Laporan KP Putraa

LAPORAN KERJA PRAKTEK

PERAWATAN TURBIN GAS PADA PLT G UNIT 3 DI PT. PLN

(PERSERO) SEKTOR PEMBANGKITAN PEKANBARU UNIT PLTD/G

TELUK LEMBU

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Mata Kuliah Kerja Praktek

Oleh :

PUTRA PARTOMUAN

NIM : 1007113786

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S1

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

2015

HALAMAN PENGESAHAN

Laporan Akhir Kerja Praktek dengan judul :

PERAWATAN TURBIN GAS PADA PLTG UNIT 3 DI PT. PLN

(PERSERO) SEKTOR PEMBANGKITAN PEKANBARU UNIT PLTD/G

TELUK LEMBU

Yang dipersiapkan dan disusun oleh :

PUTRA PARTOMUAN

NIM. 1007113786

Program Studi Sarjana Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Riau,

Telah disetujui oleh :

Dosen Pembimbing Kerja Praktek

Yohanes, ST., MT

NIP. 196901181997020001

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Riau

Nazaruddin,ST., MT.

NIP. 19720421 199903 1 002

Ketua Prodi Sarjana Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Riau

Dodi Sofyan Arief, ST., MT NIP. 19781202 200801 1 007

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang

telah memberikan nikmat dan karunia-Nya sehingga laporan Kerja Praktek ini

diselesaikan dengan baik.

Pada penulisan laporan kerja praktek ini akan dijelaskan PERAWATAN

TURBIN GAS PADA PLTG UNIT 3 DI PT. PLN (PERSERO) SEKTOR

PEMBANGKITAN PEKANBARU UNIT PLTD/G TELUK LEMBU. Baik

dari tinjauan umumnya maupun dari tinjauan khususnya, yang sesuai dengan

pengamatan selama melaksanakan keja praktek.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1) Bapak Nazzaruddin, ST., MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Riau dan dosen pembimbing akademis.

2) Bapak Dodi Sofyan Arief, ST., MT selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin S1 Universitas Riau.

3) Bapak Dr. Eng. Azridjal Aziz, ST., MT selaku selaku Koordinator Kerja

Praktek Jurusan Teknik Mesin Universitas Riau.

4) Bapak Yohanes, ST.,M.T selaku dosen pembimbing yang telah

memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan laporan kerja

praktek ini.

5) Kedua orang tua yang sangat saya hormati dan saya cintai yang selalu

memberikan dorongan moril maupun bantuan materil sehingga laporan

kerja praktek ini dapat diselesaikan.

6) Bapak Zulkarnaini selaku Manager PLTD/G Teluk Lembu.

7) Bapak Delferi selaku suvervisor di PLTD/G Teluk Lembu.

8) Bapak Yohandi selaku pembimbing lapangan di PLTD/G Teluk Lembu.

9) Karyawan dan karyawati PLTD/G Teluk Lembu tidak bisa saya sebutkan

satu persatu, yang telah memberikan pelayanan terbaik kepada penulis

selama kerja praktek.

10) Teman teman mahasiswa yang telah memberikan bantuan dalam

penyelesaian laporan kerja praktek ini.

ii

Menyadari akan keterbatasan waktu, kemampuan, dan pemahaman atas

materi selama melaksanakan kerja praktek maka laporan ini tentu saja masih ada

kekurangan kekurangan baik secara penulisan maupun penyajiannya. Penulis

menyadari Tidak ada gading yang tak retak Untuk itu kritik dan saran yang

bersifat membangun sangat penulis perlukan dalam penyempurnaan laporan ini.

Semoga penulisan laporan kerja praktek ini dapat bermanfaat bagi kita

semua dan khusunya bagi penulis sendiri.

Pekanbaru, Maret 2015

Penulis

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................. i

DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi

DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii

DAFTAR NOTASI .............................................................................................. viii

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

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

1.2 Tujuan .............................................................................................. 1

1.3 Manfaat Kerja Praktek ..................................................................... 2

1.4 Waktu Dan Tempat Pelaksanaa Kerja Praktek ................................ 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 3

2.1. Turbin Gas ....................................................................................... 3

2.2. Prinsip Kerja Turbin Gas ................................................................. 4

2.3. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) ......................................... 6

2.4. Komponen Utama Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) .......... 7

2.5. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) ................. 7

2.5.1. Operasi Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) .................. 9

2.6. Siklus Termodinamika................................................................... 10

2.7. Pemeliharaan (Maintenence) ......................................................... 14

2.7.1. Tujuan Pemeliharaan............................................................ 15

2.7.2. Fungsi Pemeliharaan ............................................................ 16

2.8. Jenis Jenis Pemeliharaan PLTG ................................................. 17

2.9. Komponen Turbin Gas .................................................................. 22

2.9.1. Komponen Utama ................................................................ 22

iv

2.9.2. Komponen Penunjang .......................................................... 30

2.9.3. Prosedur Pengoperasian Turbin Gas .................................... 32

BAB III METODOLOGI ...................................................................................... 34

3.1 Tahapan Pelaksanaan Kerja Praktek ............................................. 34

3.2 Kegiatan Kerja Praktek.................................................................. 35

3.2.1 Studi Literatur ...................................................................... 35

3.2.2 Melakukan Pengamatan ....................................................... 36

3.2.3 Mempelajari Secara Langsung ............................................. 36

3.2.4 Log Sheet .............................................................................. 36

3.2.5 Pengolahan Dan Analisis Data ............................................. 37

3.2.6 Kesimpulan Dan Saran......................................................... 37

BAB IV TUGAS KHUSUS .................................................................................. 38

4.1. Tujuan Tugas Khusus .................................................................... 38

4.2. Batasan Masalah ............................................................................ 38

4.3. Performa Turbin Gas Teoritis ........................................................ 38

4.4. Performa Turbin Gas Aktual ......................................................... 42

4.5. Pemeliharaan Turbin Gas (Hot Gas Path Inspection) ................... 45

4.6. Masalah Pada Turbin Gas .............................................................. 45

4.7. Proses Pembongkaran Turbin Gas................................................. 48

4.8. Proses Pemeriksaan Dan Pembersihan Turbin Gas ....................... 50

4.8.1. Proses Pemeriksaan .............................................................. 50

4.8.2. Proses Pembersihan.............................................................. 50

4.9. Proses PemasanganTurbin Gas...................................................... 54

4.9.1. Point Tertentu Untuk Lihat Selama Pemasangan ................ 56

4.9.2. Desassemblies Dan Pemeriksaan Pada Compartment

Aksesori ............................................................................... 57

v

4.10. Running Test .................................................................................. 57

4.11. Analisis Data ................................................................................. 59

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 60

5.1. Kesimpulan .................................................................................... 60

5.2. Saran .............................................................................................. 60

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 61

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Turbin Gas ......................................................................................... 4

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Turbin Gas ................................................................... 5

Gambar 2.3 Prinsip Kerja PLTG ........................................................................... 9

Gambar 2.4 Diagram T vs s ................................................................................... 9

Gambar 2.5 Jenis-Jenis Maintenence .................................................................. 18

Gambar 2.6 Tipe Shutdown Maintenence ........................................................... 20

Gambar 2.7 Compressor Rotor Assembly............................................................ 24

Gambar 2.8 Compressor Stator ........................................................................... 25

Gambar 2.9 Combustion Section ......................................................................... 27

Gambar 2.10 Exhaust Frame ............................................................................... 29

Gambar 2.11 Exhaust Diffuser ............................................................................ 30

Gambar 3.1 Tahapan Kegiatan ............................................................................ 34

Gambar 4.1 Siklus Gas Terbuka .......................................................................... 38

Gambar 4.2 Korosi pada Stage Nozzle ................................................................ 46

Gambar 4.3 Kerusakan pada Turbine Shroud ..................................................... 47

Gambar 4.4 Crossfire Tube yang pecah .............................................................. 48

Gambar 4.5 Pembersihan Sudu Kompresor Stator .............................................. 51

Gambar 4.6 Pembersihan Sudu Turbin ............................................................... 52

Gambar 4.7 Pembersihan Casing Turbin ............................................................. 52

Gambar 4.8 Pembersihan Casing Ruang Bakar .................................................. 53

Gambar 4.9 Pembersihan Casing Kompresor ..................................................... 53

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai k Pada Panas Spesifik Gas Ideal. ................................................ 13

Tabel 2.2 Molar Massa Gas. ................................................................................. 14

Tabel 2.3 Nilai Konstanta Panas Spesifik Ideal ................................................... 14

Tabel 3.1 Log Sheet PLTG Unit 3 ........................................................................ 36

viii

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan Satuan

T1 Temperatur Lingkungan K

T2 Temperatur Udara Tekan K

T4 Temperatur Gas Buang K

T3 Temperatur Ruang Bakar K

P1 Tekanan udara Lingkungan kPa

P2gage Tekanan udara tekan kPa

P2 Tekanan absolut udara tekan kPa

Qfuel Debit Aliran Bahan Bakar m3/jam

fuel Berat jenis Bahan bakar kg/m3

LHV Nilai kalor bahan bakar kJ/kg

fuel Laju Aliran massa bahan bakar kg/s

udara Laju aliran massa udara kg/s

qin Panas masuk sistem aktual K

qout Panas Keluar Sistem Aktual K

wTs Kerja turbin ideal kJ/kg

wT Kerja turbin kJ/kg

T Efisiensi Turbin %

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sejalan dengan berlangsungnya waktu, sumber daya manusia yang terus

bertambah akan menyebabkan peningkatan kebutuhan sumber daya alam yang

juga semakin meningkat. Pada zaman modern ini dapat dikatakan bahwa segala

sesuatu selalu berhubungan dengan listrik.

Indonesia merupakan negara berkembang dan seiring dengan perkembangan

tersebut dibutuhkan tersedianya tenaga listrik untuk memenuhi kebutuhan listrik

industri maupun masyarakat. Hal ini dapat dilihat dengan terus meningkatnya

jumlah pelanggan baru yang menggunakan energi listrik sehingga daya listrik

yang dibutuhkan juga akan semakin besar.

Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) merupakan sebuah pembangkit

energi listrik yang menggunakan turbin gas sebagai penggerak. Sistem turbin gas

yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar

dan turbin gas. Turbin memanfaatkan gas sebagai fluida kerja. 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). Dikarenakan hal tersebut

maka penulis mengangkat topik kerja praktek dengan judul PERAWATAN

TURBIN GAS PADA PLTG UNIT 3 DI PT. PLN (PERSERO) SEKTOR

PEMBANGKITAN PEKANBARU UNIT PLTD/G TELUK LEMBU

1.2 Tujuan

1) Mempelajari perawatan dari turbin gas PLTG unit 3 pada PLTG Teluk

Lembu.

2) Mengetahui masalah yang sering terjadi pada turbin gas pada PLTG

Teluk Lembu.

2

3) Mengetahui Efisiensi dari turbin gas PLTG unit 3 pada PLTG Teluk

Lembu.

1.3 Manfaat Kerja Praktek

1) Manfaat bagi mahasiswa yaitu mahasiswa memahami prinsip kerja turbin

gas dan mengetahui masalah yang tejadi pada turbin gas di PLTG Teluk

Lembu.

2) Manfaat bagi institusi pendidikan yaitu sebagai sumber bacaan bagi

mahasiswa yang melakukan pengamatan tentang perawatan turbin gas.

3) Manfaat bagi industri yaitu untuk informasi dan sumber pengetahuan

bagi pekerja sebagai dasar untuk meningkatkan pemahaman tentang

perawatan turbin gas.

1.4 Waktu Dan Tempat Pelaksanaa Kerja Praktek

Kerja Praktek ini dilaksanakan di PT.PLN (Persero) ) sektor pembangkitan

pekanbaru unit PLTD/G Teluk Lembu. Kerja Praktek ini dilaksanakan selama 30

hari yang dimulai dari tanggal 19 Januari 2015 sampai 21 Februari 2015

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Turbin Gas

Turbin gas adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai

fluida kerja. 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 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 Rahmanta, 2011, sistem turbin gas ternyata sudah dikenal pada

jaman Hero of Alexanderia. 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. 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 konstruksinya berdasarkan disain

Armengaud dan Lemate yang menggunakan bahan bakar cair. Temperatur gas

pembakaran yang masuk sekitar 450OC dengan tekanan 45 atm dan kompresornya

langsung digerakkan oleh turbin.

Selanjutnya, perkembangan sistem turbin gas berjalan lambat hingga pada

tahun 1935 sistem turbin gas mengalami perkembangan yang pesat dimana

diperoleh efisiensi sebesar lebih kurang 15 %. Pesawat pancar gas yang pertama

diselesaikan oleh British Thomson Houston Co pada tahun 1937 . Saat ini

4

sistem turbin gas telah banyak diterapkan untuk berbagai keperluan seperti mesin

penggerak generator listrik, mesin industri, 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.

Gambar 2.1 Turbin Gas

Sumber : (Wiranto Arismunadar, 2010)

2.2. Prinsip Kerja Turbin Gas

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

Kompresor ini berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut,

akibatnya temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara yang telah

dikompresi ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar disemprotkan

bahan bakar sehingga bercampur dengan udara tadi dan menyebabkan proses

pembakaran.

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 nozzle yang

berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang

5

dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya

sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik. Setelah melewati

turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah

sebagai berikut:

1) Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan

2) Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang

bakar dengan udara kemudian di bakar.

3) Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke

luar melalui nozel (nozzle)

4) Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat

saluran Pembuangan

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Turbin Gas

Sumber : (Meherwan P Boyce, 2001)

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 performansi 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 dari fluida kerja

6

akibat terjadinya perubahan temperatur dan perubahan komposisi kimia

dari fluida kerja.

3) Berubahnya nilai kalor jenis (cp)

4) Adanya mechanical loss.

Untuk memperkecil kerugian ini hal yang dapat kita lakukan antara lain

dengan perawatan (maintanance) yang teratur atau dengan memodifikasi

peralatan yang ada.

2.3. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas ) Gas Gas yang dihasilkan dalam

ruang bakar pada pusat listrik tenaga gas (PLTG) akan menggerakkan turbin dan

kemudian generator, yang akan mengubahnya menjadi energi listrik. Sama halnya

dengan PLTU, bahan bakar PLTG bisa berwujud cair (BBM) maupun gas (gas

alam). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan

prosesnya. Prinsip kerja PLTG adalah sebagai berikut, mula-mula udara

dimasukkan dalam kompresor dengan melalui air filter/penyaring udara agar

partikel debu tidak ikut masuk dalam kompresor tersebut. Pada kompresor

tekanan udara dinaikkan lalu dialirkan ke ruang bakar untuk dibakar bersama

bahan bakar. Di sini, penggunaan bahan bakar menentukan apakah bisa langsung

dibakar dengan udara atau tidak.

Jika menggunakan BBG, gas bisa langsung dicampur dengan udara untuk

dibakar. Tapi jika menggunakan BBM, harus dilakukan proses pengabutan dahulu

pada burner baru dicampur udara dan dibakar. Pembakaran bahan bakar dan udara

ini akan menghasilkan gas bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi

(enthalpy). Gas ini lalu disemprotkan ke turbin, hingga enthalpy gas diubah oleh

turbin menjadi energi gerak yang memutar generator untuk menghasilkan listrik.

Setelah melalui turbin sisa gas panas tersebut dibuang melalui cerobong/stack.

Karena gas yang disemprotkan ke turbin bersuhu tinggi, maka pada saat yang

sama dilakukan pendinginan turbin dengan udara pendingin dari lubang pada

turbin. Untuk mencegah korosi turbin akibat gas bersuhu tinggi ini, maka bahan

bakar yang digunakan tidak boleh mengandung logam Potasium, Vanadium dan

Sodium yang melampaui 1 part per mil (ppm).

7

2.4. Komponen Utama Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

1) Compresor, adalah suatu pembangkit tenaga mekanik yang berfungsi untuk

membangkitkan energy panas yang berasal dari udara atmosfer guna

memenuhi kebutuhan proses pembakaran dalam ruang bakar gas turbin.

Dalam proses operasinya, Compresor dibantu dengan alat bantu khusus

yang meliputi: Intake Air Filter dan Inlet Gate Fane.

2) Combuster, adalah suatu ruang bakar yang merupakan pembangkit energi

panas dari suatu proses pembakaran bahan bakar. Dalam proses operasinya,

Combuster dibantu dengan alat bantu khusus yang meliputi: Tangki bahan

bakar dan Pompa bahan bakar (untuk bahan bakar minyak), Gas Station

(untuk bahan bakar gas), Control System, Fuel Nozzle, Ignitor System.

3) Gas Turbine, adalah suatu pembangkit energi mekanik dari suatu proses

konversi energi dari energi panas menjadi energi kinetik selanjutnya

menjadi energy mekanik yang mampu menggerakkan poros turbin dengan

massa gas pembakaran bahan bakar. Dalam proses operasinya turbin gas

dibantu dengan alat bantu khusus yang meliputi: Lubricating Oil System,

Control Oil System, Turning Motor, Pony Motor, Starting Motor, Cooling

Water System, Exhaust Duck System, Turbine Supervisory Instrumen.

4) Generator, adalah suatu pembangkit energy listrik dari suatu proses konversi

energy dari energy mekanik pada poros turbin dikonversikan menjadi

energy listrik. Dalam proses operasinya dibantu dengan alat bantu khusus

yang meliputi: Jacking Oil Pump, Exciter, Generator Circuit Breaker, Main

Transformer, Generator Protection System, Auxiliary Power System.

2.5. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Pembangkit Listrik Tenaga Gas membutuhkan udara yang bersih dan dalam

jumlah yang tak terhingga. Proses beroperasinya PLTG adalah sebagai berikut :

Untuk beroperasi PLTG menggunakan penggerak mula yaitu mesin diesel

yang akan digunakan untuk memutar kompresor sampai putaran tertentu, sehingga

kompresor akan berfungsi. Setelah kompresor mulai berfungsi kompresor akan

8

menghasilkan udara yang bertekanan tinggi. Udara yang dihasilkan tersebut

kemudian akan mampatkan atau dikompresi di dalam kompresor.

Udara hasil pengkompresian tersebut kemudian disaring dan salurkan ke

ruang pembakaran bersama dengan bahan bakar yang telah dipompa keruang

pembakaran. Pada proses pembakaran diharapkan terjadi pada tekanan yang

konstan agar menghasilkan gas pembakaran yang bertemperatur tinggi. Gas yang

dihasilkan inilah yang akan digunakan untuk memutar turbin dan pada gilirannya

generator yang sudah dikopel dengan turbin akan bergerak dan generator yang

berputar akan menghasilkan tenaga Listrik.

Sisa gas yang terjadi selama proses pembakaran akan dibuang ke udara

melalui cerobong cerobong asap. Gas buang yang keluar dari turbin gas

bertemperatur antara 400 700C, oleh karena itu masih dapat dimanfaatkan

sebagai fluida pemanas pada ketel uap.

Di samping itu, gas buang pada sistem turbin gas masih banyak

mengandung oksigen karena sistem turbin gas menggunakan campuran bahan

bakar dan udara. Jadi jika dianggap perlu gas buang masih dapat digunakan untuk

membakar bahan bakar di dalam ketel uap, sehingga temperatur gas dapat

dinaikkan.

Pada ruang bakar dan turbin gas sudah terjadi yang namanya panas, untuk

mendinginkan ruang bakar serta turbin gas digunakan aliran udara dari

kompresor.

