Upload
sbw
View
233
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
1/76
TURBIN
GAS
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
2/76
PPRINSIP DASAR
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
3/76
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
4/76
TURBIN G S Termasuk kedalam golongan mesin penggerak dengan pembakaran
didalam ( Internal Combustion Engine ).
Mempunyai bagian bagian utama: Kompressor, Ruang Bakar dan
Turbin
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
5/76
CARA KERJA TURBIN GAS
Udara atmosfir dihisap masuk dan dikompressi didalam kompressorsampai tekanan tertentu, kemudian dialirkan masuk kedalam ruangbakar.
Didalam ruang bakar, bahan bakar dibakar sehingga udara tadimemuai dan keluar ruang bakar dengan kecepatan yang tinggi.
Udara / gas panas dengan kecepatan tinggi masuk kedalam turbin,sehingga mampu mendorong sudu sudu turbin untuk berputar.
Gas panas keluar turbin dibuang ke udara atau dimanfaatkan untukdiambil energinya guna membangkitkan uap atau lainnya.
Tenaga yang diperoleh didalam turbine sebagian besar digunakanuntuk memutar kompressor dan sisanya untuk memutar generatorlistrik atau peralatan lainnya.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
6/76
KEUNTUNGAN
Ringan
Waktu start yang relatif singkat.
Tidak memerlukan air pendingin.
Masa Pembangunan yang pendek.
Murah
Dapat ditempatkan disegala lokasi.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
7/76
KELEM H N Effisiensi rendah.
Umurnya pendek.
Daya mampunya sangat dipengaruhi olehkondisi udara atmosfir.
Biaya pemeliharaan/Harga sparepartnya
mahal.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
8/76
TEORI D S R Turbine gas sederhana mengikuti siklus Brayton
sbb:
kompressi udara secara adiabatic / isentropis (
kalor tetap ) terjadi didalam kopressor. pemberian kalor pada tekanan tetap ( isobaris )
didalam ruang bakar.
expansi adiabatis / isentropis terjadi didalam
turbin. pembuangan kalor pada tekanan tetap ( isobaris )
terjadi dialam terbuka ( atmosfir).
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
9/76
DIAGRAM PV DAN TS
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
10/76
PROSES KELILING TURBIN GAS
(SIKLUS BRYTON)
1T
T
1T
T
T
T1
TTc
TTc1
q
q1Effisiensi
2
3
1
4
2
1
23p
14p
1
2
k
2
1
2
1
2
3
1
4
4
3
1
21432
k
4
3
4
3k
1
2
1
2
1k
1k1k
p
p1
T
T1
T
T
T
Tatau
T
T
T
Tmakappdanppkarenadan
p
p
T
T,
p
p
T
Tditulisdapat43dan21adiabatisprosesDari
Effisiensi turbin gas tergantung dari perbandingan tekanan masuk dan keluar
kompressor.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
11/76
PROSES KELILING TURBIN GAS
(SIKLUS BRYTON)
1T
T
1TT
T
T1
TTc
TTc1
q
q1Effisiensi
2
3
1
4
2
1
23p
14p
1
2
k
2
1
2
1
2
3
1
4
4
3
1
2
1432
k
4
3
4
3k
1
2
1
2
1k
1k1k
p
p
1T
T
1T
T
T
T
atauT
T
T
T
makappdanppkarenadan
p
p
T
T,
p
p
T
Tditulisdapat43dan21adiabatisprosesDari
Effisiensi turbin gas tergantung dari perbandingan tekanan masuk dan keluar
kompressor.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
12/76
PROSES KELILING TURBIN GAS
Berapa turun effisiensi thermis Turbin Gas akibat naiknya delta pressure pada inlet filter dari 2
wg menjadi 8wg, jika sebelumnya tekanan keluar kompressor = 180 psig.
