KARYA AKHIR PERAWATAN TURBIN GAS SINGLE SHAFT MARK II PADA POWER GENERATOR 9001H APLIKASI PT. ARUN NGL

KARYA AKHIR PERAWATAN TURBIN GAS SINGLE SHAFT MARK II PADA POWER GENERATOR 9001H APLIKASI PT. ARUN NGL Karya Akhir ini diajukan untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan

Disusun Oleh :

T. INDRA MAULANA 045203009

PROGRAM DIPLOMA IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

ABSTRAK

Turbin gas digunakan sebagai alat kontrol yang fungsinya sangat penting untuk menghasilkan energi listrik dimana putaran turbin gas konstan mencapai 5100 rpm. Apabila perawatan turbin gas tidak rutin dilakukan maka putaran turbin gas akan menurun dan mengakibatkan daya dari turbin gas tersebut akan berkurang.

Energi listrik yang dihasilkan oleh turbin gas berguna untuk

mengoperasikan alat-alat pabrik yang lain seperti pompa, motor, gas kompresor, control valve serta digunakan sebagai alat penerangan pabrik. Kerusakan yang sering timbul pada turbin biasanya terjadi karena keausan dan ketuaan akibat pengoperasian secara terus–menerus dan juga karena langkah pengoperasian yang salah. Karena turbin adalah suatu alat instrumen yang memerlukan pemeliharaan secara rutin agar peralatan ini dapat beroperasi dengan baik dan dapat meningkatkan umur dari peralatan tersebut, maka kegiatan perawatan dalam industri sangat penting dilakukan untuk kelangsungan produksi.

T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkatkan kehadirat ALLAH SWT atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “ PERAWATAN TURBIN GAS SINGLE SHAFT MARK II PADA POWER GENERATOR 9001H APLIKASI PT. ARUN NGL ” Adapun Tuga Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat dan memperoleh gelar Sarajana Sains Terapan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada teristimewa orang tua penulis yaitu Ayah T. Syahrul, Mama Ratna Nilawaty, Abang T. Fauzi Kuala, Adik T. Nanta Muara, Nenek Maryamah, Atok M. yunus Ibrahim, Ayah (paman) Ir. Surya Murni Yunus MT, Rina, Tika, Nurul, Yuni, Whindy Pridhiniandy yang telah banyak memberikan nasehat, serta seluruh keluarga besar lainnya yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis dari sejak lahir hingga sekarang. Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Almarhum Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT – USU dan selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis atas T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

segala bimbingan, pengarahan, nasehat serta motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini selama masa hidup beliau. 2. Bapak Rachmad Fauzi, ST, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro FT – USU dan sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 3. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar selaku dosen pembimbing seminar I penulis. 4. Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen pembimbing seminar II penulis. 5. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro FT – USU di Jurusan Elektro Bg Martin, Bg Ridho, Kak Ani, dll. 6. Teman-teman kuliah Mulindra Pratama, Suriadi Ginting, Shouqi Erman, Adam Bayu Kara, Bg Arsyad, Asden Richo, M. Zaki, Supianto, Sudi Ridwan, Farik dan teman-teman lain yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu-persatu, atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan. Nama kalian akan selalu terpatri dalam hati sanubari penulis. 7. Seluruh mahasiswa Teknologi Instrumentasi Pabrik USU Stambuk 2001 2007. Akhir kata, Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya.

Medan,

Juli 2009


T. Indra Maulana DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...................................................................................

i

ABSTRAK ..................................................................................................... iii DAFTAR ISI ................................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vii DAFTAR TABEL .......................................................................................... viii BAB I

BAB II

PENDAHULUAN ........................................................................

1

1.1

Latar Belakang Masalah ......................................................

1

1.2

Tujuan Pembahasan..............................................................

2

1.3

Batasan Masalah ..................................................................

2

1.4

Metode Pembahasan ............................................................

2

1.5

Sistematika Penulisan ..........................................................

3

LANDASAN TEORI ....................................................................

5

2.1

Teori Turbin .........................................................................

5

2.2

Prinsip Kerja Turbin Gas .....................................................

6

2.3

Komponen-komponen Turbin Gas .......................................

9


2.3.1 Komponen Utama ....................................................

9

2.3.2 Komponen Penunjang .............................................. 18 2.4

Seksi Pembakaran ............................................................... 20

2.5

Sudu Pemancar (first dan second stage nozzle) .................... 21 2.5.1 Perakitan Sudu Gerak .............................................. 22 2.5.2 Bantalan dan Cerobong Asap ................................... 22

2.6

BAB III

Sistem Proteksi Turbin ........................................................ 23

TEMPERATURE ........................................................................ 24 3.1

Sistem Kontrol Turbin Gas .................................................. 24

3.2

Sistem Kontrol Speedtronic ................................................. 24

3.3

Temperatur .......................................................................... 25

3.4

Thermocouple ....................................................................... 26

3.5

Sistem Kontrol Temperatur ................................................... 27

3.6

Temperatur Kontrol .............................................................. 28

3.7

Exhaust Thermocouple ......................................................... 29

3.8

Over Temperatur Trip ........................................................... 29

3.9

Kalibarasi Alat Ukur Temperatur .......................................... 31

3.10 Faktor-faktor Yang Merusak Penampilan Alat Ukur Temperatur ........................................................................... 33


BAB IV

PELAKSANAAN PERAWATAN .............................................. 35 4.1

Umum .................................................................................. 35

4.2

Prosedur Pengoperasian Turbin ............................................ 35

4.3

Maintenance Turbin Gas ...................................................... 36

4.4

Shut Down Inspection Pada Turbin Gas ............................... 38

4.5

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Pemeliharaan ................. 43

4.6

BAB V

4.5.1

Jenis Bahan Bakar Yang Digunakan ......................... 43

4.5.2

Frekwensi Start ......................................................... 43

4.5.3

Variasi Beban ........................................................... 43

4.5.4

Lingkungan............................................................... 44

Spesifikasi Teknik Dari Turbin Gas ..................................... 44

PENUTUP .................................................................................... 46 5.1

Kesimpulan .......................................................................... 46

5.2

Saran ................................................................................... 46

DAFTAR PUSTAKA


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Gas Turbin Single Shaft .......................................................

6

Gambar 2.2

Sistem Operasi Turbin Gas ..................................................