Pada Gambar 2.3, diperlihatkan konsep dasar pembangkitan dengan sistem

PLTG. Udara masuk ke dalam kompressor untuk dinaikkan tekanannya menjadi

kurang lebih 13 kg/cm2 kemudian udara tekan tersebut dialirkan menuju ruang

bakar. Apabila digunakan BBG (Bahan Bakar Gas) maka gas dapat langsung

dicampur dengan udara tekan tadi untuk dibakar. Tetapi bila digunakan BBM

(Bahan Bakar Minyak), maka BBM tersebut harus dijadikan kabut terlebih dahulu

baru dicampur dengan udara tekan untuk selanjutnya dibakar. Teknik mencampur

bahan bakar dengan udara dalam ruang bakar sangat berpengaruh pada efisiensi

pembakaran.

9

Gambar 2.3 Prinsip Kerja PLTG

Sumber : (Jeremias Leda , 2010)

Gambar 2.4 Diagram T vs s

Sumber : (Ardiansyah Satria, 2010)

2.5.1. Operasi Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Secara garis besar urutan kerja dari proses operasi PLTG adalah sebagai

berikut:

1) Proses starting

Pada proses start awal untuk memutar turbin menggunakan mesin diesel

sampai putaran poros turbine/compressor mencapai putaran 3.400 rpm

maka secara otomatis diesel dilepas dan akan berhenti.

2) Proses kompresi

Udara dari luar kemudian dihisap melalui air inlet oleh kompresor dan

masuk ke ruang bakar dengan cara dikabutkan bersama bahan bakar

lewat nozzle secara terus menerus dengan kecepatan tinggi.

10

3) Transformasi energi thermal ke mekanik

Kemudian udara dan bahan bakar dikabutkan ke dalam ruang bakar

diberi pengapian (ignition) oleh busi (spark plug) pada saat permulaan

pembakaran. Pembakaran seterusnya terjadi terus menerus dan hasil

pembakarannya berupa gas bertemperatur dan bertekanan tinggi

dialirkan ke dalam cakram melalui sudu-sudu yang kemudian diubah

menjadi tenaga mekanis pada perputaranporosnya.

4) Transformasi energi mekanik ke energi listrik.

Poros turbin berputar hingga 5.100 rpm, yang sekaligus memutar poros

generator sehingga menghasilkan tenaga listrik. Putaran turbin 5.100 rpm

diturunkan oleh load gear menjadi 3.000 rpm, dan kecepatan putaran

turbin ini digunakan untuk memutar generator.

5) Udara luar yang dihisap masuk compressor

Udara luar yang dihisap masuk compressor, kemudian dimanfaatkan

hingga pada sisi keluarannya menghasilkan tekanan yang cukup tinggi.

Bersama dengan udara yang yang bertekanan tinggi, bahan bakar

dikabutkan secara terus menerus dan hasil dari pembakaran tersebut

dengan suatu kecepatan yang tinggi mengalir dengan perantaraan

transition piece menuju nozzle dan sudu sudu turbin dan pada akhirnya

keluar melalui exhaust dan dibuang ke udara bebas.

2.6. Siklus Termodinamika

Siklus ideal dari sistem turbin gas sederhana adalah siklus Brayton. Pada

siklus yang sederhana, proses pembakaran atau proses pembuangan gas bekas

terjadi pada tekanan konstan sedangkan proses kompresi dan expansi terjadi

secara kontinyu. Gambar 2.4 menunjukkan proses secara sistematis dan

berlangsung kontinu.

Dari diagram T-s pada Gambar 2.4 proses yang terjadi adalah :

Proses 1-2 : Proses kompresi pada kompresor

Proses ini merupakan proses kerja kompresor. Kerja kompresor ini sendiri

adalah meningkatkan tekanan dan temperatur udara yang kemudian akan

dibakar pada ruang bakar.

11

Proses 2-3 : Pembakaran bahan bakar di ruang bakar

Pada proses ini terjadi proses pembakaran di ruang bakar. Komponen

komponen yang terdapat dalam proses ini adalah : combustion liner sebagai

tempat terjadinya pembakaran, crossfire tube berfungsi untuk menghubungkan

keseluruhan ruang bakar, transition piece untuk mengalirkan gas hasil

pembakaran menuju turbin, Fuel Nozzle berfungsi sebagai tempat masuknya

bahan bakar ke dalam combustion liner. Ignitors (Spark Plug) berfungsi untuk

memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber sehingga campuran

bahan bakar dan udara dapat terbakar. Flame Detector, merupakan alat yang

dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.

Proses 3-4 : Proses ekspansi isentropik pada turbin

Proses ini merupakan proses kerja turbin. Udara dari proses pembakaran masuk

ke tubin. Komponen komponen yang terdapat dalam proses ini adalah : First

Stage Nozzle yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage

turbine wheel, First Stage Turbine Wheel berfungsi untuk mengkonversikan

energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi

mekanik berupa putaran rotor, Second Stage Nozzle dan Diafragma berfungsi

untuk mengatur aliran gas panas ke second stage turbine wheel, sedangkan

diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua turbin wheel, Second Stage

Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar

dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih

besar.

Proses 4-1 : Proses pembuangan kalor pada tekanan konstan ke udara

Ini adalah proses dimana kalor dari sistem dibuang ke lingkungan. Dimana

komponen yang bekerja pada proses ini adalah Exhaust Frame Assembly, dan

Exhaust Diffuser Assembly. Gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser

pada exhaust frame assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian

didifusikan 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 pengontrolan

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

12

termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6 buah untuk

temperatur trip.

Untuk menghitung performansi dari turbin gas maka digunakan beberapa

rumus (Ardiansyah Satria,2010):

Temperatur udara tekan ideal (T2S)

T2S = T1(2

1)

(1)

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

Keterangan :

T1 = Temperatur udara masuk sistem (K)

p1 = Tekanan udara masuk sistem (kPa)

p2 = Tekanan udara kompresi (kPa)

k = Konstanta (1,4) (Tabel 2.3)

Temperatur Ruang Bakar (T3)

T3= T2 + (LHV)

(cp)............................................................................(2.2)

Keterangan :

T2 = Temperatur Udara Tekan (K)

fuel = Laju Aliran massa bahan bakar (kg/s)

LHV = Nilai kalor bahan bakar (kJ/kg)

udara = Laju aliran massa udara (kg/s)

cp = Nilai Kalor Jenis (kJ/kg)

Temperatur Gas Buang Ideal (T4s)

T4s = T3(4

3)

(1)

.....................................................................................(2.3)

Keterangan :

p4 = Tekanan udara buang (kPa)

p3 = Tekanan udara turbin ( kPa)

Panas masuk sistem Teoritis (qin)

qin = cp (T3-T2) .......................................................................................(2.4)

13

Panas Keluar Sistem Teoritis (qout)

qout = cp (T4-T1).......................................................................................(2.5)

Keterangan :

T4 = Temperatur Gas Buang (K)

Kerja turbin ideal (wTs)

wTs = cp (T3-T4s).....................................................................................(2.6)

Kerja turbin (wT)

wT = cp (T3-T4)........................................................................................(2.7)

Efisiensi Turbin (T)

T= wTs

wTx100%.......................................................................................(2.8)

Menghitung panas spesifik ( Cp )

Setelah temperatur masing-masing didapat, maka nilai Cp masing-masing

temperatur bisa diperoleh :

= + + 2 + 3...................................................................(2.9)

Dengan nilai a,b,c dan d bisa dilihat pada tabel panas spesifik ideal gas

(Tabel 2.1).

Tabel 2.1 Nilai k Pada Panas Spesifik Gas Ideal.

Sumber : (Yunus Cengel, 1989)

14

Setelah nilai Cp didapat, maka nilai Cp di bagi dengan nilai massa molar

dari udara tersebut sebesar 28,97 kg/kmol ( Tabel 2.2 ).

Tabel 2.2 Molar Massa Gas.


Tabel 2. 3 Nilai Konstanta Panas Spesifik Ideal


2.7. Pemeliharaan (Maintenence)

Pada umumnya sebuah produk yang dihasilkan oleh manusia, tidak ada

yang tidak mungkin rusak, tetapi usia penggunaannya dapat diperpanjang dengan

melakukan perbaikan yang dikenal dengan pemeliharaan. (Corder, 1976). Oleh

karena itu, sangat dibutuhkan kegiatan pemeliharaan yang meliputi kegiatan

pemeliharaan dan perawatan mesin yang digunakan dalam proses produksi.

Apa itu pemeliharaan ?. Kata pemeliharaan diambil dari bahasa yunani

terein artinya merawat, menjaga dan memelihara. Pemeliharaan adalah suatu

kombinasi dari berbagai tindakan yang dilakukan untuk menjaga suatu barang

dalam, atau memperbaikinya sampai suatu kondisi yang bisa diterima. Untuk

pengertian pemeliharaan lebih jelas adalah tindakan merawat mesin atau

15

peralatan pabrik dengan memperbaharui umur masa pakai dan

kegagalan/kerusakan mesin. (Setiawan F.D, 2008 ).

Kurang diperhatikannya pemeliharaan (maintenance) diantaranya

disebabkan oleh banyaknya dana yang dibutuhkan, dan rumitnya tugas

pemeliharaan (maintenance) namun bagi kegiatan operasi perusahaan,

maintenance sudah menjadi dwi fungsi, yaitu pelaksanaan dan kesadaran untuk

melakukan pemeliharaan terhadap fasilitas-fasilitas produksi.

2.7.1. Tujuan Pemeliharaan

Suatu kalimat yang perlu diketahui oleh orang pemeliharaan dan bagian

lainnya bagi suatu pabrik adalah pemeliharaan ( maintenance ) murah sedangkan

perbaikan ( repair ) mahal. (Setiawan F.D, 2008).