1 atmosfir = 407wg = 14,7 psia. Tekanan masuk kompressor semula adalah (407-
2)/407x14,7=14,63psia, menghasilkan tekanan keluar kompressor sebesar 180+14,7
=194,7psia.Perbandingan tekanan = 194,7/14,63=13,31
Effisiensi thermis Turbin Gas
Naiknya delta pressure pada Inlet Filter, menjadikan tekanan masuk kompressor =
407- 8 = 399wg = 399/407x14,7=14,41. Tekanan keluar kompressor menjadi =
14,41x13,31=191,80psia.
Effisiensi thermis Turbin Gas
Penurunan effisiensi = 0,52240,5203 = 0,0021 =0,21%.
5203,08,191
7,141
4,1
14,1
t
5224,07,194
7,141
4,1
14,1
t
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
13/76
SIKLUS REGENERASI
Siklus ini diartikan sebagai usaha memanfaatkan gas panas keluar turbin yang suhunya masihtinggi untuk digunakan sebagai pemanas udara keluar compressor sebelum masuk ruang bakar.Dengan demikian jumlah bahan bakar yang diberikan menjadi lebih sedikit untuk daya
mampu yang sama, atau dengan kata lain effisiensi turbin gas tersebut menjadi lebih baik.
Proses penyerahan kalor dari gas panas keluar turbin ke udara keluar compressor dapat dilihat
pada digram TS dimana besarnya nilai kalor yang diserahkan merupakan luas bagian yangdiarsir 03-03X- 07-07X.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
14/76
SIKLUS INTERCOOLER
Siklus ini dimaksudkan sebagai uasaha untuk mengurangi besarnya energi yangdiperlukan untuk mengkompressi udara. Kompressi udara berlangsung secara
bertingkat dimana udara keluar dari compressor tingkat pertama didinginkan dulu
sebelum masuk compressor berikutnya. Proses pengurangan energi untuk kompressi
dapat dilihat pada diagram TS dimana besarnya energi yang bisa dihemat merupakan
luas bagian yang ditutup oleh garis 01-02-02C.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
15/76
SIKLUS REHEAT
Didalam siklus ini turbinnya terdiri dari dua tingkat, yaitu tekanan tinggi dan
tekanan rendah. Gas panas keluar turbin tekanan tinggi yang mengandung udara
dalam jumlah besar diberi bahan bakar kembali sehingga menambah besarnya
intalpi gas panas tersebut dan dengan demikian akan mampu memberikan daya yang
lebih besar pada turbin tekanan rendahnya. Proses expansi gas panas didalam turbin
dan pemberian bahan bakar kembali dapat dilihat pada digram TS yaitu berupa
garis 04-05-05R-06-0e
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
16/76
SKLUS PRECOOLING
Siklus ini didasari atas sifat udara yangakan mempunyai kerapatan lebih tinggipada suhu yang rendah dibanding padasuhu yang tinggi. Dengan demikian akanmenambah jumlah udara yang masukkedalam compressor dan dengan
sendirinya akan menambah besarnyadaya mampu turbin gas tersebut. Padalokasi dengan kelembaban yang rendahproses pendinginan semacam ini dapatdilakukan dengan menginjeksikankabut air ke sisi masuk compressor,namun teknik ini akan terbatas pada
besarnya selisih suhu
dry bulb dan wetbulbudaranya.
Pendinginan dengan menggunakan teknik pendinginan ( chiller ) juga dapat dilakukan,namun secara keseluruhan hanya akan menjadi effisien apabila energi yang digunakanuntuk mendinginkan menggunakan kalor yang keluar dari gas panas keluar turbin.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
17/76
SKLUS GABUNGAN
Dari beberapa modifikasi siklus Brayton yang telah dikemukakan diatas apa yang
telah dikemukakan diatas tanpa melibatkan jenis siklus yang lain secara skematis
dapat dilihat dalam gb 2.12 dan proses yang terjadi dapat dilihat didalam diagram TS
gb 2.12b. Dengan siklus ini diharapkan effisiensi yang rendah yang dimiliki turbin gas
dapat diperbaiki.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
18/76
COMBINED CYCLE
Siklus gabungan antara siklus turbin gas atau siklus Brayton dengan siklus turbin uap
atau siklus Rankine dikenal dengan siklus kombinasi
Didalam siklus ini gas bekas keluar turbin gas yang suhunya masih tinggidimanfaatkan lagi untuk membangkitkan uap didalam pembangkit uap yang dikenal
dengan nama Heat Recovery Steam Generator yang disingkat HRSG. Uap yang
diperoleh digunakan untuk menggerakkan turbin guna menghasilkan tenaga untuk
menggerakkan generator listrik atau peralatan lainnya. Selanjutnya uap bekas keluar
turbin diembunkan didalam kondensor dan dipompakan kembali kedalam HRSG.
