ANALISA TEMPERATUR UDARA AMBIEN TERHADAP …spmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/120309167391_2017.pdf · Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG). Salah satunya yaitu PLTG Site Senipah. PLTG

ANALISA TEMPERATUR UDARA AMBIEN TERHADAP

KINERJA TURBIN GAS LM6000 PG DI PLTG SENIPAH

KALIMANTAN TIMUR

TUGAS AKHIR

AHMAD SHALEH

NIM:120309167391

PROGRAM STUDI ALAT BERAT

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

2017

ANALISA TEMPERATUR UDARA AMBIEN TERHADAP

KINERJA TURBIN GAS LM6000 PG DI PLTG SENIPAH

KALIMANTAN TIMUR

TUGAS AKHIR

KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT

UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA DARI POLITEKNIK

NEGERI BALIKPAPAN

AHMAD SHALEH

NIM:120309167391

PROGRAM STUDI ALAT BERAT

JURUSAN TEKNIK MESIN


2017

ii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISA TEMPERATUR UDARA AMBIEN TERHADAP KINERJA TURBIN

GAS LM6000 PG DI PLTG SENIPAH


Disusun oleh:

Ahmad Shaleh

120309167391

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ida Bagus Dharmawan, S.T. M. Si. Mohamad Amin, S.Pd.T., M.PFis.

NIP. 197412312007011181 NIDK. 8831020016

Penguji I Penguji II

Zulkifli, S.T, M.T. Donny Sayogi Sandhi

NIP. 198508282014041003 NRP. 80110011

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Program Studi Alat Berat

Zulkifli, S.T, M.T.

NIP. 198508282014041003

iii

SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Ahmad Shaleh

Tempat / Tgl Lahir : Balikpapan / 24 Februari 1994

NIM : 120309167391

Menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul “ ANALISA TEMPERATUR

UDARA AMBIEN TERHADAP KINERJA TURBIN GAS LM 6000PG DI PLTG

SENIPAH KALIMANTAN TIMUR” adalah bukan merupakan hasil karya tulis

orang klain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam kutipan yang penulis

sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan saya buat dengan sebenar-benarnya dan apabila

pernyataan ini tidak benar saya bersedia mendapat sanksi akademis.

Balikpapan, 5 Mei 2017

Mahasiswa,

Materai 600

AHMAD SHALEH

NIM : 120309167391

v

SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH

KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademik Politeknik Negeri Balikpapan, saya yang bertanda tangan di

bawah ini :

Nama : Ahmad Shaleh

NIM : 120309167391

Program Studi : Teknik Mesin Alat Berat

Judul TA : Analisa Temperatur Udara Ambien Terhadap Kinerja Turbin

Gas LM 6000PG Di PLTG Senipah Kalimantan Timur

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk memberikan hak

kepada Politeknik Negeri Balikpapan untuk menyimpan, mengalih media atau

format-kan mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan

mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis/pencipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Dibuat di : Balikpapan

Pada Tanggal : 5 Mei 2017

Yang Menyatakan

Materai 6000

(Ahmad Shaleh)

iv

Karya ini kupersembahkan kepada

Ayahanda dan Ibunda tercinta

Hermanto dan Hariani

Saudariku yang kusayangi

Syarifah

Dosen Pembimbing 1 dan 2

Ida Bagus Dharmawan dan Mohamad Amin

Karyawan PLTG Senipah

Teman OJT Saya

Jerly dan Yomi

Dan semua orang – orang yang terlibat

dalam pembuatan Tugas Akhir ini

vi

ABSTRAK

Pembangkit listrik di Indonesia memiliki beberapa macam, diantaranya

Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG). Salah satunya yaitu PLTG Site Senipah.

PLTG ini menggunakan 2 buah unit pembangkit yaitu LM6000PG GTG#1 dan

GTG#2. PLTG menggunakan bahan bakar berupa gas dan udara sehingga hasil

pembakaran dari mesin ini sangat ramah lingkungan. Dalam prosesnya, mesin ini

membutuhkan udara yang bersih, karena udara yang kotor (terdapat asap, partikel

debu, dll) akan menyebabkan kerusakan bahkan dapat mengakibatkan fatal pada

mesin. Udara yang masuk ke dalam turbin akan dibagi menjadi 2, 80% sebagai media

pendingin dan 20% sebagai bahan bakarnya. Udara yang dihisap ke dalam turbin

akan menuju ke bagian sudu kompresi LPC (Low Pressure Compressor) dan

dimampatkan kembali pada bagian HPC (High Pressure Compressor) sehingga

temperatur udara akan naik, dan diperlukan system pendinginan. Untuk menurunkan

temperature pada udara ini, disemprotkan air ke bagian LPC agar temperature udara

akan semakin rendah yang membuat kandungan oksigen meningkat, dan hasil

pembakaran akan menjadi lebih baik. Temperatur ini harus dijaga agar output atau

beban yang dihasilkan akan tercapai dengan maksimal. Terdapat sensor – sensor yang

ada di bagian turbin yaitu di LPC (T2 untuk mengukur udara ambient), HPC (T25

untuk mengukur udara setelah di beri pendingin & T3 untuk mengukur udara

kompresi akhir) dan bagian exhaust combustion (T48 untuk mengukur temperature

setelah pembakaran). Tujuan penulis membuat analisa ini agar penulis dapat

membuktikan bahwa temperatur udara yang masuk ke turbin sangat berpengaruh

pada output atau beban turbin. Dan hal ini dapat dibuktikan dengan mengamati sensor

pada bagian turbin. Dengan menganalisa hasil dari pembacaan sensor tersebut, maka

dapat ditarik kesimpulan bahwa temperatur udara pada udara ambien sangat

berpengaruh terhadap hasil output pembakarannya.

Kata kunci : Temperatur, Udara Ambient, Kinerja Turbin

vi

ABSTRACT

Power plants in Indonesia have several kinds, including Gas Power Plant

(PLTG). One of them is PLTG Site Senipah. The PLTG uses 2 units of LM6000PG

GTG # 1 and GTG # 2. PLTG uses gas and air fuel so that the combustion results

from this machine is very environmentally friendly. In the process, this machine

requires clean air, because dirty air (there are smoke, dust particles, etc.) will cause

damage even can lead to fatal on the machine. The air entering the turbine will be

divided into 2, 80% as a cooling medium and 20% as fuel. The air sucked into the

turbine leads to the compression of the LPC compression valve (Low Pressure

Compressor) and is re-compressed in the HPC (High Pressure Compressor) section so

that the air temperature will rise, and a cooling system is required. To lower the

temperature of this air, sprayed water to the LPC so that the air temperature will be

lower which makes the oxygen content increases, and the combustion results will be

better. This temperature must be maintained so that the output or the resulting load

will be maximized. There are sensors in the turbine section of the LPC (T2 for

measuring ambient air), HPC (T25 for measuring air after cooling & T3 for

measuring final compression air) and exhaust combustion parts (T48 for measuring

temperatures after combustion) . The purpose of the authors to make this analysis so

that the authors can prove that the temperature of air into the turbine is very

influential on the output or turbine load. And this can be proven by observing the

sensors on the turbine. By analyzing the results of the sensor readings, it can be

concluded that the air temperature in the ambient air is very influential on the results

of the combustion output.

Keywords: Temperature, Ambient Air, Turbine Performance

Vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan rahmat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Proposal

Tugas Akhir ini dengan judul “ANALISA TEMPERATUR UDARA AMBIEN

TERHADAP KINERJA TURBIN GAS LM6000 PG DI PLTG SENIPAH

KALIMANTAN TIMUR.

Pembuatan proposal tugas akhir merupakan sebuah rencana dari pembuatan

Tugas Akhir yang akan menjadi syarat kelulusan pada program D3 atau sebuah

pengajuan judul untuk Tugas Akhir yang akan di buat.

Dengan selesainya proposal Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan banyak

pihak. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih, kepada:

1. Bapak Ramli S.T., M.M.selaku Direktur Politeknik Negeri Balikpapan.

2. Bapak Zulkkifli, ST, MT.selaku Kaprodi Jurusan Teknik Mesin Alat Berat.

3. Bapak Ida Bagus Dharmawan, S.T. M.Si. selaku Dosen Pembimbing 1 atas

bimbingan dan saran-sarannya.

4. Bapak Mohamad Mohamad Amin, S.Pd.T., M.PFis selaku Dosen Pembimbing 2

atas bimbingan dan saran-sarannya.

5. Seluruh Mahasiswa Politeknik Negeri Balikpapan terutama Jurusan Teknik Mesin

Alat Berat atas seluruh bantuannya.

6. Kedua Orang Tua dan Saudara-Sudara ku Tercinta atas doa dan motivasi..

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dari Proposal ini. Mengingat

kurangnya pengetahuan dan pengalaman penulis, oleh karena itu kritik dan saran

sangat penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini.