Menurut Daryus Asyari, 2008 dalam bukunya manajemen pemeliharaan

mesin , tujuan pemeliharaan yang utama dapat didefenisikan sebagai berikut:

1) Untuk memperpanjang kegunaan aset,

2) Untuk menjamin ketersediaan optimum peralatan yang dipasang untuk

produksi dan mendapatkan laba investasi maksimum yang mungkin,

3) Untuk menjamin kesiapan operasional dari seluruh peralatan yang

diperlukan dalam keadaan darurat setiap waktu,

4) Untuk menjamin keselamatan orang yang menggunakan sarana tersebut.

Sedangkan Menurut Sofyan Assauri, 2004, tujuan pemeliharaan dibagi

menjadi :

1) Kemampuan produksi dapat memenuhi kebutuhan sesuai dengan rencana

produksi.

2) Menjaga kualitas pada tingkat yang tepat untuk memenuhi apa yang

dibutuhkan oleh produk itu sendiri dan kegiatan produksi yang tidak

terganggu.

3) Untuk membantu mengurangi pemakaian dan penyimpangan yang di luar

batas dan menjaga modal yang di investasikan tersebut.

4) Untuk mencapai tingkat biaya pemeliharaan serendah mungkin, dengan

melaksanakan kegiatan pemeliharaan secara efektif dan efisien.

16

5) Menghindari kegiatan pemeliharaan yang dapat membahayakan

keselamatan para pekerja.

6) Mengadakan suatu kerja sama yang erat dengan fungsi - fungsi utama

lainnya dari suatu perusahaan dalam rangka untuk mencapai tujuan utama

perusahaan yaitu tingkat keuntungan ( return on investment ) yang sebaik

mungkin dan total biaya yang terendah.

2.7.2. Fungsi Pemeliharaan

Menurut pendapat Agus Ahyari, 2002 fungsi pemeliharaan adalah agar

dapat memperpanjang umur ekonomis dari mesin dan peralatan produksi yang ada

serta mengusahakan agar mesin dan peralatan produksi tersebut selalu dalam

keadaan optimal dan siap pakai untuk pelaksanaan proses produksi.

Keuntungan- keuntungan yang akan diperoleh dengan adanya pemeliharaan

yang baik terhadap mesin, adalah sebagai berikut :

1) Mesin dan peralatan produksi yang ada dalam perusahaan yang

bersangkutan akan dapat dipergunakan dalam jangka waktu panjang,

2) Pelaksanaan proses produksi dalam perusahaan yang bersangkutan berjalan

dengan lancar.

3) Dapat menghindarkan diri atau dapat menekan sekecil mungkin terdapatnya

kemungkinan kerusakan-kerusakan berat dari mesin dan peralatan produksi

selama proses produksi berjalan,

4) Peralatan produksi yang digunakan dapat berjalan stabil dan baik, maka

proses dan pengendalian kualitas proses harus dilaksanakan dengan baik

pula.

5) Dapat dihindarkannya kerusakan-kerusakan total dari mesin dan peralatan

produksi yang digunakan.

6) Apabila mesin dan peralatan produksi berjalan dengan baik, maka

penyerapan bahan baku dapat berjalan normal.

17

2.8. Jenis Jenis Pemeliharaan PLTG

Pemeliharaan adalah perawatan untuk mencegah hal-hal yang tidak

diinginkan seperti kerusakan terlalu cepat terhadap semua peralatan di pabrik,

baik yang sedang beroperasi maupun yang berfungsi sebagai suku cadang.

Kerusakan yang timbul biasanya terjadi karena keausan dan ketuaan akibat

pengoperasian yang terus-menerus, dan juga akibat langkah pengoperasian yang

salah.

Pemeliharaan juga bermakna melakukan tindakan rutin guna menjaga

perangkat (dikenal sebagai pemeliharaan terjadwal) atau mencegah timbulnya

gangguan (pemeliharaan pencegahan). Jadi perawatan dapat didefinisikan sebagai,

"semua tindakan yang bertujuan untuk mempertahankan atau memulihkan

komponen atau mesin ke keadaan ideal agar dapat menjalankan fungsinya sesuai

kebutuhan perusahaan. Tindakannya mencakup kombinasi dari semua manajerial

teknis, administratif dan tindakan pengawasan yang sesuai."

Pemeliharaan pada turbin gas selalu tergantung dari faktor-faktor

operasional dengan kondisi yang berbeda disetiap wilayah, karena operasional

turbin gas sangat tergantung dari kondisi daerah operasional. Semua pabrik

pembuat turbin gas telah menetapkan suatu ketetapan yang aman dalam

pengoperasian sehingga turbin selalu dalam batas kondisi aman dan tepat waktu

untuk melakukan perawatan. Jadi kegiatan pemeliharaan ini bukanlah pekerjaan

yang ala kadarnya, bukan pekerjaan yang asal-asalan, tetapi pekerjaan yang perlu

perencanaan, pembiayaan dan kesungguhan.

Dengan adanya kegiatan pemeliharaan ini maka fasilitas atau peralatan

perusahaan dapat dipergunakan untuk kegiatan produksi sesuai dengan rencana,

dan tidak mengalami kerusakan selama fasilitas/peralatan perusahaan tersebut

dipergunakan selama proses produksi. Oleh karena itu, suatu kalimat yang perlu

diketahui oleh orang pemeliharaan dan bagian lainnya bagi suatu pabrik adalah

pemeliharaan (maintenance) murah sedangkan perbaikan (repair) mahal.

Secara umum maintenance atau perawatan dapat dibagi dalam 7 bagian, 7

bagian tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.5.

18

Gambar 2.5 Jenis-Jenis Maintenence

Sumber : (Suwardi Suparlan, 1999)

1) Preventive Maintenance

Preventive maintenance adalah suatu kegiatan perawatan yang

direncanakan baik itu secara rutin maupun periodik, karena apabila perawatan

dilakukan tepat pada waktunya akan mengurangi downtime dari peralatan.

Preventive maintenance dibagi menjadi:

a) Running Maintenance, adalah suatu kegiatan perawatan yang dilakukan

hanya bertujuan untuk memperbaiki equipment yang rusak saja dalam satu

unit. Unit produksi tetap melakukan kegiatan.

b) Turning Around Maintenance, adalah perawatan terhadap peralatan yang

sengaja dihentikan pengoperasiannya.

19

2) Repair Maintenance

Repair Maintenance merupakan perawatan yang dilakukan terhadap

peralatan yang tidak kritis, atau disebut juga peralatan-peralatan yang tidak

mengganggu jalannya operasi.

3) Predictive Maintenance

Predictive Maintenance merupakan kegiatan monitor, menguji, dan

mengukur peralatan-peralatan yang beroperasi dengan menentukan perubahan

yang terjadi pada bagian utama, apakah peralatan tersebut berjalan dengan normal

atau tidak.

4) Corrective Maintenance

Corrective Maintenance merupakan kegiatan perawatan yang dilakukan

untuk mengatasi kegagalan atau kerusakan yang ditemukan selama masa

waktu preventive maintenance. Pada umumnya, corrective maintenance bukanlah

aktivitas perawatan yang terjadwal, karena dilakukan setelah sebuah komponen

mengalami kerusakan dan bertujuan untuk mengembalikan kehandalan sebuah

komponen atau sistem ke kondisi semula. Pemeliharaan Corrective Maintenance

hanya dilakukan setelah peralatan atau mesin rusak. Bila strategi pemeliharaan ini

digunakan sebagai strategi utama akan menimbulkan dampak tingginya kegiatan

pemeliharaan yang tidak direncanakan dan inventori part pengganti

5) Break Down Maintenance.

Breakdown Maintenance merupakan perbaikan yang dilakukan tanpa

adanya rencana terlebih dahulu. Dimana kerusakan terjadi secara mendadak pada

suatu alat/produk yang sedang beroperasi, yang mengakibatkan kerusakan bahkan

hingga alat tidak dapat beroperasi.

6) Modification Maintenance.

Pekerjaan yang berhubungan dengan disain suatu peralatan atau unit.

Modifikasi bertujuan menambah kehandalan peralatan atau menambah tingkat

produksi dan kualitas pekerjaan.

20

7) Shut Down Maintenance

Shut Down adalah kegiatan perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang

sengaja dihentikan pengoperasiannya. Shutdown maintenance pada turbine gas

terdiri dari, Combustion Inspection, Hot Gas Path Ispection dan Major Inspection.

Batas-batas pekerjaan dapat dilihat seperti Gambar 2.7:

Gambar 2.6 Tipe Shutdown Maintenence

Sumber : (Robert F Hoeft , 2001)

a) Combustion Inspection.

Combustion Inspecsion merupakan shutdown jangka pendek yang

dibutuhkan untuk memeriksa nozzle tingkat pertama, combustion liner,

transition piece dan crossfire tube. Komponen-komponen ini membutuhkan

pemeriksaan secara berkala, karena kerja yang dilakukan oleh turbin gas

bekerja terus menerus, sehingga sistem pembakaran yang buruk akan

menyebabkan pendeknya umur dari komponen-komponen tersebut terutama

bagian hilir seperti nozzle dan bucket turbin. Perawatan yang dilakukan pada

waktu combustion inspectionini adalah pemeriksaan pada bagian ruang bakar,

crossfire tube dan transition piece.

Pemeriksaan pada catatan packing menunjukkan adanya gesekan, bagian

atas dan bagian bawah dari diafragma dan bagian antara diameter horizontal

dan vertikal. Pemeriksaan pada thermocople yang rusak, pada turbin bucket

21

dan over plan secara visual, leading edge baik secara visual atau boroscape

pada nozzle turbin tingkat pertama dan bucket tingkat pertama terhadap

degradasi, pendapatan clerence. Pemeriksaan fuel nozzle terhadap pluging

pada bagian tutup dan mencatat hasil pemeriksaan. Untuk melakukan inspeksi

secara visual pada bagian rotating dan stationary pada compressor casing dan

casing turbin tanpa mengangkat atau membongkarnya adalah memakai

perangkat kerja dari borescope.

b) Hot Gas Path Inspection

Hot Gas Path Inspection adalah pemeriksaan pada daerah panas termasuk

dalam combustion inspection, hanya saja dalam Hot Gas Path Inspection ini

dilakukan lebih terperinci lagi mulai dari nozzle hingga bucket turbin. Adapun

komponen-komponen yang dibongkar dan diinspeksi antara lain :

Flame Detector.

