MAKALAH BOILER DAN HRSG
KELOMPOK 2 Judul Makalah
: Komponen Utama dan Konfigurasi PLTGU
Nama Anggota Kelompok
: - Dimas Rianto Utomo - Disma Nidya Ghaisani - Feriyanto Mandila P. - Handri Tirta Lianda - Hari Iswanto
Kelas
: 4R
Dosen
: - Paulus Sukusno S.T. M.T. - Arifia Ekayuliana M.T.
PROGRAM STUDI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI JAKARTA 2017
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas Berkat dan KasihNya saya dapat menyelesaikan makalah dengan judul “Komponen Utama Dan Konfigurasi PLTGU“. Adapun tujuan dari makalah ini adalah untuk memenuhi persyaratan akademis guna mencapai kompetensi materi yang diujikan kepada mahasiswa. Pada kesempatan ini penyusun ingin ingin mengucapkan mengucapkan terima kasih kepada kepada dosen mata kuliah Boiler dan HRSG, tak lupa berterimakasih kepada teman-teman yang memberikan bantuan secara langsung ataupun tidak langsung. Saya menyadari bahwa makalah ini masih belum sempurna, s empurna, sehingga segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangatlah diharapkan. Semoga makalah ini bermanfaat bagi para pembaca.
Penyusun
2
DAFTAR ISI
Halaman Kata Pengantar ………………………………………………………………… .
2
Daftar Isi……………………………………………………………………… ..
3
1. Pengertian PLTGU……………………………………………………
4
2. Komponen utama PLTGU…………………………………………… ..
4
2.1.
Komponen PLTG…………………………………………… ..
5
Tabel Komponen Utama Dan Komponen Pembantu PLTG…………………………….............................................
6
Komponen HRSG…………………………………………… ..
9
2.2.1.
Preheater……………………………………………..
9
2.2.2.
Economizer ……………………………………………
10
2.2.3.
Evaporator……………………………........................
10
2.2.4.
Steam Drum………………………………………… ...
10
2.2.5.
Superheater ……………………………………………
11
2.2.6.
Desuperheater …………………………………………
12
Komponen Turbin Uap……………………...............................
12
2.3.1.
Casing ……………………………..............................
13
2.3.2.
Rotor ……………………………................................
14
2.3.3.
Sudu ……………………………..................................
14
2.3.4. Nozzel ……………………………...............................
19
2.3.5.
Poros …………………………….................................
19
2.3.6.
Shaft Seal……………………………...........................
20
2.3.7.
Journal Bearing……………………………..................
21
2.3.8.
Thrust Bearing……………………………...................
21
Kofigurasi PLTGU…………………………………...................................
22
2.2.
2.3.
3.
3.1.
Konfigurasi 1-1-1………………………………………………
23
3.2.
Konfigurasi 2-2-1………………………………………………
24
3.3.
Konfigurasi 3-3-1………………………………………………
25
3
1. PENGERTIAN PLTGU Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) adalah gabungan antara PLTG dengan PLTU, dimana panas dari gas buang dari PLTG digunakan untuk menghasilkan uap yang digunakan sebagai fluida kerja di P LTU. Dan bagian yang digunakan untuk menghasilkan uap tersebut adalah HRSG (Heat Recovery Steam Generator). PLTGU merupakan suatu instalasi peralatan yang berfungsi untuk mengubah energi panas (hasil pembakaran bahan bakar dan udara) menjadi energi listrik yang bermanfaat. Pada dasarnya, sistem PLTGU ini merupakan penggabungan antara PLTG dan PLTU. PLTU memanfaatkan energi panas dan uap dari gas buang hasil pembakaran di PLTG untuk memanaskan air di HRSG (Heat Recovery Steam Genarator), sehingga menjadi uap jenuh kering. Uap jenuh kering inilah yang akan digunakan untuk memutar sudu (baling-baling). Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG) akan menggerakkan turbin dan kemudian generator, yang akan mengubahnya menjadi energi listrik. Sama halnya dengan PLTU, bahan bakar PLTG bisa berwujud cair (BBM) maupun gas (gas alam). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya.
