TURBIN GAS AVON

of 50 /50
1 TURBIN GAS AVON I. PENDAHULUAN 1.1. Pengertian Turbin Gas Turbin gas adalah mesin pembangkit energi panas (heat engine) dimana energi panas tersebut di dalam penggunaannya dikonversikan menjadi energi mekanik (kerja). Sedangkan sebagian panas yang tidak dapat menghasilkan kerja merupakan temperatur yang rendah, maka temperatur rendah tersebut akan dilepaskan dari sistem (skema kerja heat engine ditunjukan seperti gambar 2.1). Gambar 2.1 Skema Kerja Heat Engine PenggunaanTurbin Gas dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Pada bidang Aviasi (penerbangan) Digunakan sebagai mesin yang menghasilkan daya dorong pada pesawat terbang ( Aeroderivatif). Turbin gas dinilai sangat cocok sebagai motor propulsi pesawat terbang karena memiliki bobot yang ringan dimensi yang ringkas,sehingga tidak memerlukan banyak ruangan, serta mampu menghasilkan daya yang besar. hal ini menjadi penting karena adanya kecenderungan terbang pada kecepatan tinggi serta jarak jelajah yang panjang dan muatan yang bertambah berat. 2. Pada bidang Industri Temperatur Tinggi Temperatur Rendah Temperatur yang hilang menjadi Kerja (W)

Transcript of TURBIN GAS AVON

Page 1: TURBIN GAS AVON

1

TURBIN GAS AVON

I. PENDAHULUAN

1.1. Pengertian Turbin Gas

Turbin gas adalah mesin pembangkit energi panas (heat engine) dimana energi

panas tersebut di dalam penggunaannya dikonversikan menjadi energi mekanik

(kerja). Sedangkan sebagian panas yang tidak dapat menghasilkan kerja

merupakan temperatur yang rendah, maka temperatur rendah tersebut akan

dilepaskan dari sistem (skema kerja heat engine ditunjukan seperti gambar 2.1).

Gambar 2.1 Skema Kerja Heat Engine

PenggunaanTurbin Gas dibagi menjadi dua, yaitu :

1. Pada bidang Aviasi (penerbangan)

Digunakan sebagai mesin yang menghasilkan daya dorong pada pesawat

terbang ( Aeroderivatif).

Turbin gas dinilai sangat cocok sebagai motor propulsi pesawat terbang

karena memiliki bobot yang ringan dimensi yang ringkas,sehingga tidak

memerlukan banyak ruangan, serta mampu menghasilkan daya yang besar. hal

ini menjadi penting karena adanya kecenderungan terbang pada kecepatan

tinggi serta jarak jelajah yang panjang dan muatan yang bertambah berat.

2. Pada bidang Industri

Temperatur Tinggi Temperatur

Rendah

Temperatur yang

hilang menjadi Kerja

(W)

Page 2: TURBIN GAS AVON

2

Turbin gas digunakan untuk menggerakkan bermacam-macam peralatan,

seperti pompa, generator listrik, dan kompresor.

1.2. Sejarah Turbin Gas

Konsep dari Jet Propulsi,sebagai penggerak daya,bukan merupakan ide

baru,Sejak 150 BC, pada jaman Aleksandria tercipta Aeropil Hero ( dari kata

Aelos,’dewa angin’ dan pila, bola) yang tercatat sebagai turbin uap pertama dalam

catatan sejarah [1] (gambar 2.2).

Gambar 2.2 Aeropil Hero dari Aleksandria [1]

Pada tahun 1232 Negara Cina telah menciptakan roket sebagai senjata.Dan

pada tahun 1629 Giovanni Branca menciptakan mesin penumbuk yang

memanfaatkan tenaga dari uap yang keluar dari boiler mesin uap [1] (gambar 2.3).

Gambar 2.3 Turbin Branca [1]

Pada tahun 1687, Sir Isaac Newton menemukan 3 hukum alam terkenal

yang menjadi dasar penting pengembangan turbin gas dan merancang mesin uap.

Dr.F. Stolze dari Jerman merancang mesin gas turbin yang pertama kali.Turbin

reaksi tersebut dirancang pada tahun 1872 tetapi baru dapat dibuat dan diuji di

sekitar tahun 1904. Aegidius Elling dari Norwegia membangun turbin gas pertama

yang menghasilkan daya. Sejauh ini model yang paling sukses sekarang ini

Page 3: TURBIN GAS AVON

3

dirancang oleh Van Ohain dari Jerman (akhir 1930-an) dan Sir Frank Whittle’s

dari Inggris ( awal 1940-an ) [1] (gambar 2.4).

Gambar 2.4 Mesin Uap Newton [1]

1.3. Skema Turbin Gas

Proses termodinamika dalam mesin turbin gas terjadi secara

kontinyu.Terjadi aliran udara yang dikompres oleh kompresor secara terus-

menerus, pembakaran secara terus-menerus didalam ruang bakar, dan tenaga yang

dikeluarkan terus menerus di bagian turbin.

Secara keseluruhan ada 4 siklus kerja di dalam turbin gas,yaitu:

Kompresor terjadi proses kompresi

Ruang Bakar terjadi proses pembakaran

Turbin terjadi proses ekspansi

Exhaust terjadi proses exhaust

Udara luar (atmosfer) dihisap melalui intake, lalu udara atmosfer tersebut

dikompresi melalui sudu – sudu kompresor. Dan setiap stagenya udara yang

dikompresi tersebut mengalami kenaikan tekanan yang sama pada setiap stagenya.

Udara setelah keluar kompresor akan disalurkan utuk masuk ruang bakar,

udara bertekanan tersebut berfungsi untuk membakar bahan bakar yang

disemprotkan secara terus menerus. Sebelum masuk ruang bakar udara yang

keluar dari kompresor akan melalui difuser untuk merubah laju aliran massa udara

yang tinggi menjadi tekanan yang tinggi atau dengan kata lain merubah kecepatan

menjadi tekanan.

Page 4: TURBIN GAS AVON

4

Gas hasil pembakaran dari ruang bakar akan melalui jalur yang menyempit

(nozzle) yang berfungsi untuk merubah gas bertekanan tinggi menjadi kecepatan

untuk berekspansi pada turbin secara terus menerus.

Gas hasil ekspansi akan dilepas keudara luar (atmosfer) dengan tekanan yang

konstan melalui saluran (exhaust).

Skema aliran massa dan energi pada turbin gas ditunjukan pada gambar 2.5 :

Gambar 2.5 Aliran massa dan energi pada turbin gas.

Berdasarkan termodinamika urutan proses yang terjadi didalam turbin gas

dapat dinyatakan dalam suatu siklus, yang dikenal dengan siklus Brayton.

Dalam siklus tersebut terdapat empat urutan proses, sebagai berikut:

POWER

TURBIN

TURBINE

COMBUSTOR

SPLIT

SHAFT

COMPRESSOR

POWER

OUTPUT

AIR IN

EXHAUST

GAS OUT

FUEL

Page 5: TURBIN GAS AVON

5

Gambar 2.6 Diagram P dan V (siklus Brayton).

Gambar 2.7 Diagram T dan S ( siklus Brayton )

P

Pressure is Incrassed

Through Compressor

As Volume is Produced

V

Q23

W34

Q41

W12 Pressure is Decrassed

Through Turbine

(Expantion)

Heat Added

Through Combustion

Exhaust Heat

4 1

2 3

T (Temperatur)

W12 4

3

W34

Q23

1

2

Q41

S (entrophy)

Page 6: TURBIN GAS AVON

6

1 - 2 Proses kompresi:

Udara luar (atmosfer) dimampatkan.

Udara dimampatkan secara adiabatik yaitu jika silinder diisolasi secara sempurna

terhadap panas, maka kompresi akan berlangsung tanpa ada panas yang keluar

dari gas atau masuk kedalam gas. Dan menimbulkan perubahan-perubahan

variabel berikut ini. Volume mengecil (V1>V2), tekanan membesar (P1<P2).

Dalam praktek, proses adiabatik tidak pernah terjadi secara sempurna pula.

Namun proses adiabatik sering dipakai dalam pengkajian teoritis proses kompresi.

2 – 3 Proses Pembakaran:

Bahan bakar ditambahkan/dicampurkan dengan udara bertekanan yang dialirkan

melalui diffuser menuju ruang bakar.

VELOCITY = DEREASING

PRESSURE = INCREASING

TEMPERATURE = INCREASING

Gambar 2.8 Skema aliran udara dari kompresor ke ruang bakar [2]

Fungsi diffuser disini adalah untuk memperlambat kecepatan (velocity)

udara.sehingga udara bercampur dengan bahan bakar dengan sempurna.

Udara primer masuk kedalam zone 1, yaitu zone primer atau zone

penyalaan, dimana terdapat penyemprot dan penyala bahan bakar. Fungsi zone

penyalaan atau zone primer adalah untuk menyalakan bahan bakar dan

Page 7: TURBIN GAS AVON

7

menyediakan cukup waktu dan kondisi yang memungkinkan terjadinya proses

pembakaran sempurna.

