TURBIN UAP PADA PABRIK KELAPA SAWIT

A. DEFENISI TURBIN UAP

Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi

energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam

bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen lain,

dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung dari jenis mekanisme yang

digerakkan turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri, seperti untuk

pembangkit listrik.

Turbin uap merupakan salah satu jenis mesin yang menggunakan metode external

combustion engine (mesin pembakaran luar). Pemanasan fluida kerja (uap) dilakukan di

luar sistem. Prinsip kerja dari suatu instalasi turbin uap secara umum adalah dimulai dari

pemanasan air pada ketel uap. Uap air hasil pemanasan yang bertemperatur dan

bertekanan tinggi selanjutnya digunakan untuk menggerakkan poros turbin. Uap yang

keluar dari turbin selanjutnya dapat dipanaskan kembali atau langsung disalurkan ke

kondensor untuk didinginkan. Pada kondensor uap berubah kembali menjadi air dengan

tekanan dan temperatur yang telah menurun. Selanjutnya air tersebut dialirkan kembali ke

ketal uap dengan bantuan pompa. Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa turbin

uap adalah mesin pembangkit yang bekerja dengan sistem siklus tertutup.

Gambar 1. Turbin Uap

B. PRINSIP KERJA TURBIN UAP

Secara singkat cara kerja turbin uap adalah sebagai berikut :

Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap

dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.Tekanan uap pada saat

keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya

kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel.Uap yang

memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan

dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu

turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan

uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin.

Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya

sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan.

Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada

turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu

gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu

tetap ( guide blade ) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat

masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.

Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat

sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin.

Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif

kecil.

C. KLASIFIKASI TURBIN UAP

Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda

berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut peoses penurunan tekanan

uap sebagai berikut :

1. Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip Kerjanya

a. Turbin Impulse

Turbin impuls atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana berrotor satu atau

banyak (gabungan) yang mempunyai sudu-sudu pada rotor itu. Sudu biasanya simetris dan

mempunyai sudut masuk dan sudut keluar.

Turbin satu tahap.

Turbin impuls gabungan.

Turbin impuls gabungan kecepatan.

Ciri-ciri dari turbin impuls antara lain:

Proses pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu

diam / nosel.

Akibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan Rata.

b. Turbin Reaksi

Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari baris sudu tetap

dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerak turbin reaksi dapat dibedakan dengan mudah dari

sudu impuls karena tidak simetris, karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama

dengan sudu tetap walaupun arahnya lengkungnya berlawanan.

Ciri-ciri turbin ini adalah :

Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu Gerak

Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut Tekanan Bertingkat.

2. Klasifikasi turbin uap berdasarkan pada tingkat penurunan Tekanan Dalam Turbin

Turbin Tunggal ( Single Stage )

Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk untuk daya kecil,

misalnya penggerak kompresor, blower, dll.

Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi ).

Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya besar. Pada turbin

bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih. Sehingga turbin tersebut terjadi distribusi

kecepatan / tekanan.

Gambar. Turbin Tunggal dan Bertingkat

3. Klasifikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap

Turbin Kondensasi.

Tekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam kompresor.

Turbin Tekanan Lawan.

Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm sehingga masih dapat

dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain.

Turbin Ekstraksi.

Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk roses pemanasan lain,

misalnya proses industri.

Gambar. Perbedaan Cara kerja turbin impuls dan turbin reaksi

D. KOMPONEN-KOMPONEN TURBIN UAP

Secara umum komponen-komponen utama dari sebuah turbin uap adalah sebagai berikut:

1. CASING

Adalah sebagai penutup bagian-bagian utama turbin.

2. ROTOR

Adalah bagian turbin yang berputar yang terdiri dari poros, sudu turbin atau deretan sudu

yaitu Stasionary Blade dan Moving Blade. Untuk turbin bertekanan tinggi atau ukuran

besar, khususnya unuk turbin jenis reaksi maka motor ini perlu di Balanceuntuk

mengimbagi gaya reaksi yang timbul secara aksial terhadap poros.

3. BEARING PENDESTAL

Adalah merupakan kekdudukan dari poros rotor.

4. JOURNAL BEARING

Adalah Turbine Part yang berfungsi untuk menahan Gaya Radial atau Gaya Tegak Lurus

Rotor.

5. THRUST BEARING

Adalah Turbine Part yang berfungsi untuk menahan atau untuk menerima gaya aksial atau

gaya sejajar terhadap poros yang merupakan gerakan maju mundurnya poros rotor.

6. MAIN OLI PUMP

Berfungsi untuk memompakan oli dari tangki untukdisalurkan pada bagian – bagian yang

berputar pada turbin . Dimana fungsi dari Lube Oil adalah :

Sebagai Pelumas pada bagian – bagian yang berputar.

Sebagai Pendingin ( Oil Cooler ) yang telah panas dan masuk ke bagian turbin dan

akan menekan / terdorong keluar secara sirkuler

Sebagai Pelapis ( Oil Film ) pada bagian turbin yang bergerak secara rotasi.

Sebagai Pembersih ( Oil Cleaner ) dimana oli yang telah kotor sebagai akibat dari

benda-benda yang berputar dari turbin akan terdorong ke luar secara sirkuler oleh

oli yang masuk .

7. GLAND PACKING

Sebagai Penyekat untuk menahan kebocoran baik kebocoran Uap maupun kebocoran oli.

8. LABIRINTH RING

Mempunyai fungsi yang sam dengan gland packing.

9. IMPULS STAGE

Adalah sudu turbin tingkat pertama yang mempunyai sudu sebanyak 116 buah

10. STASIONARY BLADE

Adalah sudu-sudu yang berfingsi untuk menerima dan mengarahkan steam yang masuk.