Untuk menambah effektivitas penyerapan kalor didalam HRSG tekanan uap dibuatbertingkat
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
19/76
SIKLUS COMBINED
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
20/76
SIKLUS COMBINED
Gambaran sebuah unit combined cycle yang ditempatkan diatas
kapal: 1. Inlet air filter housing; 2. Turbin gas; 3. Generator; 4.
HRSG; 5. Turbin Uap; 6. Kondensor.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
21/76
POTENSI PENGHEMATAN
PADA CHP
Dengan siklus combined dapat dicapai tambahan faktor penggu-
naan pemakaian bahan bakar sebesar 16% atau pengurangan ke-
rugian sebesar 29 %
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
22/76
HRSG
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
23/76
SIRKULASI AIR DIDALAM HRSG
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
24/76
FAKTOR FAKTOR YANG MEM-PENGARUHI DAYA MAMPU
& HEAT RATE Tekanan masuk kompressor Posisi IGV Kekotoran didalam kompressor Tekanan keluar turbin Suhu masuk kompressor Kelembaban udara masuk kompressor Injeksi uap / air kedalam combustor Nilai kalor bahan bakar
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
25/76
PERFORMANCE.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
26/76
ELEVATION CORRECTION
Elevasi atau ketinggian
tempat akan berpengaruh
terhadap tekanan udara
atmosfir yang merupakantekanan udara masuk
kompressor. Karenanya
tekanan keluar kompressor
juga akan mengalami
penurunan, sehingga daya
mampu turbin gas juga a-
kan mengalami penurunan.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
27/76
TEMPERATURE CORRECTION
Suhu udara mempengaruhikerapatan udara, makin
tinggi suhunya semakin
rendah kerapatannyaKerapatan udara akan
mempengaruhi jumlah massa
udara yang terhisap masuk
kedalam compressor, sehingga
jumlah gas panas yang
mendorong turbin jugaberkurang. Akibatnya daya
mampu turbin gas tersebut
menjadi menurun
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
28/76
INLET LOSS CORRECTION
Hambatan yang terjadi pada
laluan udara masuk kompres-
sor akan menurunkan tekan-
an udara disisi masuk, turun-
nya jumlah udara yang dihi-
sap dan turunnya tekanan
keluar kompressor. Selanjut-
nya mengakibatkan turunnya
output/power, turunnya aliran
gas keluar turbin dan
bertanbahnya heat rate.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
29/76
EXHAUST LOSS CORRECTION
Hambatan yang terjadi
pada laluan gas keluar
turbin akan mening-
katkan tekanan gas
disisi keluar turbin dan
menurunkan heat drop
didalam turbin.
Selanjutnya mengaki-
batkan turunnya out-put/power, dan ber-
tambahnya heat rate.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
30/76
RELATIVE HUMIDITY
CORRECTIONUdara lembab adalah udara
yang mengandung uap air.
Semakin tinggi kelembaban
berarti semakin tinggi kandu-
ngan uap air didalam udara.
Kelembaban ini mempunyaipengaruh buruk terhadap heat
rate maupun power output wa-
lupun dalam prosentase yang
kecil.