2. KOMPONEN UTAMA PLTGU Komponen utama adalah komponen yang sangat diperlukan jika ingin mengoperasikan turbin uap. Tanpa salah satu komponen turbin uap tidak akan dapat beroperasi. PLTGU mempunyai komponen utama yang terdiri dari : A. PLTG dan alat bantunya serta generator B. HRSG dan alat bantunya C. Turbin uap dan alat bantunya serta generator Turbin gas dan alat bantunya pada umumnya merupakan suatu paket set unit PLTG yang dapat berdiri sendiri maupun digabung menjadi siklus kombinasi. Susunan HRSG dan alat bantunya harus dirancang agar dapat menyerap panas gas
4
buang (exhaust gas) dari turbin gas seoptimal mungkin sehingga dapat menghasilkan uap dengan tekanan dan temperatur yang diperlukan untuk memutar turbin uap. Sistem sirkulasi air uap yang diterapkan disesuaikan dengan temperatur gas buang dari turbin gas agar fleksibel terhadap pembebanan. Jumlah tingkat dan jumlah silinder dari turbin uap disesuaikan dengan tekanan dan temperatur uap yang dihasilkan oleh HRSG. Turbin uapnya biasanya non ekstraksi, karena pemanasan air dilakukan didalam HRSG. Apabila PLTG akan digunakan dalam siklus kombinasi, maka panas gas buang harus mempunyai suhu sekitar 500 0C agar dapat dimanfaatkan untuk menguapkan air didalam “Heat Recovery Steam Generator”. Apabila PLTD (Diesel) akan digunakan dalam siklus kombinasi, maka kapasitasnya harus cukup besar, yaitu sekitar 25 MW agar air pendingin mesin dapat dimanfaatkan untuk pemanas awal air pengisi boiler. Terdapat beberapa variasi dari siklus kombinasi PLTGU dalam memanfaatkan gas buang untuk menghasilkan uap sebagai penggerak turbin PLTU. Gambar di bawah menunjukkan contoh variasi siklus PLTGU :
Gambar 1 : unit PLTGU di dalam proses pembuatan baja.
5
Gambar 2 : unit PLTGU di dalam proses pembuatan kokas
2.1 Komponen PLTG
PLTG merupakan system konversi energi yang mengubah energi fluida gas panas, yang berupa tekanan dan temperatur ti nggi, menjadi energi mekanik poros dan kemudian menjadi daya listrik dimana fluida mengalir secara kontinyu melalui sudu-sudu yang berputar. PLTG menggunakan turbin gas bersama dengan kompresor dan ruang bakar (combustor atau combustion chamber) pada siklus pembangit daya, yang dikenal dengan siklus Brayton atau siklus Joule. Sering kali, rangkaian ketiga alat ini berserta alat-alat tambahannya (accessories) disebut sebagai turbin gas, karena biasanya sudah dibuat dalam bentuk paket yang kompak. Bagian bagian utama PLTG dapat dilihat pada gambar dan table dibawah.
6
Gambar 3 : komponen PLTG
Tabel Komponen Utama dan Komponen Pembantu Pada PLTG
No
Nama
Fungsi
Komponen
Menaikkan tekanan dan temperatur udara sebelum masuk 1
Kompresor
ruang bakar. Udara juga dimanfaatkan untuk udara pembakaran, udara pengabut bahan bakar, udara pendingin sudu dan ruang bakar dan perapat pelumas bantalan.
2
Ruang
Disebut juga Combustion Chamber, combustor, sebagai
Bakar
wadah terjadinya pembakaran. Mengubah energi termis menjadi energi kinetis dalam s udu
3
Turbin Gas
tetap kemudian menjadi energi mekanis dalam sudu jalan sehingga energi mekanis akan memutar poros turbin. Disebut juga Alternator, yang fungsinya mengubah energi
4
Generator
mekanik putaran pada rotor yang terdapat kutub magnet, kemudian menjadi energi listrik pada kumparan stator. Suatu peralaan / mesin listrik yang berfungsi memberikan
5
Exciter
arus searah untuk penguatan kutub magnet Generator Utama.
7
Disebut Prime mover, yaitu Diesel, Starting Motor 6
Penggerak
(Cranking Motor), Generator sebagai Motor, memutar
mula
poros turbin gas sampai kekuatan bahan bakar dapat menggantinya (turbin gas mampu berdiri sendiri). Tempat roda2 gigi untuk memutar alat-alat bantu seperti
7
Accessory
pompa bahan bakar, pompa pelumas, pompa hidrolik, main
Gear
atomizing air compressor, water pump, tempat hubungan Ratchet. Disebut juga Reduction Gear atau Load Coupling untuk mengurangi kecepatan turbin menjadi kecepatan yang
8
Load Gear
dibutuhkan oleh Generator. Load Gear Westinghouse dimanfaatkan untuk penggerak pompa bahan bakar dan pelumas. Memutar poros turbin sebelum start, sebanyak 45° setiap 3 menit, untuk memudahkan pemutaran oleh penggerak mula
9
Ratchet
dan meratakan pendinginan poros saat turbin gas stop. Pendinginan yang tidak merata akan membengkokkan poros.
