Proses kerja turbin gas

Udara masuk ke dalam kompresor dengan cara dihisap dan di kompresikan melalui rangkaian

baris sudu kompresor tekanan dan temperature udara keluar kompresor naik menjadi 10

sampai dengan 14 kalinya.

Kemudian udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi itu masuk ke dalam ruang bakar.

Di dalam ruang bakar disemprotkan bahan bakar melalui penyalaan awal 2 atau 3 ignition.

Panas yang dihasilkan dapat memanaskan udara yang dikompresi tadi sehingga udaranya

mengembang dan mampu memutar turbin yang dikopel dengan generator, udara yang

terkespansi di turbin berfungsi untuk menggerakkan generator dan kemudian akan dibuang

melalui cerobong by pass tank lagi ke lingkungan Proses pembakaran langsung terjadi pada

tekanan konstan.

Sistem kontrol SPEEDTRONIC Mark IV merupakan salah satu bagian dari seni

teknologi, didalamnya terdapat tiga redundant 16 bit microprocessor pengendali dan dua dari

tiga voting redundansi pada kontrol kritis dan parameter pengaman. Sensor kontrol dan

proteksi juga terdiri dari triple redundant, dan didistribusikan di antara tiga kontrol processor.

Sistem sinyal output dipilih oleh logic relay untuk yang mengaktifkan solenoid dan 3 coil

servo valve untuk sinyal analog, sehingga memaksimalkan dua sisi, yaitu sisi keamanan dan

kehandalan.

Sistem kontrol Mark IV dirancang untuk memenuhi semua kebutuhan dari kontrol turbin

gas. Hal yang dikontrol termasuk pengawasan cairan, gas, dan juga masukan bahan bakar

agar sesuai dengan persyaratan kecepatan maupun persyaratan beban. Kontrol terhadap

temperatur juga dilakukan dengan penjagaan kondisi temperatur tetap stabil dan tidak

melebihi batas maksimal. Selain itu, masukan air dan bahan bakar serta udara dikontrol untuk

menyesuaikan kebutuhan operasi peralatan. Sistem kontrol Mark IV juga membantu urutan

logika sistem dari otomatisasi startup, shutdown, dan cool down

Interface dari sistem Mark IV ditampilkan oleh sebuah layar CRT, berwarna hitam dan

putih, yang memberikan informasi kepada operator tentang kondisi operasi terkini.

Komunikasi antara interface operator dengan turbin, dikontrol dengan memanfaatkan

microprocessor keempat yang disebut communicator. Communicator juga menangani

komunikasi antar fungsi kontrol processor, sehingga mengurangi potensi kerusakan software

dan kesalahan data. Pada Communicator juga terdapat LED, berfungsi sebagai indikator yang

langsung terhubung dengan processor. Indikator ini membantu untuk pengawasan terhadap

operasi turbin, sehingga meminimalisir kacaunya operasi bila terjadi kegagalan baik dari

microprocessor maupun CRT.

3.7.1 Komponen SPEEDTRONIC MARK IV

Table 3.1 Komponen Standar MARK IV

Controller <R> <S> <T>

- Identik tetapi mandiri SEMs (Small Electronic Modules) atau MEMs dengan memperluas plihan I/O.

- Terdiri dari 12 DOM + slot card.- Melakukan kontrol turbin ‘critical’, proteksi

fungsi sequencing

Power Supplies <PS>s- Secara mandiri menyuplai tegangan (+ 15

VDC dan +5 VDC) ke masing-masing controller

Communicator <C>

- MEM (Medium Electronic Module).- Terdiri dari 24 DOM + slot card.- Melakukan control turbin ‘non critical’,

proteksi dan sequencing, mengerakan dan menyediakan komunikasi dengan panel kendali jarak jauh

<C> Power Supplies <PS.C> - Menyuplai tegangan (+ 15 VDC dan +5 VDC) ke <C>

Power Distribution Module <PDM> - Menyediakan tegangan 125 VDC, 28VDC

dan 115 VAC ke berbagai modul

Contact Input Modules <CIM>s - Menyediakan 16 input ke <R> <S> <T> atau 32 input ke <C>

Thermocouple Input Modules <TCM>s - Menyediakan 14 input thermocouple untuk sebuah prosessor.