Spring Position Spark Plug.

Combustion Chambers.

Cap and Liner Assembly.

Combustion Transition Piece Assembly.

Compressor Discharge and Frame Casing Assembly.

Support ring Assembly.

First Stage Nozzle.

Turbine Shell and Shoud Assembly.

Second Stage Nozzle

Inspeksi dilakukan secara visual dan juga dilakukan secara non visual.

Inspeksi secara visual dengan melihat perubahan yang terjadi pada

komponen tanpa mata bantu, cukup dengan mata telanjang seperti perubahan

warna, perubahan bentuk, keretakan dan lain-lain. Inspeksi non visual

dilakukan dengan menggunakan alat bantu, seperti melihat keretakan bagian

dalam suatu logam dengan mengunakan radiografi, ultrasonografi dan

sebagainya.

22

Pemeriksaan komponen dilakukan di lapangan atau di ruang perawatan,

bahkan pemeriksaan dapat juga dilakukan di luar pabrik, seperti pemeriksaan

struktur mikro marrige bold yang dilakukan di Singapura.

Inspeksi lainnya yaitu pemeriksaan clearance pada daerah sekitar first

stage nozzle, second stage nozzle dan bucket turbin. Clearance yang diperiksa

pada saat hot gas path inspection tidak boleh kurang atau lebih dari ukuran

yang telah ditetapkan. Clearance yang terlalu besar akan mengurangi

efisiensi turbin sedangkan clearance yang terlalu kecil akan berpengaruh

pada keselamatan turbin walaupun efisiensi turbin semakin besar.

c) Major Inspection

Pemeriksaan ini meliputi unsur dari Combustion Inspection dan Hot Gas

Path Inspection. Kegiatan yang dilakukan antara lain pemeriksaan keretakan

sudu rotor dan stator. Clearence pada nozzle dan clearence pada compressor.

Pengikat dan penyekat nozzle serta diafragma diperiksa dari kemungkinan

adanya gesekan, pengerutan atau kerusakan yang disebabkan oleh panas.

Kompresor dari guide inlet fane diperiksa dari kemungkinan adanya kotoran,

pengikisan, karat dan kebocoran. Bantalan dari sheel (sekat) diperiksa

clearence-nya dan tingkat kehausan yang terjadi. Semua pemeriksaan ini

dilakukan berdasarkan spesifikasi yang ditetapkan oleh pabrik.

2.9. Komponen Turbin Gas

2.9.1. Komponen Utama

1) Air Inlet Section

Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara

sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:

a) Air Inlet Housing

Air Inlet Housing merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya

terdapat peralatan pembersih udara.

b) Inertia Separator

Inertia Separator berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel

yang terbawa bersama udara masuk.

23

c) Pre-Filter

Pre-Filter merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet

house.

d) Main Filter

Main Filter merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam

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

kompresor aksial.

e) Inlet Bellmouth

Inlet Bellmouth berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat

memasuki ruang kompresor.

f) Inlet Guide Vane

Inlet Guide Vane merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah

udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan.

2) Compressor Section

Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor,

berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga

bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas

panas berkecepatan tinggi yang dapat menimbulkan daya output turbin yang

besar. Satu stage kompresor aksial tersusun atas dua bagian sudu yakni rotor dan

stator. Sudu rotor berbentuk aerofoil (semacam sayap pesawat) berfungsi untuk

mengakselerasi udara sehingga kecepatannya meningkat. Sedangkan sudu stator

berbentuk difuser, yang berfungsi untuk mengkonversi kecepatan udara tersebut

menjadi tekanan. Berikut akan dijabarkan mengenai kompresor rotor dan

kompresor stator:

a) Compressor 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.

24

Gambar 2.7 Compressor Rotor Assembly

Sumber : (Rahmanta, 2011)

b) Compressor Stator

Compresor Stator terdiri dari:

(1) Inlet Casing

Inlet Casing merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara

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

(2) Forward Compressor Casing

Forward Compressor Casing adalah bagian casing yang didalamnya

terdapat empat stage compresor blade.

(3) Aft Casing

Aft Casing adalah bagian casing yang didalamnya terdapat compressor

blade tingkat 5-10.

(4) Discharge Casing

Discharge Casing merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai

tempat keluarnya udara yang telah dikompresi. Pada bagian ini terdapat

compressor blade tingkat 11 sampai 17.

25

Gambar 2.8 Compressor Stator


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 :

a) Combustion Chamber

Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran

antara udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk.

Combustion chamber yang ada disusun kosentris mengelilingi aksial flow

compressor dan disambungkan dengan keluaran kompresor udara dari

26

aksial flow compressor yang dialirkan langsung ke masing-masing

chambers. Zona pembakaran pada combustion chamber ada tiga yaitu:

(1) Primary Zone, merupakan tempat dimana bahan bakar berdifusi dengan

udara kompresor untuk membentuk campuran udara bahan bakar yang

siap dibakar.

(2) Secondary Zone, adalah zona penyempurnaan pembakaran sebagai

kelanjutan pembakaran pada primary zone.

(3) Dilution Zone, merupakan zona untuk mereduksi temperatur gas hasil

pembakaran pada keadaan yang diinginkan pada saat masuk ke first stage

nozzles.

b) Combustion Liners,

Combustion Liners, terdapat di dalam combustion chamber yang berfungsi

sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.

Combustion liners di desain dengan satu seri lubang dan louvers yang

ditempatkan di dalam chambers. Digunakan untuk mencampurkan bahan

udara dari kompresor dan bahan bakar dari nozzel yang membakar

campuran ini.

c) Fuel Nozzle

Fuel Nozzle berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam

combustion liner.

Fuel nozzle terdapat pada ujung combustion chamber dan masuk ke

combustion liners. Fungsi dari fuel nozzle ini adalah untuk mengabutkan

bahan bakar dan mengarahkannya ke reaction zone pada ruang bakar.

d) Ignitors (Spark Plug)

Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam

combustion chamber sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat

terbakar. Spark plugs terdapat pada bagian samping combustion chamber

dan masuk ke combustion liners. Spark plugs berfungsi untuk menyulut

campuran bahan bakar dan udara pada saat turbin gas start up. Pembakaran

27

akan terus terjadi selama suplai bahan bakar dan udara terus berlangsung.

Spark plugs terpasang pada sebuah pegas setelah proses pembakaran terjadi,

tekanan yang dihasilkan meningkat dan akan memaksa plugs naik menuju

casing dan mengeluarkan gas panas.

e) Transition Pieces

Transition Pieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas

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

Transition piece terdapat antara combustion liners dan first stage nozzle.

Alat ini digunakan untuk mengarahkan udara panas yang dihasilkan pada

combustion section ke first stage nozzle.

f) Cross Fire Tubes

Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua

combustion chamber. Cross fire tube berfungsi untuk menghubungkan

semua combustion chamber.

g) Flame Detector

Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses

pembakaran terjadi.

Gambar 2.9 Combustion Section

Sumber : (Rahmanta, 2011).

28

4) Turbine Section

Turbine 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 :

a) Turbin Rotor Case

b) First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first

stage turbine wheel.

c) First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik

dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa

putaran rotor.

d) Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas

panas ke second stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk

memisahkan kedua turbin wheel.

e) Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang

masih cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan

putar rotor yang lebih besar.

5) Exhaust Section

Exhaust 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 :

a) Exhaust Frame Assembly.

b) Exhaust Diffuser Assembly.

Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame

assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian didifusikan 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 pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip.

29

Pada exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur

kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.

Gambar 2.10 Exhaust Frame


Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame

assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian didifusikan dan dibuang

ke atmosfir melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa

tersebut diukurdengan exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini

digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip.

Pada exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur

kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip

30

.

Gambar 2.11 Exhaust Diffuser


2.9.2. Komponen Penunjang

Ada 5 komponen penunjang dari turbin gas yaitu :

1) Starting Equipment

Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin bekerja.

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 Cluth, menghubungkan startingturbine dengan accessory gear dan

HP(High Pressure) turbin rotor.

31

b) Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessory gear dengan HP

(High Pressure) turbin rotor.

c) Load Coupling, menghubungkan LP (Low Pressure) turbin rotor

dengan kompressor beban.

3) Fuel System

Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system 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.

4) Lube Oil System

Lube oil system berfungsi untuk melakukan pelumasan secara kontinu 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) Pompa

d) Filter System

e) Valving System

f) Piping System

g) Instrumen untuk oil

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

(High Pressure) shaft pada gear box yang mengatur tekanan discharge lube

oil.

b) Auxilary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh

tenaga listrik, beroperasi apabila tekanan dari mainpump turun.

32

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

pompa diatas tidak mampu menyediakan lubeoil.

5) Cooling System

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) Off base Water Cooling Unit

b) Lube Oil Cooler

c) Main Cooling Water Pump

d) Temperatur Regulation Valve

e) Auxilary Water Pump

f) Low Cooling Water Pressure Swich

2.9.3. Prosedur Pengoperasian Turbin Gas

Prosedur yang harus dilakukan untuk mengoperasikan turbin gas sebagai

langkah awal adalah :

1) Rachet, dilakukan dengan memutar turbin seperempat lingkaran dalam waktu

satu menit secara terus menerus selama 10 hingga 12 jam untuk

mendistribusikan massa rotor, meratakan pelumasan pada bearing dan

journalshaft serta mencegah terjadinya pembengkokan

2) Rubbing Check, pemutaran turbin gas sampai 1350 rpm, kemudian dimatikan.

3) Cranking, setelah turbin gas dimatikan saat rubbing check, kemudian turbin

gas diputar 1200 rpm yang dilakukan selama 5 hingga 10 menit. Hal ini

dilakukan untuk membersihkan turbin gas dan kompresor dari debu dan

kotoran.