Balikpapan, 5 Mei 2017

Ahmad Shaleh

viii

DAFTAR ISI

Halaman

JUDUL ..................................................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... ii

SURAT PERNYATAAN ...................................................................................... iii

LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................ iv

SURAT PERNYATAAN ........................................................................................ v

ABSTRAK .............................................................................................................. vi

KATA PENGANTAR ........................................................................................... vii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... x

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................................. 2

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian .............................................................................................. 3

1.6 Statistika Penulisan ............................................................................................. 3

BAB II LANDASAN TEORI .................................................................................. 5

2.1 Penjelasan Umum ............................................................................................... 5

2.2 Pengertian Turbin Gas ......................................................................................... 6

2.3 Prinsip Kerja Turbin ............................................................................................ 7

2.4 Klasifikasi Turbin Gas ........................................................................................ 9

2.5 Siklus Turbin Gas ..............................................................................................12

2.6 Komponen Utama Turbin Gas ............................................................................14

2.6.1 Air Inlet Section ..............................................................................................14

ix

2.6.2 Compressor Section ........................................................................................15

2.6.3 Combustion Section ........................................................................................15

2.6.4 Turbine Section ...............................................................................................16

2.6.5 Exhaust Section ...............................................................................................17

2.6.6 Komponen Penunjang .....................................................................................17

2.7 Bahan Bakar Turbin Gas ....................................................................................19

2.8 Proses Pembakaran Turbin .................................................................................21

2.9 Aplikasi Turbin Gas ...........................................................................................22

2.10 Udara Ambien ..................................................................................................23

2.11 Water Wash .....................................................................................................24

2.12 Komposisi Gas .................................................................................................25

BAB III METODE PENELITIAN ........................................................................26

3.1 Jenis Penelitian ..................................................................................................26

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................................26

3.3 Tehnik Pengumpulan Data .................................................................................26

3.4 Diagram Alur Metode Penelitian ........................................................................28

3.5 Identifikasi dan Perumusan Masalah ..................................................................28

3.6 Tahap Perumusan Masalah .................................................................................29

3.7 Tahap Pengumpulan Data...................................................................................29

3.8 Tahap Pengolahan Data ......................................................................................29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN.................................................................33

4.1 Hasil Penelitian ..................................................................................................33

4.2 Pembahasan .......................................................................................................43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................48

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................48

5.2 Saran ..................................................................................................................48

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................49

LAMPIRAN ...........................................................................................................50

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Turbin LM6000 PG 1

Gambar 2.1 Mesin Pembakaran Dalam (Turbin dan Motor Bakar) 7

Gambar 2.2 Bagian – Bagian Pada Turbin Gas 8

Gambar 2.3 Turbin Gas Siklus Terbuka 9

Gambar 2.4 Turbin Gas Poros Tunggal 10

Gambar 2.5 Turbin Gas Poros Ganda 11

Gambar 2.6 Industrial Heavy Duty Gas Turbine 11

Gambar 2.7 Aircraft-derivative Gas Turbine 12

Gambar 2.8 Sistem Turbin Gas, Diagram P-v, Diagram T-s 13

Gambar 2.9 Ruang bakar dan Proses Pembakaran Turbin gas 21

Gambar 2.10 Prinsip Kerja Unit Pembangkit Turbin Gas 23

Gambar 2.11 Proses Pengukuran Kejernihan dan Kandungan Dari Air Buangan

Water Wash 27

Gambar 4.1 Filter Housing 30

Gambar 4.2 Pemasangan Canister Pada Filter Housing 30

Gambar 4.3 Canister Tidak Layak Pakai 31

Gambar 4.4 Tampilan Main Screen Pada Panel HMI 32

Gambar 4.5 Tampilan Turbine Overview Pada Panel HMI 32

Gambar 4.6 Grafik Perbedaan Temperatur Pada Sensor T2 34




Gambar 4.10 Grafik Output Turbin 38

Gambar 4.11 Grafik Gabungan Antara T2 Dengan Output Turbin 39

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Unsur Yang Terkandung Dalam Udara Ambien 2

Tabel 2.2 Daftar Kandungan Gas Yang Digunakan Sebagai Bahan Bakar 27

Tabel 3.1 Pengelompokkan Data 27

Tabel 4.1 Temperatur Udara Yang Berada Di Intake, Exhaust Combustion

Chamber Dan Output / Beban Yang Dihasilkan 34

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 ScreenShoot Turbine Overview tanggal 16 Juli 2016 Pukul 03.00 50



Lampiran 4 ScreenShoot Turbine Overview tanggal 16 Agustus 2016

Pukul 03.00 53


Pukul 08.00 54


Pukul 15.0 55

Lampiran 7 ScreenShoot Turbine Overview tanggal 16 September 2016

Pukul 03.00 56


Pukul 08.00 57


Pukul 15.00 58

Lampiran 10 ScreenShoot Turbine Overview tanggal 16 Oktober 2016

Pukul 03.00 59


Pukul 08.00 60


Pukul 15.00 61

Lampiran 13 ScreenShoot Turbine Overview tanggal 16 November 2016

Pukul 03.00 62

xiii


Pukul 08.00 63


Pukul 15.00 64

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini, perusahaan pembangkit listrik sudah menggunakan beberapa metode

sebagai pembangkit listrik seperti Diesel dengan bahan bakar solar, turbin air dengan

didorong oleh tenaga air, turbin uap yang didorong oleh tenaga panas bumi atau uap

air, atau turbin gas yang didorong oleh pembakaran bahan bakar gas. Turbin yang

menggunakan gas ini adalah Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG). PLTG Senipah

ini berada di bawah naungan PT. KEP menggunakan mesin yang memanfaatkan gas

sebagai bahan bakarnya, sehingga peranan gas dan udara sangat penting dalam proses

ini. PLTG Site Senipah adalah salah satu Pembangkit yang menggunakan mesin Jet

LM6000 PG buatan Jerman yang baru saja dicoba di Indonesia, khususnya di PLTG

Senipah ini.

Gambar 1.1 Turbin LM6000 PG

(Sumber : http://www.pennenergy.com/articles/pennenergy/2013/06/ge-

aeroderivative-gas-turbine-marks-major-milestones.html)

2

Udara merupakan salah satu peranan penting dalam kehidupan manusia. Udara pada

saat pagi hari, siang dan malam mempunyai kerapatan molekul udara yang berbeda,

karena adanya temperatur. Inilah yang menyebabkan udara pada saat malam hari

terasa lebih dingin dibandingkan siang hari, karena udara tersebut mengandung

oksigen lebih banyak ketimbang udara pada siang hari, karena adanya temperatur

tadi. Udara yang memiliki temperatur dingin atau rendah, memiliki kerapatan

molekul oksigen yang lebih tinggi sehingga menyebabkan pembakaran pada ruang

bakar turbin menjadi lebih baik dan maksimal. Pada siang hari kerapatan molekul

oksigen lebih sedikit atau renggang dibandingkan dengan malam hari, sehingga

diperlukan system pendinginan yang akan membuat temperatur udara yang masuk ke

ruang turbin menjadi lebih dingin dan memiliki ikatan oksigen yang lebih baik untuk

mencapai hasil pembakaran yang maksimal dan memberikan output yang lebih besar.

Penulis tertarik dengan pembahasan ini karena penulis ingin menganalisa apakah

temperatur udara yang masuk ke ruang bakar akan berpengaruh dengan hasil output

atau beban pada turbin, dan dampak yang ditimbulkan jika udara yang masuk ke

ruang bakar kurang mendukung seperti panas. Penulis juga akan menganalisa apakah

temperatur udara ambien dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor dari luar, dan berapa

komposisi yang tepat agar menghasilkan output turbin yang baik dan maksimal. Dan

apa yang dilakukan ketika temperatur udara ambien tinggi.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian – uraian yang telah dijelaskan di latar belakang, maka

disimpulkkan beberapa hal yang akan dijadikan rumusan masalah. Hal tersebut

adalah sebagai berikut :

1. Apa pengaruh dari temperatur udara ambien dengan proses pembakaran turbin di

dalam ruang bakar turbin?

2. Bagaimana cara menanggulangi jika udara ambien pada turbin kurang mendukung,

seperti udara yang memiliki temperatur tinggi?

3

3. Apa saja penyebab perubahan temperatur pada udara ambien sebelum memasuki

turbin gas?

1.3 Batasan Masalah

Dalam penulisan karya ilmiah ini, demi mencegah terjadinya pembahasan yang

kompleks dan luas, maka penulis hanya membahas tentang udara ambien dan sistem

kerja turbin gas secara singkat dengan temuan data yang diperoleh di lapangan pada

unit LM6000 PG.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penulis melakukan penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Dapat mengetahui seberapa besar output yang ditimbulkan oleh dari udara yang

memiliki temperatur yang berbeda.

2. Menganalisa seberapa jauh perbedaan temperatur udara yang masuk ke turbin pada

saat pagi, siang dan malam hari.

3. Mengetahui penyebab kenaikkan temperatur pada udara ambien di sekitar turbin.

1.5 Manfaat Penelitian

Penulis berharap bahwa tugas akhir ini memiliki manfaat diantaranya :

1. Dapat memberikan kontribusi kepada perusahaan yang pernah penulis datangi

sebagai tempat On The Job Training (OJT) yaitu PLTG Senipah.

2. Memberikan pengetahuan lebih terhadap komposisi udara ambien dan

kandungngannya.

3. Sebagai langkah awal yang dapat dilakukan ketika udara ambien yang berada dalam

ruang bakar memberikan dampak berbeda ketika ikatan oksigennya tinggi atau

rendah, sehingga dapat membuat output tenaga lebih baik dan maksimal.

4

1.6 Statistika Penulisan

Agar mempermudah pembacaan dan lebih terarah dalam membaca laporan tugas

akhir ini, maka penulis menyusun tugas akhir ini dalam 5 bab. Sistematika penulis

dari laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bagian ini terdiri dari latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan

penelitian, manfaat penelitian dan sistematika.

BAB II : LANDAAN TEORI

Merupakan uraian – uraian pendukung yang berhubungan dengan proses pengolahan

data dan dalam usaha pemecahan masalah tugas akhir ini.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Di dalam bab ini disajikan secara sederhana menguraikan variabel penelitian dan

definisi cara operasional. Penentuan sampel, jenis dan sumber data, metode

pengumpulan data, dan metode anilisi yang digunakan dalam penelitian.

BAB IV : HASIL PEMBAHASAN

Di dalam bab ini diuraikan deskripsi objek penelitian analisis data dan pembahasan

hasil penelitian.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Di dalam bab ini disajikan kesimpulan berdasarkan hasil analisa yang merupakan

jawaban dari perumusan masalah yang ada dan saran yang dapat digunakan

kedepannya.

DAFTAR PUSTAKA

Memuat daftar – daftar referensi yang digunakan penulis dalam menyusun tugas akhir

ini.

LAMPIRAN

Berisi lampiran – lampiran data.