Untuk menampung adanya kemungkinan pembakaran tidak sempurna,

maka selanjutnya gas masuk kedalam zone II, yaitu zone penyempurnaan

pembakaran. Didalam zone II udara sekunder dimasukkan secukupnya saja dan

tidak sekaligus banyak, melalui lubang-lubang pada dinding tabung dalam dari

ruang bakar. Pemasukan udara sekunder diatur supaya tidak menghentikan

pembakaran (pendinginan), tetapi menyempurnakan pembakaran.

Proses pembakaran dapat menghasilkan gas bertemperatur tinggi: mungkin

antara 2200 – 2500 K.

Temperatur ini terlalu tinggi bagi material ruang bakar ataupun sudu-sudu

turbin, untuk waktu operasi yang panjang. Oleh karena itu selubung dan bagian-

bagian ruang bakar harus didinginkan. Hal ini dilakukan oleh udara sekunder.

Selain itu, temperatur gas pembakaran harus diturunkan dan hal ini pun

dilaksanakan dengan cara mencampur gas pembakaran yang panas dengan udara

sekunder yang relatif jauh lebih dingin. Hal tersebut terakhir dilaksanakan

didalam zone III, yaitu zone pendinginan [3].

Gambar 2.9 Skema contoh ruang bakar dan aliran pembakaran [3]

Page 8: TURBIN GAS AVON

8

3 – 4 Proses Ekspansi:

Gas hasil proses pembakaran di ekspansikan melalui nozzel.

Bagian turbin merubah energi kinetik gas panas hasil pembakaran dari ruang

bakar menjadi tenaga putar mekanis.

Sebelum udara panas dari ruang bakar digunakan untuk memutarkan turbin, maka

tenaga panas dan tekanannya dirubah agar mempunyai kecepatan yang tinggi.

VELOCITY = INCREASING

PRESSURE = DECREASING

TEMPERATURE = DECREASING

Gambar 2.10 Skema aliran gas dari ruang bakar ke turbin [2]

Untuk melaksanakan hal ini, maka bentuk dari sudu-sudu yang tidak berputar

dibuat sedemikian rupa sehingga menyerupai bentuk nozzle. Didalam nozzle

inilah kecepatan udara bertambah,serta diarahkan agar sudutnya seefisien

mungkin cocok dengan sudu turbin dan tekanannya berkurang

4 – 1 Proses Pembuangan:

Gas hasil pembakaran dikeluarkan menuju regenerator (jika ada), melalui suatu

sistem exhaust duct (saluran pengeluaran) tetapi jika tidak langsung ke udara

bebas atmosfer. dan membuat proses exhaust selancar mungkin.

Page 9: TURBIN GAS AVON

9

1.4. Komponen Utama Dan Pendukung Turbin Gas Serta Fungsinya

Komponen-komponen Utama pada Turbin gas

Ada 3 komponen utama yang menunjang kerja Turbin Gas, yaitu:

1. Kompresor aksial

Yang dimaksud aliran axial adalah bahwa jalan aliran udara arahnya

paralel atau memanjang searah dengan shaft dari rotor . Kompresor aksial terdiri

dari beberapa tingkat (dapat mencapai 30 tingkat), masing-masing tingkat terdiri

dari satu baris sudu gerak pada rotor, dan satu baris sudu tetap pada stator untuk

memperoleh efisiensi yang tinggi diperlukan rasio kompresi yang tinggi. Namun,

karena dalam satu tingkat hanya dapat memberikan kenaikan tekanan yang kecil,

maka kenaikan tekanan yang diperoleh dalam satu baris sudu tidak besar. Dengan

demikian untuk memperoleh effisiensi yang tinggi diperlukan beberapa tingkat

kompresor aksial dalam seri. Komponen utama sebuah kompresor aksial adalah

rotor dengan sudu – sudu gerak dan stator dengan sudu – sudu tetap.

Penampang sudu berbentuk airfoil. Biasanya sudu dipasangkan longgar pada rotor

untuk memberi ruang pemuaian saat sudah panas ketika beroperasi [2 & 3].

2. Ruang bakar

Ruang bakar sangat menentukan mutu gas pembakaran, bukan hanya dari

segi energi yang disediakan tetapi juga emisi gas buangnya. Untuk menjamin hal

tersebut maka ruang bakar turbin gas harus memenuhi syarat-syarat berikut ini :

1. Efisiensi pembakaran yang tinggi, bahan bakar harus terbakar sempurna

sehingga semua energi kimia dapat dikonversi menjadi energi panas.

2. Distribusi temperatur keluar ruang bakar yang sama.

3. Emisi polutan (CO, NoX, SoX ) dan asap yang rendah

4. Harga yang murah dan mudah perawatannya. Maka konstruksi harus

sederhana serta dibuat dari material yang tidak mahal.

5. Tahan lama.Konstruksi dan material yang baik serta pendinginan yang

baik.

Page 10: TURBIN GAS AVON

10

Ada beberapa jenis ruang bakar :

1. Tubular atau kan [3]

Konstruksi yang tegar dan kuat

Aliran bahan bakar dan aliran udara mudah dipadukan.

Berat total material ringan

Mudah pemeriksaan dan penggantian.

Volume dan penampang frontal besar

Gambar 2.11 Gambar melintang titik nyala pada ruang bakar tubular

atau kan [3]

Gambar 2.12 Potongan gambar ruang bakar tubular atau kan [1]

Page 11: TURBIN GAS AVON

11

2. Anular [3]

Penampang frontal minimum

Penyalaan lebih mudah

Relatif tidak banyak membentuk asap

Pendinginan dan pembersihannya lebih mudah

Gambar 2.13 Gambar melintang pada ruang bakar anular [3]

Gambar 2.14 Potongan gambar ruang bakar anular [1]

Page 12: TURBIN GAS AVON

12

3. Tubo-anular atau kanular [3]

Pola aliran bahan bakar dan aliran udara mudah disesuaikan

Gambar 2.15 Gambar melintang titik nyala pada ruang bakar

tubuanular atau kanular [3]

Gambar 2.16 Potongan gambar ruang bakar tuboanular atau kanular

[1]

Ruang bakar terdiri dari tabung luar dan tabung dalam, tabung luar

merupakan bungkus dan sekaligus struktur penyangga ruang bakar. Sedangkan

Page 13: TURBIN GAS AVON

13

tabung dalam membentuk atau membatasi ruang dimana proses pembakaran itu

berlangsung.

Di dalam tabung dalam terdapat penyemprot bahan bakar dan penyala, dan

pemegang nyala (flame holder) yang berfungsi memperlambat aliran, membentuk

vorteks atau turbulensi, sehingga api pembakaran terbakar sempurna dan tetap

ditempat. Hanya sekitar 20 – 30 % udara yang digunakan untuk pembakaran pada

beban penuh (full load).Sedangkan sisanya akibat panas dari api pembakaran akan

mengembang atau berekspansi melalui sudu-sudu turbin. Udara yang digunakan

untuk pembakaran itulah yang disebut Primary Air dan jumlahnya diatur oleh

banyak dan besarnya lubang- lubang combustor ,tempat udara tersebut masuk

kedaerah pembakaran.

Sebelum digunakan untuk proses pembakaran, sebagian dari primary air

diarahkan melalui lubang-lubang di sekeliling combuster untuk membentuk

selubung ( layers) udara yang berfungsi untuk melindungi dinding kombustor dari

sentuhan api.

Di sebelah bawah kombustor, dimasukkan aliran udara yang disebut

Secondary Air Aliran udara ini bercampur dengan gas panas hasil pembakaran

(primary air), untuk mencegah masuknya aliran yang sangat panas ke dalam

turbin. Udara sekunder ( cooling air ) tersebut juga berfungsi mendinginkan ruang

bakar, nozzle blade, dan turbine disc.

Tanpa adanya aliran udara tersebut maka ruang bakar akan menjadi bola

api yang besar yang bertemperatur kira-kira 3500 derajat Fahrenheit (1927 deg. C

). Letak penyala pada kombuster ditetapkan berdasarkan pengalaman dan

pengujian, yaitu ditempat dimana campuran bahan bakar – udara paling mudah

terbakar tetapi juga dilindungi dari api yang panas. Hal tersebut disebabkan

karena fungsi penyala adalah menyalakan campuran bahan bakar – udara sampai

terjadi pembakaran yang tetap atau stabil, setelah itu tidak bekerja atau dimatikan

[2 & 3].

