BAB I
1.1 Latar Belakang
Generator Turbin Gas adalah suatu alat
yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran
internal. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi
mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan
daya. Sistem turbin
gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang
bakar dan turbin gas.
1.2. Tujuan Dan Manfaat Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah
untuk mempelajari tentang generator gas. Manfaat penulisan makalah ini bagi
penulis yaitu mendapatkan pengertian dan penjelasan tentang karakteristik generator
gas. Sedangkan bagi para pembaca diharapkan makalah ini dapat menjadi sumbangan
dalam memperkaya pengetahuan dan memberikan kesempatan untuk mempelajarinya
lebih lanjut.
1.3 Batasan
Masalah
Untuk membatasi
materi yang akan dibicarakan pada makalah ini, maka kami membuat batasan
cakupan masalah yang akan dibahas. Hal ini diperbuat supaya isi dan pembahasan
dari makalah ini menjadi lebih terarah dan dapat mencapai hasil yang
diharapkan. Adapun batasan masalah pada penulisan makalah ini adalah :
1.
Prinsip kerja
2. Komponen primer dan penunjang
3. Maintenance
4. Fakta lapangan
BAB II
Prinsip
Kerja Sistem Generator Turbin Gas
Secara umum proses yang terjadi pada suatu
sistem turbin gas adalah sebagai berikut:
- Pemampatan (compression)
udara di hisap dan dimampatkan
- Pembakaran (combustion)
bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di
bakar.
- Pemuaian (expansion)
gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle).
- Pembuangan
gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran
pembuangan.
Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran
masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan
menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat.
Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar
dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan
bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan
sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas
hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang
berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang
dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya
sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah
melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).
Pada kenyataannya, tidak ada
proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugiankerugian yang dapat menyebabkan
turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya
performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada
ketiga komponen sistem turbin gas. Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:
- Adanya
gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan (pressure
losses) di ruang bakar.
- Adanya
kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya
gesekan antara bantalan turbin dengan angin.
- Berubahnya
nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur
dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.
- Adanya mechanical
loss, dsb.
Komponen Generator Turbin Gas
Generator gas tersusun atas
komponen-komponen utama seperti air intake section, compressor section,
combustion section, turbine section, dan exhaust section. Sedangkan
komponen pendukung turbin gas adalah starting equipment, lube-oil system,
cooling system, dan beberapa komponen pendukung lainnya. Berikut ini
penjelasan tentang komponen utama turbn gas:
- Air
Intake Section. Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang
terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:
- Air
Intake Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya
terdapat peralatan pembersih udara.
- Inertia
Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel yang
terbawa bersama udara masuk.
- Pre-Filter,
merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet house.
- Main
Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam
inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam
kompresor aksial.
- Inlet
Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat
memasuki ruang kompresor.
- Inlet
Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah
udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan
- 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. Aksial flow compressor terdiri dari dua
bagian yaitu:
- 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.
- Compressor
Stator. Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari:
- Inlet
Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk
ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide vane.
- Forward
Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat empat
stage kompresor blade.
- Aft
Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade
tingkat 5-10.
- Discharge
Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya
udara yang telah dikompresi.
- 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 :
- Combustion
Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran antara
udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk.
- Combustion
Liners, terdapat didalam combustion chamber yang berfungsi sebagai
tempat berlangsungnya pembakaran.
- 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.
- Transition
Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas
agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin gas.
- Cross
Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua
combustion chamber.
- Flame Detector, merupakan alat yang
dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.
- Turbin Section. Turbin section merupakan
tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang
digunakan sebagai penggerak compresor 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 :
- Turbin
Rotor Case
- 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.
- 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 : (1)
Exhaust Frame Assembly, dan (2)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. Pada exhaust area
terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6
buah untuk temperatur trip.
Adapun beberapa komponen
penunjang dalam sistem turbin gas adalah sebagai berikut:
- Starting
Equipment. Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin
bekerja. Jenis-jenis starting equipment yang digunakan di unit-unit turbin
gas pada umumnya adalah :
- Diesel
Engine, (PG –9001A/B)
- Induction
Motor, (PG-9001C/H dan KGT 4X01, 4X02 dan 4X03)
- Gas
Expansion Turbine (Starting Turbine)
- 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:
- Jaw
Cluth, menghubungkan starting turbine dengan accessory gear dan HP turbin
rotor.
- Accessory
Gear Coupling, menghubungkan accessory gear dengan HP turbin rotor.
- Load Coupling, menghubungkan
LP turbin rotor dengan kompressor beban.
- 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.
- 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:
- Oil
Tank (Lube Oil Reservoir)
- Oil
Quantity
- Pompa
- Filter
System
- Valving
System
- Piping
System
- Instrumen
untuk oil
Pada turbin gas terdapat tiga
buah pompa yang digunakan untuk mensuplai lube oil guna keperluan lubrikasi,
yaitu:
- Main
Lube Oil Pump, merupakan pompa utama yang digerakkan oleh HP shaft pada
gear box yang mengatur tekanan discharge lube oil.
