Sabtu, 11 November 2017

Pengertian, Prinsip, Cara Kerja, Bagian - Bagian dan Jenis Turbine Air | Dunia Pembangkit Listrik

DUNIA PEMBANGKIT LISTRIK - Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Pada kesempatan kali ini saya akan membahas mengenai Turbin Air.

Gambar. Ilustrasi


Dalam suatu pembangkit listrik tenaga air (PLTA) pasti akan berjumpa dengan turbin air. Lalu, apa turbin air itu ???  Turbin air adalah alat untuk mengubah energi potensial air menjadi menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini kemudian diubah menjadi energi listrik oleh generator.

PRINSIP KERJA TURBIN AIR

Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Berdasarkan prinsip kerja turbin air dibedakan menjadi 2 macam yaitu :
a.        Turbin Impuls
Turbin impuls adalah turbin air yang cara kerjanya merubah seluruh energi air(yang terdiri dari energi potensial+tekanan+kecepatan) yang tersedia menjadi energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi kinetik. Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada nozle. Air keluar nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnyaroda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran airyang keluar dari nozle tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan. Contoh turbin impuls adalah turbin Pelton.

b.        Turbin Reaksi
Turbin reaksi adalah turbin yang cara kerjanya merubah seluruh energi air yang tersedia menjadi energi kinetik. Turbin jenis ini adalah turbin yang paling banyak digunakan. Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksisepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.


  BAGIAN - BAGIAN SECARA UMUM TURBIN

a)        Rotor yaitu bagian yang berputar pada sistem yang terdiri dari :
-  Sudu-sudu berfungsi untuk menerima beban pancaran yang disemprotkan oleh nozzle.
-  Poros berfungsi untuk meneruskan aliran tenaga yang berupa gerak putar/ yang dihasilkan oleh sudu.
- Bantalan berfungsi sebagai perapat-perapat komponen-komponen dengan tujuan agar tidak mengalami kebocoran pada sistem.

b)        stator yaitu bagian yang diam pada sistem yang terdiri dari :
    -   Pipa pengarah/nozzle berfungsi untuk meneruskan alira fluida sehingga tekanan dan kecepatan alir fluida yang digunakan di dalam sistem   besar.
    -    Rumah turbin berfungsi sebagai rumah kedudukan komponen komponen dari turbin.

Gambar. Penampakan Turbin Air
Baca juga : Pengertian Rangkaian Seri, Paralel Dan Paralel

    JENIS - JENIS TURBIN AIR

a.      Turbin Pelton
Turbin Pelton termasuk jenis turbin impuls yang merubah seluruh energi air menjadi energi kecepatan sebelum memasuki runner turbin. Perubahan energi ini dilakukan didalam nozzle dimana air yang semula mempunyai energi potensial yang tinggi diubah menjadi energi kinetis. Pancaran air yang keluar dari nozzle akan menumbuk bucket yang dipasang tetap sekeliling runner dan garis pusat pancaran air menyinggung lingkaran dari pusat bucket.
Kecepatan keliling dari bucket akibat tumbukan yang terjadi tergantung dari jumlah dan ukuran pancaran serta kecepatannya. Kecepatan pancaran tergantung dari tinggi air di atas nozzlenya serta effisiensinya.

b.      Turbin turgo
Turbin turgo Dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda keuntungan kerugian juga sama

c.       Turbin crossflow
Turbin Cross-Flow adalah salah satu turbin air dari jeis turbin aksi  (impulse turbine).
Pemakaian jenis Turbin Cross-Flow lebih menguntungkan dibanding dengan pengunaan kincir air maupun jenis turbin mikro hidro lainnya. Penggunaan turbin ini untuk daya yang sama dapat menghemat biaya pembuatan penggerak mula sampai 50 % dari penggunaan kincir air dengan bahan yang sama. Penghematan ini dapat dicapai karena ukuran Turbin Cross-Flow lebih kecil dan lebih kompak dibanding kincir air.