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Penjelasan Umum

PLTG Senipah adalah sebuah perusahaan yang beralamat di Jl. Raya Balikpapan

– Handil KM 67 Senipah Kutai Kartanegara. PLTG Senipah dibawah naungan dari

GE (General Energy) bergerak di bidang listrik. PLTG Senipah menggunakan bahan

bakar berupa Gas sebagai bahan baku utama proses pembuatan listrik. Gas ini

dipasok dari PT. TOTAL yang setiap hari digunakan sebanyak ± 20.000 mmbtud.

PLTG Senipah menggunakan 2 buah unit yaitu GTG #1 dan GTG #2. Setiap hari

PLTG Senipah dapat memasok energi listrik sebesar 82 MW setiap hari. PLTG

Senipah sudah berdiri sejak 2011 dan memiliki karyawan sejumlah 52 orang. PLTG

Senipah ini merupakan Kerja Sama Operasi dari PT. Energi Prima Sejahtera dan PT.

WIKA Rekayasa Konstruksi. Turbin Gas yang dipakai oleh PLTG Senipah ini adalah

LM6000 PG dimana turbin jenis ini baru yang digunakan kedua di dunia setelah

negara Jerman.

Turbin gas adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari arus gas

pembakaran. Turbin memiliki kompresor yang dipasangkan dengan turbin serta

memiliki bilik pembakaran di bagian tengahnya. Energi ditambahkan di arus gas di

pembakaran, dimana udara dicampur dengan bahan bakar dan dinyalakan.

Pembakaran meningkatkan suhu, kecepatan dan volume dari aliran gas. Kemudian

diarahkan melalui sebuah penyebar (Nozzle) melalui baling-baling turbin, dan

mentenagai kompresor. Energi diambil dari bentuk tenaga shaft, udara terkompresi

dan dorongan, dalam segala kombinasi, dan digunakan untuk menggerakkan pesawat

terbang, kereta, kapal, generator dan bahkan tank.

Di dalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik berupa

putaran yang menggerakkan roda turbin sehingga menghasilkan daya. Bagian turbin

yang berputar disebut rotor atau roda turbin dan bagian turbin yang diam disebut

stator atau rumah turbin. Rotor memutar poros daya yang menggerakkan beban

(Generator listrik, pompa, kompresor atau yang lainnya_. Turbin gas merupakan

6

salah satu komponen dari suatu sistem turbin gas. Sistem turbin gas yang paling

sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.

Menurut Dr. J. T. Retaliatta, sistem turbin gas ternyata sudah dikenal pada jaman

“Hero of Alexandria”. Desain pertama turbin gas dibuat oleh John Barber, seorang

Inggris pada tahun 1791. Sistem tersebut bekerja dengan gas hasil pembakaran batu

bara, kayu atau minyak, kompresornya digerakkan oleh turbin dengan perantaraan

rantai roda gigi. Pada tahun 1872, Dr. F. Stolze merancang sistem turbin gas yang

menggunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang digerakkan langsung oleh

turbin reaksi tingkat ganda. Pada tahun 1908, sesuai dengan konsepsi H. Holzworth,

dibuat suatu sistem turbin gas yang mencoba menggunakan proses pembakaran pada

volume konstan. Tetapi usaha tersebut dihentikan karena terbentur pada masalah

konstruksi ruang bakar dan tekanan gas pembakaran yang berubah sesuai beban.

Tahun 1904, “Societe des Turbomoteurs” di Paris membuat suatu sistem turbin gas

yang instruksinya berdasarkan ruang bakar desain Armen Gaud dan Lemate yang

menggunakan bahan bakar cair. Temperatur gas pembakaran yang masuk sekitar 450º

C dengan tekanan 45 atm dan kompresornya langsung digerakkan oleh turbin.

Selanjutnya, perkembangan sistem turbin gas berjalan lambat hingga tahun 1935

sistem turbin gas mengalami perkembangan yang pesat dimana diperoleh efisiensi

sebesar ± 15%. Pesawat pancar gas yang pertama diselesaikan oleh “British Thomson

Houston Co” pada tahun 1937 sesuai dengan konsepsi Frank Whittle (Tahun 1930).

Saat ini sistem turbin gas telah banyak diterapkan untuk berbagai keperluan seperti

mesin penggerak generator listrik, mesin industry, pesawat terbang dan lainnya.

Sistem turbin gas dapat dipasang dengan cepat dan biaya investasi yang relatif rendah

jika dibandingkan dengan instalasi turbin uap dan motor diesel untuk pusat tenaga

listrik.

2.2 Pengertian Turbin Gas

Turbin gas adalah sebuah mesin panas pembakaran dalam, proses kerjanya

seperti motor bakar yaitu udara atmosfer dihisap masuk kompresor dan dikompresi,

kemudian udara dimampatkan dan masuk ke ruang bakar dan dipakai untuk proses

7

pembakaran, sehingga diperoleh suatu energi panas yang besar. Energi panas tersebut

diekspansikan pada turbin dan menghasilkan energi mekanik pada poros. Sisa gas

pembakaran yang keluar turbin menjadi energi dorong (turbin gas pesawat terbang).

Jadi jelas bahwa turbin gas adalah mesin yang dapat mengubah energi panas menjadi

energi mekanik atau dorong. Persamaan turbin gas dengan motor bakar adalah pada

proses pembakarannya yang terjadi di dalam mesin itu sendiri.

Disamping itu, proses kerjanya adalah sama yaitu : Hisap, Kompresi,

Pembakaran, Ekspansi dan Buang. Perbedaannya adalah terletak pada konstruksinya.

Motor bakar kebanyakan bekerja gerak bolak-balik (Reciprocating) sedangkan turbin

gas adalah mesin rotasi, proses kerja motor bakar bertahap (intermiten), untuk turbin

gas adalah kontinyu atau terus menerus dan gas buang pada motor bakar tidak pernah

dipakai untuk gaya dorong.

Gambar 2.1 Mesin Pembakaran Dalam (Turbin dan Motor Bakar)

(Sumber : http://dokumen.tips/documents/makalah-turbin-gas.html#)

Turbin gas bekerja secara kontinyu, tidak bertahap, semua proses yaitu hisap,

kompresi, pembakaran dan buang adalah berlangsung bersamaan. Pada motor bakar

yang prosesnya bertahap yaitu yang dinamakan langkah, yaitu langkah hisap,

kompresi, pembakaran, ekspansi dan langkah buang. Antara langkah satu dan lainnya

saling bergantung dan bekerja bergantian. Pada proses ekspansi turbin gas, terjadi

perubahan energi dari energi panas menjadi energi mekanik putaran poros turbin,

8

sedangkan pada motor bakar pada langkah ekspansi terjadi perubahan dari energi

panas menjadi energi mekanik gerak bolak-balik torak. Dengan kondisi tersebut,

turbin gas bekerja lebih halus dan tidak banyak getaran.

2.3 Prinsip Kerja Turbin Gas

Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet).

Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut,

sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk

kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan

cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakaran tersebut

berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar

hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke

turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke

sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk

memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik,

dan lain-lain. Setelah melewati turbin ini,gas akan dibuang keluar melalui saluran

buang (exhaust).

Gambar 2.2 Bagian-Bagian pada Turbin Gas


Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai

berikut :

9

1. Pemampatan (Compression) = Udara dihisap dan dimampatkan

2. Pembakaran (Combustion) = Bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang

bakar dengan udara yang dibakar.

3. Pemuaian (Expansion) = Gas hasil pembakaran memuai dan mengalir

keluar melalui nozel.

4. Pembuangan Gas (Exhaust) = Gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat

saluran pembuangan

Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugian-

kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan

berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian

tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas.

Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain :

1. Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan (Pressure

Losses) di ruang bakar.

2. Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan

terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.

3. Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan

perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.

4. Adanya Mechanical Loss, dan sebagainya.

2.4 Klasifikasi Turbin Gas

Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan lainnya.

Menurut siklusnya turbin gas terdiri dari ;

a. Turbin Gas Siklus Terbuka (Open Cycle)

10

Gambar 2.3 Turbin Gas Siklus Terbuka


Sebuah turbin gas siklus terbuka sederhana terdiri dari kompresor, ruang bakar

dan turbin. Kompresor mengambil udara ambien dan menaikkan tekanannya. Panas

ditambahkan pada udara di ruang bakar dengan membakar bahan bakar dan

meningkatkan suhunya.

Gas-gas yang dipanaskan keluar dari ruang pembakaran yang kemudian

diekspansi ke turbin membuat mekanik kerja. Selanjutnya daya yang dihasilkan oleh

turbin digunakan untuk mendorong kompresor dan sisanya digunakan untuk

digantikan terus-menerus. Jenis siklus ini dikenal sebagai siklus turbin gas terbuka

dan umum digunakan disebagian besar pembangkit listrik turbin gas karena memiliki

banyak kelebihan.

Sangat penting mencegah debu memasuki kompresor untuk meminimalkan erosi

dan deposisi pada bilah dan bagian-bagian kompresor dan turbin yang dapat merusak

profil dan efisiensinya. Pengendapan karbon dan abu pada bilah turbin sama sekali

tidak diinginkan karena akan mengurangi efisiensi turbin.

11

Gambar 2.4 Turbin Gas Poros Tunggal (Single Shaft)


b. Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)

Turbin jenis ini merupakan turbin gas yang terdiri dari turbin bertekanan tinggi

dan turbin bertekanan rendah, dimana turbin gas ini digunakan untuk menggerakkan

beban yang berubah seperti kompresor pada unit proses.