Sebaliknya pada kondisi udaradengan kelembaban yang ren-
dah pemberian kabut air keda-
lamnya dapat menurunkan
suhu udara sebesar selisih
suhu dry dan wet bulb nya.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
31/76
PENDINGINAN UDARA MASUK
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
32/76
Water injection correctionInjeksi air kedalam combustor
akan menambah besarnya
fluida yang menggerakkan
turbin. Karena itu power
output turbin menjadi sema-kin tinggi dengan bertambah
besar-nya injeksi air. Sedang
heat ratenya mengalami
peningkatan atau ber-tambahburuk karena sebagian pa-nas
dari bahan bakar digunakan
untuk menguapkan air tsb.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
33/76
STEAM INJECTION CORRECTION
Injeksi uap kedalam com-
bustor akan menambah
besarnya fluida yang meng-
gerakkan turbin. Karena itupower output turbin menja-
di semakin tinggi dengan
bertambah besarnya injeksi
uap. Sedang heat ratenyamengalami pernurunan atau
lebih baik.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
34/76
IGV OPENING CORRECTION
FOR EXHAUST FLOW
Untuk mendapatkan suhu
pembakaran yang konstan
pada setiap pembebanan maka
diperlukan pengaturan jumlah
udara yang masuk kedalam
kompressor. Pengaturan ini
dilakukan dengan mengatur
besarnya pembukaan IGV.
Besarnya pembukaan IGV ini
berpengaruh terhadap aliran
dan suhu gas panas keluar
turbin.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
35/76
IGV CORRECTION FOR FUEL
FLOW
Besarnya pembukaan IGV juga
berpengaruh terhadap aliran
bahan bakar yang masuk kedalam
combustor.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
36/76
MATRIX FAKTOR KOREKSI
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
37/76
CATATAN.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
38/76
CONTOH PERHITUNGAN
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
39/76
Compressor fouling correctionPengotoran pada
Inlet Guide Vane dan
sudu sudu kompres-
sor menyebabkanturunnya tekanan
udara keluar kom-
pressor, turunnya
aliran udara , turun-nya output/power dan
naiknya heat rate.
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
40/76
FOULING PROGRESS FTER Compressor OFF LINE washing
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
41/76
KOMPRESSOR
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
42/76
INLET GUIDE VANE & STATOR
VANE
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
43/76
STALL & SURGE
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
44/76
Terjadi bila suatu sebab terjadi aliran udara menuruntanpa di imbangi oleh turunnya putaran Kompressor; atau
sebaliknya putaran naik tanpa diikuti dengan naiknyaAliran Udara.
Dapat terjadi pada Kompressor Axial bila ada suatutingkat yang beroperasi tidak Effisien sedangkan lainnyaoverload pada putaran yang sama.
Serupa dengan Stall yang terjadi pada sayappesawat. Dapat mengakibatkan patahnya Sudu Kompressor.
COMPRESSOR STALL
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
45/76
Transient Stall; terjadi saat Start-up atau saat Shut-downdengan penyebab antara lain:
Kompressor kotor.
Kontrol Guide Vane tidak bekerja.
Kontrol aliran Bahan Bakar tidak baik.
Injeksi Uap atau Air.
Steady State Stall; terjadi pada suatu beban tertentudengan penyebab antara lain:
Aliran udara rendah karena Guide Vane menutup.
Injeksi air/ uap terlalu besar
Jenis & Penyebab
COMPRESSOR STALL
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
46/76
Terdapat kelainan yang berlebihan pada sisiudara masuk.
Sudu Kompressor terdapat cacat. Clearance yang kelewat besar.
Mekanisme Guide/ Stator Vane, engselengselnya longgar.
COMPRESSOR STALL
Sebab Lain (Transient maupun Steady Sate)
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
47/76
Vibrasi tinggi.
Suhu keluar Kompressor tinggi.
Tekanan keluar Kompressor tinggi.
Terdapat suara ledakan di sisi Exhaust.