- Auxilary
Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh tenaga
listrik, beroperasi apabila tekanan dari main pump turun.
- Emergency
Lube Oil Pump, merupakan pompa yang beroperasi jika kedua pompa diatas
tidak mampu menyediakan lube oil.
- 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:
- Off
base Water Cooling Unit
- Lube
Oil Cooler
- Main
Cooling Water Pump
- Temperatur
Regulation Valve
- Auxilary
Water Pump
- Low
Cooling Water Pressure Swich
Maintenance Generator Turbin Gas
Maintenance 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.
Maintenance pada turbine gas
selalu tergantung dari faktor-faktor perasional dengan kondisi yang berbeda
disetiap wilayah, karena operasional turbine gas sangat tergantung dari kondisi
daerah operasional. Semua pabrik pembuat turbine gas telah menetapkan suatu
ketetapan yang aman dalam pengoperasian sehingga turbine selalu dalambatas
kondisi aman dan tepat waktu untuk melakukan maintenance.
Secara umum maintenance dapat dibagi dalam
beberapa bagian, diantaranya adalah:
- Preventive Maintenance. Suatu kegiatan perawatan yang
direncanakan baik itu secara rutin maupun periodik, karena apabila
perawatan dilakukan tepat pada waktunya akan mengurangi down time dari
peralatan. Preventive maintenance dibagi menjadi:
- Running
Maintenance. Suatu kegiatan perawatan yang dilakukan hanya bertujuan
untuk memperbaiki equipment yang rusak saja dalam satu unit. Unit
produksi tetap melakukan kegiatan.
- Turning
Around Maintenance. Perawatan terhadap peralatan yang sengaja
dihentikan pengoperasiannya.
- Repair
Maintenance. Perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang
tidak kritis, atau disebut juga peralatan-peralatan yang tidak mengganggu
jalannya operasi.
- Predictive
Maintenance. 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.
- Corrective
Maintenance. Perawatan yang dilakukan dengan memperbaiki
perubahan kecil yang terjadi dalam disain, serta menambahkan
komponen-komponen yang sesuai dan juga menambahkan material-material yang
cocok.
- Break
Down Maintenance. Kegiatan perawatan yang dilakukan setelah
terjadi kerusakan atau kelainan pada peralatan sehingga tidak dapat
berfungsi seperti biasanya.
- Modification
Maintenance. Pekerjaan yang berhubungan dengan desain suatu
peralatan atau unit. Modifikasi bertujuan menambah kehandalan peralatan
atau menambah tingkat produksi dan kualitas pekerjaan.
- Shut
Down Maintenance. Kegiatan perawatan yang dilakukan terhadap
peralatan yang sengaja dihentikan pengoperasiannya.
Fakta Di Lapangan
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
merupakan sebuah pembangkit energi listrik yang menggunakan peralatan/mesin
turbin gas sebagai penggerak generatornya. Turbin gas dirancang dan dibuat
dengan prinsip kerja yang sederhana dimana energi panas yang dihasilkan dari
proses pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi mekanis dan selanjutnya
diubah menjadi energi listrik atau energi lainnya sesuai dengan kebutuhannya.
Adapun kekurangan dari turbin gas adalah sifat korosif pada material yang
digunakan untuk komponen-komponen turbinnya karena harus bekerja pada
temperature tinggi dan adanya unsur kimia bahan bakar minyak yang korosif
(sulfur, vanadium dll), tetapi dalam perkembangannya pengetahuan material yang
terus berkembang hal tersebut mulai dapat dikurangi meskipun tidak dapat secara
keseluruhan dihilangkan. Dengan tingkat efisiensi yang rendah hal ini merupakan
salah satu dari kekurangan sebuah turbin gas juga dan pada perkembangannya
untuk menaikkan efisiensi dapat diatur/diperbaiki temperature kerja siklus
dengan menggunakan material turbin yang mampu bekerja pada temperature tinggi
dan dapat juga untuk menaikkan efisiensinya dengan menggabungkan antara
pembangkit turbin gas dengan pembangkit turbin uap dan hal ini biasa disebut
dengan combined cycle.
BAB III
Daftar Pustaka :
Ø
Dietzel, F., Gasturbinen -
kurz und bundig. 1. Auflage. Wurzburg: Vogel - Verlag. 1974.
Ø
Ons Tenrath . H.:
Gasturbinentriebwerke. 1. Auflage.Essen: Girardet - Verlag. 1968.
Ø
Gas-Turbine Engine (Part 1) - Majari
Magazine.htm
Ø
Gas-Turbine Engine (Part 2) - Majari
Magazine.htm
Ø
http://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga
_gas
Ø
http://themoneysaving.blogspot.com/2010/09/prinsip-kerja-turbin-gas-generator.html