Perencanaan Governor Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ( Pltmh ) Daya 30 Kw

Perencanaan Governor Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ( Pltmh ) Daya 30 Kw

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Diusulkan Oleh : Marisi Sianturi NIM. 090421023

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

Universitas Sumatera Utara

PERENCANAAN GOVERNOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO ( PLTMH ) DAYA 30 KW

MARISI SIANTURI NIM. 090421023

Diketahui / Disahkan :

Disetujui oleh :

DepartemenTeknik Mesin

Dosen Pembimbing,

Fakultas Teknik USU Ketua,

Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri NIP. 196412241992111001

Ir.A.Halim Nasution, M.Sc NIP. 195403201981021001

Universitas Sumatera Utara

PERENCANAAN GOVERNOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO ( PLTMH ) DAYA 30 KW

MARISI SIANTURI NIM. 090421023

Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode Ke 172, Pada Tanggal 14 April 2012

Penguji I,

Ir. M. Syahril Gultom, MT. NIP. 195512101987101001

Penguji II,

Ir.Alfian Hamsi, M.Sc. NIP. 195609101987011001

Universitas Sumatera Utara

TUGAS SARJANA

TURBIN AIR PERENCANAAN GOVERNOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO ( PLTMH ) DAYA 30 KW

Oleh : MARISI SIANTURI NIM. 090421023

Disetujui Oleh Dosen Pembimbing,

Ir. A.Halim Nasution, M.Sc NIP. 195403201981021001

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

Universitas Sumatera Utara

JURUSAN TEKNIK MESIN

AGENDA :

/TS/2011

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSI

DITERIMA : 10/11/2011

FAKULTAS TEKNIK USU

PARAF

MEDAN ============================

============================

TUGAS SARJANA

NAMA

: MARISI SIANTURI

NIM

: 090421023

MATA PELAJARAN

: TURBIN AIR

PESIFIKASI

: PERENCANAAN GOVERNOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO ( PLTMH ) DAYA 30 KW -

PEMBUATAN GOVERNOR MEKANIK

-

ANALISA GAYA SENTRIFUGAL PADA GOVERNOR

DIBERIKAN TANGGAL

: 10/11/2011

SELESAI TANGGAL

: 28/04/2012 MEDAN

KETUA JURUSAN TEKNIK MESIN

DOSEN PEMBIMBING,

DR. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri

Ir. A.Halim Nasution, M.Sc

NIP. 196412241992111001

NIP. 195403201981021001

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Tugas Sarjana ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidkan sarjana, Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Dalam penyelesaian skripsi ini tidak jarang penulis menemukan kendala. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan kemampuan penulis serta kurangnya bahan referensi yang dimiliki, berkat dorongan semangat dan motivasi yang penulis terima dari berbagai pihak, khususnya orang tua saya, yang telah memberikan doa restu serta dorongan moril dan material hingga akhirnya penulisan skripsi ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan teirma kasih kepada : 1. Bapak Dr. Ing, Ir.Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara 2. Bapak Ir. Syahrul Abda, M.S.c, koordinator Ekstensi Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara . 3. BapakIr. A.Halim Nasution, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meuangkan waktunya membimbing, memotivasi dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

Universitas Sumatera Utara

4. Seluruh Pegawai yang banyak membantu penulis dari awal hingga akhir studi dalam menangani administrasi sekalipun ditengah-tengah kesibukan yang padat, serta kepada seluruh pegawai lainnya di Departemen Teknik Mesin FTUSU. 5. Ayahanda M. Sianturi dan Ibunda A.Simbolon yang selama ini telah memberikan dorongan baik material, doa dan semangat kepada penulis. 6. Teman-teman saya ( Bapak M. Panjaitan, Bapak Sakarun, Bapak Arnold) yang selalu bekerja membantu saya dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini. 7. Seluruh rekan – rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin teristemewa kepada teman seperjuangan saya Okto Bonaris Silalahi, M.Sidik, Raja BAMS, Roni MP Siagian, Martlin Sandy H Sinaga. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan baik dalam penulisan maupun penyajian Tugas Sarjana ini. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran – saran yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan Tugas Sarjana ini kemudian. Akhir kata, dengan segala kerendahan hati penulis semoga Tugas Sarjana ini bermamfaat bagi yang membacanya.