4) Fuel Gas Leak Check, putaran turbin dinaikkan kembali sampai 1850 rpm.

5) Flame Detector Check, putaran turbin diputar sampai 2000 rpm, kemudian

spark plug dinyalakan maka saat itu proses pembakaran mulai terjadi.

6) Over Trip Test, apabila diberikan penambahan fuel gas maka otomatis putaran

turbin gas meningkat hingga mencapai batas yang telah ditentukan.

33

7) Peak Load untuk, setelah itu turbin gas distart hingga mencapai putaran 5100

rpm. Kemudian turbin gas ini diberi beban secara bertahap hingga mencapai

nilai mendekati maksimum, kemudian beban diturunkan setahap hingga

mencapai batas yang diinginkan.

34

BAB III

METODOLOGI

3.1 Tahapan Pelaksanaan Kerja Praktek

Pelaksanaan program kerja praktek ini dilakukan dalam beberapa tahapan

proses. Mulai dari proses studi literatur, pengumpulan data meliputi pengamatan

dan mempelajari secara langsung proses shutdown maintenence jenis Hot Gas

Path Inspection yang sedang dilakukan oleh pihak PLTG Teluk Lembu,

konsultasi dengan dosen pembimbing dan pembimbing lapangan mengenai

perawatan turbin gas pada PLTG Teluk Lembu pekanbaru, pengambilan data dan

pembuatan laporan selama pelaksanaan kerja praktek di PLTD/G PT. PLN

(Persero) Teluk Lembu dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut :

Gambar 3.1 Tahapan Kegiatan

Mulai

Study

Literatur

Konsultasi dengan dosen

pembimbing dan pembimbing

lapangan

Pengumpulan Data:

- Melakukan Pengamatan

- Mempelajari secara langsung

- Log Sheet

A

35

Gambar 3.1 Tahapan Kegiatan (sambungan)

3.2 Kegiatan Kerja Praktek

Dalam pelaksanaan kerja praktek, penulis ditempatkan pada bagian PLTG

unit 3. Ketika itu PLTG unit 3 tersebut sedang mengalami perawatan, dan jenis

perawatan yang dilakukan adalah perawatan jenis Hot Gas Path Inspection

(HGPI). Dalam hal ini penulis melakukan pencarian informasi dari teori teori

maupun secara langsung mengenai perawatan turbin gas agar kinerja dari mesin

selalu optimal saat sedang beroperasi. Dalam mencari informasi penulis mendapat

beberapa sumber yang berbeda, diantaranya dari proses diskusi dengan teknisi,

survey lapangan dan studi literatur.

3.2.1 Studi Literatur

Studi literatur yang dilakukan adalah mencari referensi teori yang relevan

dengan permasalahan mengenai maintenece turbin gas. Referensi tersebut

berisikan tentang proses pembongkaran, pembersihan dan pemasangan turbin

gas. Perawatan yang dilakukan pada PLTG unit 3 PLTD/G Teluk Lembu adalah

perawatan Hot Gas Path Inspection (HGPI). Perawatan Hot Gas Path Inspection

(HGPI) ini adalah perawatan yang yang mencakup perawatan pada ruang bakar,

kompresor, dan turbin.

Selesai

ysjnajsss

ayas

Pengolahan dan Analisa Data Berupa

Maintenence dan Performansi Turbin

Gas

Kesimpulan dan Saran

A

36

3.2.2 Melakukan Pengamatan

Selama pelaksanaan kerja praktek ini selain melakukan studi literatur penulis

juga melakukan pengamatan secara visual mengenai proses perawatan Hot Gas Path

Inspection yang sedang dilakukan pada PLTG unit 3 di PLTD/G PT. PLN (Persero)

Teluk Lembu tetapi karena kondisi dari PLTG unit 3 tersebut saat itu sudah dalam

keadaan terbongkar penulis hanya melakukan pengamatan dari proses pembersihan

hingga pemasangan PLTG unit 3 di PLTD/G PT. PLN (Persero) Teluk Lembu.

3.2.3 Mempelajari Secara Langsung

Selama melaksanakan Kerja Praktek ini selain melakukan studi literatur

dan melakukan pengamatan penulis juga mempelajari secara langsung bagaimana

proses pembersihan dan pemasangan komponen-komponen PLTG yang sedang

dilakukan perawatan Hot Gas Path Inspection di PLTD/G PT. PLN (Persero)

Teluk Lembu.

3.2.4 Log Sheet

Agar dapat menghitung efisiensi dari turbin gas maka diperlukan data data

berupa temperatur, tekanan, dan pemakaian bahan bakar yang diperlukan selama

PLTG unit 3 beroperasi ( sebelum dilakukan perawatan Hot Gas Path Inspection)

yang telah dicatat oleh pihak PLTG, data inilah yang disebut dengan Log Sheet.

Data data yang digunakan adalah data pada tanggal 3 November 2014 pada pukul

21.00 WIB. Data data tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.1

Tabel 3.1 Log Sheet PLTG Unit 3

37

3.2.5 Pengolahan Dan Analisis Data

Data yang telah dikumpulkan yaitu data temperatur kompresor dan gas

buang, data tekanan kompresor dan gas buang, dan juga data konsumsi bahan

bakar selanjutnya dilakukan pengolahan data untuk menghitung efisiensi dari

turbin gas . Setelah dilakukan pengolahan data maka langkah berikutnya yang

dilakukan yaitu analisa dan pembahasan. Data yang dianalisa adalah efisiensi

turbin gas berdasarkan perawatan yang dilakukan.

3.2.6 Kesimpulan Dan Saran

Setelah dilakukan analisa dan dilakukan pembahasan maka langkah

selanjutnya adalah kesimpulan dan saran. Kesimpulan dari hasil efisiensi

turbin gas berdasarkan perawatan yang dilakukan dan rekomendasi

38

BAB IV

TUGAS KHUSUS

PERAWATAN TURBIN GAS PLTG UNIT 3

DI PT. PLN (Persero) SEKTOR PEMBANGKITAN PEKANBARU

UNIT PLTD/G TELUK LEMBU

4.1. Tujuan Tugas Khusus

Adapun tujuan dari tugas khusus ini adalah untuk mengetahui sistem

perawatan dan menghitung performansi turbin gas dari pembangkit listrik tenaga

gas (PLTG) di PT.PLN (Persero) Teluk Lembu Pekanbaru

4.2. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dari tugas khusus ini hanyalah membahas

perawatan dan performansi yang dilakukan pada turbin gas dari PLTG di PT.PLN

(Persero) Teluk Lembu Pekanbaru

4.3. Performa Turbin Gas Teoritis

Siklus ideal dari sistem turbin gas sederhana adalah siklus Brayton. Sistem

turbin gas sederhana dengan siklus terbuka menggunakan ruang terbuka

menggunakan ruang bakar sedangkan sistem turbin gas sederhana dengan siklus

tertutup menggunakan alat-alat penukar kalor.

Gambar 4.1 Siklus Gas Terbuka

Sumber : (Wiranto Arismunadar, 2010)

39

Untuk mencari performasi turbin teoritis dibutuhkan data data yang telah

didapat sebelumnya dari log sheet sebagai berikut :

1) Beban =21 MW = 21000 kW

2) Temperatur Lingkungan (T1) = 350C = 308K (pekanbaru.go.id)

3) Temperatur Udara Tekan (T2) = 8980F = 754 K

4) Temperatur Gas Buang (T4) =9440F = 779 K

5) Tekanan udara Lingkungan (p1) = 1 atm =101,33 kPa

6) Tekanan udara tekan (p2gage) = 7,4 bar = 740 kPa

7) Tekanan absolut udara tekan (p2) = (1+7,4)atm = 841,33 kPa

8) Debit Aliran Bahan Bakar (Qfuel) = 1,025m3/jam

9) Berat jenis Bahan bakar (fuel) = 870 kg/m3

10) Nilai kalor bahan bakar (LHV) = 9240kkal/liter = 46829,7 kJ/kg

11) Laju Aliran massa bahan bakar (fuel) = 1,776 kg/s

12) Laju aliran massa udara (udara) = 113 kg/s

13) p4=p1 = 101,33 kPa

14) p3=p2 = 841,33 kPa

Dengan menggunakan data data diatas dan menggunakan persamaan 2.1

sampai 2.3 maka kita dapat mencari :


T2S = T1(2

1)

(1)

T2S = 308K(841,33 kpa

101,33 )

(1,41)

1,4

T2S =563,88K


T3= T2 + (LHV)

(cp)

T3= 754 K + (1,776

kg

s.46829,7 kJ/kg

113

.1,005 /

)

T3 = 1486,35 K


40

T4s = T3(4

3)

(1)

T4s= 1486,35 K(101,33 kpa

841,33 kpa)

(1,41)

1,4

T4s= 811.86 K

Untuk persamaan 2.4 sampai persamaan 2.8 kita harus terlebih dahulu

mencari nilai cp nya dengan menggunakan persamaan 2.9

Mencari nilai cp

= + + 2 + 3

Maka :

Cp (T1) = (a + bT1 + cT12 +dT13) / 28,97

Cp (T1) = [28,11 + 0,1967 102 308 + 0,4802 105 308 2 +

( 1,966109 3083)]/28,97

= 1,005 kJ/kg.K

Cp (T2) = (a + bT2 + cT22 +dT23) / 28,97

Cp (T2) = [28,11 + 0,1967 102 754 + 0,4802 105 754 2 +

( 1,966109 7543)]/28,97

= 1,087 kJ/kg.K

Cp (T3) = (a + bT1 + cT12 +dT33) / 28,97

Cp (T3) =[28,11 + 0,19671021486,35 + 0,4802 105 1486,35 2 +

( 1,966109 1486,35 3)] / 28,97

= 1,215 kJ/kg.K

Cp (T4) = (a + bT4 + cT42 +dT43) / 28,97

Cp (T4) = [28,11 + 0,1967 102 779 + 0,4802 105 779 2 +

( 1,966109 7793)]/28,97

= 1,096 kJ/kg.K

41

Cp (T4S) = (a + bT4 + cT42 +dT43) / 28,97

Cp (T4S) = [28,11 + 0,1967 102 811,86 + 0,4802 105 811,8 2 +

( 1,966109 811,863)]/28,97

= 1,098 kJ/kg.K

Setelah nilai cp untuk T1, T2, T3, dan T4 telah didapatkan maka kita dapat

menggunakan persamaan 2.4 sampai 2.8 untuk mencari :