3. Turbin Aksial

Bagian turbin merubah panas dari pembakaran di ruang bakar menjadi

tenaga putar mekanis. Sama seperti kompresor, bagian turbin juga terdiri dari

Page 14: TURBIN GAS AVON

14

beberapa deret sudu-sudu yang berputar dan tidak berputar.Sudu-sudu yang

berputar tersebut disebut rotor blade dan sudu-sudu yang tidak berputar pada

turbin disebut nozzle. Karena proses aliran gas didalam turbin adalah ekspansi,

sudu turbin dapat dibuat dengan sudut belok lebih besar dari pada sudu

kompresor. Hal tersebut memungkinkan konversi energi pertingkat yang lebih

besar pula. Maka tidak mengherankan jika satu tingkat turbin dapat menghasilkan

daya untuk menggerakkan 12 atau lebih tingkat kompresor dengan effisiensi yang

cukup tinggi. Perlu kiranya disebutkan disini bahwa pada unit daya tinggi, turbin

dibuat dengan beberapa tingkat karena keterbatasan kemampuan satu tingkat

turbin untuk menyerap semua energi gas yang tersedia itu sekaligus secara efisien

[2 & 3].

Komponen Pendukung Turbin gas

Variable Inlet Guide Vane (VIGV)

Terletak pada 1 atau 2 tingkat sudu stator pertama kompresor.Berfungsi

mengatur aliran massa udara supaya bisa menyesuaikan dengan keadaan pada

saat start, akselerasi , dan deselerasi kompresor [4 & 5].

Gambar 2.17 Potongan gambar VIGV [4]

Bleed Valve

Page 15: TURBIN GAS AVON

15

Terletak di kompresor dan sebelum diatas rumah ruang pembakar dan

mempunyai saluran untuk membuang aliran udara kompresor dengan tidak

melewati ruang bakar dan bagian turbin.

Berfungsi untuk mengurangi tekanan balik atau back pressure pada

kompresor dan juga mengurangi beban yang diterima turbin. Sekitar 10-15 % dari

jumlah aliran udara pada saat itu dibuang [4 & 5].

Gambar 2.18 Potongan gambar Bleed valve [4]

Pada saat pembakaran , temperatur dalam ruang bakar akan meningkat

dengan cepat.Kenaikan temperatur ini menyebabkan volume dan kecepatan aliran

tersebut bertambah besar.tapi tekanannya tetap.

Dari proses pembakaran, gas mengalami proses ekspansi yang kemudian

diarahkan oleh nozzle untuk mendorong sudu-sudu rotor turbin sehingga turbin

akan berputar.

Turbin pada RR AVON adalah kombinasi dari cara impuls dan reaksi.

Pergerakan pertama dari rotor adalah dengan cara impuls, yaitu gas membentur

dan mendorong sudu rotor untuk mulai berputar, tetapi gas yang berekspansi

setelah melewati sudu akan bertambah kecepatannya sehingga menghasilkan

proses reaction yang menyebabkan perputaran secara terus menerus.

Gas yang berekspansi tersebut kemudian memutar rotor turbin,sehingga

energinya berkurang menyebabkan turunnya tekanan dan temperatur gas

tersebut.setelah berekspansi.

Page 16: TURBIN GAS AVON

16

Pada RR AVON, terdapat 3 tingkat ( stage ) sudu pada turbin, dimana

terpasang dalam 2 bagian shaft yang berbeda pada RR AVON 2 stage GG dan 1

stage power turbin terhubung secara split shaft. Dua tingkat sudu pertama untuk

gas producer generator dan satu tingkat terakhir untuk power turbin. Sekitar 2/3

dari jumlah tenaga dihasilkan oleh gas producer rotor .Gas producer generator

adalah stage pada turbin yang tenaganya digunakan untuk memutar engine

kompresor dan perlengkapannya. Misalnya compressor package, generator,

pompa dan lain-lain. Dan 1/3 jumlah tenaga sisanya pada turbin dihasilkan oleh

power turbin rotor yang terletak pada turbin tingkat 3 digunakan untuk

menggerakkan peralatan yang diinginkan seperti gas kompresor, dll. Gas sisa

ekspansi tersebut dikeluarkan melalui exhaust ke atmosfir [4].

Difuser

Difuser adalah alat atau saluran yang berfungsi menaikan tekanan fluida

dengan jalan menurunkan kecepatannya. Atau, difuser adalah alat yang mengubah

energi kinetik menjadi tekanan. Difuser tidak menghasilkan atau memerlukan

kerja mekanik.

VELOCITY = DEREASING

PRESSURE = INCREASING

TEMPERATURE = INCREASING

Gambar 2.19 Skema aliran udara dari kompresor ke ruang bakar [2]

Page 17: TURBIN GAS AVON

17

Fungsi diffuser disini adalah untuk memperlambat kecepatan (velocity)

udara.sehingga udara bercampur dengan bahan bakar dengan sempurna.

Nozel

Nozel adalah alat atau saluran yang berfungsi menaikan kecepatan fluida

dengan jalan menurunkan tekanannya. Atau, nozel adalah alat untuk

mengekspansikan fluida sehingga kecepatannya bertambah besar.

Seperti difuser, nozel tidak menghasilkan atau memerlukan kerja mekanik; maka

untuk nozel W=0 [3, 4, & 5].

Variabel-variabel Kinerja Turbin Gas [6, 7, & 8]

Po : Barometric Pressure, yaitu tekanan udara luar atau tekanan

atmosfer diukur sebelum masuk intake.

P1 : GG bellmouth pressure, yaitu tekanan udara pada bellmout atau

tekanan udara yang diukur pada intake kompresor.

ΔPi : Gas generator intake depression, yaitu besarnya penurunan

tekanan yang masuk gas generator (turbin stage 1 & 2) atau

penurunan tekanan setelah keluar ruang bakar.

T1 : Intake temperature, yaitu temperature udara masuk kompresor.

T2 : Compressor delivery temperatur, yaitu temprature udara keluar

kompresor, diukur pada kompresor stage ke 17.

T4 : Exhaust gas temperature, yaitu temperature gas yang keluar dari

gas generator (turbin stage ke 2) atau temperatur gas sebelum

masuk power turbin.

T5 : Exhaust cone temperature, yaitu temperature gas yang keluar dari

power turbin (turbin stage ke 3).

CDP : Compressor discharge pressure (P2), yaitu tekanan udara yang

keluar dari kompresor atau tekanan udara sebelum masuk ruang

bakar (kompresor stage ke 17).

P4 : Exhaust gas generator pressure, yaitu tekanan gas yang keluar

dari gas generator (turbin stage ke 2) atau tekanan gas sebelum

Page 18: TURBIN GAS AVON

18

masuk power turbin.

P5 : Exhaust cone pressure, yaitu tekanan gas yang keluar dari power

turbin (turbin stage ke 3).

N1 : Compressor speed, yaitu besarnya putaran kompresor.

VIGV : Variable inlet guide vane angle, yaitu besarnya sudut bukaan pada

kompresor stage ke 1, yang berfungsi untuk mengatur besarnya

udara yang masuk kekompresor.

Effisiensi kompresor, yaitu besar keefektifan energi pada kompresor.

Effisiensi Thermal, yaitu besarnya keefektifan energi panas pada suatu

ruang bakar turbin gas.

Gambar 2.20 Potongan gambar rotor kompresor [4 & 5]

Page 19: TURBIN GAS AVON

19

Gambar 2.21 Potongan gambar rotor turbin [4 & 5]

Gambar 2.22 Potongan gambar bellmouth kompresor [4 & 5]

Page 20: TURBIN GAS AVON

20

Pengertian Effisiensi

Effisiensi adalah indikator keberhasilan sistem turbin gas mendekati

proses ideal. Dengan kata lain, Effisiensi merupakan parameter yang menyatakan

derajat keberhasilan komponen atau sistem turbin gas mendekati desain atau

proses ideal [3].

Pengertian Effisiensi Politropik

Effisiensi politropik, biasa disebut effisiensi tingkat kecil, yang sering

digunakan karena effisiensi untuk kompresor secara keseluruhan sama dengan

effisiensi untuk setiap tingkat yang digunakan. Untuk kompresor dengan jumlah

tingkat tertentu, nk selalu lebih besar dari k.

Effisiensi politropik yaitu effisiensi isentropik dari sebuah tingkat

kompresor atau turbin yang dibuat konstan untuk setiap tingkat berikutnya dalam

keseluruhan proses. Efisiensi isentropik setiap tingkat dapat dibuat sama dengan

merancang sudu yang serupa.

Proses isentropik adalah proses kompresi ideal dengan entalpi tetap

(dQ=0), atau adiabatis dan reversibel (mampu balik) [3].

Effisiensi Pada Masing-Masing Komponen

1 Kompresor

Kompresor berfungsi menaikan tekanan udara sampai sekurang –

kurangnya cukup tinggi untuk membakar bahan bakar yang disemprotkan

kedalam ruang bakar. Prosesnya dapat dianggap adiabatik, dQ=0, dan selisih

energi potensial fluida yang masuk dan keluar kompresor relatif sangat kecil

dibandingkan dengan suku – suku lainnya sehingga dapat diabaikan, ΔPE=0.

Apabila st adalah efisiensi isentropik pada setiap tingkat dan sama untuk setiap

tingkat, maka kenaikan temperatur [3].