Medan,

April 2012

Penulis

Marisi Sianturi

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK Untuk mengatur jumlah debit air yang masuk ke runner seimbang yang sesuai jumlah pemakaian beban lisrik yang dipakai, maka perlu digunakan sebuah alat kontrol yang disebut governor. Governor merupakan suatu alat pengatur kecepatan putaran turbin atau generator. Tugas akhir ini menjelaskan proses pembuatan governor mekanik, adapun hal yang disoroti adalah dengan merencanakan sebuah governor mekanik, maka governor mekanik tersebut dapat beroperasi dan dapat mengendalikan energi listrik secara otomatis yang dihasilkan generator. Maka dalam pembuatannya harus benar-benar diperhitungkan masing-masing unit. Pada pembuatan dan perencanaan governor mekanik ini terlebih dahulu di adakan Peninjauan pada Governor Mekanik. Kata kunci : Governor, Kapasitas Air

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT The regulate the amount of water discharge into the runner balanced by the amount ofusage the load electricity were used, it is necessary to use a tool called the governor’s control. Governour is one of the instruction control tubine turn or generator turn. This thesis describes the process of making mechanical governor, while it ishighlighted by plotting a mechanical governor, the governor is able to by generator. For making must be fully accounted for each unit. Governor on making and planning these mechanical inventions in the first review of the Mechanical Governor. Keyword : Governor, Water capacity

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR …………………………………………….

i

ABSTRAK........................................................................................

iii

DAFTAR ISI ……………………………………………………...

iv

DAFTAR GAMBAR….…………………………………………....

vii

DAFTAR TABEL…………………………………………….........

viii

DAFTAR GRAFIK............................................................................

ix

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN ………………………………...

1

1.1. Latar Belakang ………………………………..

1

1.2. Maksud dan Tujuan Penelitian………………...

3

1.3. Batasan Masalah …………………………......

3

1.4. Metodologi Penelitian .......................................

3

1.5. Keluaran Skripsi ………………………............

4

1.6. Stematika Penulisan………………………........

5

DASAR TEORI....…………………………............. .

6

2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro.............

6

2.1.1. Perencanaan PLTMH..................... ……....

8

2.1.2. Komponen-komponen PLTMH .......…….

9

2.1.3. Kelebihan dan Kekurangan PLTMH..........

13

2.2. Turbin Air……………………..............................

14

2.2.1. Klasifikasi Turbin Air.................................

17

2.2.2. Performance Turbin Cross-Flow...................

19

2.2.3. Cara Megoperasikan Turbin Cross-Flow.....

24

2.2.4. Perbandingan Karakteristik Turbin Air…..

25

Universitas Sumatera Utara

BAB III

METODOLOGI …………………............

33

3.1. Governor...............................................................

27

3.1.1. Jenis-jenis Governor...................................

29

3.1.2. Putaran Governor.......................................

31

3.2. Gambaran Umum Governor Mekanik ………...

33

3.3. Perakitan Governor Mekanik ......……………....

35

3.3.1. Pulley..........................................................

35

3.3.2 Sabuk..............................................................

35

3.3.3. Roda Gigi Kerucut ( bevel Gear ) ..................... 36 3.3.4. Poros Governor.................................................. 37 3.3.5. Housing Bearing Sliding...................................

38

3.3.6. Tuas-tuas...........................................................

38

3.3.7. Lengan-lengan..................................................... 38 3.3.8. Fly Weight ( Bola Baja ).................................... 39 3.3.9. Bearing ( Bantalan Diam )................................ 3.3. Perawatan Governor.............................................

BAB IV

39 40

ANALISA DATA...................................................… 41 4.1. Analisa Daya Hidrolisis Air........................…….