7

Gambar 2.3

Air Inlet Section .................................................................. 10

Gambar 2.4

Compressor Section ............................................................. 11

Gambar 2.5

Combustion Air Flow Patterns .............................................. 13

Gambar 2.6

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

Gambar 2.7

Turbin Section ..................................................................... 16

Gambar 2.8

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

Gambar 2.9

Seksi Pembakaran ................................................................ 21

Gambar 2.10

Perakitan Sudu Gerak ........................................................... 22

Gambar 3.1

Salah Satu Card Control Pada Sistem Speedtronic Mark II ... 25

Gambar 3.2

Thermocouple ...................................................................... 27

Gambar 3.3

Temperatur Kontrol .............................................................. 28


Gambar 3.4

Kalibrasi Thermocouple ........................................................ . 33

Gambar 4.1

Pemotongan Ruang Bakar ..................................................... 40

Gambar 4.2

Konstruksi Ruang Bakar ....................................................... 42

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1

Primary Fixed Point ................................................................... 31

Tabel 3.2

Secondary Fixed Point ............................................................... 32


BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang Suatu perusahaan industri berskala besar dalam hal untuk mencapai hasil

produksi yang berkualitas harus dapat memelihara dan menerapkan fasilitas secara efisien. Sehubungan dengan itu pabrik gas sebagai salah satu perusahaan industri yang mengolah gas alam cair menjadi LNG, LPG yang sudah dapat dipergunakan oleh masyarakat dan untuk industri aromatik lainnya. Dengan cara melakukan beberapa tahap pengolahan yang bersifat otomatis maupun manual untuk memperlancar jalannya pengolahan tersebut. Adapun tahap dari proses pengolahan LNG awalnya menerima gas dari Exxon Mobil di Point A Lhoksukon dan gas alam dari ladang gas NSO kemudian dialirkan melalui pipa-pipa ke masing-masing unit produksi PT. Arun NGL dimana terjadi proses pemurnian gas, penyulingan dan akhirnya pencairan gas menjadi LNG. Pencairan gas alam menjadi LNG bertujuan untuk memudahkan penyimpanan. Agar proses produksi berjalan dengan lancar maka di perlukan perawatan secara rutin pada turbin. Karena turbin merupakan penggerak mula untuk melakukan proses produksi. Permasalahan yang sering timbul pada turbin gas diantaranya adalah pengontrolan sistem elektrik, ketahanan temperatur sudu-sudu, ketahanan pada bearing dan exhaust udara. Jadi untuk menjaga hal-hal yang tidak diinginkan perlu dilakukan perawatan terhadap peralatan. Dimana peralatan itu sangat berguna T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

untuk melakukan proses. Karena pentingnya turbin gas ini adalah untuk meningkatkan mutu produksi. Maka penulis menarik suatu rumusan masalah dan menyusun suatu karya akhir dengan judul PERAWATAN TURBIN GAS SINGLE SHAFT MARK II PADA POWER GENERATOR 9001H APLIKASI PT. ARUN NGL.

1.2.

Tujuan Pembahasan

Adapun yang menjadi tujuan penulisan dalam pembahasan karya akhir ini adalah : 1. Untuk memenuhi syarat menyelesaikan masa studi sebagai mahasiswa program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik. 2. Megetahui dan memahami prinsip kerja turbin gas serta perawatan dan permasalahan yang sering terjadi pada turbin gas tersebut.

1.3.

Batasan Masalah Mengingat begitu banyaknya spesifikasi turbin, maka untuk membatasi

permasalahan penulis hanya membatasi tentang turbin gas single shaft mark II pada power generator 9001H. Dalam hal ini perhitungan dan analisa secara matematis tidak terlalu dibahas.

1.4.

Metode Pembahasan Metode Pembahasan yang dipergunakan dalam penulisan Karya Akhir ini

antara lain sebagai berikut : Dengan mempelajari teoritis dan pengamatan langsung selama Kerja Praktek (KP) serta melakukan diskusi dengan pembimbing lapangan dan juga operator lapangan. T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

1. Mengambil bahan-bahan dan data-data dari berbagai sumber referensi seperti : buku-buku referensi, artikel, brosur dan sebagainya. 2. Melakukan diskusi dengan Dosen Pembimbing. 3. Dengan cara studi kepustakaan. 4. Pengamatan langsung ke lapangan.

1.5.

Sistematika Penulisan Untuk mempermudah pembahasan dalam Karya Akhir ini, maka penulis

membuat suatu sistematika pembahasan. Sistematika pembahasan ini merupakan urutan bab demi bab. Adapun sistematika pembahasan tersebut adalah : Bab I

: Pendahuluan Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan pembahasan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika pembahasan.

Bab II : Landasan Teori Bab ini menjelaskan mengenai teori turbin, prinsip kerja turbin dan komponen-komponen yang digunakan. Bab III : Pengertian temperature Bab ini menjelaskan temperature dan sensor yang digunakan dalam mengontrol temperature turbin.

Bab IV : Analisa Masalah Bab ini mengenai materi, metode kerja dan pembahasan pelaksanaan perawatan. T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

Bab V

: Penutup Bab ini berisikan Kesimpulan dan Saran.


BAB II LANDASAN TEORI

2.1

Teori Turbin Turbin gas adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai

fluida kerja. Didalam 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. Saat ini 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. Turbin yang digunakan dapat ditinjau dari berbagai segi, dapat di golongkan sebagai berikut : - Ditinjau dari sumber tenaga kinetis termasuk turbin gas. - Ditinjau perputaran termasuk turbin putaran tinggi. - Ditinjau dari beban, digunakan untuk penggerak kompresor dan generator listrik. T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

- Ditinjau dari konstrusi, terbagi dalam turbin poros tungggal dan poros ganda. Turbin gas poros tunggal dipergunakan sebagai penggerak generator listrik sedangkan turbin gas poros ganda dipergunakan sebagai penggerak kompresor.

Gambar 2.1 Gas Turbin Single Shaft

2.2

Prinsip Kerja Turbin Gas Udara masuk ke 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 di kompresi ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar udara disemprotkan bahan bakar sehingga bercampur dengan udara tadi dan menyebabkan terjadinya proses pembakaran. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan melalui suatu nozzle yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik. Sehingga untuk gas sisa dengan sendirinya akan keluar melalui saluran buang (exhaust). Pada kenyataannya tidak ada proses yang selalu ideal, tetap ada terjadi proses kerugian yang dapat menurunkan daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

berakibat menurunnya performasi turbin gas itu sendiri. Kerugian–kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas, sebab–sebab terjadi kerugian antara lain: -

Adanya gesekan–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 udara.

-

Berubah nilai Cp dan fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan perubahan komposisi kimia dan fluida kerja.

-

Adanya mechanical loss. Untuk memperkecil ini hal yang dapat kita lakukan antara lain dengan

perawatan (maintenance) yang teratur atau dengan modifikasi peralatan yang ada.