d.      Turbin francis
Turbin Francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar.  Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial. 
Turbin francis bekerja dengan memakai proses tekanan lebih. Pada waktu air masuk ke roda jalan, sebagian dari enrgi tinggi jatuh telah bekerja di dalam sudu pengarah diubah sebagai kecepatan air masuk. Sisa energi tinggi jatuh dimanfaatkan dalam sudu jalan, dengan adanya pipa isap memungkinkan energi tinggi jatuh bekerja di sudu jalan dengan semaksimum mungkin. Turbin yang dikelilingi dengan sudu pengarah semuanya terbenam dalam air. Air yang masuk kedalam turbin dialirkan melalui pengisian air dari atas turbin (schact) atau melalui sebuah rumah yang berbentuk spiral (rumah keong). Semua roda jalan selalu bekerja. Daya yang dihasilkan turbin diatur dengan cara mengubah posisi pembukaan sudu pengarah. Pembukaan sudu pengarah dapat dilakuakan dengan tangan atau dengan pengatur dari oli tekan(gobernor tekanan oli), dengan demikian kapasitas air yang masuk ke dalam roda turbin bisa diperbesar atau diperkecil. Pada sisi sebelah luar roda jalan terdapat tekanan kerendahan (kurang dari 1 atmosfir) dan kecepatan aliran yang tinggi. Di dalam pipa isap kecepatan alirannya akan berkurang dan tekanannya akan kembali naik sehingga air bisa dialirkan keluar lewat saluran air di bawah dengan tekanan seperti keadaan sekitarnya.

e.       Turbin kaplan propeller
Turbin Kaplan termasuk kelompok turbin air reaksi jenis baling-baling (propeller). Keistimewaannya adalah sudut sudu geraknya (runner) bisa diatur (adjustable blade) untuk menyesuaikan dengan kondisi aliran saat itu yaitu perubahan debit air. Pada pemilihan turbin didasarkan pada kecepatan spesifiknya. Turbin Kaplan ini memiliki kecepatan spesifik tinggi (high spesific speed). Turbin kaplan bekerja pada kondisi head rendah dengan debit besar . Pada perancangan turbin Kaplan ini meliputi perancangan komponen utama turbin Kaplan yaitu sudu gerak (runner), sudu pengarah (guide vane), spiral casing , draft tube dan mekanisme pengaturan sudut bilah sudu gerak.
Pemilihan profil sudu gerak dan sudu pengarah yang tepat untuk mengasilkan torsi yang besar. Perancangan spiral casing dan draft tube menggunakan persamaan empiris . Perancangan mekanisme pengatur sudut bilah (β) sudu gerak dengan memperkirakan besar sudut putar maksimum sudu gerak berdasarkan jumlah sudu, debit air maksimum dan minimum. Turbin Kaplan ini dirancang untuk kondisi head 4 m dan debit 5 m³/s. Akhirnya dari hasil perancangan turbin Kaplan ini didapatkan dimensi dari komponen utama turbin yang diwujudkan ke dalam bentuk gambar kerja dua dimensi.

Demikian yang bisa saya jelaskan semoga bermanfaat bagi para pembaca sekaliann. Saran dan kritik silahkan klik di sini.

Jumat, 20 Oktober 2017

Vibrasi Turbin

Vibrasi turbin dipengaruhi beberapa komponen-komponen pendukung sehingga dapat menghasilkan suatu energi yang dapat dipergunakan untuk membangkitkan peralatan yang memerlukan energi listrik. Proses energi yang dilakukan adalah vibrasi turbinVibrasi turbin Melakukan proses penghasil energi dengan air, dialirkan melalui pipa pesat, energi potensial diubah menjadi energi kinetik dimana sejumlah energi akan hilang karena gesekan yang merubah energi gerak menjadi energi panas. Turbin bermacam-macam bentuk dan prosesnya, ada turbin uap, turbin angin, turbin air, dll.