Panas masuk sistem Teoritis (qin)

qin = cp (T3-T2)

qin = (cp * T3)-( cp * T2)

qin = (1,215 kJ/kg.K *1486,35 K) - ( 1,087 kJ/kg.K*754K)

qin = 985,97 K

Panas Keluar Sistem Teoritis (qout)

qout = cp (T4-T1)

qout = (cp * T4)-( cp * T1)

qout = (1,096 kJ/kg.K *779K )- ( 1,005 kJ/kg.K *308K)

qout = 473,355 K


wTs = cp (T3-T4s)

wTs = ( cp * T3)-( cp * T4s)

wTs = (1,215 kJ/kg.K *1486,35 K)-( 1,098 kJ/kg.K * 811.86 K)

wTs = 913,58 kJ/kg

Kerja turbin Teoritis (wT)

wT = cp(T3-T4)

wT = ( cp * T3)-( cp * T4)

wT = (1,215 kJ/kg.K *1486,35 K ) (1,096 kJ/kg.K *779K)

wT = 929,78 kJ/kg

42

Efisiensi Turbin Teoritis (T)

T = wTs

wTx100%

T = 913,58 kJ/kg

929,78 kJ/kg x 100%

T = 98,25 %

4.4. Performa Turbin Gas Aktual

Untuk mencari performasi turbin aktual dibutuhkan data data yang telah

didapat sebelumnya dari log sheet sebagai berikut :

1) Beban = 21 MW = 21000 kW

2) Temperatur Lingkungan (T1) = 350C = 308K (pekanbaru.go.id)

3) Temperatur Udara Tekan (T2) = 3260C= 599K

4) Temperatur Gas Buang (T4) = 4900C= 763K

5) Tekanan udara Lingkungan (p1) = 1 atm =101,33 kpa

6) Tekanan udara tekan (p2gage) = 7,4 bar = 740 kpa

7) Tekanan absolut udara tekan (p2) = (1+7,4)atm = 841,33 kpa

8) Debit Aliran Bahan Bakar (Qfuel) = 1,025m3/jam

9) Berat jenis Bahan bakar (fuel) = 870 kg/m3

10) Nilai kalor bahan bakar (LHV) = 9240kkal/liter = 46829,7 kJ/kg

11) Laju Aliran massa bahan bakar (fuel) = 1,776 kg/s

12) Laju aliran massa udara (udara) = 113 kg/s

13) p4=p1 = 101,33 kpa

14) p3=p2 = 841,33 kpa

Dengan menggunakan data data diatas dan menggunakan persamaan 2.1 sampai

2.3 maka kita dapat mencari :


T2S = T1(2

1)

(1)

T2S= 3080K(

841,33 kpa

101,33 )

(1,41)

1,4

T2S=563,88K

43


T3= T2 + (LHV)

(cp)

T3=599K +(1,776

kg

s.46829,7 kJ/kg

113

.1,005 /

)

T3 = 1331,35 K


T4s = T3(4

3)

(1)

T4s=1331,35 K(101,33 kpa

841,33 kpa)

(1,41)

1,4

T4s= 727.20 K

Untuk persamaan 2.4 sampai persamaan 2.8 kita harus terlebih dahulu mencari

nilai cp nya dengan menggunakan persamaan 2.9

Mencari nilai cp

= + + 2 + 3

Maka :

Cp (T1) = (a + bT1 + cT12 +dT13) / 28,97

Cp (T1) = [28,11 + 0,1967 102 308 + 0,4802 105 308 2 +

( 1,966109 3083)]/28,97

= 1,005 kJ/kg.K

Cp (T2) = (a + bT2 + cT22 +dT23) / 28,97

Cp (T2) = [28,11 + 0,1967 102 599 + 0,4802 105 599 2 +

( 1,966109 5993)]/28,97

= 1,056 kJ/kg.K

Cp (T3) = (a + bT1 + cT12 +dT33) / 28,97

Cp (T3) =[28,11 + 0,1967102331,35 + 0,4802 105 1331,35 2 +

( 1,966109 1331,35 3)] / 28,97

44

= 1,194 kJ/kg.K

Cp (T4) = (a + bT4 + cT42 +dT43) / 28,97

Cp (T4) = [28,11 + 0,1967 102 763 + 0,4802 105 763 2 +

( 1,966109 7633)]/28,97

= 1,088 kJ/kg.K

Cp (T4S) = (a + bT4 + cT42 +dT43) / 28,97

Cp (T4S) = [28,11 + 0,1967 102 763 + 0,4802 105 763 2 +

( 1,966109 7633)]/28,97

= 1,081 kJ/kg.K

Setelah nilai cp untuk T1, T2, T3, dan T4 telah didapatkan maka kita dapat

menggunakan persamaan 2.4 sampai 2.8 untuk mencari :

Panas masuk sistem aktual (qin)

qin = cp(T3-T2)

qin = (cp * T3)-( cp * T2)

qin = (1,194 kJ/kg.K *1331,35 K) - (1,056 kJ/kg.K*599K)

qin = 957,66 K

Panas Keluar Sistem Aktual (qout)

qout = cp (T4-T1)

qout = (cp * T4)-( cp * T1)

qout = (1,088 kJ/kg.K*763K )- ( 1,005 kJ/kg.K *308K)

qout = 520,97 K


wTs = cp(T3-T4s)

wTs = ( cp * T3)-( cp * T4s)

wTs = (1,194 kJ/kg.K *1331,35 K)-( 1,081 kJ/kg.K * 720,20 K)

wTs = 803,8 kJ/kg

45

Kerja turbin Aktual (wT)

wT = cp(T3-T4)

wT = =( cp * T3)-( cp * T4)

wT = (1,194 kJ/kg.K *1331,35 K) (1,088 kJ/kg.K*763K)

wT = 759,6 kJ/kg

Efisiensi Turbin Aktual (T)

T = wT

wTsx100%

T = 759,6 kJ/kg

803,8 kJ/kg x 100%

T = 94,50 %

4.5. Pemeliharaan Turbin Gas (Hot Gas Path Inspection)

Hot Gas Path Inspection bisa dikategorikan sebagai pemeriksaan sistem

pembakaran, hanya saja pemeriksaan ini dilakukan lebih terperinci. Pemeriksaan

dilakukan mulai dari nozzle, combustion chamber, combustion liners, flow

sleeves, transition piece, turbine casing, air compressor, exhaust casing, barrel,

diaphragm assemblies hingga bucket turbin. Untuk memperpendek waktu

perawatan, maka sebelum dilakukan pemeriksaan ini suku cadang perlu

dipersiapkan dahulu sehingga inspeksi ini dalam prakteknya hanya berbentuk

buka, ganti, dan tutup kembali.

Bila pada pemeriksaan didapatkan ada komponen yang memerlukan

perbaikan, maka bagian tersebut diganti terlebih dahulu dengan yang baru untuk

kemudian diperbaiki dan disimpan sebagai cadangan. Pemeriksaan ini umumnya

dilakukan pada 32.000 jam operasi.

4.6. Masalah Pada Turbin Gas

Pada turbin gas ada beberapa masalah yang mungkin terjadi, komponen

yang biasanya terdapat masalah adalah transition piece, first stage nozzle dan

second stage nozzzle, first stage bucket dan second stage bucket, dan turbine

rotor. Berikut akan dijelaskan masalah yang terjadi pada turbin gas dan dapat

diamati selama proses pemeliharaan Hot Gas Path Inspection (HGPI).

46

1) Transition Piece , fungsi dari transition piece adalah untuk mengarahkan aliran

udara panas dari combustion liner menuju ke turbin nozzle ada 3 faktor yang

menyebabkan kerusakan pada transition piece yaitu: Wear, Oxydation, Stress.

a) Wear, wear disebabkan oleh vibrasi yang dihasilkan dari stimulti

mechanical,dan juga dapat disebabkan oleh gesekan bagian karena

ekspansi termal saat starting dan perubahan beban.

b) Oxydation, oxidation terjadi karena overheating, biasanya setelah beberapa

deformasi awal karena gradient thermal.

c) Cracking, dapat disebabkan oleh getaran atau tekanan termal.

2) First stage nozzle dan second stage nozzle, fungsi dari stage nozzle adalah

untuk mengkonversi energi panas dan tekanan menjadi energi kinetik dan

meneruskan energi tersebut ke bucket. Masalah yang sering terjadi pada stage

nozzle ini adalah :

a) Oxidation,corrotion dan erotion,

b) Thermal fatique

c) Distortion dan creep

Gambar 4.2 Korosi pada Stage Nozzle

3) Turbine Shroud, fungsi pertama dari turbine shroud ini adalah untuk membuat

permukaan silindris unuk meminimalisir kebocoran akibat cleraeance.

47

Fungsi kedua dari turbin shroud adalah untuk menyediakan resistan termal

yang tinggi diantara gas panas (1200OF-648OC) dan comparative cold

shell(600OF-318OC). Dikarenakan panas yang tinggi dan kondisi kerja shroud

yang bergesekan maka kerusakan yang umum terjadi pada shroud adalah

permukanan shroud yang terkikis dan terbakar karena itu shroud tidak

mengalami perbaikan melainkan langsung diganti dengan yang baru, tetapi

karena spesifikasi shroud yang baru tidak sesuai dengan yang lama maka pihak

PLN tidak menggantinya dengan yang baru melainkan tetap menggunakan

shroud yang lama. Contoh kerusakan yang terjadi pada turbin shroud dapat

dilihat pada Gambar 4.3 dimana terlihat bahwa pada turbin shroud ada bagian

yang meleleh karena tidak mampu menahan panas yang dihasilkan oleh ruang

bakar.