Gambar 2.5 Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)


Berdasarkan aplikasi dari turbin gas, diklasifikasikan dalam dua jenis, yaitu :

a. Industrial Heavy-duty Gas Turbin

1. Daya keluaran yang besar

2. Berumur panjang

3. Memiliki efisiensi paling tinggi dibanding tipe turbin gas lain.

4. Tidak berisik dibandingkan dengan aircraft-derivative gas turbin.

12

Gambar 2.6 Industrial heavy duty gas turbine


b. Aircraft-derivative gas turbine

1. Paling banyak digunakan pada Power Plant.

2. Biaya instalasi yang relatif murah.

3. Peralatan start-up membutuhkan daya yang kecil.

4. Proses start-up dan shut-down dapat dilakukan dengan cepat.

5. Dapat menangani fluktuasi perubahan beban dengan baik.

Gambar 2.7 Aircraft-derivative gas turbine


Berdasarkan kapasitas, turbin gas diklasifikasikan dalam dua jenis, yaitu :

a. Medium-range Gas Turbin

1. Kapasitas berkisar antara 5000 – 15.000 HP (3,7 – 11,2 MW)

2. Memiliki efisiensi yang cukup tinggi.

13

3. Pada kompresor terdapat 10 – 16 tingkat sudu, dengan rasio tekanan sekitar 5

– 11 psi.

4. Biasanya menggunakan generator untuk meningkatkan efisiensi.

b. Small Gas Turbine

1. Kapasitas dibawah 500 HP (3,7 MW)

2. Biasanya menggunakan kompresor sentrifugal.

3. Memiliki efisiensi sekitar 20% karena :

2.5 Siklus Turbin Gas

Tiga siklus turbin gas yang dikenal secara umum, yaitu :

a. Siklus Ericson

Merupakan siklus mesin kalor yang dapat balik (reversible) yang terdiri dari dua

proses isotermis dapat balik (reversible isotermic) dan dua proses isobarik balik

(reversible isobaric).

Proses perpindahan panas pada proses isobarik berlangsung di dalam komponen

internal (regenerator), dimana efisiensi termalnya adalah : hth = 1 – 𝑇1

𝑇ℎ, dimana T1 =

temperatur buang dan Th = temperatur panas.

(Sumber http://dokumen.tips/documents/makalah-turbin-gas.html#)

b. Siklus Stirling

Merupakan siklus mesin kalor dapat balik, yang terdiri dari dua proses isotermis

dapat balik (isothermal reversible) dengan volume tetap (isokhorik). Efisiensi

termalnya sama dengan efisiensi termal pada siklus Ericson.

c. Siklus Brayton

Siklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk turbin gas, sehingga

saat ini siklus ini yang sangat popular digunakan oleh pembuat mesin turbin atau

manufacturer dalam analisa untuk performance upgrading. Siklus Brayton ini terdiri

dari proses kompresi isentropic yang diakhiri dengan proses pelepasan panas pada

tekanan konstan. Pada siklus Brayton tiap-tiap keadaan proses dapat dianalisa secara

berikut :

14

Gambar 2.8 Sistem Turbin Gas, Diagram P-v, Diagram T-s


1. Proses 1 ke 2 (Kompresi isentropic)

Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor : Wc = ma (h2 – h1)

2. Proses 2 ke 3

Pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan. Jumlah kalor yang dihasilkan : Qa

= (ma + mf) (h3 – h2)

3. Proses 3 ke 4

Ekspansi isentropic didalam turbin. Daya yang dibutuhkan turbin : WT = (ma +

mf) (h3 – h4).

4. Proses 4 ke 1

Pembuangan panas pada tekanan konstan ke udara. Jumlah kalor yang dilepas :

QR = (ma + mf) (h4 – h1)


2.6 Komponen Utama Turbin Gas

Turbin gas tersusun atas komponen – komponen utama seperti air inlet section,

kompresor section, combustion section, turbine section, dan exhaust section.

Sedangkan komponen pendukung turbin gas adalah starting equipment, lube-oil

sistem, cooling sistem, dan beberapa komponen pendukung lainnya. Berikut ini

penjelasan tentang komponen utama turbin gas :

15

2.6.1 Air Inlet Section

Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum

masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari :

1. Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana di dalamnya

terdapat peralatan pembersih udara.

2. Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel

yang terbawa bersama udara masuk.

3. Pre-Filter, merupakan penyaring udara awal yang dipasang pada inlet house.

4. Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam

inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam

kompresor aksial.

5. Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat

memasuki ruang kompresor.

6. Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah

udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan.

2.6.2 Kompresor Section

Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow kompresor, berfungsi untuk

mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section sehingga bertekanan tinggi

sehingga pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan

tinggi yang dapat menimbulkan daya output yang besar. Aksial flow kompresor terdiri

dari dua bagian yaitu :

1. Kompresor Rotor Assembly. Merupakan bagian dari kompresor aksial yang

berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang

mengompresikan aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya

sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari

wheels, stubshaft, tie bolt, dan sudu-sudu yang disusun kosentris di sekeliling

sumbu rotor.

2. Kompresor Stator. Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari :

16

a. Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara

masuk ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide vane.

b. Forward Kompresor Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat

empat stage kompresor blade.

c. After Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade

tingkat 5 – 10.

d. Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai

tempat keluarnya udara yang telah dikompresi.

2.6.3 Combustion Section

Pada bagian ini terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida kerja

yang berupa udara bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa

energi panas yang diubah menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas

tersebut ke transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari

keseluruhan sistem adalah untuk mensuplai energi panas ke siklus turbin. Sistem

pembakaran ini terdiri dari komponen – komponen berikut yang jumlahnya bervariasi

tergantung besar frame dan penggunaan turbin gas. Komponen – komponen itu

adalah :

1. Combustion chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran antara

udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk.

2. Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber yang berfungsi

sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.

3. Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam

combustion liner.

4. Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga api kedalam

combustion chamber sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar.

5. Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas

panas agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin gas.

6. Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion

chamber.

17

7. Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses

pembakaran terjadi.

2.6.4 Turbin Section

Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi

energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak kompresor aksial dan

perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan kira-kira 60% digunakan untuk

memutar kompresornya sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan.

Komponen – komponen pada turbin section adalah sebagai berikut :

1. Turbin Rotor Case

2. First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage

turbine wheel.

3. First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik

dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa

putaran rotor.

4. Second Stage Nozzle dan Dafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas

ke second stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk

memisahkan kedua turbin wheel.

5. Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang

masih cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar

rotor yang lebih besar.

2.6.5 Exhaust Section

Exhasut section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran

pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas. Exhaust section terdiri dari

beberapa bagian yaitu Exhaust Frame Assembly, dan Exhaust Stack. Gas keluar dari

turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame assembly, lalu mengalir ke

exhaust plenum dan kemudian di difusikan dan dibuang ke atmosfir melalui exhaust

stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust

thermocouple dimana hasil pengukuran ini digunakan juga untuk data pengotrolan

18

temperatur dan proteksi temperature trip. Pada exhaust area terdapat 18 buah

thermokopel, yaitu 12 buah untuk temperature control dan 6 buah untuk temperature

trip.

2.6.6 Komponen Penunjang

Komponen yang menunjang dalam sistem turbin gas adalah sebagai berikut :

1. Starting Equipment

Berfungsi untuk melakukan start-up sebelum turbin bekerja. Jenis-jenis starting

equipment yang digunakan di unit-unit turbin gas pada umumnya adalah :

a. Diesel Engine, (PG – 9001A/B)

b. Inductor Motor, (PG – 9001 C/H dan KGT 4X01, 4X02 dan 4x03)

c. Gas Expansion Turbine (Starting Turbine).\

2. Coupling dan Accessory Gear

Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari poros yang bergerak ke

poros yang akan digerakkan. Ada tiga jenis coupling yang digunakan, yaitu:

a. Jaw Clutch, menghubungkan starting turbine dengan accessory gear dan HP

turbine rotor.

b. Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessory gear dengan HP

turbine rotor.

c. Load Coupling, menghubungkan low pressure turbine dengan kompresor

beban.

3. Fuel Sistem

Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas sistem dengan tekanan sekitar

15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan sebagai bahan bakar harus bebas dari cairan

kondensat dan partikel – partikel padat. Untuk mendapatkan kondisi tersebut diatas

maka sistem ini dilengkapi dengan knock out drum yang berfungsi untuk

memisahkan cairan - cairan yang masih terdapat pada fuel gas.

19

4. Lube Oil Sistem

Lube Oil Sistem berfungsi untuk melakukan pelumasan secara terus menerus

pada setiap komponen sistem turbin gas. Lube oil disirkulasikan pada bagian-bagian

utama turbin gas dan trush bearing juga untuk accessory gear dan yang lainnya. Lube

oil system terdiri dari :

a. Oil Tank (Lube Oil Reservoir)

b. Oil Quantity

c. Pump

d. Filter Sistem

e. Valving Sistem

f. Piping Sistem

Pada turbin gas terdapat tiga buah pompa yang digunakan untuk mensuplai lube

oil guna keperluan lubrikasi, yaitu :

a. Main Lube Oil Pump, merupakan pompa utama yang digerakkan oleh HP shaft

pada gearbox yang mengatur tekanan discharge lube oil.

b. Auxiliary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh

tenaga listrik, beroperasi apabila tekanan dari main pump turun.

c. Emergency Lube Oil Pump, merupakan pompa yang beroperasi jika kedua

pompa diatas tidak mampu menyediakan lube oil.

5. Cooling Sistem

Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah air dan udara. Udara

dipakai untuk mendinginkan berbagai komponen pada section dan bearing.

Komponen – komponen utama dari cooling system adalah :

a. Offbase Water Cooling Unit

b. Lube Oil Cooler

c. Main Cooling Water Pump.

d. Temperature Regulation Valve

e. Auxiliary Water Pump

20

f. Low Cooling Water Pressure Swich

2.7 Bahan Bakar Turbin Gas

Bahan bakar untuk turbin gas harus memenuhi persyaratan tertentu sebelum

digunakan pada proses pembakaran. Persyaratan tersebut yaitu bahan bakar

mempunyai kadar abu yang tidak tinggi. Dengan alasan, bahan bakar yang

mempunyai kadar abu yang tinggi, pada proses pembakaran dihasilkan gas

pembakaran yang mengandung banyak partikel abu yang keras dan korosif. Gas

pembakaran dengan karakteristik tersebut, akan mengenai dan merusak sudu – sudu

turbin pada waktu proses ekspansi pada temperatur tinggi.

