10 BAB III DASAR TEORI 3.1 Turbin Uap 3.1.1 Pengertian Turbin Uap Turbin uap adalah sebuah turbin yang berfungsi untuk mengkonversi energi panas yang dikandung oleh uap menjadi energi putar (energi mekanik). Poros turbin dikopel dengan poros generator sehingga ketika turbin berputar generator juga ikut berputar. Sistem kerja turbin uap ini yaitu uap yang masuk ke dalam turbin akan menabrak sudu-sudu turbin sehingga menggerakkan rotor atau shaft dari turbin. Turbin bisa berputar akibat adanya perbedaan tekanan. Turbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin, lansung atau dengan bantuan roda gigi reduksi, dihubungkan dengan mekanisme yang akan digerakkan. Tergantung pada jenis mekanisme yang digunakan, turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang seperti pada bidang industri, untuk pembangkit tenaga listrik dan untuk transportasi. Pada proses perubahan energi potensial menjadi energi mekanisnya yaitu dalam bentuk putaran poros dilakukan dengan berbagai cara. Pada dasarnya turbin uap terdiri dari dua bagian utama, yaitu stator dan rotor yang merupakan komponen utama pada turbin kemudian di tambah komponen lainnya yang meliputi pendukungnya seperti bantalan, kopling dan sistem bantu lainnya agar kerja turbin dapat lebih baik. Sebuah turbin uap memanfaatkan energi kinetik dari fluida kerjanya yang bertambah akibat penambahan energi termal. 3.1.2 Sejarah dan Perkembangan Turbin Uap Sebuah turbin uap terdiri dari sebuah roda yang diputar oleh uap yang masuk ke dalam pisau baling-baling di sisi luarnya, dalam sistem tertutup.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
10
BAB III
DASAR TEORI
3.1 Turbin Uap
3.1.1 Pengertian Turbin Uap
Turbin uap adalah sebuah turbin yang berfungsi untuk mengkonversi energi
panas yang dikandung oleh uap menjadi energi putar (energi mekanik). Poros
turbin dikopel dengan poros generator sehingga ketika turbin berputar generator
juga ikut berputar. Sistem kerja turbin uap ini yaitu uap yang masuk ke dalam
turbin akan menabrak sudu-sudu turbin sehingga menggerakkan rotor atau shaft
dari turbin. Turbin bisa berputar akibat adanya perbedaan tekanan.
Turbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi
potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi
mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin, lansung atau dengan
bantuan roda gigi reduksi, dihubungkan dengan mekanisme yang akan
digerakkan. Tergantung pada jenis mekanisme yang digunakan, turbin uap
dapat digunakan pada berbagai bidang seperti pada bidang industri, untuk
pembangkit tenaga listrik dan untuk transportasi. Pada proses perubahan energi
potensial menjadi energi mekanisnya yaitu dalam bentuk putaran poros
dilakukan dengan berbagai cara.
Pada dasarnya turbin uap terdiri dari dua bagian utama, yaitu stator dan rotor
yang merupakan komponen utama pada turbin kemudian di tambah komponen
lainnya yang meliputi pendukungnya seperti bantalan, kopling dan sistem bantu
lainnya agar kerja turbin dapat lebih baik. Sebuah turbin uap memanfaatkan
energi kinetik dari fluida kerjanya yang bertambah akibat penambahan energi
termal.
3.1.2 Sejarah dan Perkembangan Turbin Uap
Sebuah turbin uap terdiri dari sebuah roda yang diputar oleh uap yang
masuk ke dalam pisau baling-baling di sisi luarnya, dalam sistem tertutup.
11
Konsep itu telah diusulkan dan digambarkan jauh-jauh hari oleh orang Italia
Giovanni Branca pada tahun 1629 dalam bukunya Le Machine. William Avery
mengembangkan penerapan awalnya pada tahun 1831 di Amerika Serikat,
tetapi mesinnya tidak berjalan lancar dan tidak efisien.