11. MOVING BLADE

Adalah sejumlah sudu-sudu yang berfungsi menerima dan merubah Energi Steam menjadi

Energi Kinetik yang akan memutar generator.

12. CONTROL VALVE

Adalah merupakan katup yang berfungsi untuk mengatur steam yang masuk kedalam

turbin sesuai dengan jumlah Steam yang diperlukan.

13. STOP VALVE

Adalah merupakan katup yang berfungsi untuk menyalurkan atau menghentikan aliran

steam yang menuju turbin.

14. REDUCING GEAR

Adalah suatu bagian dari turbin yang biasanya dipasang pada turbin-turbin dengan

kapasitas besar dan berfungsi untuk menurunkan putaran poros rotor dari 5500rpm

menjadi 1500 rpm.

Bagian-bagian dari Reducing Gear adalah :

Gear Cassing adalah merupakan penutup gear box dari bagian-bagian dalam reducing

gear.

Pinion ( high speed gear ) adalah roda gigi dengan type Helical yang putarannya

merupakan putaran dari shaft rotor turbin uap.

Gear Wheal ( low speed gear ) merupakan roda gigi type Helical yang putarannya akan

mengurangi jumlah putaran dari Shaft rotor turbin yaitu dari 5500 rpm menjadi 1500

rpm.

Pinion Bearing yaitu bantalan yang berfungsi untuk menahan / menerima gaya tegak

lurus dari pinion gear.

Pinion Holding Ring yaitu ring berfungsi menahan Pinion Bearing terhadap gaya radial

shaft pinion gear.

Wheel Bearing yaitu bantalan yang berfungsi menerima atau menahan gaya radial dari

shaft gear wheel.

Wheel Holding Ring adalah ring penahan dari wheel Bearing terhadap gaya radial atau

tegak lurus shaft gear wheel.

Wheel Trust Bearing merupakn bantalan yang berfungsi menahan atau menerima gaya

sejajar dari poros gear wheel ( gaya aksial ) yang merupakan gerak maju mundurnya

poros.

Gambar. Komponen Turbin Uap

E. CARA PENGOPERASIAN TURBIN UAP

Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk menjalankan turbin uap adalah sebagai

berikut :

1. Persiapan sebelum dijalankan

Sebelum turbin uap dijalankan terlebih dahulu kita harus persiapkan segala sesuatu yang

berhubungan dengan turbin uap tersebut, baik mengenai minyak pelumas maupun

peralatan lain. Persiapan juga meliputi pemeriksaan alat-alat, yaitu :

a. Air pendingin

b. Pipa air pendingin

c. Minyak pelumas

d. Pengecekan katup uap

e. Keadaan uap yang akan masuk ke turbin uap

2. Menjalankan turbin uap

1) Saat komisioning perdana :

Isilah tangki minyak hingga terlihat pada gelas penduga.

2) Pengoperasian selanjutnya :

a. Periksa permukaan minyak di dalam tangki. Permukaan minyak harus tampak pada

gelas penduga.

b. Periksa roda tangan dari servomotor dalam keadaan tertutup habis ke kanan.

c. Periksa apakah semua kerangan kondensasi pintu uap masuk dan uap keluar sudah

terbuka. Untuk pembuangan air kondensasi secara otomatis, maka pada setiap

sistem uap masuk dan uap keluar harus dipasang steam trap otomatis dan yang

harus diamati dengan berkelanjutan.

d. Buka kerangan uap keluar

e. Buka kerangan uap masuk.

f. Tekan tombol pegas governor cantilevel.

g. Putar roda tangan dari penyetel putaran (speed adjusting device) sehingga minyak

tersalur ketitik-titik pelumasan secara sempurna.

h. Periksa tombol trip transmitter pada posisi terangkat. Apabila belum, tekan tombol

switch valve.

i. Putar roda tangan servomotor arah ke kiri hingga turbin jalan.

j. Teruskan putar untuk melajukan turbine pada putaran kerja.

k. Hentikan pompa turbo dengan cara menutup kerangan uap untuk itu.

l. Putar roda tangan dari alat penyetel putaran ke kanan hingga governor cantilever

bekerja untuk mengatur.

m. Putar roda tangan servomotor ke kiri sampai habis, kemudian kembalikan 1/4

putaran.

n. Atur putaran dengan menggunakan speed adjusting device.

o. Tutup kerangan bypass pada pipa drain dan buka kerangan steam trap.

p. Buka kerangan air untuk pendingin minyak sehingga termometer pada cooler

outlet menunjukkan 40-45 0C.

3. Menghentikan turbin uap

a. Langkah Biasa

1. Putar roda tangan servomotor ke kanan sampai habis, kemudian kembalikan 1/4

putaran.

Perhatian :

Hanya pada waktu darurat saja, turbin boleh dimatikan melalui trip transmitter.

2. Apabila tekanan minyak pengatur turun kebawah maka turbo pompa dijalankan.

3. Hentikan pompa turbo apabila bagian-bagian turbin yang dilalui uap telah menjadi

dingin sehingga bantalan tidak lagi melampaui 1000C.

4. Tutup kerangan uap masuk

5. Tutup kerangan uap keluar

6. Buka kerangan bypass pada pipa kondensasi dan tutup keran steam trap.

7. Tutup kerangan air pendingin.

Perhatian:

Apabila turbin berhenti secara otomatis (mandiri), maka pompa turbo harus dihidupkan

dengan segera.

b. Langkah Darurat (emergency)

1. Tekan tombol trip transmitter.

2. Atau tekan tombol solenoid valve di panel (tombol emergency).

Lakukan urutan penghentian turbin secara biasa.