- Menyediakan channel untuk cold junction compensation

- Menyediakan channel singkat untuk amplifer offset compensation

Analog I/O Modules <AIO>s - Menyediakan kemapuan analog input/output

Flame Detector Modules <FD>s - Menyediakan daya untuk menghasilkan sinya logic dari flame detector

Relay Power Supplies <PSREL>s - Menyediakan tegangan 28 VDC untuk

menjalankan relay dan menyuplai daya untuk perangkat didalam panel MARK IV

Relay Driver Module <RDM>

- Menyediakan relay untuk menjalankan sinyal output ke <RELAY> pada pemilihan input daro <R> <S> <T> dan non voting input dari <C>

Relay Modules <RELAY>s - Terdiri dari relays

Operator’s Module <OPM>- Terdiri dari membrane switch assembly

untuk input operator, tombol stop emegergency dan display tambahan

Video Display <CRT> - Menyedialan display utama

Printer <PTR>- Mencetak dari berbagai macam display

CRT, alaram log, kebutuhan display log dan histori log

Paper Winder - Menggulung kertasa dari printer

Table 3.2 Additional Component For Aircraft-Derivative Unit

Oveerspeed Module <OS> - Menyediakan backup overspeed protection menggunakan hardware DOM II

Table 3.3 Optional Component For All Units

Media Access Unit <MAU>s- Menyediakan hardware yang dibutuhkan

untuk hubungan physical ke CSF kabel link untuk remote atau datatronik sistem

RTD Input Module <RTD> - Channel input RTD

28 VDC Distribution Module <P28X> - Menyediakan tambahan, fused 28 VDC koneksi daya

Synchronization Module <SYNCH> - Menyediakan interface hardware untuk

fungsi auto-synchronization

Time Synch Module <TSIM> - Menyediakan waktu synchronization antara

node pada jaringan data tronik.

3.7.2 Fungsi SPEEDTRONIC MARK IV

Sistem kontrol Speedtronic MARK IV menggunakan teknologi microposesor dan

electrohydraulic. Sistem ini menggunakan mikroprosesor seri intel 8086 dan 80286 yang

berbasis prosesor (mikrokomputer) untuk menghitung sinyal analog dan logika yang

diperlukan untuk perlindungan, pengendalian dan sekuensing pada turbin gas. Turbin-

mounted sensor berfungsi untuk memantau kondisi operasi. Perangkat keras dalam panel

MARK IV berfungsi mengubah sinyal analog menjadi data digital untuk perhitungan

oleh prosesor. Hasil perhitungan tersebut didefinisikan oleh perangkat lunak. Hasil yang

didefinisikan oleh software diubah ke bentuk fisik berupa sinyal analog untuk

mengaktifkan perangkat.

3.7.3 Cara Kerja SPEEDTRONIC MARK IV

3.7.3.1 Controller <R> <S> <T>

Controller <R> <S> <T> adalah prosesor pada gas turbin yang berfungsi

untuk perlindungan dan sekuensing kritis: yaitu mempertahankan pengoperasian

turbin pada satu kali siklus startup. Dua pertiga fungsi kritis adalah menyediakan

kemampuan operasi berlebihan. Jika kesalahan terjadi pada salah satu controller,

maka dua controller lainnya terus mengontrol turbin. Sehingga kesalahan dapat

terselesaikan tanpa mematikan turbin. Sensor yang berlebih di antara <R> <S>

<T> akan didistribusikan sehingga masing-masing kontroler memiliki penilaian

tersendiri terhadap kondisi turbin. Sebagai contoh tiga pick up magnetik individu

memonitor kecepatan turbin. sinyal kecepatan dari pickup pertama diumpankan

ke <R> sinyal dari pickup kedua <S> dan yang ketiga <T>. Keluaran termokopel

yang ke delapan belas pada MS6001 dengan nilai yang sama akan didistribusikan

ke masing-masing kontroler R S T. Untuk keluaran sinyal analog yang kritis, tiap

satu coil controller driver terdiri dari 3 coil servo valve. Sedangkan sinyal

referensi (fuel flow, inlet guides vanes) keluaran sinyal digitalnya diubah

kebentuk analog. Sinyal analog akan dibandingkan dengan sinyal feedback untuk

menentukan sinyal error pada servo valve. Arus output dari <R> <S> <T> akan

dijumlahkan dengan arus putaran servo valve magnetic. Besar tiap keluaran akan

dibatasi, sehingga sinyal ketiga dapat diabaikan

3.7.3.2 Communicator <C>

Communicator melakukan fungsi "non-kritis" pada kontrol turbin yaitu untuk

perlindungan dan sequencing: yaitu, fungsi-fungsi yang tidak diperlukan untuk

melanjutkan operasi turbin setelah siklus start-up. Namun, fungsi ini tidak penting

karena yang hanya dibutuhkan pada start-up turbin. <C> melakukan komunikasi

dengan panel tambahan, seperti panel remote control atau sistem DATATRONIC.