Seorang penemu berkebangsaan Swedia Gustave De Laval
mengembangkan sebuah sistem turbin uap yang efektif pada tahun 1883, dan ia
memiliki andil sebagai penemu turbin uap modern. Dia menggunakan turbin
kecil untuk menggerakkan sebuah alat yang memisahkan busa dan susu dengan
gaya sentrifugal, mcngoperasikannya pada tingkat yang teramat sangat tinggi
sebanyak 30.000 putaran dalam satu menit. Kecepatan itu terlalu tinggi untuk
digunakan dalam transportasi praktis, meskipun De Laval segera membuat
turbin uap untuk beragam penerapan stasioner, dan perusahaannya belakangan
juga memproduksi turbin gas.
Pada tahun 1884 Charles Parsons (1854-1931), seorang insinyur Inggris,
mematenkan turbin uap yang sama dengan rancangan De Laval, dengan
beberapa rangkaian baling baling yang dipasang pada sebuah rotor.
Pengembangan dari Parsonslah yang menjadikan turbin uap praktis untuk
diterapkan pada beberapa tugas-berat yang yang membutuhkan kecepatan
revolusi yang lebih lambat namun lebih kuat. Pisau stasioner mendorong uap
untuk menggerakkan pisau putar dengan menggunakan serangkaian pisau untuk
mengurangi kecepatan dan tekanan. Turbinnya, yang juga berputar pada
kecepatan yang sangat tinggi, bisa digunakan untuk mengggerakkan generator
listrik. Parsons mengembangkan sebuah turbin uap perahu bertenaga baling-
baling, Turbina, yang memperoleh catatan kecepatan sampai 34 knot pada tahun
1897. Turbin Parsons kemudian dipasang pada kapal pesiar Lusitania dan
Mauritania. Di Amerika Serikat, Charles Curtis menyempurnakan turbin uap
dalam skala besar dan menjual hak paten untuk rancangan itu kepada General
Electric pada tahun 1902, yang kemudian menggunakannya untuk membangun
pabrik-pabrik pembangkit listrik.
12
3.1.3 Klasifikasi Turbin Uap
Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda
berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut proses
penurunan tekanan uap sebagai berikut:
a. Klasifikasi Turbin Berdasarkan Prinsip Kerjanya
Turbin Impulse
Turbin impulse atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana
berrotor satu atau banyak (gabungan) yang mempunyai sudu-sudu pada
rotor itu. Sudu biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut
keluar.
Gambar 3.1 Prinsip Kerja Turbin Impuls
(Sumber : Academy Artworks)
Ciri-ciri dari turbin impuls adalah proses pengembangan
uap/penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu diam/nosel. Akibat
tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan Rata.
Turbin Reaksi
Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya
terdiri dari baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerak
turbin reaksi dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena
tidak simetris, karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan
sudu tetap walaupun arahnya lengkungnya berlawanan. Ciri-ciri turbin
ini adalah Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu
Gerak. Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut
Tekanan Bertingkat.
13
Gambar 3.2 Prinsip Kerja Turbin Reaksi
(Sumber : Academy Artworks)
b. Klasifikasi Turbin Berdasarkan Tingkat Penurunan Tekanan
Dalam Turbin
Turbin Tunggal (Single Stage)
Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk
untuk daya kecil, misalnya penggerak kompresor, blower, dll.
Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi)
Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk
daya besar. Pada turbin bertingkat terdapat deretan sudu dua atau lebih.
Sehingga turbin tersebut terjadi distribusi kecepatan/tekanan.
c. Klasifikasi Turbin Berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap
Turbin Kondensasi.
Tekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam
kompresor.
Turbin Tekanan Lawan.
Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm sehingga
masih dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain.
14
Turbin Ekstraksi.
Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk
proses pemanasan lain, misalnya proses industri.
3.2 Mekanisme Kerja PLTU PTBA 3×10 MW
Mekanisme kerja di PLTU ini terbagi menjadi menjadi lima bagian, yaitu
Water Treatment Process (WTP), Coal Handling System (CHS), Boiler
System, Turbin System, dan Electricity.