Gambar. Turbin Uap


Berikut berbagai macam yang meliputi turbin air ada porpeller turbine, francis turbine, kaplan turbine, pelton turbine. Turbin merupakan alat yang beroperasi dalam proses penghasil energi panas untuk menghasilkan energi yang berbeda. Pada setiap mesin pasti ada sebuah getaran yang sangat diperhatikan adalah torsional vibrationTorsional vibration merupakan proses dimana bagian pusat badan turbin yang diputar pada saat terjadi proses perputaran, terjadi pula gaya lintang tertentu yang arahnya sama dengan rotasi poros. Proses ini cenderung menciptakan pembengkokan pada poros.

Getaran pada turbin pun terjadi pada getaran sudu (mangkok turbin), bila proses turbin pada sebuah rakitan sudu terkena oleh gaya sesaat akan terjadi getaran, getaran-getaran ini biasa disebut dengan getaran bebas. Getaran-getaran ini merupakan proses yang terjadi pada turbin sehingga kesinambungan turbin dan komponen-komponen turbin lainnya harus saling mendukung dalam proses kinerja. Karena jika salah satu komponen yang berperan pada turbin mengalami pengikisan atau permasalahan akan menyebabkan penghasilan energi kurang optimal. Penyebab umum terjadinya getaran:
  • Pemilihan bahan dan material yang tidak memenuhi standarisasi yang digunakan untuk turbin atau komponen-komponennya.
  • Cara pemasangan atau penempatan turbin tersebut belum tepat sempurna.
  • Penyeimbangan yang tidak sesuai.
  • Adanya gaya-gaya yang mengganggu kinerja turbin.
  • Perbedaan ukuran-ukuran laluan sudu (terjadi akibat ketidaktelitian saat perakitan atau pembuatan).
  • Adanya benda-benda asing yang turut serta dalam aliran fluida, yang dapat mengakibatkan ketidakseimbangan pada kinerja turbin, perputaran turbin, dll.

Semua permasalahan dengan kinerja turbin yang disebabkan oleh getaran getaran yang memungkinkan terjadi dapat menimbulkan penurunan kinerja turbin dan kerusakan fisik yang terlihat kasat mata, berikut faktor-faktor yang dapat terjadi:
  • Kerusakan pada komponen-komponen turbin berupa:
    1. kropos pada komponen komponen turbin.
    2. perubahan bentuk permukaan komponen turbin.
    3. perubahan bentuk komponen-komponen turbin ,dll
  • Terjadinya polusi suara atau bunyi di daerah sekitar kompinen turbin.
  • Penurunan kecepatan rotasi turbin.
  • Penurunan drastis pada efisiensi turbin.
  • Penurunan kecepatan putaran torsional poros generator.
  • Penuruan daya hasil produksi, dll.

Kinerja turbin merupakan proses yang harus sangat diperhatikan. Oleh karena itu, condition monitoringdapat berperan sebagai pendukung dalam memantau serta merawat komponen-komponen pada turbin. Condition monitoring umunya digunakan secara berkala sesuai standarisasi dan kebutuhan pada turbin bertujuan untuk meminimalisir dampak-dampak negatif yang memungkinkan penurunan kinerja pada turbin.