Dengan persyaratan tersebut, bahan bakar yang memenuhi persyaratan adalah

bahan bakar cair dan gas. Bahan bakar cair dan gas cenderung mempunyai kadar abu

yang rendah jika dibandingkan dengan bahan bakar padar, sehingga lebih aman

digunakan sebagai bahan bakar turbin gas.

Bahan bakar yang digunakan turbin gas pesawat terbang, persyaratan yang harus

dipenuhi lebih ketat, hal ini karena menyangkut faktor keamanan dan keberhasilan

selama turbin gas beroperasi. Adapun persyaratannya adalah :

a. Nilai kalor per satuan berat dari bahan bakar harus tinggi. Dengan jumlah bahan

bakar yang sedikit dan ringan namun nilai kalornya tinggi sangat menguntungkan

karena mengurangi berat pesawat terbang secara keseluruhan.

b. Kemampuan menguap (Volatility) dari bahan bakar tidak terlalu tinggi, oleh

karena pada harga volatility yang tinggi bahan bakar akan mudah sekali menguap,

terutama pada ketinggian tertentu. Hal ini akan membahayakan karena bahan

bakar menjadi mudah terbakar. Disamping itu, saluran bahan bakar mudah

tersumbat karena uap bahan bakar.

c. Kemurnian dan kestabilan bahan bakar harus terjamin, yaitu bahan bakar tidak

mudah mengendap, tidak banyak mengandung zat-zat seperti air, debu, dan

belerang. Kandungan zat-zat tersebut apabila terlalu banyak akan sangat

membahayakan pada proses pembakaran. Khusus untuk belerang, zait ini akan

korosif sekali pada material sudu turbin.

21

d. Flash point dan titik nyala tidak terlalu rendah, sehingga penyimpanan lebih lama.

e. Grade-nya harus tinggi, bahan bakar harus mempunyai kualitas yang bagus, tidak

banyak mengandung unsur – unsure yang merugikan seperti dyes dan tretaetyl

lead.

Dengan karakteristik bahan bakar untuk turbin gas pesawat terbang seperti yang

disebutkan di atas, terlihat bahwa bahan bakar tersebut adalah bermutu tinggi, untuk

menjamin faktor keamanan yang tinggi pada operasi turbin gas selama penerbangan.

Kegagalan operasi berakibat sangat fatal yaitu turbin gas mati, pesawat terbang

kehilangan gaya dorong, kondisi ini dapat dipastikan pesawat terbang akan jatuh.

Bahan bakar pesawat yang biasa digunakan adalah dari jenis gasoline dan kerosene

atau campuran keduanya, tentunya sudah dimurnikan dari unsur – unsur yang

merugikan. Sebagai contoh, standar yang dikeluarkan American Society for Tinting

Material Spesification (ASTM) seri D-1655, yaitu Jet A, Jet A1, Jet B. Notasi A, A,

dan B membedakan titik bekunya.

2.8 Proses Pembakaran Turbin Gas

Pada gambar, dapat dilihat dari konstruksi komponen ruang bakar, apabila

digambarkan ulang dengan proses pembakaran adalah sebagai berikut :

Gambar 2.9 Ruang Bakar dan Proses Pembakaran Turbin Gas


22

Proses pembakaran dari turbin gas adalah mirip dengan pembakaran mesin

diesel, yaitu proses pembakarannya pada tekanan konstan. Prosesnya adalah sebagai

berikut; udara mampat dari kompresor masuk ruang bakar, udara terbagi menjadi

dua,yaitu udara primer yang masuk saluran primer, berada pada satu tempat dengan

nozel, dan udara mampat sekunder yang lewat selubung luar ruang bakar. Udara

primer masuk ruang bakar melewati swirler, sehingga alirannya berputar. Bahan

bakar kemudian disemprotkan dari nozel ke zona primer, setelah keduanya bertemu,

terjadi pencampuran. Aliran udara primer yang berputar akan membantu proses

pencampuran, hal ini menyebabkan campuran lebih homogen, pembakaran lebih

sempurna. Udara sekunder yang masuk melalui lubang – lubang pada selubung luar

ruang bakar akan membantu proses pembakaran pada zona sekunder. Jadi, zona

sekunder akan menyempurnakan pembakaran dari zona primer.

Disamping untuk membantu proses pembakaran pada zona sekunder, udara

sekunder juga membantu pendinginan ruang bakar. Ruang bakar harus didinginkan,

karena dari proses pembakaran dihasilkan temperatur yang tinggi yang merusak

material ruang bakar. Maka, dengan cara pendinginan udara sekunder, temperatur

ruang bakar menjadi terkontrol dan tidak melebihi dari yang diijinkan. Pada gambar

diatas, terlihat zona terakhir adalah zona pencampuran (dilute zone), adalah zona

pencampuran gas pembakaran bertemperatur tinggi dengan sebagian udara sekunder.

Fungsi udara sekunder pada zona itu adalah mendinginkan gas pembakaran yang

bertemperatur tinggi menjadi temperatur yang aman apabila mengenai sudu – sudu

turbin ketika gas pembakaran berekspansi. Disamping itu, udara sekunder juga akan

menambah massa dari gas pembakaran sebelum masuk turbin. Dengan massa yang

lebih besar energi potensial gas pembakaran juga bertambah.

Proses pembakaran pada turbin gas memerlukan udara yang berlebih, biasanya

sampai 30% dari kondisi normal untuk proses pembakaran dengan jumlah bahan

bakar tertentu. Kondisi ini akan berkebalikan, apabila udara pembakaran terlalu

berlimpah (lebih dari 30%), udara justru akan mendinginkan proses pembakaran dan

mati, karena panas banyak terbuang keluar melalui gas bekas yang bercampur udara

23

dingin sekunder. Dengan pemikiran yang sama, apabila jumlah udara kurang dari

normal, yaitu overheating, material ruang bakar bakar dan sudu-sudu turbin bekerja

melampaui kekuatannya dan ruang bakar dapat pecah, hal ini berarti turbin gas

berhenti bekerja atau proses pembakaran berhenti.

2.9 Aplikasi Turbin Gas

Salah satu contoh aplikasi turbin gas yang digunakan adalah Pembangkit Listrik

Tenaga Gas (PLTG).

Gambar 2.10 Prinsip Kerja Unit Pembangkit Turbin Gas


Gambar diatas menunjukkan prinsip kerja PLTG. Udara masuk ke kompresor

untuk dinaikkan tekanannya, kemudian udara tersebut dialirkan ke ruang bakar.

Dalam ruang bakar, udara bertekanan ini dicampur dengan bahan bakar dan dibakar.

Apabila digunakan bahan bakar gas (BBG), maka gas dapat langsung dicampur

dengan udara untuk dibakar, tetapi apabila digunakan bahan bakar minyak (BBM),

maka BBM ini harus dijadikan kabut terlebih dahulu kemudian baru dicampur

dengan udara untuk dibakar. Teknik mencampur bahan bakar dengan udara dalam

ruang bakar sangat mempengaruhi efisiensi pembakaran. Pembakaran bahan bakar

dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu tinggi. Gas hasil pembakaran ini

kemudian dialirkan menuju turbin untuk disemprotkan kepada sudu – sudu turbin

sehingga energi (enthalpy) gas ini dikonversikan menjadi energi mekanik dalam

24

turbin penggerak generator (dan kompresor udara) dan akhirnya generator

menghasilkan tenaga listrik.

2.10 Udara Ambien

Udara ambien adalah udara yang berada disekitar turbin. Udara ambien ini yang

nantinya akan digunakan oleh turbin sebagai bahan bakar. Maka dari itu, udara

ambien sangat berperan penting dalam proses pembakaran yang sempurna di dalam

turbin. Udara ambien itu sendiri memiliki beberapa kriteria, diantaranya sebagai

berikut :

Tabel 2.1 Unsur yang Terkandung dalam Udara Ambien (Keadaan Normal)

(Sumber :

https://belajar.kemdikbud.go.id/SumberBelajar/tampilajar.php?ver=12&idmateri=132

&lvl1=3&lvl2=2&lvl3=0&kl=7)

Ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan temperatur udara ambien akan

mengalami kenaikkan atau penurunan. Faktor – faktor yang mempengaruhi tersebut

diantaranya:

a. Sinar Matahari

25

Sinar matahari merupakan salah satu penyebab naiknya temperatur udara ambien

yang berada di sekitar turbin. Pada saat siang hari, matahari akan memberikan panas

pada udara ambient yang disebabkan oleh radiasi yang terpancar dari matahari. Panas

ini diserap oleh bumi dan mengakibatkan temperatur udara akan naik. Matahari juga

menyebabkan terjadinya pagi, siang dan malam. Pada saat malam hari, tidak adanya

sinar matahari membuat temperatur udara ambien akan menjadi rendah. Pada saat

pagi hari, sinar matahari masih belum terlalu lama sehingga temperatur udara ambien

masih cenderung normal. Pada siang dan sore hari, posisi matahari berada di titik

tinggi, yang menyebabkan temperatur udara ambien akan mengalami kenaikkan suhu

sehingga temperatur udara ambient akan panas.

b. Faktor Geografis

Indonesia terletak di sekitar garis khatulistiwa, yang menyebabkan Indonesia

hanya memiliki 2 musim saja, musim panas dan musim hujan. Indonesia terletak di

bumi bagian tengah, yang membuat Indonesia menjadi beriklim tropis. Indonesia juga

termasuk dalam iklim tropis basah karena tingkat kelembaban udaranya diatas 90%

disertai curah hujan yang tinggi. Temperatur udara ambien udara tahunan adalah 18º

C dan dapat mencapai 38º C saat musim panas. Walaupun memiliki iklim tropis

basah, namun udara terkadang lebih hangat karena Indonesia memiliki daerah

perairan yang cukup luas yang mengakibatkan temperatur udara ambien akan terasa

lebih hangat.

c. Perubahan Cuaca

Perubahan cuaca juga bisa mempengaruhi temperatur udara ambien. Sebagai

contoh saat saat pagi hari, cuara cerah. Namun saat siang hari, cuaca menjadi hujan,

dengan demikian temperatur udara ambien di sekitar turbin akan menurun karena

hujan tersebut. Namun jika hujan terjadi saat pagi hari dan saat siang hari menjadi

cerah, maka temperatur udara ambien pada turbin akan lebih panas disebabkan oleh

naiknya uap air yang berada di permukaan. Naiknya uap air ini disebabkan oleh sinar

matahari yang memanaskan air hujan tadi. Musim panas dan musim hujan juga dapat

26

mempengaruhi temperatur udara ambien. Saat musim panas, temperatur udara ambien

relatif tinggi karena sinar matahari yang terpapar hampir di sepanjang hari. Namun

saat musim hujan, sinar matahari cenderung tertutup hujan, sehingga udara ambien

akan menjadi dingin.