COMPRESSOR STALL
Tanda-tanda Stall
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
48/76
KARAKTERISTIK KOMPRESSOR
COMPRESSOR ROTOR &
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
49/76
COMPRESSOR ROTOR &
STATOR
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
50/76
IGV& VSV
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
51/76
KOMPRESSOR SPINDLE
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
52/76
COMBUSTOR
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
53/76
COMBUSTOR
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
54/76
1 2 2
3
4
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
55/76
COMBUSTOR ARRANGEMENT
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
56/76
COOLING AIR W501D5A
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
57/76
TURBINE
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
58/76
58
Kecepatan uap keluar nozzleC1= 196,2m/det, maka besarnyagaya dorong
P1=m(C1- C2)= 1/9,81(196,20)=20kg.
P2= 1/9,81(196,2+196,2)=40kg
P3=1/9,81(196,2cos300+196,2
cos300)=34,7kg.
Kecepatan relatif uap membentur sudu oleh karena sudu bergerak
w1=C1-U, dan jika U=98,1m/det maka gaya dorong
P1= 1/9,81(196,2-98,1)=10kg
P2= 2/9,81(196,2-98,1)=20kg)
P3= 2/9,81(196,2cos300- 98,1cos300)
=17,35kg.
PRINSIP KERJA TURBIN
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
59/76
59
IMPULSE & REAKSI
ImpulseReaksi
BENTUK SUDU TURBIN
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
60/76
60
BENTUK SUDU TURBIN
a)Tingkat impulse b) tingkat reaksi c) tingkat kecepatan d) tingkat reaksi
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
61/76
61
ALIRAN UAP DLM SUDU
IMPULS
HR/STT/AUG 2006
ALIRAN UAP DIDALAM SUDU
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
62/76
62
ALIRAN UAP DIDALAM SUDU
REAKSI
HR/STT/AUG 2006HR/STT/AUG 2006
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
63/76
TURBINE COOLING
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
64/76
TURBINE BLADE COOLING
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
65/76
TURBINE NOZZLE COOLING
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
66/76
ROTOR TURBIN W501D5A
GAS TURBINE LM 2500
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
67/76
GAS TURBINE LM 2500
ASSEMBLY
BAGIAN BAGIAN TURBINE GAS
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
68/76
BAGIAN BAGIAN TURBINE GAS
LM 2500
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
69/76
BEARING LM2500
GAS TURBINE W501D5A
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
70/76
GAS TURBINE W501D5A
PLANT
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
71/76
KELENGKAPAN TG
Sistim Start.
Sistim Udara Turbin.
Combustion Turbin.
Generator.
Sistim Control.
Sistim bahan bakar cair
Sistim Bahan Bakar Gas.
Sistim Pelumas.
Sistim Distribusi Listrik.Sistim Pendingin Udara dan
Ventilasi.
Sistim Pemadam Kebakaran.
Sistim Pencucian Compressor.
TURBINE CYLINDER
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
72/76
TURBINE CYLINDER
& SUPPORT ASSEMBLY
Turbine cylinder tersambung dengan combustion chamber,merupakan dudukan untuk 4 tingkat turbine blade
ring.Disini terdapat pula:
Torque pin pada sisi atas dan bawah untuk menahanblade ring agar tidak berputar.
Lubang lubang untuk saluran udara pendingin dan ter-mocouple untuk memonitor ruang disc cavity.
Lubang lubang untuk pemeriksaan boroscope.
Lubang saluran drain pada bagian bawah untuk membu-
ang bahan bakar yang tidak terbakar selama start dan airpencuci kompressor.
Support rumah turbine gas, yang bersifat bisa memung-kinkan rumah turbin gas memuai karena panas. Supportini didinginkan dengan aliran minyak pelumas.
PERUBAHAN SUHU SAAT
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
73/76
PERUBAHAN SUHU SAAT
START DAN SHUT DOWN
REGANGAN SAAT START NORMAL
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
74/76
REGANGAN SAAT START NORMAL
SHUT DOWN DAN TRIP.
DISTRIBUSI SUHU PADA SUDU
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
75/76
DISTRIBUSI SUHU PADA SUDU
TINGKAT PERTAMA
7/22/2019 Kuliah Turbine Gas Stt
76/76
INSPECTION INTERVAL