Sabtu, 04 Februari 2017

Alat Bantu Boiler Dan Turbin

Alat Bantu Boiler Dan Turbin
Alat bantu boiler
1. Indust Draft Fan (IDF) berfungsi untuk menghisap gas sisa pembakaran (flue gas) dari boiler menuju cerobong (stack) dan sekaligus membuat tekanan boiler menjadi minus/vacum.
2. Force Draft Fan (FDF) yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengahasilkan udara pembakaran dengan cara mendorong udara luar menuju ke ruang bakar yang sebelumnya dipanasi terlebih dahulu oleh Secondary Air Heater (SAH).
3. Primary Air Fan (PAF) yaitu suatu alat yang berfungsi menghasilkan udara untuk menghembuskan batu bara yang dihaluskan di Mill Pulverizer menuju ke ruang bakar . Sebelum udara dipakai terlebih dahulu  dipanasi oleh Primery Air Heater ( PAH ) dan temperaturnya dikontrol oleh Control Dumper (Inlet Guide Fan). Heater ini juga memanfaatkan gas buang (flue gas).
4. Seal Air Fan (SAF) yaitu alat yang berfungsi menghasilkan udara sebagai udara perapat yang digunakan pada Coal Feeder, Mill Pulperizer dan acces udara pada boiler.
5. Mill Pulverizer yaitu suatu alat yang berfungsi untuk menghaluskan batu bara hingga  menjadi serbuk halus (tepung batubara) sebelum dihembuskan oleh udara primary menuju ruang pembakaran.
6. Coal Feeder yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengatur laju aliran ( Flow ) batu bara dari Coal Banker menuju Mill Pulverizer.
7. Economizer adalah preheater feedwater berfungsi  untuk meningkatkan temperatur air (pemanasan awal) sebelum masuk ke boiler untuk selanjutnya dialirkan ke steam drum, dengan memanfaatkan gas buang (flue gas) sebagai media pemanas. Komponen ini berada dalam boiler yang terdiri dari rangkaian pipa-pipa  (tubes) yang menerima air dari inlet.
8. Drum Boiler adalah suatu alat pemisah antara uap dan air, dengan bantuan separator uap dipisahkan menuju saluran pemanas lanjut, sedangkan air disalurkan lagi menuju pipa-pipa boiler .
9. Mini boiler adalah pepmbuat uap untuk start awal yang digunakan untuk membantu proses sirkulasi air dan uap menggunakan bahan bakar HSD dan bilamana sudah mendapatkan uap dari boiler mini boiler ini dimatikan.
Alat bantu Turbin
1. Condensate Extarction Pump ( CEP ) adalah suatu alat yang berfungsi untuk memompakan air condensate dari hot wel menuju Deaerator,dengan melewati preheater atau pemanas awal yang ada di gland steam condenser dan low pressure heate ( LPH ).
2. Boiler Feed Pump (BFP ) adalah pompa pengisi boiler yang memompakan air dari Deaerator,melewati pemanas awal pada High Pressure Heater ( HPH ) Menuju Economizer dan selanjutnya ke Drum Boiler.
3. Cooling Water Pump ( CWP ) adalah circulating pump yang memompakan air pendingin (cooling water) yang telah di dinginkan oleh cooling tower fan menuju condensor,selanjutnya setelah mengambil panas dari condensor air pendingin menuju cooling tower lg untuk di buang panasnya dan di pompakan lg oleh CWP menuju condensor lagi.
4. Vacum Pump adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengisap udara atau gas yang ada di dalam condensor agar tekanan menjadi kurang dari nol ( vacuum )
5. Open loop Auxiliary Cooling Water Pump (OACWP ) adalah pompa air pendingin yang berfungsi untuk memompakan air pendingin menuju close loop,generator cooller dan oil cooler
6. Close loop Auxiliary Coling Water Cooller ( CACWP ) adalah pompa air pendingin ( dgn menggunakan air demin ) yang berfungsi sebagai pendingin oil cooler compressor,oil cooler BFP,seal water Vacum Pump,oil cooler bearing draft sistem,oil cooler bearing motor mill pulverizer,dll.  Sistem transfer heatnya setelah di gunakan mendinginkan alat alat bantu tersebut air menuju exchanger dan panas air close loop di transferkan ke air open loop.
7. Control dan Service Compressor adalah alat bantu yang berfungsi sebagi penyedia udara control untuk menggerakkan valve – valve pneumatic,serta penyedia udara service untk keperluan cleaning.
8. Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengkondensasikan  uap bekas dari turbin menjadi air. Kondensor terbuat dari plat baja berbentuk silinder yang diletakkan secara mendatar dan didalamnya dipasang pipa-pipa pendingin yang terbuat dari kuningan paduan.