Udara ambien juga memiliki zat pengotor turbin yang dapat menyebabkan plak

atau bahkan penyumbatan pada saluran masuk turbin. Salah satunya adalah asap.

Asap merupakan hasil pembakaran tidak sempurna yang mengandung minyak.

Minyak ini akan melekat pada sudu-sudu turbin dan membuat sudu turbin menjadi

berat dan sulit untuk memutar, sehingga beban akan lebih tinggi namun output yang

dihasilkan justru berkurang. Asap ini diperoleh dari berbagai sumber, salah satu

contohnya ialah pembakaran lahan gambut yang berada disekitar area PLTG atau

turbin. Ini akan menyebabkan udara akan tercemar dan turbin akan ‘kotor’ sehingga

diperlukan proses maintenance turbin yang dinamakan “Water Wash”.

2.11 Water Wash

Water Wash adalah sebuah treatment pada turbin dimana bagian dalam turbin

dicuci dengan larutan berupa air dan adrox. Adrox adalah semacam detergent turbin

yang tidak memiliki sifat korosif pada sudu-sudu turbin sehingga aman jika

diaplikasikan ke bagian dalam turbin. Water wash ini akan mencuci sudu-sudu yang

kotor oleh plak-plak minyak. Water wash ini dilakukan beberapa kali, hingga

didapatkan air buangan dari proses water wash ini menjadi bersih.

Gambar 2.11 Proses Pengukuran Kejernihan dan Kandungan Dari Air Buangan

Water Wash

27

2.12 Komposisi Gas

Komposisi gas yang digunakan pada turbin gas umumnya terdiri dari gas metan,

namun terdapat beberapa unsur yang ikut tercampur dalam bahan gas yang

digunakan. Unsur tersebut akan ditampilkan pada tabel berikut :

Tabel 2.2 Daftar Kandungan Gas yang digunakan Sebagai Bahan Bakar

No. Nama Senyawa Lambang Unsur % MOLE

1. Methane C1 85,069 %

2. Carbon Dioxide CO2 5,693 %

3. Ethane C2 4,214 %

4. Propane C3 2,990 %

5. Normal Butane n-C5 0,694 %

6. Iso Butane i-C4 0,567 %

7. Hexane Plus C6+ 0,312 %

8. Iso Pentane i-C5 0,242 %

9. Normal Pentane n-C5 0,160 %

10. Nitrogen N2 0,059%

Total 100,00%

28

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Penelitian yang dilakukan oleh penulis termasuk ke dalam jenis penelitian

Analisis karena peneliti memerlukan data dan dokumentasi dari lapangan yang

selanjutnya akan diproses dan diolah menjadi sebuah informasi. Pengambilan data

yang dilakukan di dalamnya seperti kegiatan observasi, dokumentasi, diskusi dengan

Pengawas di lokasi OJT, dan konsultasi dengan beberapa karyawan di sana.

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian

Penulis mengumpulkan data yang diperlukan selama masa OJT (On The Job

Training) di PLTG Senipah yang berada di Jl. Raya Balikpapan –Handil Km. 67

Teluk Pemedas Samboja Kutai kartanegara, Kalimantan Timur selama 5 bulan (13

Juli 2016 – 30 November 2016).

3.3 Tehnik Pengumpulan Data

Teknik pengumpulan data yang digunakan penulis dalam penelitian ini adalah

sebagai berikut :

1. Mencatat informasi output tenaga yang dikeluarkan oleh Turbin Gas saat subuh,

pagi dan siang hari.

2. Observasi yaitu tindakan turun ke unit ketika unit sedang down time atau mati,

sehingga dapat melihat kondisi turbin dengan sendirinya. Selain melihat kondisi

unit turbin, peneliti juga melihat kondisi udara ambien yang ada di sekitar turbin,

kemudian mencari dampak yang ditimbulkan oleh udara ambien ke turbin.

3. Dokumentasi yaitu pengambilan foto-foto terkait input udara ke turbin, blade

turbin, air filter turbin, canister turbin, udara ambien di sekitar turbin, serta proses

pembuangan hasil pembakaran dari turbin ke udara.

29

4. Wawancara yaitu kegiatan yang dilakukan dengan menanyakan hal-hal yang

berhubungan dengan udara ambien dan kerja turbin yang bertujuan untuk

mendapatkan data dan informasi dari unit turbin yang berhubungan dengan analisa

temperatur udara yang penulis angkat.

Data-data yang telah didapatkan kemudian di kelompokkan sesuai dengan

kelompok, jenis dan sumber dari masing-masing data. Berikut ini adalah tabel

pengelompokkan data sesuai dengan data-data yang telah didapatkan dengan

menggunakan teknik pengumpulan data.

Tabel 3.1 Pengelompokkan Data

Kelompok

Data Data Jenis Data Sumber

Kualitatif

a. Foto unit turbin gas unit 1 dan 2

b. Foto HMI Turbin pada saat keadaan subuh, pagi

dan siang.

c. Wawancara dengan Karyawan tentang

temperatur udara turbin

Primer Observasi

Lapangan

Kuantitatif a. Manual Book Turbine LM 6000 PG Sekunder Observasi

Lapangan

30

3.4 Diagram Alur Metode Penelitian

3.5 Identifikasi dan Perumusan Masalah

Dalam sebuah penelitian, identifikasi sebuah masalah merupakan tahap yang

paling awal untuk dilakukan. Dalam hal ini, identifikasi masalah masih pada bentuk

konsep yang akan digunakan untuk menjadi dasar sebuah penelitian. Pada tahap ini

31

penulis tertarik untuk menganalisa temperatur udara yang berbeda setiap subuh, pagi

dan siang hari di sekitar turbin.

3.6 Tahap Perumusan Data

Pada dasarnya penelitian itu dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan data

yang dapat digunakan untuk memecahkan masalah, pada tahap ini, penulis

melakukan proses merumuskan masalah yang telah ditentukan. Untuk lebih

memperjelas, maka penulis juga melakukan studi literatur dari berbagai buku maupun

internet sebagai acuan dalam merumuskan masalah yang sedang diamati, yaitu

perbedaan temperatur udara ambien disekitar turbin yang akan mempengaruhi output

turbin.

3.7 Tahap Pengumpulan Data

Dalam tahap ini, penulis mengambil 2 pengumpulan sumber data, yaitu data

primer dan data sekunder. Data primer yang dapat dikumpulkan oleh penulis yaitu

data foto screen shot HMI (Human Machine Interface) dan data wawancara dari

narasumber, salah satunya adalah karyawan di PLTG Senipah tersebut. Penulis juga

mengumpulkan data sekunder yang berupa manual book LM 6000 PG yang

digunakan sebagai pedoman pada turbin gas di PLTG tersebut. Data tersebut

digunakan oleh penulis untuk menunjang data primer untuk memperinci masalah

yang akan diangkat oleh penulis.

3.8 Tahap Pengolahan Data

Setelah penulis memperoleh data primer dan sekunder di atas, maka penulis

memulai analisa dengan melihat waktu kritikal sebagai acuan perbedaan temperatur.

Di sini penulis mengambil 3 waktu, pada pukul 03.00 dimana udara ambien memiliki

temperatur rendah, pukul 08.00 dimana udara ambien memiliki temperatur normal,

dan pukul 15.00 dimana udara ambien memiliki temperatur tinggi. Dari sini penulis

akan melihat data foto screen shot yang menunjukkan temperatur udara yang masuk

ke ruang bakar turbin, dan output beban yang dihasilkan oleh turbin tersebut. Dan

32

peneliti juga melihat system pendingin yang digunakan ketika udara yang masuk ke

ruang bakar memiliki temperatur yang tinggi, sehingga dapat ditarik kesimpulan

bahwa apakah temperatur udara ambien dapat mempengaruhi output beban yang

dikeluarkan oleh turbin atau tidak.

33

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Turbin LM6000 PG yang berada di Site PLTG Senipah menggunakan sistem

inlet udara yang dinamakan filter housing. Di bagian ini udara ambien akan di

pisahkan dari partikel seperti hewan – hewan kecil seperti kumbang, dan di dalam

filter housing tersebut terdapat lubang – lubang yang dinamakan canister. Canister

ini berfungsi sebagai tempat untuk menyaring minyak, debu atau partikel kasat mata

yang terbawa ke filter housing.

Gambar 4.1 Filter Housing

Gambar 4.2 Pemasangan Canister Pada Filter Housing

34

Terdapat 152 Buah lubang canister di Filter House yang mengalirkan udara ke

bagian turbin dan ke bagian generator. Lubang udara dibuat lebih banyak ke turbin

karena udara yang masuk ke turbin akan dibagi menjadi media pendingin dan sebagai

bahan bakar.