Gambar 4.3 Kerusakan pada Turbine Shroud

4) Combustion Liner dan Crossfire tube, combustion liner dan crossfire tube

berada di ruang bakar sehingga masalah yang sering terjadi adalah oxidasi dan

juga pecah pada crossfire tube. Hal ini disebabkan karena kondisi kerja dari

combustion liner dan crossfire tube itu sendiri, karena combustion liner dan

crossfire tube bekerja pada temperatur yang sangat tinggi yaitu mencapai

temperatur 13000C.

Lokasi Rusak

Bakar Pada

Turbine Shroud

48

Gambar 4.4 Crossfire Tube yang pecah

Selama melakukan proses maintenence HGPI ini PLTG Teluk Lembu telah

menyediakan komponen komponen yang diperiksa diatas sehingga komponen

komponen yang tersebut diatas tidak digunakan lagi atau langsung diganti

terkecuali untuk turbin shroud, turbin shroud tersebut tidak diganti karena jenis

pin dari shroud yang baru berbentuk silindris dan tidak bisa dipakai untuk

shroud baru karena pihak PLTG hanya mempunyai pin yang berbentuk plat dari

shroud yang lama.

4.7. Proses Pembongkaran Turbin Gas

1) Buka atap turbin dan panel samping

2) Lanjutkan dengan membuka ruang pembakaran seperti pada

Combustion Inspection

3) Pasang screw jack pendukung di bawah casing luar

4) Buka setengah atomisasi udara atas dan atau berjenis gas, saluran

bahan bakar minyak

5) Buka bagian atas pendingin pipa udara yang diperlukan untuk

membuka shell

6) Buka 2 baut penahan second stage nozzle axial yang terletak di 45

derajat diatas horizontal joints

7) Buka baut vertikal antara shell turbin dan casing discharge. Buka baut

vertikal antara shell turbin dan exhaust hood dan baut horisontal joint

bolting

Lokasi Pecah

Pada Crossfire

Tube

49

8) Termokopel output wheelspace pada bagian atas shell turbin harus

diputuskan. Jika junction box telah dikunci, mungkin perlu untuk

membuka junction box untuk membuka kabel

9) Buka clamping segmen atas dari corten sheets dari knalpot , untuk

memungkinkan pemindahan shell turbin

10) Dongkrak shell turbin di lubang dongkrak ulir atau beem yang telah

ada, pada pinggiran vertikal shell turbin dan casing debit kompresor

harus membuka 0,3 mm. Periksa jarak angkat dongkrak dengan dial

indicator.

11) Pin eksentrik untuk positionning nozzle sangat baik jika dilepas pada

saat ini sehingga mereka tidak akan diabaikan di reassembly. Shell

turbin tidak boleh dipasang kembali dengan pin eksentrik atau nozzle

aksial pin dalam posisi di bagian atas

12) Lepas bagian atas klem pemegang second stage nozzle, dan horizontal

joint bolting. Angkat dari bagian atassecond stage nozzle, pastikan lead

termokopel tidak terputus selama proses.

13) Lepas Allen-head horizontal joint bolting dari bagian dalam diagram

bagian atas,.

14) Dari lima transition piece (nomor 1, 2, 8, 9, 10) pada bagian atas turbin

buka baut dan segel sisi dari first stage nozzle. Lepaskan baut tengah

dari masing-masing bagian transition piece.

15) Dorong transition piece keluar dari nozzle ke dalam ruang pembakaran

luar

16) Lepaskan horizontal joint bolting dari first stage nozzle

17) Angkat bagian atas dari first stage nozzle.

18) Lima buah transition piece atas dilepaskan dari turbin setelah nozzle

dibuka.

19) Sebuah set lengkap clereances turbin harus diambil, maka bagian

bawah manifold gas atau atomisasi berjenis udara harus dihilangkan

bersama dengan garis udara pendingin ke bawah setengah

shell. Akhirnya pin centering first stage dan second stage harus dilepas

20) Lepaskan 5 casing combustion luar bagian bawah nomor 3, 4, 5, 6, 7

50

21) Mulai dari horizontal joints dan bekerja menuju bottom center line,

melepaskan potongan transition piece yang tersisa.

22) Lepaskan cincin seal dari first stage nozzle pendukung cincin dalam

dan dua klem axial nozzle

23) Ratakan first stage nozzle dengan mengaitkan satu sisi ke hook dengan

kabel lurus dan luar dengan hoist rantai di hook. Lepaskan

thermocouples dari bagian bawah sisi kiri shell. Lepaskan bagian

bawah second stage nozzle.

4.8. Proses Pemeriksaan Dan Pembersihan Turbin Gas

4.8.1. Proses Pemeriksaan

1) Periksa dan catat kondisi pada turbin bucket pada semua stages

2) Periksa dan catat kondisi first stage nozzle

3) Periksa dan catat kondisi second stage nozzle. dan membandingkan

clereances asli untuk mencegah clereances

4) Periksa dan catat kondisi diagram packing

5) Periksa dan catat kondisi transition piece

6) Periksa dan catat kondisi crossfire tube

7) Periksa dan catat kondisi combustion liner

8) Periksa dan catat kondisi flame detector

9) Periksa dan catat kondisi busi

10) Periksa dan catat kondisi load coupling dan accessory coupling

11) Bersihkan Filter Gas

12) Kunjungan inlet duct, inlet plenum, inlet casing dengan VIGV blades.

Bersihkan jika diperlukan

13) Kunjungan knalpot pleno; perbaikan dengan pengelasan semua celah

yang terlihat.

4.8.2. Proses Pembersihan

Tujuan dilakukannya pembersihan ini adalah untuk menghilangkan karat

dan kerak yang menempel pada komponen-komponen turbin gas. Dalam

perawatan ini digunakan beberapa alat yaitu :

1) Amplas

51

2) Solar

3) Gerinda

4) Sikat kawat

5) Kain Lap

6) Anti Karat

Berikut ini adalah komponen-komponen yang dibersihkan selama proses

maintenence pada PLTG unit 3 berlangsung:

1) Sudu Kompresor Rotor dan Stator

Sudu Kompresor Rotor dan Stator dibersihkan dengan menggunakan

amplas dan solar pengunaan amplas dan solar untuk menghilangkan karat

yang menempel pada Sudu Kompresor Rotor dan Stator.

Gambar 4.5 Pembersihan Sudu Kompresor Stator

2) Sudu Turbin

Sudu Turbin dibersihkan dengan menggunakan amplas dan solar

pengunaan amplas dan solar untuk menghilangkan karat yang menempel

pada Sudu Turbin

52

Gambar 4.6 Pembersihan Sudu Turbin

3) Casing Turbin

Casing Turbin dibersihkan menggunakan gerinda dan sikat kawat untuk

menghilangkat karat yang ada, kemudian dibersihkan kembali

mengunakan solar agar debu dan karat yang tersisa hilang.

Gambar 4.7 Pembersihan Casing Turbin

53

4) Pembersihan Casing Ruang Bakar

Casing ruang bakar dibersihkan menggunakan gerinda dan sikat kawat

untuk menghilangkan kerak dan karat yang ada pada casing ruang bakar.

Gambar 4.8 Pembersihan Casing Ruang Bakar

5) Casing Kompresor

Casing kompresor dibersihkan menggunakan gerinda dan sikat kawat

untuk menghilangkat karat yang ada, kemudian dibersihkan kembali

mengunakan solar agar debu dan karat yang tersisa hilang.

Gambar 4.9 Pembersihan Casing Kompresor

54

4.9. Proses PemasanganTurbin Gas

1) Dengan bagian dalam turbin shell dan discharge casing benar-benar

bersih, lapisi second stage nozzle spring seal dengan anti-seize, dan,

ketika dalam posisi, dan didukung pada lifting rig, masukkan dan baut

shims pendukung. Kemudian turunkan nozzle ke shims. Masukkan

centering pin bawah. Jangan memaksa pin, tapi sentak nozzel

transversel untuk memungkinkan pin untuk masuk secara

bebas. Memasang dua atau lebih axial holding pin dan kencangkan.

Periksa untuk memastikan masuknya axial holding pin belum

menggantikan tempat nozzle. Pasang setengah bagian bawah inter stage

packing dan spring.

2) Pasang kembali first stage wheel space termokopel ke posisi sisi kiri

bawah di shell. Hal ini paling baik dilakukan sebelum lebih jauh

merakit dilakukan di area saluran second stage untuk mencegah

kesulitan, karena ini adalah perakitan agak sulit jika mencoba setengah

bagian atas nozzle di tempatnya.

3) Roll di bagian bawah first stage nozzle dengan cara yang sama dengan

yang di mana itu dibuka. Sementara nozzel tetap didukung pada lifting

rig, masukkan kunci pendukung horizontal joint dan baut yang

ketat. Pasang segel "L" ke bagian bawah. Pastikan joint segel yang

terpasang setidaknya 19 / 15mm (3/4 "- 1" ) dari joint segmen nozzle

dan ikuti dengan cincin seal

4) Pasang first stage nozzle locating eksentrik pin untuk bagian bawah.

5) Pasang dua strip kemasan ke dalam segel alur luar first stage

nozzle. Perhatian harus diketahui bahwa dudukan strip tidak sejalan,

sehingga dapat meminimalkan kemungkinan kebocoran.

6) Pasang lima buah transition piece ke bagian setengah bawah

turbin. Mulai urutan pemasangan dengan chamber no 5, yang

merupakan bagian bawah vertikal pusat-line, dan bekerja ke atas dari

Documents

Laporan KP Putraa