ΔT = ΔTst

Sehingga effisiensi isentropik kompresor [3] menjadi:

1

12

11

2

1

1

nk.kk

kk

PP

PP

comp ............ (2.1)

Page 21: TURBIN GAS AVON

21

2 Effisiensi Thermal

Parameter untuk mengukur kehematan bahan bakar yang biasa digunakan,

yaitu pemakaian bahan bakar spesifik (BN) yang didefinisikan sebagai [3] :

Ne

BBmBN ............ (2.2)

Disamping itu effisiensi thermal [3] dapat dihitung dari

LHVBNLHVmBB

Ne

input

output 1 ............ (2.3)

Persamaan (2.3) jelas menunjukan adanya hubungan antara effisiensi thermal dan

pemakaian bahan bakar. Effisiensi thermal tidak bersatuan, oleh karena itu apabila

BN dinyatakan dalam (Kg/KWh) dan QBB(KJ/Kg) maka persamaan (2.3)

menjadi [3]:

BQQBBBN

36003600 ............ (2.4)

3 Power Turbin

Sama halnya dengan persamaan energi untuk kompresor, pada turbin juga

digunakan beberapa idealisasi atau asumsi. Namun, prosesnya adalah ekspansi

yang dianggap berlangsung adiabatik, Q=0. sedangkan selisih energi potensial gas

keluar dan masuk turbin dianggap kecil dibandingkan dengan suku-suku lainnya

sehingga dapat diabaikan, ΔPE=0 [3].

Dengan demikian efisiensi isentropik power turbin [3]:

K

K

PP

PP

T

K

KT

1

54

11

54

11

1

............ (2.5)

Page 22: TURBIN GAS AVON

22

Effisiensi Siklus

K

K

PP

siklus1

12

11

[3] ............ (2.6)

Corrected Parameter

Nilai Corrected (nilai pengkoreksi) merupakan salah satu point untuk

memonitoring peforman/daya tahan dari turbin gas RR AVON. Nilai corrected

turbin pada tempat pengguna dibandingkan dengan corrected pada desain awal

(pabrikan turbin tersebut) dengan harapan peforman turbin tetap mendekati

kondisi ideal. Dengan pertimbangan bahwa kwalitas udara, ketinggian daerah/

tempat pengguna Turbin Gas tersebut berbeda dengan kwalitas udara, ketinggian

daerah/ tempat Pabrikan Turbin Gas [9].

Guna Monitoring peforman :

Menjaga kemampuan mesin

Meminimalisir penurunan kemampuan mesin dan merawat mesin agar

selalu dalam kondisi mendekati desain awal

Pendiagnosa awal masalah, yang bila dibiarkan akan menyebabkan

kerusakan fatal

Mengurangi biaya life cycle

Memperpanjang waktu dari masa inspeksi ke overhaul

Maka persamaan dari nilai corrected [8] adalah :

1

28811

TNcorrN ........... (2.7)

1

28822

TTcorrT ............ (2.8)

1

28844

TTcorrT ............ (2.9)

Page 23: TURBIN GAS AVON

23

Hal-Hal Yang Mempengaruhi Effisiensi

Penurunan performan disebabkan oleh [5] :

Kontaminasi pada sudu-sudu kompresor, antara lain adanya kandungan

oli, debu, serangga.

Erosi pada sudu, disebabkan adanya kandungan pasir/debu

Korosi / karat, disebabkan meningkatnya kandungan garam mineral.

Kualitas Udara yang buruk

Kualitas bahan bakar

Metode Perawatan Performan Turbin Gas RR Avon

Perawatan pada turbin avon dititikberatkan pada pembersihan kompresor.

Ada dua jenis pembersihannya, yaitu :

1. Crank/Soak Wash

Crank wash dilaksanakan apabila [5] :

Adanya penurunan performan yang diindikasikan meningkatnya

temperatur exhaust.

Level vibrasi sekitar 0.5 mill diatas level vibrasi normal pada kecepatan

6400 rpm.

Saat Gas generator dalam keadaan stand-by kurang lebih 1 bulan.

Setelah shutdown saat gas generator beroperasi pada keadaan udara

berkabut.

Prosedur pelaksanaan crank wash [5] :

Matikan mesin turbin dan dinginkan selama kurang lebih 30 menit.

Siapkan 11 liter (2.4 gallons) air suling.Dimana air suling tersebut

berfungsi untuk mengurangi mineral garam yang terkandung di air.

Campur air suling tersebut dengan detergen

Bersihkan air intake dari debu

Semprotkan air campuran detergen kedalam kompresor yang digerakkan

pada kecepatan 3300 rpm.Fungsi diberikan kecepatan disini adalah untuk

membantu proses pembersihan pada kompresor.

Page 24: TURBIN GAS AVON

24

Kompresor dioperasikan selama kurang lebih 15 menit.

Bilas kompresor sampai bersih selama kurang lebih 5 menit.

Ulangi langkah diatas, sampai air detergen terlihat bersih.

Setelah di crank wash, turbin harus langsung dioperasikan untuk

menghindari terjadinya pengendapan-pengendapan mineral dan sisa sabun pada

sudu-sudu kompresor.Pada umumnya crank wash dilaksanakan setiap 20000 jam

(untuk RR AVON tidak pernah dilakukan crank wash dilapangan badak. Crank

wash RR AVON dilakukan saat major overhaull di PT. NTP).

2. Fired Wash

Fired wash dilaksanakan [5] apabila :

Saat diketahui penurunan performan pada gas generator diindikasikan dari

peningkatan temperatur exhaust cone 15C diatas normal.

Prosedur Pelaksanaan Fired Wash [5]:

Siapkan 320 litres (70 gallons) air suling kedalam kompresor selama 11

menit saat kompresor dioperasikan dengan kecepatan normal.

Selama dioperasikan, bleed valve harus dalam keadaan tertutup,untuk

menghindari keadaan meledak pada exhaust.

Operasikan gas generator selama kurang lebih 10 menit untuk

mengeringkan kompresor.

Page 25: TURBIN GAS AVON

25

Jadwal Perawatan

Fire Wash Tanggal Fire Wash Tanggal 1 1 maret 2006 12 17 maret 2006

2 3 maret 2006 13 18 maret 2006

3 5 maret 2006 14 19 maret 2006

4 7 maret 2006 15 20 maret 2006

5 9 maret 2006 16 21 maret 2006

6 11 maret 2006 17 22 maret 2006

7 12 maret 2006 18 23 maret 2006

8 13 maret 2006 19 24 maret 2006

9 14 maret 2006 20 25 maret 2006

10 15 maret 2006 21 26 maret 2006

11 16 maret 2006 Blank

Terlihat pada 13 hari pertama di bulan Maret,frekuensi pembersihan

kompresor (FIRE WASH) dilakukan 2 hari sekali.

Pada jadwal perawatan ini kami mencoba untuk menambah jadwal

perawatan dengan melakukan fire wash setiap hari. Hasil yang kami peroleh dari

menambah frekuensi dari fire wash yaitu mencegah degradasi pada beberapa

parameter – parameter yang penting dari turbin gas RR AVON terutama

penurunan GG Bellmouth Pressure (P1)

Page 26: TURBIN GAS AVON

26

Data Teknik RR AVON

Kompresor

Pabrik : Rolls Royce

Tipe : Axial

Jumlah Stage : 17 tingkat

Ratio Kompresi : 10 : 1

Speed :7900 rpm

Ruang Bakar

Pabrik :Rolls Royce

Tipe : Tubo Anular

Jumlah Flame tube : 8

Fuel Nozel : 8

Bahan Bakar : Gas

Turbin Gas Producer

Pabrikan : Rolls Royce

Tipe : Axial

Jumlah stage : 2

Speed : 7900 rpm

Power Turbine

Pabrikan : Rolls Royce

Tipe : Axial

Jumlah stage : 1

Speed : 5.500 rpm

Page 27: TURBIN GAS AVON

27

Gambar 4.1 Turbin RR AVON [4 & 5]

Data Operasi RR AVON

Effisiensi siklus

Data pada tanggal 1 maret 2006:

Data yang kami ambil merupakan data aktual dilapangan yang diambil

setiap harinya pada jam 14:30 WITA. Data diambil dari monitor computer

Compressor Control Room (CCR).

P2 = 670,2 Kpa

P1 = 91,011 Kpa

K udara = 1,4

Page 28: TURBIN GAS AVON

28

%X

P

P k

k100

1

2

11

1

(dengan menggunakan parameter tekanan)

%X

,

, ,

, 100

01191

2670

11

381

1381

%,4716243

Grafik effisiensi siklus terhadap tanggal

42,842,9

43

43,143,243,343,4

43,543,643,7

03/01/2006

03/03/2006

03/05/2006

03/07/2006

03/09/2006

03/11/2006

13/3/2006

15/3/2006

17/3/2006

19/3/2006

21/3/2006

23/3/2006

25/3/2006

tanggal (pukul 14.30)

eff

isie

nsi

Gambar 4.2 Grafik Efisiensi Siklus terhadap tanggal

Terlihat pada Gambar 4.2, nilai effisiensi siklus dari turbin gas RR AVON

berfluktuatif, data yang diambil selama 26 hari menunjukkan bahwa effisiensi

siklus tertinggi terjadi pada tanggal 8 maret 2006 dengan nilai effisiensi sebesar

43,5854 %. Sedangkan nilai effisiensi siklus terendah terjadi pada tanggal 19

maret 2006 dengan nilai effisiensi sebesar 43,0779%.