Gambar 2.2 Sistem Operasi Turbin Gas Turbin gas terdiri dari bagian yang utama yang saling berkaitan : 1. Kompresor 2. Combusion 3. Turbin T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

Adapun bagian dari turbin adalah sebagai berikut :

1. Nozzle (sudu tetap) Nozzle berfungsi sebagai mengarahkan udara panas ke sudu-sudu turbin, fungsi Nozzle adalah untuk menaikkan kecepatan tenaga mekanis, untuk menekan sudu turbin supaya kerja turbin dapat lebih besar dan untuk menghasilkan daya. 2. Roda turbin Roda turbin adalah tempat susunan bucket dalam setiap tingkat turbin tersusun satu baris sudu turbin dan satu baris tetap. 3. Bucket (sudu-sudu turbin) Sudu turbin yang terbentuk sendok, jadi bucket tersebut apabila diberi energi kinetik udara panas yang diarahkan ke sudu-sudu maka roda turbin akan bekerja memutar motor. 4. Gear Rotor Compressor Merupakan bagian dari kompresor aksial yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang mengompresikan aliran udara secara aksial dan 1 atm menjadi 17 kalinya sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari wheels, siuhshafr lie boll dan sudu – sudu yang disusun konsentris disekeliling sumbu rotor.

2.3

Komponen-Komponen Turbin Gas

2.3.1 Komponen Utama Turbin gas tersusun atas komponen-komponen utama seperti air inlet section, compressor section, combustion section, turbine section, dan exhaust T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

section. Sedangkan komponen pendukung turbin gas adalah starting equipment, coupling dan accessory gear, fuel system, lube-oil system, cooling system, dan beberapa komponen pendukung lainnya. Berikut ini penjelasan tentang komponen utama turbn gas:

1. Seksi Masukan Udara (Air Inlet Section) Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari: - Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya terdapat beberapa peralatan pembersih udara seperti inertia separator, filter dan lain-lain. - Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel yang terbawa bersama udara masuk. - Pre-Filter, merupakan penyaringan udara yang dipasang pada inlet house pada bagian luar sebelum memasuki 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. - Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor. - Inlet Guide Vane, yaitu blade yang dapat dibuka dan ditutup sehingga jumlah udara yang masuk ruang kompresor dapat diatur sesuai dengan kebutuhan energi yang diperlukan.


Gambar 2.3 Air Inlet Section

2. Seksi Kompresor (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.

Gambar 2.4 Compressor Section 3. Seksi Ruang Bakar (Combustion Section) Pada bagian 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 T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

udara panas ke Transition Pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari keseluruhan sistem adalah 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 Di ruang bakar ini campuran bahan bakar dengan udara yang telah dikompres di aksial flow kompresor kemudian dibakar. Tempat dimana aliran panas tersebut dialirkan terdapat Liner dan Transition Piece yang mana liner berfungsi sebagai tempat pencampuran bahan bakar dan udara, lalu dibakar setelah itu aliran panas tersebut diarahkan oleh Transition ke sudu turbin, jadi Transition Piece berfungsi sebagai alat untuk mengarahkan aliran panas ke sudu turbin. Jadi tenaga turbin gas adalah dihasilkan oleh campuran bahan bakar dengan udara yang dinyalakan (ignition).

10 buah combustion chamber yang ada disusun konsentris mengelilingi aksial flow compressor dan disambungkan dengan keluaran kompresor udara dari aksial flow kompresor yang dialirkan langsung ke masing- masing chamber. 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 di bakar.


2. Secondary zone, merupakan tempat 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.

Gambar 2.5 Combustion Air Flow Patterns

b. Combustion liners Combustion liners di desain dengan satu seri lubang dan louvers yang ditempatkan di dalam chamber. Digunakan untuk mencampurkan bahan udara dari kompresor dan bahan bakar nozzle yang membakar campuran ini. c. Fuel nozzle Berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liners sehingga bahan bakar yang masuk sudah tersemprot dengan sempurna kedalam combustion liners.

d. Ignitors ( spark plug ) T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

Spark plugs terdapat pada bagian samping combustin chamber dan masuk ke combustion liners. Spark plugs berfungsi untuk memercikkan bunga api. Campuran bahan bakar dan udara pada saat turbin gas star up. Pembakaran akan terus terjadi selama suplai bahan bakar dan udara terus berlangsung. Spark plug terpasang pada sebuah pegas setelah proses pembakaran terjadi, tekanan yang dihasilkan meningkat dan akan memaksa plug naik menuju casing dan mengeluarkan gas panas. e. Transition pieces Setelah api menyala pada semua liner-liner maka hasil ekspansi pembakaran gas dengan kecepatan tinggi tersebut siap untuk mendorong sudu-sudu turbin gas, sebelum disemprotkan ke sudu-sudu turbin tersebut maka uap panas tersebut perlu dibentuk alirannya sehingga sesuai dengan ukuran yang diinginkan, maka fungsi dari transition piece tersebut adalah membentuk aliran panas tersebut sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin. f. Cross fire tubes Pada setiap combustion chamber satu dan lainnya terhubung oleh cross fire tubes, sehingga sewaktu pertama kali terjadi pembakaran oleh spark plug hanya dua combustion chamber yang dinyalakan, selanjutnya penyalaan akan menjalar atau berpindah kepada combustion chamber yang lain melalui cross fire tube tersebut. Jadi fungsi cross fire tubes adalah meratakan nyala api pada semua combustion chamber.

g. Flame detector


Falme Detector adalah instrumen yang terpasang untuk memantau keadaan pembakaran yang terjadi, pada setiap turbin gas terdapat dua buah flame detector, jika satu dari flame detector rusak speedtronic panel akan memberitahukan dengan alarm “flame failure or lost of flame trouble” dan turbin gas masih tetap berjalan dan jika flame detector telah diperbaiki alarm tersebut akan hilang (bisa direset), tapi jika kerusakan dari flame detector tersebut tidak diperbaiki dan jika yang satu lagi juga rusak maka turbin gas akan trip dengan alarm “lost of flame trip” dan turbin gas akan mati atau stop.

Gambar 2.6 Combustion Section

3. Seksi Turbin (Turbin Section) Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak kompresor aksial dan T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

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 turbine 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.