Gambar 4.3 Canister Tidak Layak Pakai

Canister pada gambar di atas menunjukkan bagian dalam atau inner filter sangat

kotor, sehingga perlu di ganti, namun dalam beberapa kasus canister akan diukur

tingkat penyaringannya, dan tidak boleh lebih dari standar. Maka jika canister tidak

memenuhi syarat, maka canister harus diganti dengan yang baru karena sudah tidak

layak pakai. Namun jika hanya inner filter yang kotor, maka hanya inner filter saja

yang diganti dengan yang bersih.

Setelah melalui canister, udara akan menuju ke ruang kompressor dan ruang

generator. Udara dialirkan ke generator agar udara sebagai media pendinginan

generator, dan udara pada compressor sebagai media pendingin dan sebagai bahan

bakar di combustion room. 80% udara digunakan sebagai pendinginan dan 20% nya

sebagai bahan bakarnya.

Dalam melakukan observasi penelitian di PLTG site Senipah penulis mengamati

panel HMI (Human Machine Inteface) karena setiap 1 jam sekali panel HMI akan di

screen shot untuk merekam status engine turbin yang bekerja, seperti temperatur,

35

pressure, bahan bakar dll. Ini dilakukan oleh petugas, dan penulis mengambil data

screen shot sebagai berikut :

1. Pengamatan layar bagian Main Screen dan Turbine Overview untuk melihat system

udara yang masuk ke bagian dalam turbin.

Gambar 4.4 Tampilan Main Screen Pada Panel HMI (Human Machine Interface)

Gambar 4.5 Tampilan Turbine Overview Pada Panel HMI (Human Machine

Interface)

36

2. Pengamatan temperatur udara yang masuk dari udara ambien menuju turbin.

Di sini penulis mengamati perbedaan temperatur pada pukul 03.00 , 08.00 , dan

pukul 13.00 untuk melihat perbedaan temperatur udara yang masuk, karena udara

memiliki temperatur rendah pada pukul ± 03.00, temperatur sedang pada pukul ±

08.00, dan temperatur tinggi pada pukul ± 15.00. Pada jam – jam tersebut merupakan

waktu dimana ketiganya dapat dijadikan sebagai acuan perbedaan temperatur udara

ambien yang masuk ke dalam turbin.

Terdapat 4 buah sensor yang mendeteksi temperatur di dalam turbin, yaitu sensor

T2 yang mengukur temperatur udara ambien, T25 yang mengukur temperatur udara

yang masuk ke bagian LPC, T3 yang mengukur temperatur udara yang masuk ke

bagian HPC, dan T48 yang mengukur temperatur udara yang keluar dari combustion

chamber.

Oleh karena itu, maka penulis mengambil data pada tanggal 16 Juli 2016, 16

Agustus 2016, 16 September 2016, 16 Oktober 2016 dan 16 November 2016 sebagai

acuan penelitian pada kali ini. Berikut data yang penulis buat ke dalam bentuk tabel.

Tabel 4.1 Temperatur Udara yang Berada di Intake, Exhaust Combustion Chamber

dan Output / Beban yang Dihasilkan 16 Juli 2016

WaktuNo Sensor

03.00 08.00 15.00

1. T2 75,9º F 78,2º F 85,5º F

2. T25 214,1º F 214,9º F 221,7º F

3. T3 968,5º F 978,3º F 977,4º F

4. T48 1662.3º F 1673,6º F 1691,6º F

5. Output / Beban 38,5 MW 34,5 MW 32,7 MW

37


dan Output / Beban yang Dihasilkan 16 Agustus 2016

WaktuNo Sensor

03.00 08.00 15.00

1. T2 74,5º F 77,4º F 82,8º F

2. T25 226,3º F 231,7º F 227,9º F

3. T3 974,1º F 983,7º F 986,5º F

4. T48 1681,3º F 1687,4º F 1673,8º F



dan Output / Beban yang Dihasilkan 16 September 2016

WaktuNo Sensor

03.00 08.00 15.00

1. T2 75,6º F 78,8F 86,6º F

2. T25 221,4º F 232,9º F 232,4º F

3. T3 971,2º F 981,1º F 988,7º F

4. T48 1663,8º F 1674,9º F 1681,3º F


38


dan Output / Beban yang Dihasilkan 16 Oktober 2016

WaktuNo Sensor

03.00 08.00 15.00

1. T2 76,3º F 78,7º F 86,6º F

2. T25 210,4º F 219,3º F 232,4º F

3. T3 968,9º F 983,7º F 991,8º F

4. T48 1661,3º F 1671,2º F 1673,2º F



dan Output / Beban yang Dihasilkan 16 November 2016

WaktuNo Sensor

03.00 08.00 15.00

1. T2 74,5º F 77,9º F 86,8º F

2. T25 219,3º F 224,4º F 236,8º F

3. T3 942,3º F 968,3º F 981,4º F

4. T48 1657,4º F 1664,1º F 1679,9º F


Dari tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.5 di atas, didapatkan grafik status temperatur

turbin pada T2, T25, T3 T48 dan output turbin sebagai berikut :

39

03.00 08.00 15.0074

76

78

80

82

84

86

88

JuliAgustusSeptemberOktoberNovember

T2 Bulan Juli - November

°F

Gambar 4.6 Grafik Perbedaan Temperatur pada Sensor T2

Dari grafik di atas, terlihat bahwa temperatur udara ambient yang berada di

sekitar turbin bervariasi mulai 74˚ F sampai 89˚ F. Udara ambien inilah yang sebagai

bahan bakar yang akan di bakar di ruang bakar. Temperatur udara di T2 ini harus

rendah, karena akan mempengaruhi output yang akan dihasilkan oleh turbin. Sensor

ini Sensor T2 berada tepat di bagian LPC (Low Pressure Compressure). Sensor ini

mengukur temperatur udara ambien yang masuk ke dalam turbin gas. Sensor ini

hanya berjarak ± 10cm dari sistem pendingin SPRINT (Spray Intercooler).

40

03.00 08.00 15.00205

210

215

220

225

230

235

240



°F


Pada grafik di atas menunjukkan temperatur udara ambien yang masuk ke turbin

pada bagian LPC (Low Pressure Compressor). Temperatur pada T25 berada pada

range 200˚ F sampai 260˚ F tergantung pada waktu temperaturnya. Temperatur udara

ambien ini merupakan hasil dari kompresi dari sudu turbin.

03.00 08.00 15.00940

950

960

970

980

990

1000



°F


41

Pada grafik 4.8 menunjukkan temperatur udara ambient yang berada di HPC

(High Pressure Compressor). Temperatur ini dapat dilihat dari sensor T3. Temperatur

udara ini disebabkan oleh hasil kompresi akhir pada bagian HPC. Temperatur udara

pada bagian ini ada pada range 950˚ F sampai 1080˚ F tergantung pada waktu

temperatur udara ini diukur.

03.00 08.00 15.00165516601665167016751680168516901695



°F


Sensor T48 terdapat pada bagian Discharge Combustion. Temperatur di turbin

bagian ruang bakar ini tidak boleh melebihi dari 1710˚ F. Hal ini disebabkan karena

adanya sistem T48 Control, dimana sistem ini akan membuat limit T48 pada 1700º F.

Sistem ini sudah di setting batas maksimalnya beban, karena temperatur pada bagian

Discharge Combustion ini tidak boleh melebihi dari 1700º, jika dia melebihi dari

suhu tersebut, maka turbin akan mengalami ‘Jam’ yang berakibat turbin bisa

meledak kapan saja.

Dan mengacu tabel grafik 4.6 sampai 4.9 di atas, dapat dibuat grafik berupa

output turbin sebagai berikut :

42

03.00 08.00 15.0005

1015202530354045

Output JuliOutput AgustusOutput SeptemberOutput OktoberOutput November

Output Turbin Bulan Juli - November

°F

Gambar 4.10 Grafik Output Turbin

Grafik pada gambar 4.10 di atas menunjukkan bahwa output turbin berbeda –

beda tergantung dari kebutuhan yang akan disalurkan ke AP2B. Output ini juga

tergantung dari temperatur udara ambien yang masuk ke turbin. Ketika temperatur

udara yang masuk tinggi, maka tenaga yang dihasilkan di ruang bakarpun menjadi

lebih kecil dan menyebabkan output turbin pun menjadi kecil. Ketika udara yang

masuk lebih dingin maka output turbin pun akan menjadi lebih banyak.

4.2 Pembahasan

Berdasarkan dari grafik pada gambar 4.6 serta grafik pada gambar 4.10, dapat

dibuat grafik gabungan sebagai berikut :

43

75.3678.2

85.4

03.00 08.00 15.0074

76

78

80

82

84

8640.24 36.38

33.62

0

10

20

30

40

50

Rata - rata T2Linear (Rata - rata T2)Rata - rata OutputLinear (Rata - rata Output)

Rata - rata T2 dan Output

°F MW

Gambar 4.11 Grafik Gabungan antara T2 dengan Output Turbin

Penulis membuat rata – rata data dari tanggal 1 – 30 setiap bulan juli – November

2016. Dari data tersebut, penulis membuat grafik perbandingan antara T2 setiap bulan

dan Output nya. Grafik tersebut menunjukkan bahwa ketika pukul 03.00 temperatur

udara ambien di suhu 75,36º F, turbin menghasilkan output 40,24 MW. Lalu pada

pukul 08.00 temperatur udara ambien berada di suhu 78,2º F, dan menghasilkan

output sebesar 36,38 MW. Dan pada pukul 15.00 temperatur udara ambien di suhu

85,4º F, dan output turbin menjadi 33,62 MW saja. Ini menunjukkan bahwa ketika

udara ambien mengalami kenaikkan temperatur, maka output turbin akan mengalami

penurunan, walaupun RPM pada turbin sudah di naikkan. Ini disebabkan oleh ikatan

oksigen pada udara ambien yang masuk kurang maksimal, sehingga pembakaran pada

ruang Combustion menjadi kurang sempurna. Dengan kata lain, udara ambien yang

masuk ke turbin harus diberi pendingin agar udara akan mengandung ikatan oksigen

yang baik.