Tetapi nilai effisiensi siklus dari turbin gas RR AVON dapat dikatakan

cukup yaitu berkisar dengan nilai 43%, dan hanya memiliki perubahan nilai

effisiensi sebesar 0,077 – 0,585%.

Nilai tertinggi dan nilai terendah pada effisiensi siklus dikarenakan

perbandingan antara nilai P2 dengan P1. dan salah satu yang menyebabkan

besarnya effisiensi siklus adalah besarnya nilai tekanan pada bellmouth (P1),

besarnya nilai P1 juga sangat dipengaruhi oleh tingkat kekotoran pada bellmouth.

Page 29: TURBIN GAS AVON

29

Effisiensi Kompresor

Data yang kami ambil merupakan data aktual dilapangan yang diambil

setiap harinya pada jam 14:30 WITA. Data diambil dari monitor computer

Compressor Control Room (CCR).

Berdasarkan rumus isentropik, maka analisanya adalah sebagai berikut:

Data pada tanggal 1 maret 2006:

P2 = 670,2 Kpa

P1 = 91,011 Kpa

Cp udara = 1,005 Kj/Kg K

K udara = 1,4

nk = 0,85 – 0,89

11

2

11

2

1

1

nt.kk

kk

P

P

P

P

komp

2

1

T

kompresi

s

1

2

Udara masuk

Udara keluar

Kompresor

Gambar 4.3.DIAGRAM KOMPRESOR

Page 30: TURBIN GAS AVON

30

=

1011912670

1011912670

850381

1381

381

1381

,.,

,

,

,

,,

,,

= %,,

,4492180

1909451

1732881

Grafik effisiensi kompresor terhadap tanggal

80,3880,4

80,4280,4480,4680,4880,5

80,52

03/01/2

006

03/03/2

006

03/05/2

006

03/07/2

006

03/09/2

006

03/11/2

006

13/3/2

006

15/3/2

006

17/3/2

006

19/3/2

006

21/3/2

006

23/3/2

006

25/3/2

006

tanggal (pukul 14.30)

eff

isie

nsi

Gambar 4.4 Grafik Efisiensi Kompresor terhadap tanggal

Terlihat pada Gambar 4.4, nilai effisiensi kompresor dari turbin gas RR

AVON yang tertinggi terjadi pada data tanggal 19 maret dengan nilai effisiensi

sebesar 80,5084%, hal ini dikarenakan pada data tanggal 19 maret 2006 memiliki

perbandingan nilai nilai CDP dengan P1 yang terkecil yaitu 7,187. Sedangkan

nilai effisiensi terkecil dari turbin RR AVON terjadi pada tanggal 8 maret 2006

yaitu dengan nilai effisiensi sebesar 80,432%, hal ini juga dikarenakan

perbandingan nilai CDP dengan P1 yang terbesar yaitu 7,416.

Nilai effisiensi kompresor pada RR AVON juga cukup berfluktuatif hal ini

dikarenakan nilai CDP yang berfluktuatif yaitu berkisar antara 2,8 – 26,901 Kpa

(data selama 26 hari).

Nilai tertinggi dan terendah pada effisiensi kompresor dipengaruhi oleh

perbandingan antara nilai tekanan pada CDP (P2) dengan nilai tekanan pada

bellmouth (P1). Maka nilai effisiensi suatu kompresor sangat dipengaruhi oleh

besarnya tekanan pada bellmouth (P1) dan CDP (P2), nilai P1 dapat baik bila

Page 31: TURBIN GAS AVON

31

tingkat kekotoran pada bellmouth rendah. sedangkan nilai P2 dapat baik bila

tingkat kekotoran pada sudu kompresor rendah, sehingga hambatan aliran udara

pada kompresor rendah.

4.2.3 Effisiensi Power Turbin

Data yang kami ambil merupakan data aktual dilapangan yang diambil

setiap harinya pada jam 14:30 WITA. Data diambil dari monitor computer

Compressor Control Room (CCR).

P4 : 316,1 Kpa

P5 : 132.4 Kpa

Cp Pemb : 1,148 KJ/Kg K

K Pemb : 1,333

K

K

PP

PP

T

K

KT

1

54

11

54

11

1

333,1

1333,1

4,1321,316

11

4,1321,316

11

333,1

1333,185,0

T

= 86,339%

Page 32: TURBIN GAS AVON

32

Grafik effisiensi turbin terhadap tanggal

85

85,5

86

86,5

87

87,5

03/01/200603/05/2006

03/09/200613/3/2006

17/3/200621/3/2006

25/3/2006

tanggal (pukul 14.30)

eff

isie

nsi

Gambar 4.5 Grafik Efisiensi Power Turbin terhadap tanggal

Terlihat pada Gambar 4.5, nilai Effisiensi power turbin terjadi kenaikan

yang cukup besar yaitu dari tanggal 12 maret 2006 ketanggal 13 maret 2006

terjadi kenaikan sebesar 0,9666%. Nilai effisiensi power turbin tertinggi pada

turbin gas RR AVON terjadi pada tanggal 26 maret 2006 yaitu sebesar 87,3401%.

Sedangkan effisiensi terkecil terjadi pada tanggal 6 maret yaitu sebesar 86,3164%.

Nilai effisiensi pada power turbin cukup konstan, hal ini dikarenakan nilai

perbandingan antara P4 dengan P5 yang cukup konstan. dan hanya terjadi

kenaikan nilai effisiensi yang cukup besar pada tanggal 13 maret 2006.

Nilai tertinggi dan terendah dari effisiensi power turbin dipengaruhi oleh

besarnya tekanan yang keluar dari gas generator (P4) dan tekanan gas yang keluar

dari power turbin (P5). Besarnya tekanan yang keluar dari gas generator

dipengaruhi oleh besarnya tekanan udara pada CDP yang masuk ruang bakar.

Sehingga tekanan gas yang akan berekspansi akan besar.

Effisiensi Thermal

Data yang kami ambil merupakan data aktual dilapangan yang diambil

setiap harinya pada jam 14:30 WITA. Data diambil dari monitor computer

Compressor Control Room (CCR).

Data pada tanggal 1 maret 2006:

Ne = 11259,32 KW

Page 33: TURBIN GAS AVON

33

LHV = 1066,661 KJ/Scf

M BB = 174458,3 Scf/h

Ne

BBmBN

KW

hScf

32,11259

/33,174458

KWhScf /49457,15

LHVBNBQ

ScfKJKWhScf /661,1066./49457,15

KWhKJ /5977,16527

BQ

3600

%X,

100597716527

3600

%,781821

Grafik effisiensi thermal terhadap tanggal

0

5

10

15

20

25

30

03/01/2

006

03/03/2

006

03/05/2

006

03/07/2

006

03/09/2

006

03/11/2

006

13/3/2

006

15/3/2

006

17/3/2

006

19/3/2

006

21/3/2

006

23/3/2

006

25/3/2

006

tanggal (pukul 14.30)

eff

isie

nsi

Gambar 4.6 Grafik Efisiensi Thermal terhadap tanggal

Page 34: TURBIN GAS AVON

34

Grafik nilai heat rate terhadap tanggal

0

5000

10000

15000

20000

03/01/2

006

03/03/2

006

03/05/2

006

03/07/2

006

03/09/2

006

03/11/2

006

13/3/2

006

15/3/2

006

17/3/2

006

19/3/2

006

21/3/2

006

23/3/2

006

25/3/2

006

tanggal (pukul 14.30)

heat

rate

Gambar 4.7 Grafik Heat Rate terhadap tanggal

Terlihat pada Gambar 4.6, nilai effisiensi thermal terbesar terjadi pada

tanggal 17 maret 2006 yaitu sebesar 26,1269%, hal ini dikarenakan pada data

tanggal 17 maret 2006 terjadi pemakaian bahan bakar (170375 Scf/h) yang cukup

sebanding dengan besarnya daya yang dihasilkan (13189,19 KW). Dan pada

Gambar 4.7, terdapat data pada tanggal 17 maret 2006 memiliki nilai heat rate

yang terkecil yaitu 13778,89 KJ/KWh. Sedangkan nilai effisiensi thermal terkecil

terjadi pada tanggal 10 maret 2006 yaitu sebesar 20,9955%, hal ini dikarenakan

pada data tanggal 10 maret 2006 terjadi pemakaian bahan bakar yang cukup besar

(166333,3 Scf/h) sedangkan daya yang dihasilkan kecil yaitu 10347,33 KW. Atau

pada tanggal 10 maret 2006 memiliki nilai heat rate yang terbesar yaitu 17146,57

KJ/KWh.