Gambar 2.7 Turbin Section T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

5. Seksi Ruang Buang (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.

Gambar 2.8 Exhaust section


2.3.2 Komponen Penunjang Adapun beberapa komponen penunjang dalam sistem turbin gas adalah sebagai berikut: 1. Starting Equipment Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin bekerja. Jenis-jenis starting equipment yang digunakan di unit-unit turbin gas pada umumnya adalah : - Diesel Engine, (PG –9001H) - Induction Motor, (PG-9001H dan KGT 4X01, 4X02 dan 4X03) - Gas Expansion Turbine (Starting Turbine) 2. Coupling dan Accessory Gear Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari poros yang bergerak ke poros yang akan digerakkan. 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:


- 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: 1. Main Lube Oil Pump, merupakan pompa utama yang mengatur tekanan discharge lube oil. 2. Auxilary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh tenaga listrik, beroperasi apabila tekanan dari main pump turun. 3. Emergency Lube Oil Pump, yaitu pompa lube oil yang digerakkan oleh tenaga DC / Battery, pompa tersebut bersifat emergency jika kedua pompa yang disebutkan diatas gagal menyediakan lube oil maka DC emergency lube oil pump akan jalan. 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: 1. Off base Water Cooling Unit 2. Lube Oil Cooler 3. Main Cooling Water Pump T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

4. Temperatur Regulation Valve 5. Auxilary Water Pump 6. Low Cooling Water Pressure Swich

2.4

Seksi pembakaran Seksi pembakaran adalah untuk membedakan antara tempat terjadinya

pembakaran atau ruang pembakaran dimana tempat pembakaran ditempatkan. Seksi pembakaran merupakan kesatuan yang terdiri dari : - Ruang pembakaran : dimana bercampurnya bahan bakar dan udara yang dikompres aksial kemudian dibakar. - Nozzle TIP bahan bakar : sebagai tempat masuknya bahan bakar kedalam liners sehingga bahan bakar yang masuk terdistribusi dengan sempurna kedalam liners. - Detector nyala api : sensor yang mendeteksi pembakaran didalam ruang bakar terutama pada saat star up. - Busi penyalaan : busi (pematik) yang memercikkan bunga api kedalam combustion chamber sehingga campuran bahan bakar udara bisa terbakar pada saat turbin gas star up. - Trassitiion piece : saluran penerus gas panas hasil pembakaran dari liners ke firs stage nozzle. Fungsi bagian ini adalah untuk membentuk bagian panas sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin. - Casing (badan / bodi)


Gambar 2.9 Seksi Pembakaran

2.5

Sudu Pemancar (first & second stage nozzle) Sudu pemancar berfungsi sebagai pengubah energi potensial (tekanan) dan

energi panas dari gas panas hasil pembakaran menjadi energi kinetis. Ada dua tingkat susunan sudu pemancar : - Sudu pemancar tingkat pertama (first stage nozzle) - Sudu pemancar kedua (second stage nozzle) Sudu-sudu pemancar itu hampa di tengahnya dan pada ujung lancipnya dibuat lubang untuk laluan angin pendingin. Angin pendingin masuk dari sisi gelang penjamin seterusnya masuk keruang hampa di tengah sudu dan selanjutnya keluar melalui lubang pada ujung lancip sudu untuk bersatu dengan gas panas yang melalui sudu itu sendiri.


Perakitan second stage nozzle diafragmanya di tempatkan diantara sudusudu gerak turbin single shaft atau double shaft. Diafragma berfungsi untuk memisahkan ruang turbin tingkat pertama dan ruang turbin tingkat kedua.

2.5.1 Perakitan sudu gerak Perakitan sudu-sudu gerak turbin terdiri dari : - Distance piece - Roda turbin tingkat pertama - Roda turbin gas tingkat kedua - Bearing journal - Coupling flange

1. Distance piece

4. Bearing journal

2. Roda tubin Pertama

5. Coupling flange

3. Roda turbin kedua

Gambar 2.10 Perakitan Sudu Gerak T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

2.5.2 Bantalan dan cerobong asap (exhaust stack) Bantalan untuk poros turbin terdiri dari dua jenis yaitu : 1. Thurst bearing adalah bearing yang menerima gaya aksial yang dikembangkan oleh poros turbin waktu star up. 2. Journal bearing berfungsi untuk menyokong dan menerima beban radial dari perputaran poros turbin. Istilah journal bukanlah menyatakan bagian dari bearing melainkan adalah suatu tempat pada poros yang mana dikelilingi dan disokong oleh bearing itu.

2.6

Sistem Proteksi Turbin Sistem proteksi turbin mencakup kebutuhan untuk : - Proteksi pasa waktu start dan shut down - Proteksi dalam keadaan darurat yang berfungsi untuk mencegah kerusakan peralatan turbin atau beban

Menurut cara pengoperasikannya, sistem proteksi turbin dapat dibagi dua yaitu : - Sistem produksi mekanis - Sistem produksi elektris (speedtronic) Sistem hidolik TRIP adalah jenis proteksi mekanis, walaupun sebenarnya pada sistem ini masih terdapat sistem proteksi elektris. Udara Atmosfir - Tekanan mutlak dan tekanan lebih


Untuk menyatakan besarnya tekanan gas dalam ruang biasanya di pakai kg/cm² atau pa (pascal). Dasar yang dipakai sebagai harga nol dalam mengukur atau menyatakan ada dua macam yaitu : - Harga nol diambil sama dengan tekanan atmosfir, maka tekanan yang diukur disebut tekanan lebih. - Jika harga nol diambil sama dengan tekanan vacum maka disebut tekanan mutlak. Antar tekanan mutlak dan tekanan lebih terdapat hubungan : Tekanan mutlak sama dengan tekanan lebih kurang tekanan atmosfir.


BAB III TEMPERATUR

3.1

Sistem Kontrol Turbin Gas Turbin Gas mempunyai sejumlah sistem kontrol dan proteksi agar turbin

dapat dioperasikan dengan baik dan aman. Kontrol utama dari turbin gas adalah : 1. Start Up Control (kontrol Permulaan) 2. Speed Control (kontrol kecepatan) 3. Temperature Control (Kontrol Temperatur/Suhu) Ketiga kontrol ini akan mengatur jumlah aliran fuel yang diperlukan oleh turbin. Sensor monitor dari kecepatan turbin, temperatur dan tekanan kompresor adalah untuk menentukan kondisi operasi dari turbin tersebut. 3.2

Sistem Kontrol Speedtronic Sistem Speedtronic adalah sistem kontrol elektronik yang menyediakan

sinyal-sinyal analog dan digital yang diperlukan untuk mengontrol dan memproteksi pengoperasian Turbin Gas. Kondisi operasi Turbin Gas di pergunakan sebagai sinyal-sinyal umpan balik ( feed back) ke sistem kontrol speedtronic. Sistem yang digunakan di PT. Arun adalah Speedtronic mark II dan Mark IV, keduanya memiliki prinsip dan dasardasar pengontrolan yang sama hanya kelebihan mark IV ada tampilan monitor pada panel

speedtronic

yang

mempermudahkan

dalam

proses

analisa

dari

troubleshooting ketika terjadi trip. T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

Speedtronic kontrol untuk turbin untuk satu poros (Mark II) mempunyai 5 (lima) kontrol yaitu : Start up, Low Pressure Speed, Exhoust temperature, temperatur suppresian, low-pressure / high-pressure acceleration yang mengontrol bahan bakar yang diperlukan.