<C> berkomunikasi dengan operator melalui industri membran switch kelas dan

layar CRT. Jika terjadi kegagalan, turbin tidak harus trip dan dapat beroperasi

kembali jika <C> telah normal.

Communicator <C> berkomunikasi dengan <R> <S> <T> dengan lebih dari

tiga link yang berbeda pada data serial RS232. Dengan cara ini, kemungkinan

kegagalan satu controller sangat kecil dibandingkan jika tiga pengendali

berkomunikasi secara langsung satu sama lain. Sensor yang tidak penting dalam

operasi akan di input langsung ke <C>. metode ini berfungsi menghindari

masukan pengolahan output <R> <S> <T>. sebagian besar operator akan di input

langsung ke <C>. Sehingga jika terjadi kegagalan pada CRT, tampilan tambahan

dan switch membran terkait dapat digunakan untuk memantau data dan alarm.

FSR adalah sinyal perintah untuk aliran (flow) bahan bakar. Gas turbine dikontrol

dengan cara mengatur flow bahan bakar yang mengalir menuju combustion chamber.

Sebuah parameter yang disebut Fuel stroke reference (FSR) dikalkulasi oleh controller

<R>, <S>, dan <T> dalam fungsi speed, temperature, dan pressure feedback untuk

menentukan batasan jumlah bahan bakar. Algoritma FSR memilih satu loop control,

seperti speed atau temperature untuk menentukan perhintungan jumlah bahan bakar yang

paling sedikit. Karena controller <R>, <S> dan <T> mempunyai nilai perhitungan FSR

sendiri-sendiri, maka ada communicator yang bertugas memilih nilai tengah dan

mengoreksi nilai perhitungan dari controller lainya. Output dari controller

menggerakkan tiga coil fuel servo. Hal ini bertujuan untuk memperlebar range dari

konsep voting two-third pada control gas turbine. Kuat arus pada tiga coil menginduksi

medan magnet pada torque motor yang beraksi dengan magnet permanen untuk

menggerakkan armature dan membuka katup.

Parameter- parameter yang digunakan untuk menentukan fuel stroke reference

antara lain :

FSRACC - Acceleration control

FSRMAN - Manual suppression of the fuel reference

FSRN - Speed control

FSRSU - Start up control

FSRSYN - Synchronizing control

FSRT - Temperature control

Saat kecepatan turbine mencapai 20 % yang merupakan kecepatan saat proses firing,

campuran bahan bakar dan udara yang terbakar akan menghasilkan peningkatan

temperature sekitar 1000 0F dalam combustion chamber. Campuran bakar bakar dan

udara ini cukup melakukan ignition dan cross – firing tapi tidak cukup panas untuk

menyebabkan mechanical damage.

Jumlah campuran bakar – udara ini disebut minimum blowout fuel yakni bahan

bakar minimum yang mempertahankan flame tapi tidak cukup banyak untuk

menjalankan gas turbine pada full speed no load. Seiring dengan dimulainya akselerasi,

jumlah bahan bakar ditambah dan dikompensasikan dengan peningkatan air flow yang

diprogramkan oleh open loop start up control. Turbine terus berakselerasi sampai FSR

sampai pada speed control yang membutuhkan maximum fuel limit.

MVG (Minumum Value Gate)

Menghubungkan sinyal ouput dari enam mode control ke pengontrol FSR, output

FSR yang terendah dari ke enam control loop dibolehkan melewati gate ke sistem control

bahan bakar (fuel control system) sebagai control FSR. Pengontrolan FSR akan

memberikan input bahan bakar ke turbin pada jumlah yang dibutuhkan sistem control

Hanya satu control loop akan dikontrol pada setiap waktu tertentu dan control loop yang

sedang mengontrol FSR akan ditampilkan dilayar computer (CRT). Hal ini dapat

menjadi referensi dari masing-masing loop untuk menunjukan hubungannya.

FSR (Fuel Stroke Reference) sebagai sinyal induk master yang terbagi ke beberapa tipe yaitu

speed, startup dan speed control.

Konsep dasar temperature control ada dua mode yaitu :

1. Combined : 5550C

2. Simple 5490C

Nilai temperature akan tergantung dari nilai CPD (Compressor Pressure Discharge)

Arti dari 3,3 Sec adalah sampling rate untuk merefresh dari TTXB, yang berhubungan

smooth dan pembukaan valve. Ada 24 thermocouple masing-masing terbagi menjadi 8

thermocople. Thermocouple untuk mengetahui kondisi dari combustion. Nilai CPD

tergantung dari clearance, compressor dan density).