Nilai tertinggi dan terendah dari effisiensi thermal dipengaruhi oleh

besarnya perbandingan antara pemakaian bahan bakar terhadap daya yang

dihasilkan. Jika kinerja dari kompresor turun dan untuk menghasilkan daya yang

sama jika kinerja kompresor baik, maka diperlukan jumlah bahan bakar yang

lebih besar.

Corrected Parameter

Data pada tanggal 1 maret 2006:

N1 : 7520 RPM

Page 35: TURBIN GAS AVON

35

T1 : 301,889 K

1

28811

TNN corr

889301

28827544

.,

rpm,6147368

Grafik nilai N1 corr terhadap tanggal

6900

7000

7100

7200

7300

7400

7500

03/01/2

006

03/03/2

006

03/05/2

006

03/07/2

006

03/09/2

006

03/11/2

006

13/3/2

006

15/3/2

006

17/3/2

006

19/3/2

006

21/3/2

006

23/3/2

006

25/3/2

006

tanggal (pukul 14.30)

N1 c

orr

Gambar 4.8 Grafik N1 corr terhadap tanggal

Terlihat pada Gambar 4.b, nilai N1 corr tertinggi yaitu terjadi pada

tanggal 12 maret 2006 yaitu sebesar 7433,47 rpm. Sedangkan nilai N1 corr

terendah yaitu terjadi pada data tanggal 4 maret 2006 yaitu sebesar 7119,14 rpm.

Dilihat dari grafik bahwa nilai N1 corr sangat berfluktuatif. Besarnya nilai N1 corr

sangat dipengaruhi oleh besarnya nilai T1.

Nilai tertinggi dan terendah dari N1 corr dipengaruhi oleh besarnya nilai

putaran dari kompresor. Hal yang dapat menyebabkan nilai putaran kompresor

tinggi yaitu tingkat kekotoran pada sudu kompresor yang rendah.

Data pada tanggal 1 maret 2006:

T1 : 301,889 K

T2 : 523,1387 K

Page 36: TURBIN GAS AVON

36

1

28822

TTT corr

889301

28865552527

,,

K,3797503

Grafik nilai T2 corr terhadap tanggal

460470480490500510520530540550

03/01/2

006

03/03/2

006

03/05/2

006

03/07/2

006

03/09/2

006

03/11/2

006

13/3/2

006

15/3/2

006

17/3/2

006

19/3/2

006

21/3/2

006

23/3/2

006

25/3/2

006

tanggal (pukul 14.30)

T2 c

orr

Gambar 4.9 Grafik T2 corr terhadap tanggal

Terlihat pada Gambar 4.9, nilai T2 corr terbesar terjadi pada data tanggal 21

maret 2006 yaitu sebesar 536,7819 K, sedangkan nilai T2 corr terendah terjadi

pada data tanggal 10 maret 2006 yaitu sebesar 498,2181 K. nilai T2 corr dari

tanggal 1 – 12 maret 2006 dapat dikatakan sangat stabil. Besarnya nilai T2 corr

dipengaruhi oleh besarnya nilai T1.

Data pada tanggal 1 maret 2006:

T1 : 301,889 K

T4 : 901,33 K

1

28844

TTT corr

889301

28822905

,,

Page 37: TURBIN GAS AVON

37

K,574863

Grafik nilai T4 corr terhadap tanggal

760

780

800

820

840

860

880

03/01/2

006

03/03/2

006

03/05/2

006

03/07/2

006

03/09/2

006

03/11/2

006

13/3/2

006

15/3/2

006

17/3/2

006

19/3/2

006

21/3/2

006

23/3/2

006

25/3/2

006

tanggal (pukul 14.30)

T4 c

orr

Gambar 4.10 Grafik T4 corr terhadap tanggal

Terlihat pada Gambar 4.10, nilai T4 corr tertinggi terjadi pada data tanggal

10 maret 2006 yaitu sebesar 870,2089 K, sedangkan nilai T4 corr terendah terjadi

pada data tanggal 23 maret 2006 yaitu sebesar 806,5582 K. Besarnya nilai T4 corr

dipengaruhi oleh besarnya nilai T1.

Pembahasan Umum

Kinerja dari suatu turbin gas sangat dipengaruhi oleh baik buruknya

kinerja dari kompresor. Jika nilai effisiensi kompresor turun maka akan

mempengaruhi kinerja dari power turbin, gas generator, dan ruang bakar, karena

tekanan yang masuk ruang bakar rendah maka nilai dari tekanan gas yang akan

berekspansi pun akan turun. Nilai tekanan yang masuk ruang bakar dipengaruhi

oleh tingkat kekotoran pada sudu kompresor (terlihat pada lampiran data operasi

dan grafik 4.2, 4.4, 4.5, 4.6,4.7).

Perbandingan Data Aktual dan Standar Pabrik

Tabel putaran kompresor dan power turbin

Tanggal Speed Kompresor Speed Power Turbin

Page 38: TURBIN GAS AVON

38

(RPM) (RPM)

1 maret 2006 7571,4 5320

2 maret 2006 7574,2 5312

3 maret 2006 7589,6 5302

4 maret 2006 7322,9 5308

5 maret 2006 7559,3 5313

6 maret 2006 7530 5330

7 maret 2006 7565,4 5330

8 maret 2006 7583,6 5330

9 maret 2006 7423 5311,8

10 maret 2006 7604,8 5312,1

11 maret 2006 7565,4 5312,1

12 maret 2006 7607,8 5311,5

13 maret 2006 7574,5 5312,4

14 maret 2006 7607,8 5312,4

15 maret 2006 7547,2 5312,4

16 maret 2006 7553,3 5274,1

17 maret 2006 7571,4 5312,2

18 maret 2006 7577,5 5144

19 maret 2006 7544,2 5311,8

20 maret 2006 7568,4 5267

21 maret 2006 7574,5 5220

22 maret 2006 7535 5244

23 maret 2006 7588 5059,8

24 maret 2006 7547 5305,7

25 maret 2006 7529 5270,5

26 maret 2006 7520 5312,5

Kompresor

Pabrik : Rolls Royce

Tipe : Axial

Page 39: TURBIN GAS AVON

39

Jumlah Stage : 17 tingkat

Ratio Kompresi : 10 : 1

Speed :7900 rpm (100%)

Grafik putaran GG terhadap tanggal

71507200725073007350

740074507500755076007650

03/01/2006

03/03/2006

03/05/2006

03/07/2006

03/09/2006

03/11/2006

13/3/2006

15/3/2006

17/3/2006

19/3/2006

21/3/2006

23/3/2006

25/3/2006

tanggal (pukul 14.30)

pu

tara

n G

G

Gambar 4.11 Grafik Putaran GG terhadap tanggal

Dilihat data putaran dari kompresor yang ada dapat dikatakan bahwa

kinerja dari kompresor dapat dikatakan baik karena mendekati dari putaran

standart yang telah ditentukan oleh Rolls Royce Industrial (terlihat pada table 4.1

dan grafik 4.11). yang memiliki putaran tertinggi pada tanggal 14 dan 12 maret

2006 yaitu sebesar 7607,8 rpm dan putaran terendah yaitu pada data tanggal 3

maret 2006 sebesar 7322,9 kinerja baik atau tidaknya dari kompresor dapat dilihat

dengan membandingkan besarnya nilai putaran dari kompresor antara data

standart dan data operasi (pada table 4.1). Penulis tidak dapat menampilkan nilai

standart effisiensi dari kompresor hal ini dikarenakan penulis tidak memiliki

informasi tersebut.

Power Turbine

Pabrikan : Rolls Royce

Tipe : Axial

Jumlah stage : 1

Speed : 5.500 rpm

Page 40: TURBIN GAS AVON

40

Grafik putaran PT terhadap Tanggal

49004950500050505100515052005250530053505400

03/01/2006

03/03/2006

03/05/2006

03/07/2006

03/09/2006

03/11/2006

13/3/2006

15/3/2006

17/3/2006

19/3/2006

21/3/2006

23/3/2006

25/3/2006

tanggal (pukul 14.30)

Pu

tara

n P

T

Gambar 4.12 Grafik Putaran PT terhadap tanggal

Dilihat dari data putaran power turbin yang ada dapat dikatakan bahwa

kinerja dari power turbin dari turbin gas RR AVON mendekati dari standart yang

ada yang telah ditentukan oleh Rolls Royce Industrial (lihat table 4.1 dan grafik

4.12). kinerja baik atau tidaknya dari power turbin dapat dilihat dengan

membandingkan nilai putaran dari power turbin antara data standar dan data

operasi (pada table 4.1). nilai putaran power turbin tertinggi terjadi pada tanggal 6,

7, dan 8 maret 2006 yaitu sebesar 5330 rpm. Dan nilai terendah terjadi pada

tanggal 23 maret 2006 yaitu sebesar 5059,8 rpm. penulis tidak dapat menampilkan

nilai standart effisiensi dari power turbin hal ini dikarenakan penulis tidak

memiliki informasi tersebut.