10
11
12
13
14
Turning
Seperti juga Ratchet, hanya poros diputar kontinyu dengan
Gear
putaran lambat (± 6 RPM).
Torque
Sebagai kopling hidrolik, saat digunakan, diisi dengan
Converter
minyak pelumas. Saat dilepas, minyak pelumas di drain.
Starting
Disebut juga Jaw Clutch, sebagai kopling mekanik.
Clutch Bantalan
Disebut juga Thrust Bearing, sebagai penahan gaya aksial.
aksial Bantalan
Disebut juga Journal Bearing, sebagai penyangga berat
Luncur
poros Turbin-kompresor, generator.
8
2.2 Komponen HRSG
HRSG (Heat Recovery Steam Generator) sering juga disebut dengan HRB (Heat Recovery Boiler) atau WHRB (Waste Heat Recovery Boiler). Berfungsi menghasilkan sejumlah uap pada tekanan dan ternperatur konstan dan sejumlah air pengisi. Fungsi HRSG yang lain adalah me-recover (mengambil kembali) panas gas buang dari Turbin gas dan men-transfernya ke air dan uap. HRSG merupakan penghubung antara siklus Brayton (PLTG) dan siklus Rankine (PLTU). HRSG dibagi dua sirkit / daerah, yaitu sirkit tekanan tinggi dan sirkit tekanan rendah. Penukar kalor pada sirkit tekanan rendah adalah LP Economizer dan LP Evaporator. Penukar kalor pada sirkit tekanan tinggi terdiri dari HP Economizer (dua buah), HP Evaporator dan superheater.
Gambar 4 : komponen HRSG
2.2.1. Condensate Preheater
Pemanas awal kondensat berfungsi memanaskan air yang berasal dari kondensat keluaran turbin uap, kemudian air yang sudah dipanaskan ini dialirkan dan dikumpulkan ke tangki air umpan. Umumnya pemanas awal kondensat ini diletakkan di bagian paling atas 9
sekali dari posisi pipa – pipa pemanas yang ada dan diikuti oleh pipa – pipa lainnya. 2.2.2. Economizer
Economizer, yang berfungsi menaikkan temperatur air sehingga mendekati titik didihnya dengan mengambil panas dari gas buang turbin gas. Panas yang diberikan adalah sensible heat, perpindahan panas secara konduksi-konveksi. Economizer terdiri dari LP Economizer dan HP Economizer. Air dari Economizer diberikan ke Steam Drum.
2.2.3. Evaporator
Evaporator merupakan elemen HRSG yang berfungsi untuk mengubah air hingga menjadi uap jenuh. Pada evaporator dengan adanya pipa – pipa penguap akan terjadi pembentukan uap. Biasanya pada evaporator kualitas uap sudah mencapai 0,8 – 0,98 sehingga sebagian masih berbentuk fase cair. Evaporator akan memanaskan uap air yang turun dari drum uap panas lanjut yang masih dalam fase cair agar berbentuk uap sehingga bisa diteruskan menuju superheater. Perpindahan panas yang terjadi pada evaporator adalah film pool boiling, dimana air yang dipanaskan mendidih sehingga mengalami perubahan fase menjadi uap jenuh. Jenis evaporator ada 2 (dua) jenis yaitu evaporator bersikulasi alami (bebas) dan evaporator bersikulasi paksa (dengan pompa).
2.2.4. Steam Drum
Drum digantung pada struktur baja dengan Hangers, sehingga dapat bergerak bebas. Tangki dan pompa diletakkan diatas tanah (untuk mendapat jaminan NPSH = Net Positive Suction Head). Pipa untuk continuous dan intermittent blowdown dan jalur drainnya dihubungkan ke Blow-down tank. Outlet Duct dan Chimney duduk pada box beams.
