TURBINE PERFORMANCE
ABSTRACT Pada umumnya steam turbine di operasikan secara kontinyu dalam jangka waktu yang lama.Masalah-masalah pada steam turbin yang akan berujung pada berkurangnya efisiensi dan performansi harus bisa di deteksi dan di monitor selama beroperasi. Performansi dari turbine di pengaruhi berbagai faktor termasuk komponenkomponen dari steam steam turbine dan sistem control/instrumentation yang bekerja selama beroperasi
JENIS TURBIN • Jenis turbin menurut bentuk blade terdiri dari – Turbin Impuls (aksi) – Turbin reaksi
• Jenis turbin menurut banyaknya silinder – Single cylinder – Multi cylinder
• Jenis turbin menurut arah aliran uap – Single flow – Double flow
BANTALAN • Fungsi bantalan adalah untuk menopang dan menjaga rotor turbin agar tetap pada posisi normalnya. • Ada dua macam bantalan pada turbin, yaitu • Bantalan journal yang berfungsi untuk menopang dan mencegah poros turbin dari pergeseran arah radial • Bantalan aksial (thrust beaqring) yang berfungsi untuk mencegah turbin bergeser kearah aksial. • Didalam bantalan kemungkinan dapat terjadi kontak (gesekan) antara bagian yang berputar dengan bagian yang diam. Untuk mengurangi akibat gesekan, maka pada bantalan diberikan minyak pelumas bertekanan.
SISTEM PELUMASAN • Pelumasan bantalan sangat penting sehingga turbin tidak boleh diputar tanpa adanya pelumasan. Parameter utama dari sistem pelumasan adalah tekanan. • Untuk menjamin tekanan pelumas yang konstan disediakan beberapa pompa minyak pelumas – – – –
Main oil pump (pompa pelumas utama) Auxiliary oil pump. Turning gear oil pump Emergency oil pump
SISTEM PERAPAT POROS • Celah diantara casing (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang berputar) turbin menyebabkan terjadinya kebocoran uap atau udara. Untuk mencegah kebocoran tersebut, pada celah dipasang perapat. • Sistem perapat dilakukan dengan memasang labirin (sirip-sirip) pada casing maupun rotor secara berderet. Sirip yang tebal lebih efisien tetapi memiliki gesekan yang tinggi. • Tetapi perapat yang hanya menggunakan labirin masih memungkinkan terjadinya kebocoran. Untuk itu pada labirin diberikan fluida uap sebagai perapat (gland seal steam).
TURNING GEAR • Rotor turbin yang berat dan panjang apabila dibiarkan dalam keadaan diam dalam waktu yang lama dapat melendut. Pelendutan menjadi lebih nyata apabila dari kondisi operasi yang panas langsung berhenti. • Untuk mencegah terjadinya pelendutan, maka rotor harus diputar perlahan secara kontinyu atau berkala. • Alat untuk memutar rotor turbin ini disebut turning gear atau barring gear. Turning gear digerakkan dengan motor listrik melalui roda gigi dengan kecepatan putar antara 3 - 40 rpm.
KATUP UTAMA TURBIN • • • • •
Katup utama turbin terdiri dari Main (Turbin) stop valve (MSV) Governor valve (GV) Reheat stop valve (RSV) Interceptor valve (ICV)
GOVERNOR VALVE • Turbin harus dapat beroperasi dengan putaran yang konstan pada beban yang berubah ubah. Untuk membuat agar putaran turbin selalu tetap digunakan governor valve yang bertugas mengatur aliran uap masuk turbin sesuai dengan bebannya. • Sistem governor valve yang digunakan umumnya adalah mechanic hydraulic (MH) atau electro hydraulic (EH).
PERALATAN TURBOVISORY • Untuk memantau kondisi turbin pada saat beroperasi, dipasang peralatan turbin supervisory. Peralatan turbovisory antara lain adalah – – – – – –
Differential expansion meter Eccentricity meter Vibration meter Steam pressure gauge Steam temperature gauge Tachometer
START TURBIN • Turbin terdiri dari metal casing dan metal rotor yang mempunyai clearance kecil. Ketika uap dialirkan ke turbin akan menimbulkan pemuaian baik pada casing maupun rotor. • Untuk mencegah terjadinya gesekan antara rotor dengan casing, maka prosedur start turbin harus diikuti dengan benar. • Persyaratan untuk melakukan start turbin adalah : – – – –
Persiapan sudah selesai Sistem pelumas dan pemutar poros sudah beroperasi Sistem perapat poros sudah beroperasi Vakum kondensor mencapai batas kerjanya
Kurva start turbin
EFISIENSI TURBIN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI EFISIENSI TURBIN Faktor Penyebab • •
Besarnya kerugian didalam turbin akan mempengaruhi efisiensinya. Kerugian yang besar berarti efisiensinya rendah. Faktor-faktor penyebab kerugian didalam turbin diantaranya : – Kerugian pada Katup Governor. – Kerugian pada Nosel (Nozzle Loss). – Kerugian pada Moving Blades. – Kerugian pada uap meninggalkan moving blades (Leaving Velocity/Carry Over Loss). – Kerugian Gesekan. – Kerugian Celah (Clearance Loss). – Kerugian akibat kebasahan uap. – Kerugian akibat kecepatan uap keluar turbin. – Kerugian luar (External Loss).