Hal-Hal Yang Mempengaruhi Effisiensi Dari Turbin Gas

Effisiensi Faktor dari nilai

effisiensi

Bagaimana cara

menaikannya

1. Effisiensi Kompresor tingkat kekotoran

pada bellmouth

nilai DP pada filter

(tingkat kekotoran

pada filter)

tingkat kekotoran

dengan cara melakukan

fire wash

pemberian ram kawat

pada rumah filter

(intake)

pengecekan tingkat

Page 41: TURBIN GAS AVON

41

pada sudu

kompresor

kekotoran pada filter

penggantian filter

2. Effisiensi Turbin besarnya tekanan

yang keluar dari

ruang bakar

tergantung dari kinerja

kompresor dan tekanan

yang masuk ruang bakar

3. Effisiensi Thermal kandungan dari

bahan bakar (nilai

LHV)

besarnya power

yang ingin

dihasilkan

pemakaian bahan bakar

dengan nilai LHV yang

baik

penghasilan daya hanya

sampai beban max

4. Effisiensi Siklus besarnya ratio

kompresi pada

turbin (P2/P1)

dengan cara melakukan

fire wash

pemberian ram kawat

pada rumah filter

(intake)

pengecekan tingkat

kekotoran pada filter

penggantian filter

KESIMPULAN

Efisiensi Kompresor berbanding lurus dengan N1 (putaran kompresor).

Karena jika effisiensi dari kompresor baik maka putaran dari kompresor

akan dapat mencapai maksimal.

Pengaruh maintenance dan monitoring berkala terhadap effisiensi –

effisiensi tersebut adalah meningkatnya effisiensi dan kinerja mesin

(pengembalian performan mesin kekeadaan sebelum terdegradasi), dan

perawatan yang sangat berpengaruh pada RR AVON adalah FIRE WASH

yaitu pencucian bellmouth dan kompresor.

Page 42: TURBIN GAS AVON

42

Keadaan lingkungan juga mempengaruhi baik buruknya kinerja dari turbin

gas, oleh karena itu keadaan udara lingkungan dan kondisi dari filter (nilai

diferential pressure) yang baik dapat menunjang kinerja kompresor yang

baik hal ini dikarenakan udara yang masuk kompresor lebih bersih

sehingga tidak banyak terjadi hambatan-hambatan pada kompresor atau

sudu pada kompresor tidak terdapat banyak kotoran.

Pada RR AVON pressure pada bellmouth merupakan salah satu parameter

yang sangat penting, karena bila bellmouth kotor maka tekanan pada

bellmouth akan turun, hal ini dapat mengakibatkan turunnya pressure yang

dihasilkan oleh kompresor atau dapat dikatakan kinerja kompresor

menurun, sehingga kerja dari kompresor akan berat. Hal ini dapat

menyebabkan pemakaian bahan bakar yang boros (terlihat pada lampiran 1

yaitu tabel kinerja kompresor).

Kerja dari kompresor (Wk) sangat dipengaruhi oleh besarnya nilai dari T2

dan P2/P1. sedangkan effisiensi kompresor hanya dipengaruhi oleh

besarnya nilai dari P2/P1, sehingga keadaan bellmouth yang baik akan

memperbesar nilai dari P1. hal ini menyebabkan kerja dari kompresor akan

menjadi lebih ringan, maka pencucian belmouth dan kompresor (Fire

Wash) harus dilakukan secara rutin. (lihat data lampiran 1 yaitu tabel

kinerja kompresor).

Daftar Pustaka

[1] Chalmers University of Technology

Page 43: TURBIN GAS AVON

43

[2] Centaur Gas Turbine compressor CS 4000

[3] Arismunandar,Wiranto.2002.Pengantar Turbin Gas dan Motor

Propulsi.Bandung.ITB

[4] RR Avon Gas Generator Maintanance chapter 2

[5] RR Avon Basic Working Principles of Gas Turbine

[6] RR Avon Service bulletin no.57

[7] RR Avon Service bulletin no.82

[8] RR Avon Service information no.019

[9] Maherwan P.Boyce.Gas Turbine Enginering Handbook.Second edition

[10] El-Wakil,M.M.1992. Instalasi Pembangkit Daya.Alih Bahasa Ir.E.Jasfi

MSc Jilid 1.Jakarta.Erlangga

LAMPIRAN I

Data – Data Kinerja Kompresor

Page 44: TURBIN GAS AVON

44

tanggal P2/P1 T2 eff.kompresor

(%) Wk (KJ/s) P2 P1

01-Mar 7,363945 523,1387 80,449 22855,39701 670,2 91,011 02-Mar 7,361375 525,041 80,45 22935,53017 659,8 89,63 03-Mar 7,371636 527,1942 80,446 23041,51062 670,9 91,011 04-Mar 7,336138 524,5447 80,458 22884,59534 662,6 90,32 05-Mar 7,412533 525,0435 80,433 22994,60561 669,5 90,32 06-Mar 7,359869 524,6027 80,45 22914,64387 674,9 91,7 07-Mar 7,379328 528,6965 80,444 23116,11357 671,6 91,011 08-Mar 7,416044 527,6555 80,432 23113,04883 664,7 89,63 09-Mar 7,379328 528,4069 80,444 23103,45195 671,6 91,011 10-Mar 7,321139 521,572 80,463 22737,55533 676,4 92,39 11-Mar 7,381532 527,5798 80,443 23069,84504 666,7 90,32 12-Mar 7,369184 528,1115 80,447 23078,74701 660,5 89,63 13-Mar 7,225118 553,1506 80,495 23995,24557 676,0724 93,5725 14-Mar 7,301233 546,3262 80,47 23792,50435 680,334 93,1807 15-Mar 7,323776 548,5748 80,4625 23917,93459 685,304 93,5725 16-Mar 7,23447 551,2833 80,492 23925,87935 671,811 92,8625 17-Mar 7,298576 554,9122 80,47 24163,13686 677,764 92,8625 18-Mar 7,261699 551,8036 80,483 23982,25899 684,641 94,2811 19-Mar 7,187176 555,3537 80,508 24043,06031 672,522 93,5725 20-Mar 7,324242 557,4613 80,462 24305,96156 682,478 93,1807 21-Mar 7,294675 566,81 80,472 24676,28416 682,581 93,5725 22-Mar 7,22917 557,6769 80,494 24196,69515 686,701 94,9903 23-Mar 7,36002 564,3704 80,45 24651,8824 683,4699 92,8625 24-Mar 7,324242 555,9935 80,4623 24241,96734 682,478 93,1807 25-Mar 7,326047 556,4712 80,461 24265,02113 680,315 92,8625 26-Mar 7,258305 554,6914 80,4844 24103,54194 684,321 94,2811

Maka kerja dari kompresor [10] menjadi :

Page 45: TURBIN GAS AVON

45

K

K

rpc

TcpGudWk1

112..

Wk = Kerja kompresor

Gud = Massa udara

Cp = Panas spesifik tekanan konstan

T2 = Compresor discharge temperatur

Rpc = ratio kompresi (P2/P1)

K = cp/cv

Gud = diasumsikan 100 Kg/s. Hal ini dikarenakan kami tidak memiliki data

aktual untuk massa udara, karena tidak ada parameter untuk massa udara pada

turbin gas RR AVON.

Data pada tanggal 1 maret 2006:

Gud = 100 Kg/s

Cp = 1,005 KJ/Kg K

T2 = 523,1387 K

Rpc = 7,363945

K = 1,4

4,1

14,1

363945,7

111387,523./005,1./100 KKKgKjsKgWk

Wk = 22855,39701 KJ/s

Page 46: TURBIN GAS AVON

46

LAMPIRAN II

Data Operasi Turbin Gas RR Avon (tanggal 1 maret 2006 – 12 maret 2006)

PARAMETER SATUAN 1/3/2006 2/3/2006 3/3/2006 4/3/2006 5/3/2006 6/3/2006 7/3/2006 8/3/2006 9/3/2006 10/3/2006 11/3/2006 12/3/2006

NGG RPM 7571.4 7547.2 7589.6 7322.9 7559.3 7530 7565.4 7583.6 7423 7604.8 7565.4 7607.8

NPT RPM 5320 5312 5302 5308 5313 5330 5330 5330 5311.8 5312.1 5312.1 5311.5

T1 (Inlet Plenum Temp) K 301.889 303 304.11 303 302.44 302.78 304.889 303.889 304.722 301.5 304.22 304.667

T2 (CDP Temp) K 523.13871 525.040986 527.194247 524.544683 525.043473 524.602727 528.696519 527.655517 528.406931 521.572027 527.579832 528.111452

T4 (GG Exhaust Temp) K 901.33 905.22 909.11 908 904.11 910.167 912.778 905.22 912.667 911 908.5 907.28