10
Rancangan HP drum dan LP Drum dibuat sama, sehingga HP Drum dapat dipakai sebagai pengganti LP Drum. Pemisahan uap dan air dalam drum dilakukan dalam dua tingkat dengan menyertakan pelat berlubang-lubang dan Separator tipe mesh yang dipasang dipuncak drum. Secara umum fungsi drum adalah memisahkan uap dari campuran uap+air, tempat peralatan distribusi air pengisi, membuang impurities dari air ketel, menambah bahan kimia, dan mengeringkan uap setelah dipisahkan dari air. Tri-sodium phosphate (Na3PO4) diinjeksikan kedalam LP/HP Drum dengan memakai Na3PO4 injection Pump untuk mengikat garam Mg dan Ca yang dapat menimbulkan kerak keras didaerah panas. Hasilnya adalah lumpur garam yang dibuang lewat Continuous Blowdown, pH air dipertahankan 8,8 – 9,0.
2.2.5. Superheater
Superheater memanaskan uap lebih lanjut untuk mendapatkan nilai enthalpy (panas yang terkandung dalam uap) yang lebih tinggi. Disini temperatur dinaikkan sementara tekanan uap dianggap konstan. Panas adalah energi, sernakin banyak panas, semakin tinggi energi yang diperoleh. Daya turbin sangat tergantung kepada jumlah ali ran Enthalpy (panas yang dikandung oleh uap) masuk dan tekanan Condenser. Temperatur
masuk
turbin
dlpertahankarn
479
°C
oleh
Desuperheater (attemperator) pada tekanan 60 bar abs. Jika suhunya lebih tinggi dari yang dibutuhkan, uap sebelum masuk turbin dipancar dengan air agar suhunya turun dan mencapai suhu yang diinginkan. Air pancar diperoleh dari percabangan air masuk HP Economizer, setelah pompa HP Feed water Pump. Keuntungan uap dipanasi lanjut dibandingkan dengan uap jenuh adalah :
11
A. Menambah etisiensi turbin B. Mencegah kerusakan blade turbin dari erosi karena kandensasi C. Dapat berjalan melalui pipa yang panjang dengan sedikit atau tanpa kondensasl.
2.2.6. Desuperheater (Attemperator)
Desuperheater
atau
Attemperator
mempunyai
sebuah
Pneumatic control valve yang mengatur besarnya air pancar. Jumlah air pancar disesuaikan dengan besarnya kenaikan temperatur uap sebelum masuk turbin. Temperatur uap masuk turbin diatur konstan. Jika temperatur turun kadar air pada tingkat terakhir turbin akan besar (maksimum kadar air 12%) dan erosi dapat terjadi. Jika temperatur terlalu tinggi, logam turbin akan menjadi kelelahan (fatigue). 2.3 Komponen Turbin Uap
Turbin uap dikenal sebagai pembangkit daya yang dapat diandalkan dan serba guna, bagi industri dan pembangkit listrik. Bersama dengan HRSG, turbin uap dapat beroperasi dengan berbagai tanpa bahan bakar. Uap keluarannya bisa diambil pada berbagai temperatur dan tekanan, untuk dimanfaatkan. Dengan berkembangnya teknologi manufaktur, material, kontrol, dll.; kapasitas daya yang dihasilkan semakin tinggi, tekanan dan temperatur operasi semakin tinggi, jarak waktu antar overhaul semakin panjang, keandalan semakin tinggi. Sama seperti turbin gas, turbin uap juga membutuhkan komponen pendukung. Turbin gas akan dikopel dengan generator agar menghasilkan daya listrik lebih banyak. Gas buang dari siklus gas masuk ke HRSG untuk mengubah air umpan menjadi uap kering yang akan digunakan untuk memutar sudu-sudu turbin uap hingga dapat memutar beban dalam hal ini generator listrik. Setelah melalui beberapa tingkatan sudu turbin sebagian uap diekstraksikan ke pemanas awal tekanan tinggi dan tekanan rendah, sedangkan sisanya masuk ke kondensor untuk dikondensasikan dan selanjutnya akan
12
dipompakan ke HRSG melalui pemanas air pada tekanan tinggi, dari HRSG ini air umpan yang sudah menjadi uap kering dialirkan ke turbin. Beberapa parameter desain yang penting berkaitan dengan turbin uap adalah tekanan uap masuk turbin. Mengambil tekanan uap masuk lebi h tinggi akan menguntungkan, karena ukuran sudu-sudu akan menjadi lebih kecil. Namun tekanan yang terlalu tinggi akan mengakibatkan efisiensi akan menurun. Parameter lain yang penting dari turbin uap adalah tekanan kondensor, dalam hal ini turbin uap dan kondensor akan disesuaikan dengan Heat Recovery Steam Generator (HRSG). Secara umum komponen-komponen utama dari sebuah turbin uap adalah Nosel, Casing , Sudu, Poros, Bantalan, Kopling Untuk melihat komponen-komponen utama pada turbin dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 1 ; Bagian – bagian turbin uap.