Gambar 3.1 Salah satu card control pada sistem speedtronic mark II 3.3

Temperatur Temperatur merupakan suatu besaran proses yang sebenarnya tidak dapat

diukur secara langsung, yang diukur adalah perubahan-perubahan sifat dari suatu benda

yang

disebabkan

oleh

perubahan

temperatur.

Misalnya

apabila

memindahkan keaktifan dari molekul dalam bentuk satuan panas, maka diperlukan suatu alat dimana alat tersebut akan menimbulkan reaksi yang sebanding dengan gerakan-gerakan molekul yang mempengaruhinya yang disebut sensing element. Raksi sensing element ini akan mengeluarkan sinyal, misalnya : Timbul emf (electro motive force) pada thermocouple. Dari perubahan diatas ini maka akan dirubah menjadi besaran temperatur.


Pengontrolan Temperatur pada Turbin Gas sangatlah penting untuk di jaga, hal ini disebabkan karenakan pada Turbin Gas sudah ada ketentuan berapa temperatur yang diizinkan. Jika pada Temperatur Turbin Gas melebihi yang telah diizinkan maka akan terjadi lummer/pemuaian pada Turbin Gas. Temperatur Nozzle Light artinya akan hidup, menunjukkan bahwa exhaust temperatur Turbin mencapai batas yang ditentukan. Pada kondisi ini, second stage variabel nozzle control berfungsi untuk mempercepat putaran HP Turbin Speed ke 100% Speed (5100rpm). Temperatur - Fuel Light, artinya lampu akan hidup jika exhaust Temperatur Turbin mencapai batas yang ditentukan. Pada kondisi ini flow fuel ke turbin di control untuk mempertahankan Turbin beroperasi dalam batas temperatur exhaust Turbin yang ditentukan. Sewaktu menaikkan load kompresor, lampu ini akan hidup sebentar akibat pengaruh dari pengontrolan HP Turbin Shaft (HP Bias). 3.4

Thermocouple Prinsip kerja thermocouple diketemukan oleh Seeback tahun 1821, terdiri

dari dua kawat logam yang tidak sejenis dengan kedua ujungnya dilas menjadi satu. Pada ujung yang panas diberi nama Hot Junction dan ujung yang dingin disebut Cold Jucction, tetapi pada prakteknya kedua sambungan ini sering disebut measuring reference junction. Besarnya arus atau emf yang ditimbulkan sebanding dengan jenis thermocouple ukuran kawat dan beda temperatur kedua ujungnya. Jadi pada prinsipnya kita mengukur emf yang timbul dari thermocouple dan dengan mengukur emf tersebut kita dapatkan temperatur yang diukur. Emf tersebut dikirim langsung ke Governor unit sebagai input pengendalian temperatur turbin.


Gambar 3.2 Thermocouple

Untuk mendeteksi berapa temperatur pada Turbin Gas, Sensor yang digunakan adalah Thermocouple. Sinyal hasil proteksi thermocouple dikirim ke Sistem Kontrol Speedtronic melalui perubahan analog ke digital. Untuk mendeteksi temperatur pada Turbin Gas ada beberapa titik dipasang thermocouple yaitu : Exhaust, whell space, lube oil, Turbin berring dan kompresor. Data Temperatur Control merupakan nilai rata-rata (Average Temperature). 3.5

Sistem Kontrol Temperatur Tujuan dari Sistem Kontrol Temperatur adalah untuk membatasi firing

(pengapian) temperatur di area pembakaran tetap dan dalam batasan yang dibolehkan. Hal ini dilakukan dengan pengukuran dari suhu exhaust rata-rata dan dari sini juga ditentukan firing temperatur. Turbin gas tidak boleh dioperasikan melebihi batas thermal strees yang sudah ditentukan. Sistem kontrol temperatur dibutuhkan untuk mengontrol flow fuel gas ke Turbin Gas. Di dalam Turbin Gas temperatur yang tinggi dijumpai pada ruang pembakran (Combustion Chamber). Temperatur di area ini harus dibatasi T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

dengan sistem kontrol, karena pengukuran pada ruang bakar tidak bisa dilakukan, maka sistem kontrol temperatur dibentuk untuk mengontrol temperatur exhaust dari turbin. Pengontrolan temperatur berdasarkan Turbin Exhaust Temperatur (TX) dan Axial Compressor Discharge Pressure (PCD). Dari kedua parameter ini dapat ditentukan firing temperatur tetap, PCD dan Exhaust Temperatur dapat diketahui. Sistem Kontrol Temperatur memberikan signal ke VCE untuk mengurangi fuel gas, apabila temperatur cenderung melebihi yang telah dibentuk temperatur opersikan yang ditentukan.

Gambar 3.3 Temperatur Control

3.6

Temperatur Control Temperatur control adalah dimana kondisi beban tidak dapat diterima oleh

turbin gas mencapai tingkat maximum dan beban tersebut tidak boleh bertambah lagi dan fuel (bahan bakar) dibatasi untuk masuk. Dengan perkataan lain temperatur yang akan dibatasi maka pengontrolan dalam kondisi tersebut T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

dinamakan Temperatur Control yaitu pada suhu 538OC. Pada kondisi Temperatur Control beban tidak bisa bertambah lagi atau DSP (Digital Set Point) juga tidak bisa naik lagi, jadi beban dari turbin gas tidak bisa ditambah karena kondisi Turbin Gas sudah mencapai maximum. Hal ini kita dapat diketahui ruang kontrol (CCRCompressor Control Room) Temperatur Control muncul dalam bentuk digit. STKK card akan membandingkan signal amplified milli volt dari thermocouple. Modul proses (TX) dengan referensi set point yang sudah ditentukan, atau oleh sebuah potensiometer yang bisa diubah-ubah. Set point ini akan mengontrol temperatur exhaust pada Iso-thermal level. 3.7

Exhaust Thermocouple Gas panas yang keluar dari pada Exhaust area ini di ukur oleh Exhaust

Thermocouple

dan

hasil pengukuran

tersebut

dipergunakan

untuk

data

pengontrolan Temperatur Control dan proteksi Temperatur Trip, Pada exhaust area terdapat 18 Thermocouple yaitu :  12 buah thermocouple sebagai Temperatur Control  6 buah thermocouple digunakan untuk Temperatur Trip 3.8