Gambar 3.3 Diagram Alur Proses Sistem PLTU PTBA 3×10 MW
(Sumber : Management Pembangkit Listrik PLTU PTBA 3×10 MW)
3.2.1 Water Treatment Plant (WTP)
Tujuan dari proses yang ada pada Water Treatment Process adalah
untuk supply air dan Standarisasi Demin. Dalam menjalankan prosesnya
ada beberapa alat yang digunakan, yaitu Intake Pump, Raw Water Tank,
Service Pump, Multimedia Filter, Carbon Filter, Reverse Oxydation /
Conductivity Reductor, Reject Tank, EDI System, Demin Tank, dan
Make-up Pump.
15
Alur proses di WTP terbagi menjadi dua, yaitu Alur Proses Raw
Water Treatment dan Alur Proses Demin Plant Treatment.
a. Raw Water Treatment
Gambar 3.4 Diagram Alur Proses Pada Raw Water Treatment
(Sumber : Metode Penelitian Pribadi)
Diatas adalah gambar diagram alur proses pada raw water
treatment plant. Alir sungau dihisap menggunakan Intake Pump,
sebelum air memasuki Raw Water Purifying Tank, air di-injeksikan
tiga zat kimia, yaitu Poly Anionic Monomer (PAM), Poly
Alumimium Cloride (PAC), dan NaOCl. Fungsi ketiga zat itu
sendiri adalah sebagai berikut:
- PAM : Membuat lumpur-lumpur yang ikut terhisap
menjadi terikat dalam ikatan yang kecil.
- PAC : Membuat lumpur-lumpur yang sudah terikat
sebelumnya menjadi ikatan yang besar,
bertumpuk hingga membuat lumpur-lumpur
tersebut jatuh ke dasar tanki dan mengendap.
- NaOCl : Membunuh atau membersihkan mikro orga-
nisme, menghambat dan menghentikan
pertumbuhan lumut, serta menatralisirkan air.
Setelah masuk ke Raw Water Purifying Tank, air disaring dan
dijernihkan, dan disinilah akhir dari proses Raw Water Treatment.
Air yang sudah diproses tadi dihisap oleh Service Pump dan siap
didistribusikan pada tiga jalur utama, yaitu Demin Plant, Cooling
Tower, dan Unit.
b. Demin Treatment Plant
Air yang sudah diproses oleh Raw Water Treatment diproses
kembali di Demin Treatment Plant untuk mencapai Standarisasi
16
Demin yang dibutuhkan. Proses yang dilakukan pada Demin
Treatment Palnt ini yaitu air dari service pump masuk ke Multimedia
Filter (MMF) dengan ditambahkan NaOCl untuk membersihkan
kembali air yang keluar dari service pump yang melalui pipa-pipa
sebelum sampai di MMF.
Gambar 3.5 Diagram Alur Proses Pada Demin Treatment Plant
(Sumber : Metode Penelitian Pribadi)
Setelah melalui pembersihan tahap pertama, air yang keluar dari
MMF langsung memasuki Carbon Filter untuk membersihkan zat-
zat minyak yang terkandung didalam air sebelum memasuki
Conductivity Reductor yang berupa Reverse Oxydation (RO).
Didalam RO konduktivitas airnya dikurangi dan air yang sudah
melalui RO masuk ke Reject Tank hingga airnya sampai di EDI
System. Di EDI System, ion-ion yang terkandung didalam air
dihilangkan dan langsung disimpan ditempat penampungannya,
yaitu Demin Tank dengan standarisasi pH 6-7. Air yang
tersimpanpun siap dipompakan ke Dearator dengan menggunakan
Make Up Pump.
3.2.2 Coal Handling System (CHS)
Tujuan dari proses yang ada pada Coal Handling System (CHS) ini
adalah untuk memenuhi kebutuhan batubara (Fuel Supply) pada Boiler.
Dalam menjalankan prosesnya, CHS memiliki beberapa alat seperti