T5 (Exhaust Cone Temp) K 728 731.47 736.33 735.92 731.89 737.72 736.91 731.54 736.38 727.47 732.69 731.96

P1 (GG Bellmouth Press) Kpa 91.011 89.63 91.011 90.32 90.32 91.7 91.011 89.63 91.011 92.39 90.32 89.63

P2 (CDP) Kpa 670.2 659.8 670.9 662.6 669.5 674.9 671.6 664.7 671.6 676.4 666.7 660.5

P4 (GG Exhaust Press) Kpa 316.1 307.175 312.33 307.32 311.589 313.0776 319.936 310.381 315.54 332.75 315.163 309.01

P5 (Exhaust Cone Press) Kpa 132.4 128.9 132.4 130.3 131.7 133.1 133.8 130.3 131.7 133.1 131 128.9

P0 (Air Inlet Press) Kpa 10.34 10.34 10.34 10.34 10.34 10.34 10.34 10.34 10.34 10.34 10.34 10.34

m FUEL Scf/h 174458.33 173958.33 173583.33 176708.33 170708.33 173833.3 172041.7 172458.3 168958.3 166333.3 165916.7 148416.7

POWER KW 11259.32 11057.24 11189.97 11008.77 11354.77 11087.69 10829.05 10811.16 10571.04 10347.33 10568.06 9502.453

K (KOMPRESI) 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4

Cp (KOMPRESI) KJ/Kg K 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005

K (EKSPANSI) 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333

Cp (EKSPANSI) KJ/Kg K 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148

Page 47: TURBIN GAS AVON

47

LAMPIRAN III

Hasil Perhitungan Kinerja Turbin Gas RR AVON (data operasi tanggal 1 maret 2006 – 12 maret 2006)

PARAMETER SATUAN 1/3/2006 2/3/2006 3/3/2006 4/3/2006 5/3/2006 6/3/2006 7/3/2006 8/3/2006 9/3/2006 10/3/2006 11/3/2006 12/3/2006

N1 CORR RPM 7354.02 7333.85 7367.68 7119.14 7334.27 7327.83 7349.53 7380.66 7260.26 7380.42 7379.82 7433.47

T2 CORR K 499.07068 499.048858 499.266526 498.577124 499.975269 498.994601 499.409941 500.066764 499.409941 498.218055 499.451028 499.220783

T4 CORR K 859.862532 860.407129 860.950577 863.049505 860.943261 865.737816 862.215639 857.890085 862.583259 870.208955 860.061797 857.646677

EFFISIENSI SIKLUS % 43.4716226 43.4659839 43.4884796 43.4104899 43.5777336 43.4626805 43.5053139 43.5853655 43.5053139 43.3773899 43.5101349 43.4831081 EFFISIENSI POWER TURBIN % 86.3389097 86.3361147 86.3207793 86.3205032 86.3252016 86.3164217 86.3412416 86.3354808 86.344238 86.4083793 86.3504798 86.3451107 EFFISIENSI KOMPRESOR % 80.4492069 80.4500576 80.4466633 80.458424 80.4331803 80.4505559 80.4441222 80.4320263 80.4441222 80.4634096 80.4433943 80.4474739

EFFISIENSI THERMAL % 21.7819389 21.4524842 21.7568988 21.0260581 22.4491402 21.5270334 21.2438251 21.1574965 21.1161272 20.9954497 21.4971681 21.6087201

LHV KJ/Scf 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661

HEAT RATE KJ/KWh 16527.4543 16781.2733 16546.4758 17121.6116 16036.2489 16723.1589 16946.1007 17015.2456 17048.5808 17146.5725 16746.3918 16659.9409

Page 48: TURBIN GAS AVON

48

LAMPIRAN IV

Data Operasi Turbin Gas RR Avon (tanggal 13 maret 2006 – 26 maret 2006)

PARAMETER SATUAN 13/3/2006 14/3/2006 15/3/2006 16/3/2006 17/3/2006 18/3/2006 19/3/2006 20/3/2006 21/3/2006 22/3/2006 23/3/2006 24/3/2006 25/3/2006 26/3/2006

NGG RPM 7574.5 7607.8 7547.2 7553.3 7571.4 7577.5 7544.2 7568.4 7574.5 7535 7588 7547 7529 7520

NPT RPM 5312.4 5312.4 5312.4 5274.1 5312.2 5144 5311.8 5267 5220 5244 5059.8 5305.7 5270.5 5312.5 T1 (Inlet Plenum Temp) K 303.889 301.056 301.667 302.667 305.778 301.056 304.056 305.167 304.111 305.944 304.722 305.611 305 305.278

T2 (CDP Temp) K 553.150564 546.326223 548.574827 551.283281 554.912196 551.803567 555.353708 557.461266 566.809986 557.676886 564.370364 555.993548 556.4712 554.6914 T4 (GG Exhaust Temp) K 914.111 905.167 909.5 904.278 914 871.5 908.778 907.111 883 905.778 853.389 908 903.167 911.389 T5 (Exhaust Cone Temp) K 624.014 624.889 626.167 624.778 621.986 619.489 629.378 617.833 623.556 619.722 608.889 627.25 624 619.1 P1 (GG Bellmouth Press) Kpa 93.5725 93.1807 93.5725 92.8625 92.8625 94.2811 93.5725 93.1807 93.5725 94.9903 92.8625 93.1807 92.8625 94.2811

P2 (CDP) Kpa 676.0724 680.334 685.304 671.811 677.764 684.641 672.522 682.478 682.581 686.701 683.4699 682.478 680.315 684.321 P4 (GG Exhaust Press) Kpa 581.745 562.243 571.463 548.305 579.417 446.083 543.119 567.785 491.27 551.309 391.508 539.547 530.159 580.341 P5 (Exhaust Cone Press) Kpa 126.174 127.553 128.243 124.795 124.106 113.764 124.795 122.037 122.037 120.658 101.353 122.727 120.658 123.416

P0 (Air Inlet Press) Kpa 10.342 11.032 10.342 10.342 11.721 11.721 10.342 10.342 11.032 10.342 9.653 10.342 10.342 10.342

m FUEL Scf/h 170333.3 170875 175583.3 174291.7 170375 171291.7 171708.6 171708.3 171208.3 108375 174541.7 169375 169375 169541.7

POWER KW 12714.22 12729.88 13439.75 13332.37 13189.19 12875.25 12875.25 13190.69 12971.45 7968.549 13198.14 12506.88 12506.88 12203.65

K (KOMPRESI) 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4

Cp (KOMPRESI) KJ/Kg K 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005 1.005

K (EKSPANSI) 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333 1.333

Cp (EKSPANSI) KJ/Kg K 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148 1.148

Page 49: TURBIN GAS AVON

49

LAMPIRAN V

Hasil Perhitungan Kinerja Turbin Gas RR AVON (data operasi tanggal 13 maret 2006 – 26 maret 2006)

PARAMETER SATUAN 13/3/2006 14/3/2006 15/3/2006 16/3/2006 17/3/2006 18/3/2006 19/3/2006 20/3/2006 21/3/2006 22/3/2006 23/3/2006 24/3/2006 25/3/2006 26/3/2006

N1 CORR RPM 7408.44 7406.24 7337.86 7349.18 7399.95 7366.65 7344.33 7355.79 7387.32 7352.92 7397.79 7344.38 7340.27 7344.98

T2 CORR K 524.228789 522.633504 523.721687 524.568535 522.64948 527.87331 526.027666 526.101592 536.781886 524.968436 533.399836 523.954118 525.4548 523.2972

T4 CORR K 866.316214 865.912309 868.295173 860.457414 860.859839 833.705357 860.789013 856.081975 836.220985 852.652982 806.558214 855.676006 852.8265 859.8066

EFFISIENSI SIKLUS % 43.163413 43.3333285 43.3832154 43.1844134 43.3274352 43.2453606 43.0778488 43.3842454 43.3187791 43.1725147 43.4630126 43.3842454 43.38823 43.23778 EFFISIENSI POWER TURBIN % 87.3116423 87.246553 87.2623064 87.2418513 87.3297226 87.0762162 87.2280666 87.3247147 87.1146039 87.298581 87.0543091 87.2427332 87.24193 87.34007 EFFISIENSI KOMPRESOR % 80.4955564 80.4700409 80.4625324 80.4924078 80.4709274 80.483262 80.508371 80.4623773 80.4722293 80.4941919 80.4505058 80.4623773 80.46178 80.4844

EFFISIENSI THERMAL % 25.1922087 25.1432762 25.8335486 25.8170571 26.1269275 25.3685378 25.3069442 25.9270025 25.5705339 24.8156824 25.5205255 24.9215907 24.92159 24.29346

LHV KJ/Scf 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661 1066.661

HEAT RATE KJ/KWh 14290.1325 14317.9432 13935.3677 13944.2694 13778.8877 14190.8061 14225.3445 13885.1377 14078.7049 14506.9555 14106.2926 14445.3059 14445.31 14818.8

Page 50: TURBIN GAS AVON

50