Over Temperature Trip Suhu yang di kontrol oleh Temperatur Control gagal membatasi fuel (bahan

bakar) yang masuk atau tidak mengetahui pada saat Over Temperatur yaitu pada suhu 548OC karena alarm tidak berfungsi, maka untuk mencegah kerusakan yang terjadi pada Turbin Gas maka Turbin akan trip dengan alarm pada panel speedtronic yaitu Over Temperatur Trip, suhu pada saat tersebut adalah 558OC. Instrumen yang digunakan untuk Temperatur Control antara lain :  6 buah exhaust thermocouple T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

 Pressure Tranduser Discharge Axial Compressor (96CD)  Speedtronic Card IC3600STKJ  Speedtronic Card IC3600SOTJ  Hydraulic Oil Dump Vlave (20HD)  Dan lain-lain Sistem Proteksi Over Temperatur berfungsinya untuk mencegah Turbin beroperasi pada temperatur tinggi. Sistem Proteksi over temperatur ini dipasang terpisah dari sistem kontrol temperatur. Dalam keadaan normal operasi, Sistem kontrol exhaust temperatur bertindak untuk mengatur fuel gas flow apabila firing temperatur limit tercapai. Jika temperatur mencapai pada suhu 548OC, set point sistem proteksi over temperatur akan menghidupkan alarm exhaust high temperatur, sehingga operator akan bertindak untuk mengurangi load atau menurunkan set point. Apabila temperatur mencapai trip set point, sistem proteksi over temperatur akan mentrikan Turbin. Trip dan alarm set point untuk sistem proteksi over temperatur juga dibiaskan oleh PCD seperti gambar temperatur control untuk mencegah terjadinya trip akibat kesalahan instrumen. Sistem proteksi over temperatur dibentuk menjadi 3 trip channel yang terpisah-pisah yaitu channel A, B dan C. Apabila penunjukan over temperatur hanya 1 channel, turbin tidak akan trip, tetapi apabila signal trip dua dianatar channel-channel, Turbin akan trip.

3.9

Kalibrasi Alat Ukur Temperature


Didalam mengkalibrasi alat ukur temperatur diperlukan suatu alat ukur Standard. Alat ini disebut Primary Calibration Standard, Primary Calibration Standard ditentukan dan disahkan oleh international Practical Temperature Scale ( IPTS ).

Tabel 3.1 Primary Fixed Point ini menunjukkan temperature dari 11 Unsur yang menjadi patokan Temperatur Primary Standard dan Fixed Point Instruments. Substance (State)

Temperature (°C)

Hydrogen (triple point)

-259.34

Hydrogen (liquid/gas equllibrium at 25/76 standard atmospheres)

-256.108

Hydrogen (boiling point)

-252.87

Neon (boiling point)

-246.048

Oxygen (triple point)

-218.789

Oxygen (boiling point)

-182.962

Water (triple point)

0.01

Water (boiling point)

100.00

Zinc (freesing point)

419.58

Silver (freesing point)

961.93

Gold (freesing point)

1064.43


Tabel 3.2 Secondary Fixed Point Substance (State)

Temperature (°C)

Carbon dioxide (boiling point)

-78.476

Mercury (freezing point)

-38.862

Water (freezing point)

0

Phenoxybenzene (diphenil ether) (triple point)

26.87

Benzoic (triple point)

122.37

Indium (freezing point)

156.634

Tin (freezing point)

231.968

Cadmium (freezing point)

321.108

Lead (freezing point)

327.502

Mercury (boiling point)

356.66

Antimony (freezing point)

630.74

Aluminum (freezing point)

660.37

Metode – metode ini pada umumnya adalah dipergunakan umtuk mengkalibrasi kembali suatu alat ukur temperature yang telah sekian lama dipergunakan, Untuk Thermocouple diperlukan dapur pembakaran dan metode yang dipergunakan dapat dilihat pada gambar 3.4.


Gambar 3.4 kalibrasi Thermocouple

3.10 Faktor – Faktor yang merusak penampilan Alat ukur Temperatur 1. Untuk semua jenis Temperatur a. Primary Element kotor Primary Element yang kotor akan membuat pemindahan panas menjadi tidak sempurna. Penunjukkan menjadi tidak sesuai dengan temperatur sebenarnya. Cara untuk mengatasinya dapat dilakukan dengan menyediakan saringan – saringan pada pipa – pipa aliran proses.


Cara kedua adalah dengan mengadakan pemeliharaan rutin, dimana Primary Element dapat dicabut dari system dan dibersihkan. b. Bocor halus pada sambungan Protecting Well Terutama untuk Alat ukur Temperatur yang mempergunakan Protecting Well. Bocor halus pada sambungan protecting well akan membuat panas menjadi berlebihan pada Primary Elemnt sehingga menunjukkan overscale. Cara mengatasinya adalah dengan jalan mengganti protecting well atau mengelasnya kembali. 2. Untuk Thermal – Filled Thermometer a. Bocor halus pada capillary tube Bocor halus pada capillary tube atau sambungan-sambungan sepanjang buld ke bordon tube (bellow) akan membuat penunjukan lebih rendah dari temperatur sebenarnya. Capillary tube dan bahkan mungkin buld perlu diganti bila bocoran ini masih terjadi setelah sambungan-sambungan dikencangkan. Penggantian dari buld dan capillary tube harus dengan yang sama dengan segala hal, kalau tidak karakteristik dari thermometer itu akan berubah. b. Lead - Wire tersambung longgar Lead - Wire yang tersambung longgar akan membuat penunjukan dibawah temperatur yang sebenarnya karena tegangan yang sampai pada meteran tidak sepenuhnya. Kencangkan sambungan-sambungan lead – wire T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.


BAB IV PELAKSANAAN PERAWATAN

4.1

Umum Turbin gas adalah suatu mesin pembakaran dalam bersuhu tinggi.