2.1.1 Casing
Casing pada turbin uap adalah sebagai penutup bagian bagian utama turbin dan sebagai pelindung komponen komponen bergerak yang ada didalamnya. Di casing juga terdapat sudu diam
13
dan dudukan bearing. Casing turbin dibagi menjadi dua yaitu Inner casing and Outer casing. Inner Casing berbentuk silinder dengan diameter mengikuti diameter rotor dengan diberi celah atau clearance sejauh +- 5mm. Casing dalam harus tahan panas dan tahan tekanan. Sedangkan Outer Casing berguna Sebagai dudukan inner casing dan memberi struktur agar tidak terjadi misalignment pada inner casing. Casing turbin uap dipisahkan menjadi dua bagian, bagian atas dan bagian bawah. Kedua bagian dihubung dengan baut flens yang dibuat dengan mesin terkomputerisasi agar tidak ada kebocoran.
Gambar 2 : inner casing bawah turbin uap.
2.1.2 Rotor
Adalah bagian turbin yang berputar yang terdiri dari poros, sudu turbin atau deretan sudu yaitu Stasionary Blade dan Moving Blade. Untuk turbin bertekanan tinggi atau ukuran besar, khususnya unuk turbin jenis reaksi maka motor ini perlu di Balance untuk mengimbagi gaya reaksi yang timbul secara aksial terhadap poros.
2.1.3 Sudu
14
Sudu merupakan bagian terpenting dari sebuah steam turbine. Sudu pada steam turbine terbagi menjadi dua yaitu sudu diam dan sudu bergerak. Sudu bergerak adalah sejumlah sudu-sudu yang berfungsi menerima dan merubah Energi Steam menjadi Energi Kinetik yang akan memutar generator. Sudu merupakan komponen yang sangat penting. Sudu biasanya terbuat dari stainless steel dan trekomputerisasi. Untuk turbin impuls, sudu berukuran pendek dan sedikit perubahan luas penampang sepanjang stage. Sedankan sudu diam adalah sudu-sudu yang berfungsi untuk menerima dan mengarahkan steam yang masuk. Sudu diam juga berfungsi sebagai nossel sebagai media ekspansi uap yang merubah energi entalpi menjadi energi kinetik.
Gambar 3 : serangkaian sudu bergerak bersama dengan poros.
Gambar 4 : serangkaian sudu diam/nosel bersama dengan inner casing.
15
Ketika fluida berenergi tinggi (tekanan tinggi dan suhu tinggi) melewati serangkaian sudu rotor, ia menyerap energi dari fluida dan mulai berputar, sehingga mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Jadi rangkaian sudu tersebut yang akhirnya mengubah energi panas adalah bagian paling vital dari turbin uap. sudu adalah kumpulan penampang airfoil dari bawah ke atas. Ketika aliran melewati airfoil tersebut, menyebabkan tekanan rendah pada permukaan bawah dan tekanan tinggi pada permukaan atas airfoil. Perbedaan tekanan ini akan menginduksi gaya resultan ke arah atas , sehingga membuat sudu berputar. Jadi beberapa bagian ener gi fluida akan berubah menjadi energi mekanik sudu. Dalam menganalisis transfer energi dari fluida ke sudu, maka perlu melihat energi yang terkait dengan fluida. Fluida yang mengalir dapat memiliki 3 komponen komponen energi Energi kinetik dari kecepatannya, Energi tekanan dari tekanannya dan Energi Internal dari suhunya. Energi tekanan dan energi internal bersama dikenal sebagai entalpi. Jadi energi total dalam fluida dapat digambarkan sebagai jumlah energi kinetik dan entalpi. Ketika fluida melewati sudu rotor, ia kehilangan sejumlah energi pada sudu rotor. Karena energi kinetik dan entalpi fluida turun dan berubah menjadi energi mekanik. Seiring energi kinetik turun kecepatan arus menurun. Jika kita langsung melewati uap ke tahap berikutnya dari sudu rotor, ia tidak akan mentransfer banyak energi karena kecepatan arus aliran yang rendah. Jadi sebelum melewati arus ke tahap rotor berikutnya kita harus meningkatkan kecepatan terlebih dahulu. Hal ini dicapai dengan menggunakan satu set sudu nozzle stasioner, juga dikenal sebagai stator.
16
Gambar 5 : grafik net energi yang melewati stage turbin.