Pembakaran yang baik ialah pembakaran dimana bahan bakar yang diproses akan

terbakar dengan sempurna, dimana dari hasil pembakaran tersebut hanya

menghasilkan gas buang berupa panas. Ada 3 unsur yang disebut dengan segitiga api,

yaitu oksigen, bahan bakar, dan panas. Disinilah peranan penting dari oksigen, karena

jika jumlah oksigen yang dibakar lebih sedikit dari bahan bakar, maka hasil

44

pembakaran akan menjadi kurang sempurna dan menghasilkan gas buang yang

berupa asap tebal. Asap ini ialah bahan bakar yang tidak ikut terbakar dengan

sempurna dalam proses pembakaran tersebut. Dengan demikian, jika udara ambien

semakin dingin atau mempunyai temperatur yang rendah, maka ikatan oksigennya

pun akan semakin sedikit dan bahan bakar yang tidak ikut terbakar pun semakin

banyak. Turbin gas seharusnya menghasilkan gas buang sedikit mungkin karena

bahan bakarnya yang berupa gas lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan bahan

bakar yang menggunakan solar.

Setelah bahan bakar dibakar di ruang bakar, maka akan menciptakan gaya

dorong berupa udara panas yang terekpansi dari ruang bakar. Panas ini akan terbaca

pada sensor T48. Berikut perbandingan antara sensor T48 dengan output dari turbin.

1665.22

1674.24

1679.96

03.00 08.00 15.001660

1665

1670

1675

1680

168540.24

36.38

33.62

0

10

20

30

40

50

Rata - rata T48Linear (Rata - rata T48)Rata - rata OutputLinear (Rata - rata Output)

Rata - rata T48 dan Output

°F MW

Gambar 4.12 Grafik Perbedaan T48 dan Output Turbin

Grafik pada gambar 4.12 menunjukkan bahwa perbedaan temperatur pada T48

hanya di sekitar 1673˚ F. Namun Output yang dihasilkan berbeda – beda. Ini

menunjukkan bahwa temperatur pada T48 tidak berpengaruh dengan output turbin,

dikarenakan rpm turbin akan berbeda-beda selama temperatur kerjanya tidak melebihi

dari standar T48 Control. T48 ini tidak boleh melebihi dari 1700˚ F. Jika temperatur

45

ini melebihi dari standar, maka ini akan mengakibatkan turbin akan menjadi tidak

stabil karena terlalu panas atau overheating yang mengakibatkan turbin akan

meledak. Temperatur ini tidak boleh melebihi dari standar, namun jika temperatur

turbin masih jauh dari standar, turbin bisa meningkatkan performanya dengan

menambahkan beban sehingga output turbin akan menjadi semakin meningkat. Rpm

turbin akan tergantung dari seberapa kuat gaya dorong yang dihasilkan dari

pembakaran bahan bakar di ruang bakar. Dan bahan bakarnya pun harus tepat, jika

terlalu banyak bahan bakar dibanding oksigen, maka hasil pembakaran akan

menghasilkan asap dan membuat bahan bakar menjadi lebih boros. Namun jika

terlalu banyak oksigen dibanding bahan bakar, maka pembakaran akan menjadi

kurang sempurna dan menghasilkan output beban yang kecil.

Berdasarkan perbedaan temperatur dan output pada tabel 4.1 serta grafik pada

gambar 4.11 dan mengacu pada landasan teori pada BAB 2 halaman 24, maka ada

faktor yang dapat mempengaruhi temperatur udara ambien pada turbin semakin

tinggi. Faktor – faktor tersebut diantaranya :

a. Sinar Matahari

Sinar matahari merupakan salah satu penyebab naiknya temperatur udara ambien

yang berada di sekitar turbin. Pada saat siang hari, matahari akan memberikan panas

pada udara ambient yang disebabkan oleh radiasi yang terpancar dari matahari. Panas

ini diserap oleh bumi dan mengakibatkan temperatur udara akan naik. Matahari juga

menyebabkan terjadinya pagi, siang dan malam. Pada saat malam hari, tidak adanya

sinar matahari membuat temperatur udara ambien akan menjadi rendah. Pada saat

pagi hari, sinar matahari masih belum terlalu lama sehingga temperatur udara ambien

masih cenderung normal. Pada siang dan sore hari, posisi matahari berada di titik

tinggi, yang menyebabkan temperatur udara ambien akan mengalami kenaikkan suhu

sehingga temperatur udara ambient akan panas.

b. Faktor Geografis

46

Indonesia terletak di sekitar garis khatulistiwa, yang menyebabkan Indonesia

hanya memiliki 2 musim saja, musim panas dan musim hujan. Indonesia terletak di

bumi bagian tengah, yang membuat Indonesia menjadi beriklim tropis. Indonesia juga

termasuk dalam iklim tropis basah karena tingkat kelembaban udaranya diatas 90%

disertai curah hujan yang tinggi. Temperatur udara ambien udara tahunan adalah 18º

C dan dapat mencapai 38º C saat musim panas. Walaupun memiliki iklim tropis

basah, namun udara terkadang lebih hangat karena Indonesia memiliki daerah

perairan yang cukup luas yang mengakibatkan temperatur udara ambien akan terasa

lebih hangat.

c. Perubahan Cuaca

Perubahan cuaca juga bisa mempengaruhi temperatur udara ambien. Sebagai

contoh saat saat pagi hari, cuara cerah. Namun saat siang hari, cuaca menjadi hujan,

dengan demikian temperatur udara ambien di sekitar turbin akan menurun karena

hujan tersebut. Namun jika hujan terjadi saat pagi hari dan saat siang hari menjadi

cerah, maka temperatur udara ambien pada turbin akan lebih panas disebabkan oleh

naiknya uap air yang berada di permukaan. Naiknya uap air ini disebabkan oleh sinar

matahari yang memanaskan air hujan tadi. Musim panas dan musim hujan juga dapat

mempengaruhi temperatur udara ambien. Saat musim panas, temperatur udara ambien

relatif tinggi karena sinar matahari yang terpapar hampir di sepanjang hari. Namun

saat musim hujan, sinar matahari cenderung tertutup hujan, sehingga udara ambien

akan menjadi dingin.

Dari penjelasan di atas, maka udara yang berada di sekitar turbin akan menjadi

kurang efektif karena temperatur yang cenderung masih tinggi. Oleh karena itu,

dibutuhkan sistem pendinginan udara ambien yang tepat agar udara yang masuk ke

ruang bakar akan kondusif dan menghasilkan output atau beban yang tinggi. Sistem

pendinginan yang digunakan pada turbin LM6000 PG ada 2 macam. Yang pertama

adalah sistem pendinginan menggunakan SPRINT (Spray Intercooler) dan yang

kedua adalah sistem pendinginan menggunakan WI (Water Injection). Sistem ini

47

diatur oleh AP2B (Area Penyalur dan Pengatur Beban). Sistem pendinginan ini di-

RUN dan OFF sesuai dengan perintah dari AP2B, karena AP2B bertugas menjaga

arus yang masuk dan keluar dari sistem penyaluran AP2B.

Sistem SPRINT (Spray Intercooler) adalah sistem pendingin yang digunakan

dengan cara menyemprotkan air ke bagian udara di LPC (Low Pressure Compressor).

Berbeda dengan WI (Water Injection) yang menyemprotkan air ke dalam ruang bakar

turbin secara langsung. Air memiliki kemampuan untuk menurunkan temperatur

tinggi. Kemampuan inilah yang membuat temperatur udara ambien yang masuk ke

turbin menjadi lebih dingin, dengan tujuan untuk meningkatkan efisiensi udara dan

bahan bakar.

48

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang didapatkan setelah analisa yang dilakukan pada bab –

bab sebelumnya sebagai berikut :

1. Temperatur udara sangat berpengaruh pada hasil pembakaran atau output yang

dihasilkan, karena semakin tinggi temperatur udara, maka semakin kecil pula

output yang dihasilkan.

2. Terdapat perbedaan temperatur udara ambien pada sensor – sensor turbin,

disebabkan oleh 3 faktor : Sinar Matahari, Faktor Geograrfis, dan Perubaha

Cuaca.

3. Jika udara ambien yang masuk ke dalam ruang bakar memiliki temperatur yang

rendah, maka output turbin akan tinggi.

4. Jika udara ambien memiliki temperatur yang tinggi, maka digunakan sistem

SPRINT dan WI agar udara akan memiliki temperatur yang rendah dan

mengandung ikatan oksigen yang lebih baik.

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat penulis ambil sebagai berikut :

1. Faktor geografis ini tergantung dari posisi turbin, jika terletak di pinggir laut,

maka temperatur udara ambien relatif lebih hangat dibandingkan dengan

temperatur udara ambien pada turbin di daerah dataran rendah.

49

DAFTAR PUSTAKA

Yusuf, Suthon,2016. TURBIN GAS. Penerbit : Blogspot,

http://sulthonyusuf.blogspot.co.id/2016/01/turbin-gas-1.html

Nugroho, Dwi,2016. TUGAS MAKALAH TURBIN GAS. Pontianak.

Penerbit : DocSlide, http://dokumen.tips/documents/makalah-turbin-gas.html#

Fadila, iwan,2015. MENGAPA SAAT UDARA DINGIN POWER TERASA

LEBIH MANTAP. Malang. Penerbit : WordPress,

https://motogokil.com/2015/12/18/ev-mengapa-saat-udara-dingin-power-terasa-lebih-

mantab/

Energy General,2016. GE AERODERIVATIVE GAS TURBINE MARKS

MAJOR MILESTONE. Tulsa Oklahoma. Penerbit : PennEnergy,

http://www.pennenergy.com/articles/pennenergy/2016/06/ge-aeroderivative-gas-

turbine-marks-major-milestones.html

50

Lampiran 1

51

Lampiran 2

52

Lampiran 3

Documents

ANALISA TEMPERATUR UDARA AMBIEN TERHADAP …spmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/120309167391_2017.pdf · Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG). Salah satunya yaitu PLTG Site Senipah. PLTG