Komponen turbin yang berhubungan dengan pembakaran (combustion Linears, transition pieces) atau yang dilalui gas panas (turbin) ataupun komponen yang cenderung kotor (compressor), harus dipelihara dengan baik. Oleh karena itu konstruksi komponen-komponen tersebut harus mudah dibongkar pasang untuk inpeksi dan pemeliharaan. Sebagai contoh antara lain : 1. Komponen ruang bakar, nozzel bahan bakar, busi, combustion linier, transition piece, dapat dengan mudah dibongkar pasang. 2. Semua peralatan bantu dipasang terpisah dan mudah dicapai. 3. Semua stator casing (kompresor dan turbin) adalah belahan orizontal, sehingga mudah di angkat bagian atasnya untuk pemeriksaan bagian dalamnya tanpa mengangkat rotor. 4. Suku cadang untuk sudu-sudu sudah memiliki moment weight dan position number, sehingga memungkinkan untuk penggantian sudu-sudu tanpa balancing ulang. 4.2

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 journal shaft serta mencegah terjadinya pembengkokan. 2. Rubbing chek, pemutaran turbin gas sampai 1350 rpm kemudian dimatikan. 3. Cranking, setelah turbin gas dimatikan saat rubbing chek, 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 chek, putaran turbin dinaikkan kembali sampai 1850 rpm. 5. Flame Detector Chek, 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 meningkat hingga mencapai batas yang telah ditentukan. 7. Peak Load, untuk PG-9001H setelah turbin gas di start hingga mencapai putaran 5100 rpm. Kemudian turbin gas ini diberi beban secara bertahap hingga mencapai harga mendekati maksimum. Baru kemudian beban tersebut diturunkan secara bertahap hingga mencapai harga yang diinginkan. 4.3

Maintenance Turbin Gas Maintenance adalah perawatan untuk mencegah hal–hal yang tidak

diinginkan seperti kerusakan terlalu cepat terhadap semua peralatan dipabrik baik yang sedang berkerja maupun yang berfungsi sebagai suku cadang. Kerusakan yang timbul biasanya terjadi karena keausan dan ketuaan akibat pengoperasian


secara terus–menerus juga karena langkah pengoperasian yang salah. Maintenance dapat dibagi dalam berberapa bagian antara lain: 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 down time 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 yang tetap melakukan kegiatan. b. Turning Around Maintenance, adalah perawatan terhadap peralatan yang sengaja dihentikan pengoperasiannya. 2. Repair Maitenance Repair maintenance merupakan perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang tidak kritis atau disebut juga peralatan yang tidak mengganggu jalannya operasi. 3. Predictive Maintenance Predictive maintenance merupakan kegiatan monitor, menguji dan mengukur peralatan yang beroperasi dengan menentukan perubahan yang terjadi pada bagian utama, apakah peralatan tersebut berjalan dengan normal. 4. Corrective Maintenance


Corrective maintenance merupakan perawatan yang dilakukan dengan memperbaiki perubahan kecil yang terjadi dalam desain. Serta menambahkan komponen yang sesuai dan juga menambahkan material yang cocok.

5. Modification Maintenance Pekerjaan yang berhungan dengan desain suatu peralatan atau unit. Modifikasi bertujuan menambah kehandalan peralatan atau menambah tingkat produksi dan kualitas pekerjaan. 6. Shut Down Maitenance Adalah kegiatan perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang sengaja dihentikan pengoperasianya. Persiapan shut down dibagi dalam berberapa tahap diantaranya: 1. Persiapan kerja

3. Pencatatan

2. Pelaksanan kerja

4. Evaluasi

4.4

Shut Down Inspection Pada Turbin Gas Merupakan pemeriksaan yang dilakukan disaat unit tersebut tidak dalam

pengopersian. Shut down inspection terdiri dari: 1. Combustion Inspection Combustion Inspection biasanya dilakukan setelah 30 – 40 kali start atau setiap 2500 – 3500 jam operasi bila memakai bahan bakar residu, atau setiap 5000 – 7000 jam operasi bila memakai bahan bakar minyak solar, atau setiap 8000 – 10.000 jam operasi bila memakai bahan bakar gas. T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

Combustion inspection merupakan shut down jangka pendek yang dibutuhkan untuk memeriksa nozzle tingkat pertama, combustion liners, transition pieces dan cross fire tube. Komponen ini membutuhkan pemeriksaan secara berkala, karena kerja yang dilakukan oleh turbin gas berkerja secara terus- menerus sehingga sistem pembakaran yang buruk akan menyebabkan pendeknya umur dari komponen tersebut terutama bagian nozzle dan bucket turbine. Perawatan yang dilakukan pada saat combustion dan inspection adalah pemeriksaan pada bagian ruang bakar, cross fire tube dan transition piece. Pemeriksaan pada pada catatan paking menunjukkan adanya gesekan bagian atas dan bagian bawah dari difragma dan bagian antara diameter horizontal dan vertical. Bagian – bagian yang diinspeksi pada turbin gas adalah: 1. Turbin section 2. Axial flow compressor 3. Combustion system 2. Hot Gas Path Inspection Hot Gas Path Inspection dilaksanakan setelah 600 – 800 kali start atau setiap 5000 – 7000 jam operasi bila memakai bahan bakar residu, atau setiap 10.000 – 14.000 jam operasi bila memakai bahan bakar minyak solar atau setiap 16.000 – 20.000 jam operasi bila memakai bahan bakar gas. Pemeriksaan pada daerah panas termasuk dalam combustion inspection hanya saja dalam pemeriksaan ini dilakukan lebih teperinci lagi mulai dari nozzle hingga bucket turbin. Adapun komponen – komponen yang dibongkar dan diinspeksi antara lain: 1. Flame detector T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

2. Spring position spark plug 3. Combustion chamber 4. Cap and liners assembly 5. Combustion transition piece assembly 6. Compressor discharge and frame casing assembly 7. Support ring assembly 8. First stage nozzle 9. Turbine shell and shoud assembly 10. Second stage nozzle

Gambar 4.1 Potongan ruang bakar Keterangan gambar : 1. Ruang bakar bertekanan 2. Burner combination 3. Plattor dan pagar 4. Flame tube 5. Turbin casing T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

6. Pipa blow 7. Rotor

Inspeksi dilakukan secara visual dan juga dilakukan secara non visual. Inspeksi secara visual dengan melihat perubahan yang terjadi pada komponen tanpa menggunakan alat bantu, hanya dengan melihat perubahan warna, perubahan bentuk, keretakan dan lain–lain. Sedangkan inspeksi non visual dengan menggunakan alat bantu untuk melihat keretakan bagian dalam suatu logam dengan menggunakan radiografi, untrasonografi. Pemerikasaan komponen dilakukan dilapangan atau diruang maintenance, bahkan pemeriksaan dapat dilakukan diluar pabrik, seperti pemeriksaan mikro marriage bold yang dilakukan di Singapura. Inspeksi lainnya yaitu pemeriksaan clearance pada daerah sekitar just stage nozzle, second stage nozzle dan bucket turbine. Clearance yang diperiksa pada saat hot gas path inspection tidak boleh lebih dan kurang dari ukuran yang telah ditetapkan. Karena apabila lebih besar maka akan mengurangi effisiensi turbin dan apabila lebih kecil berpengarh pada keselamatan turbin. 3. Mayor Inspection Adapun pemeriksaan pada seluruh bagian utama turbin secara garis besar pemeriksan ini dilakukan pada bagian – bagian: 1. Air inlet 2. Combustion 3. Compressor 4. Turbine T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

5. Exhaust Pemeriksaan ini terjadi meliputi unsur dari combustion dan hot path inspection. Kegiatan yang dilakaukan antara lain pemeriksaan keretakan sudu rotor dan stator. Kompresor dari guide inlet fane diperiksa dan kemungkinan adanya kotoran, pengikisan, karat dan kebocoran. Bearing dan sheel

diperiksa

clearencenya dan tingkat keausan yang terjadi, semua pemeriksaan ini berdasarkan spesifikasi yang dikeluarkan oleh pabrik. Mayor Inspection biasanya dilaksanakan : - Setiap 25.000 jam operasi untuk peak load - Setiap 40.000 jam operasi untuk base load Pada mayor Inspection semua komponen baik komponen utama maupun alat-alat bantu dibongkar, diperiksa, dibersihkan dan dipasang kembali. Jika perlu diadakan perbaikan atau penggantian.

