748
Beradasarkan hasil perhitungan tingkat keandalan debit dan mempertimbangkan kondisi vegetasi wilayah pekerjaan, maka debit desain PLTM Cisangkuy ditetapkan sebesar 20.66 m3/detik dengan probabilitas ketersediaan air sepanjang tahun berkisar 60%
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 1050369
121518212427303336
20.66
f(x) = 0.00146363027461487 x² − 0.38780977896852 x + 38.5275452109846
FLOW DURATION CURVE
Probability [%]
Debi
t [m
3/s]
Gambar 2.1. Flow Duration Curve Sungai Cisangkuy
1. Berdasar Head (tinggi Jatuh) Dan kapasitas debit air.
Turbin air dapat diklasifikasikan berdasarkan Head dan debit air.
a. Turbin crossflow
Turbin jenis ini memiliki head antaran 2 meter sampai 100 meter dan memiliki debit
antara 75 l/s sampai 12000 l/s.
a. Turbin crossflow
Turbin jenis ini banyak dipakai untuk operasi pada head rendah. Kontruksi dari turbin
ini terdiri dari komponen utama, yaitu :
1. Rumah turbin
2. Alat pengarah
3. Roda jalan
4. Penutup
5. Katup udara
6. Pipa hisap
7. Bagian peralihan
Aliran air dilewatkan melalui sudu sudu jalan yang berbentuk silinder, kemudian
aliran air dari dalam silinder ke luar melalui sudu-sudu. Jadi perubahan energi aliran
air menjadi energi mekanik putar terjadi dua kali yaitu pada waktu air masuk silinder
dan air ke luar silinder. Energi yang diperoleh dari tahap kedua adalah 20%nya dari
tahap pertama.
Gambar 5. Kontruksi turbin crossflow
Gambar 6. Sudu pengarah turbin crossflow
PEMILIHAN TURBIN
Untuk pemilihan awal sebuah turbin air yaitu dengan menggunakan kecepatan spesifik
(Ns). Untuk setiap jenis turbin terdapat suatu nilai kisaran tinggi terjun dan kecepatan spesifik
yang sesuai. Korelasi tersebut dapat dibedakan sesuai jenis turbin yang dipakai.
Untuk turbin propeler N s=
9431H+9 . 75
+155
Dengan H = 5 meter
N s=94315+9 . 75
+155 = 794.38 rpm
Tabel 4.1 Efisiensi jenis turbin
Tabel 4.2 Kecepatan spesifik jenis turbin
4.4 PERHITUNGAN DAYA POROS
Besarnya daya poros turbin adalah :
P = ρ x 9,81 x Q x H x Eff
Dimana :
P = Daya poros turbin (W)
Ρ = massa jenis air (kg/m3)
Q = Debit air (m3/detik)
H = Efektif Head (m)
Eff = Efisiensi turbin
= 1000 x 9.81 x 20.66 x 5 x 96% = 972838.08 watt
Turbin propeller sudu tetap effisiensi 96%
PERHITUNGAN SUDU TURBIN
Untuk menentukan dimensi dari turbin dapat dicari dengan persamaan :
1. kecepatan aliran masuk V1
V1 = kv1 √2gH
Dimana kv1 = koefisien kecepatan 0.98
G = gaya gravitasi 9.81 m2/s
H = head (m)
V1 = 0.98 x √2x 9.81 x5 = 9.7 m/s
2. kecepatan keliling aliran masuk u1
u1 = 0.481 V1
0.481 x 9.7 = 4.67 m/s
3. putaran turbin n
Putaran turbin dapat dicari dengan menggunakan grafik dibawah ini
Gambar 7. Grafik Hubungan head, debit dan putaran turbin crossflow
Karena tidak ada di dalam grafik kami mengunakan rumus untuk mencari putaran
1304.6 HP = 972838.08 wW
ns = n . Ne 1/2 / Hefs5/4
794.38 = n x √1304.6
55/4 = 164.43 rpm
4. diameter turbin luar Dt
D1 =
u1×60
π×n
4 . 67×60π×164 . 43 = 0.54 m
5. diameter turbin dalam D2
D2
D1
=0 .66
0.54 x 0.66 = 0.356 m
6. Jari-jari kelengkungan Sudu
ρ=0 .326 r1
0.326 x 0.27 = 0.088
7. Jarak antara sudu turbin
Ketebalan sudu (St)
St =kD1
0.087 x 0.54 = 0.047 m
Dimana k = konstanta 0.087
Jarak antara sudu (t)
t =
Stsin β1
dengan β1=300
0.047/ sin 300 = 0.094 m
8. Lebar sudu turbin L
L =
Qkv1 4 . 43√H t
Dimana Q = debit air (m3/detik)
t = jarak antar sudu (m)
=
20 .660 .98 x 4 .43√5 x0 .094 = 6.94 m
9. Jumlah sudu turbin (z)
z =
πD1
t
π 0 .540 . 094 = 18 sudu