41

4.1.1. Kecepatan Air Dalam Pipa………………….

41

4.1.2. Kapasitas Air ( Debit )…………................

42

4.1.3. Gaya Air…………...........................................

42

4.1.4. Daya Hidrolisis Air …...................................

42

4.2. Analisa pada Turbin…..........................................

43

4.2.1. Analisa Daya Turbin……………….………

43

4.2.2. Analisa Putaran Turbin…….………………

44

4.2.3. Analisa Daya Generator……………………

47

4.3. Analisa pada Governor ……………………………

47

Universitas Sumatera Utara

4.3.1. Katup Terbuka Penuh…….…………….…..

49

4.3.2. Katup Terbuka Normal…….………………

50

4.3.2. Katup Tertutup Penuh…….………………

52

4.3.4. Analisa Putaran Governor untuk Perencanaan Bevel Gear……………………………………

BAB V

54

4.4. Tabel dan Grafik Analisa Data …………………

55

KESIMPULAN DAN SARAN …………………..

57

5.1. Kesimpulan …………………………………...

57

5.2. Saran ………………………………………….

58

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………….. LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

1. Gambar 2.1.2. Komponen-komponen Skema Mikrohidro……………… 9 2. Gambar 2.1.2(a). Diversion Weir dan Intake............................................

10

3. Gambar 2.1.2(b). Setting Basin…………………………………………

10

4. Gambar 2.1.2(c). Headrace……………………………………………… 11 5. Gambar 2.1.2(d). Headtank......................................................................

11

6. Gambar 2.1.2(e). Penstock ......................................................................

12

7. Gambar 2.1.2(f). Turbine dan Generator……………………………….

12

8. Gambar 2.2. Kincir Air………………………………………………....

14

9. Gambar 2.2.1. Empat Macam Runner Turbin Konvensional………….

18

10. Gambar. 2.2.2.(a). Model Rakitan Turbin Cross–Flow………………

21

11. Gambar 2.2.2.(b). Dua Tipe Turbin Cross–Flow……………………

24

12. Gambar 3.1. Governor.........................................................................

27

13. Gambar 3.2.(a). Model Rakitan Governor Mekanik..…………………

33

14. Gambar 3.2.(b). Gambar Potongan Governor Mekanik………………

34

15. Gambar.3.3.1. Pulli Driver dan Pulli Driven..………………………

35

14. Gambar 3.3.3. Bevel Gear Bawah……………………………………

37

15.Gambar 3.3.4. Poros Governor ………………………………………

37

16. Gambar 3.3.5. Housing Bearing Sliding……………………………..

38

17. Gambar 3.3.7. Lengan dan Fly Weight ( Bola Baja )………………..

39

18. Gambar 3.3.9. Bearing ( Bantalan Diam )...........................................

39

19. Gambar 4.2.Name Plate of Generator……………………………….

46

20. Gambar 4.3.1. Saat Katup Terbuka Penuh…………………………

49

21. Gambar 4.3.2. Saat Katup Terbuka Normal………………………

51

22. Gambar 4.3.3. Saat Katup Tertutup Penuh………………………..

53

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

1. Table 2.2.1. Pengelompokan Turbin……….…………………………

17

2. Tabel 2.2.5. Kecepatan Spesifik Turbin………………………………

26

3. Tabel.4.2.2. Analisa Putaran Turbin………..…………………………

45

4. Tabel 4.5. Tabel Analisa Data…………………………………………

55

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GRAFIK

Grafik

Halaman

5. Grafik 2.2.2. Effisiensi Beberapa Turbin dengan Pengurangan Debit Sebagai Variabel………………………………………… 22 6.

Grafik 2.2.5. Perbandingan Karakteristik Turbin……………………..

26

7. Grafik 3.2.2. Diagram Pemilihan Sabuk……………………………… 36 8. Grafik 4.2.1. Efisiensi Turbin Cross-Flow……………………………

43

9. Grafik 4.3. Variasi Debit Terhadap Head……………………………

48

10. Grafik 4.4.(a). Gaya Sentrifugal (Fs) Versus Jarak Sumbu Poros ke Fly Weight…………………………………………

56

11. Grafik 4.5.(b). Putaran (rpm) Versus Range……………………….

56

Universitas Sumatera Utara