PEMELIHARAAN TURBIN UAP • Turbin uap merupakan komponen utama di dalam suatu Pusat Listrik Tenaga Uap yang perlu dipelihara dengan baik, karena pemeliharaan merupakan salah satu faktor yang menentukan keandalan, safety, efisiensi dan life time. Karena itu masalah pemeliharaan harus mendapat perhatian yang sungguh-sungguh baik segi pengorganisasiannya, perencanaanya maupun pelaksanaannya. • Akan lebih baik apabila telah dimiliki buku pedoman standard untuk pemeliharaan turbin uap, sehingga didalam merencanakan, pemeliharaan dapat digunakan untuk mempersiapkan tenaga kerja, peralatan, spare parts/material serta waktu yang diperlukan.
PEMELIHARAAN TURBIN UAP • Karena sifat turbin uap yang sangat utama, maka pada umumnya turin uap dipelihara secara periodik atau Time Based Maintenance ( Pemeliharaan berdasarkan jam operasi ) sehingga setelah turbin uap yang bersangkutan menjalani jangka waktu operas] tertentu harus dilakukan pemeriksaan, perbaikan atau penggantian pada komponen-komponennya. • Untuk lebih meningkatkan keandalan dan safety, Time Based Maintenance tersebut diatas akan di tunjang oleh Condition Based Maintenance (Pemeliharaan berdasarkan kondisi) dengan cara memonitor kondisi turbin uap secara terus menerus dan melakukan koreksi/perbaikan apabila diperlukan.
Inspesi Periodik Turbin Dan Kegiatannya Jenis Pemeliharaan Periodik
• Pada umumnya ada tiga jenis pemeliharaan periodik yang diberlakukan pada turbin uap yaitu: – Simple Inspection (Si) – Mean Inspection (Me) – Serious Inspection (Se)
• Simple Inspection (Si) atau Simplified Periodik Check dilakukan setiap satu operasi ( ± 8000 jam operasi) • Mean Inspection (Me) atau Medium Periodik Check dilakukan setiap dua operasi ( t 16.000 jam operasi )
Scale tahun Scale tahun
Inspesi Periodik Turbin Dan Kegiatannya
• Serious Inspection (Se) atau Full Scale Periodic Check atau Overhoul dilakukan setiap empat tahun aperasi (± 32.000 jam operasi) • Mean Inspection merupakan pekerjaan yang sama dengan Simple Inspection ditambah beberapa pekerjaan lain yang diperlukan, demikian juga Serious Inspection akan serupa dengan Mean Inspection ditambah beberapa pekerjaan lain yang diperlukan.
Inspesi Periodik Turbin Dan Kegiatannya •
Siklus Inspection tersebut diatas apabila dihitung dari saat dimulainya operasi turbin uap akan berurutan sebagai berikut :
•
Pada tahun pertama operasi langsung dilakukan Serious Inspection atau untuk tahun pertama ini lazim disebut Firs Year Inspection) First year Inspection ini sangat penting untuk dilakukan karena sangat diperlukan untuk mengamati kemungkinaan kerusakan yang terjadi dan dapat digunakan untuk meng claim kontraktor/pabrik pembuat turbin uap yang bersangkutan. Pada umunmya First Year Inspection dilakukan oleh kontraktor/pabrik pembuat.
•
•
HEAT BALANCE PENGANTAR • Heat Balance (kesetaraan Kalor) adalah keseteraan massa dan energi dalam keadaan steady state dalam sebuah proses. Semua aliran massa masuk dan keluar proses harus setara, dan semua energi masuk dan keluar batas proses harus diperhitungkan sebagai panas atau kerja . • Heat balance merupakan salah satu alat untuk menilai unjuk kerja suatu pembangkit. • Heat balance dapat disiapkan dari detail yang sederhana sehingga yang paling kompleks, tergantung dari kebutuhan dan tingkatan desain.
LINGKUP HEAT BALANCE A.
Heat Balance Siklus Turbin –
B.
Batas proses untuk heat balance siklus turbin adalah sekitar turbin dan siklus air pengisi ketel (feedwater) dan uap yang masuk dan keluar batas proses dengan kondisi uap tetap pada saat keluar dan masuk turbin. Jadi perubahan kondisi uap antara ketel dan turbin dianggap diluar siklus turbin. Make up dianggap aliran luar masuk kedalam siklus turbin .
Plant Heat balance (Kesetaraan Kalor Pembangkit) –
C.
Batas heat balance plant secara harfiah dapat didefinisikan dalam garis plant. Pada prakteknya, batas ini biasanya digambarkan untuk seluruh proses konversi energi mulai dari hantaran bahan bakar (fuel delivery ) hngga ekspor energi listrik dan energi listrik dan energi lainnya.
Combined Cycle Heat Balance. •
Pada dasarnya sama dengan B) diatas (plant heat balance).
PERFORMANCE CALCULATION EFISIENSI TURBINE •
Efisiensi turbin dapat di hitung dengan Enthalpy Drop Method sesuai dengan ASME Power Test Code Report PTC-6S, “ Simplified Procedures for Routine Performance Test of Steam Turbine” sebagai berikut,
PERFORMANCE CALCULATION
PERFORMANCE CALCULATION
PERFORMANCE CALCULATION