Gambar 4.2 Konstruksi ruang bakar Keterangan gambar : T. Indra Maulana : Perawatan Turbin Gas Single Shaft Mark II Pada Power Generator 9001h Aplikasi PT. Arun NGL, 2009.

1. Burner bahan bakar ganda

A. Gas panas keluar

2. Platform dengan tegangan

B. Ruang sekeliling, udara kompresor

3. Memutar angin diagonal

C. Ruang sekeliling, udara kompresor

4. Pressure jacket

D. Ruang sekeliling, udara kompresor

5. Bagian dalam 6. Manhole 7. Pipa inspeksi 4.5

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemeliharaan

4.5.1 Jenis bahan bakar yang digunakan Hal-hal yang menyebabkan perbedaan pengaruh dari jenis bahan bakar yang digunakan. -

Efek radiasi dari api.

-

Kemampuan bahan bakar untuk terbakar sempurna (komponen otomisasi, pencampuran dengan udara dan lain-lain).

Hal-hal yang membatasi operasi kontinu dengan bahan bakar cair adalah : -

Nozzle bahan bakar (gangguan kerak) periode pembersihan nozzle bahan bakar cair berkisar antara 2000 – 3000 jam operasi.

-

Efek erosi dan korosi dari bahan ikutan (kontaminasi) pada sudu-sudu turbin.

4.5.2 Frekwensi start Setiap turbin gas start dan stop akan timbul thermal stres pada komponenkomponen turbin. Penunjuk operasi dari pabrik harus dilaksanakan untuk mengurangi resiko keretakan sudu turbin tingkat pertama (dapat terjadi setelah 300 kali start).


Untuk menjaga agar tingkat pemeliharaannya normal maka hanya dilakukan satu kali start untuk setiap 100 jam operasi. 4.5.3 Variasi beban Beban yang tidak konstan (berubah-ubah) akan menyebabkan kondisi thermal dan tegangan yang berubah-ubah juga seperti pada saat start. Oleh karena itu, biaya pada turbin gas yang digunakan pada beban puncak akan 3 atau 4 kali lebih besar dari pada digunakan untuk operasi pada beban dasar. 4.5.4 Lingkungan Mutu dari udara yang masuk ke kompresor mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap operasi, pemeliharaan dan periode inspeksi.

4.6

Spesifikasi teknik dari turbin gas Spesifikasi

teknik

ini

merupakan

pembanding

dengan

spesifikasi

operasional, analisa dan sebagai pelengkap didalam menganalisa. Adapun spesifikasi teknik tersebut sebagai berikut : - Type

: MS-5001

- Bahan bakar

: Gas

- Konstruksi

: Single shaft

- Daya generator

: 117,5 MW

- Faktor daya

: 0,8

- Kapasitas generator

: 140.000 KVA

- Putaran generator

: 3000 rpm


- Aplikasi

: Penggerak generator

- Inlet temperature

: 30°C

- Inlet pressure

: 1 atm (14,7 Psia)

- Pressure ratio (R)

: 9,47

- Stage turbin

: 4 tingkat

- Stage kompresor

: 16 tingkat

- Inlet temperature turbin

: 970°C

- Outlet temperature kompresor

: 320°C

- Selisih enthalpy rata-rata

: 160 Kj/Kg

- Diameter tingkat (D)

: 1,5 meter

- Outlet pressure kompresor

: 9,88 bar

- Temperature gas buang

: 527°C

- Efisiensi turbin

: 0,95

- Efisiensi kompresor

: 0,85

- Efisiensi ruang bakar

: 0,95

Didalam menganalisa spesifikasi ini hanya sebagian yang dapat membantu, maka diambil data-data pada literature yang tersedia sesuai kebutuhan.


BAB V PENUTUP

5.1

Kesimpulan 1. Sistem speedtronic sangat di perlukan untuk mengontrol bahan bakar dan memproteksi pengoperasian turbin gas. 2. Pada turbin gas yang harus benar-benar diperhatikan adalah kondisi temperatur, jika temperatur diluar kendali maka turbin gas akan lummer / memuai. Temperatur yang diizinkan adalah pada suhu 538OC. 3. Untuk mencegah kerusakan turbin terlalu cepat, baik yang sedang beroperasi maupun yang tidak beroperasi sebagai suku cadang, maka harus dilakukan perawatan secara rutin maupun periodik agar tidak terjadi keterlambatan dalam penanganan masalah yang mungkin terjadi.

5.2

Saran 1. Melakukan pengecekan kerja alat dan kondisi alat paling tidak dalam sehari dari ruang kontrol. 2. Dalam proses produksi pengontrolan terhadap alat kontrol seperti thermokopel harus dilakukan secara cermat untuk menghindari kesalahan pengukuran temperatur, agar proses produksi dapat berjalan dengan baik dan menghasilkan kualitas yang baik pula.


DAFTAR PUSTAKA

1. Togar S. Silitonga. “ Alat – alat Instrumentasi Analysa “ PT. ARUN NGL 1983. 2. Ir. Zahiful Bahri, Ir. Windalina Syafiar, Ir. Syukri Abdullah, Ir. Rahman Hasibuan, Ir. Syamsir A Muin. “ Process Control And Instrumentation “ PT. ARUN NGL 1983. 3. http://www.bluefame.com/lofiversion/index.php/t122303.html 4. Cohen H, dkk.1972. “ Gas Turbine Theory “ Second Edition.

Longman

Group. 5. Sawyer, John W.1976. “ Gas Turbine Engineering Handbook “ Second Edition Volume I of Three Volumes. Gas turbine Publications, INC, USA.


KARYA AKHIR PERAWATAN TURBIN GAS SINGLE SHAFT MARK II PADA POWER GENERATOR 9001H APLIKASI PT. ARUN NGL

Recommend Documents