Ketika fluida melewati putaran stator kecepatan fluida meningkat karena bentuknya yang spesial maka satu bagian energi entalpi akan diubah menjadi energi kinetik. Dengan demikian entalpi aliran berkurang dan energi kinetik aliran meningkat. Perlu dicatat bahwa di sini tidak ada penambahan ener gi atau pemindahan dari arus, yang terjadi di sini adalah konversi energi enthap menjadi energi kinetik. Sekarang uap fluida ini bisa dilew atkan ke sudu rotor berikutnya dan prosesnya bisa diulang. Variasi kecepatan dan entalpi arus ditunjukkan pada gambar berikut. Dapat dilihat seiring uap melewati beberaps stage maka akan terjadi penurunan tekanan dan temperatur (entalpi) yang dramatis. Uap juga akan mengalami penambahan volume secara signifikan seiring turunnya tekanan berdasarkan rumus gas ideal. Oleh karena itu stage turbin bertambah flow areanya dari awal stage ke akhir stage, menyebabkan penambahan panjang blade secara signifikan pada stage terakhir. Serangkaian sudu juga dibuat simetris agar mengantisipasi adanya beban aksial pada poros. Uap akan dibagi sama banyak kepada kedua rangkaian sudu.
17
Gambar 6 : desain sudu yang simetris dan mengalami penambahan flow area setiap stage.
sudu pada bagian yang bersuhu tinggi terbuat dari baja CrMo-V-W; Sudu bagian yang bersuhu rendah adalah 13 Cr stainless steel. Sudunya dibentuk dari milling sudu baja dan punch press. Karena sudu tahap pertama mengalami banyak variasi dalam dorongan uap saat beban berubah, dan dorongan impuls uap berselang dari nosel pada katup kontrol uap, sudu dibuat lebar. Khususnya, dalam heat reheatingturbine, ujung sudu dibentuk menjadi berbentuk bucket, yang secara dekat menyentuh sudu-sudu yang berdekatan, dan pinggirannya dikelilingi oleh pita selubung luar, membentuk sudu yang aman yang cukup kuat untuk menahan impuls dan getaran yang disebabkan oleh uap. Bagian bawah sudu dimana sudu yang disisipkan pada cakram berbentuk pohon pinus, dibentuk oleh mesin impeller di sekelilingnya. Sudu tahap terakhir, yang panjangnya efektif melebihi 508mm (20 inci), berbentuk garpu dan pin-fixed. Untuk menahan efek erosi yang timbul dari uap, strip stellite dilas atau dilapisi perak ke pintu masuk sudu. Pada sudu tahap tekanan tinggi, strip dibentuk di sekitar seluruh pinggiran bagian akar sudu antara lubang keluar nosel dan masuk sudu, dan
18
pengereman radial dipasang di shell diafragma nosel untuk meminimalkan kebocoran uap dari celah aksial antara Nozel dan sudu.
2.1.4 Nozzle
Alat atau perangkat yang dirancang untuk mengontrol arah atau karakteristik dari aliran fluida (terutama untuk meningkatkan kecepatan) saat keluar (atau memasuki) sebuah ruang tertutup atau pipa. Sebuah nozzle sering berbentuk pipa atau tabung dari berbagai variasi luas penampang, dan dapat digunakan untuk mengarahkan atau memodifikasi aliran fluida (cairan atau gas). Nozel sering digunakan untuk mengontrol laju aliran, kecepatan, arah, massa, bentuk, dan / atau tekanan dari aliran yang muncul. Kecepatan nozzle dari fluida meningkat sesuai energi tekanannya.
2.1.5 Shaft
Shaft atau Poros adalah elemen mesin yang berputar yang digunakan untuk memindahkan daya dari stu tempat ke tempat lain. Gaya dipindahkan ke poros dengan gaya tangensial dan resultan torsi atau momen torsi yang disusun berdasarkan ketentuan – ketentuan desain poros.
Poros pada turbin uap adalah sebagai
komponen utama tempat dipasangnya cakram-cakram sepanjang sumbu dan meneruskan puntiran turbin ke poros generator yang dihubung dengan kopling. Maka dari itu poros turbin uap disebut poros transmisi.
19
Gambar 7 : penampang poros turbin uap beserta cakram.
2.1.6 Shaft Seals
Shaft seals adalah bagian dari turbin antara poros dengan casing yang berfungsi untuk mencegah uap air keluar dari dalam turbin melewati sela-sela antara poros dengan casing akibat perbedaan tekanan dan juga untuk mencegah udara masuk ke dalam turbin (terutama turbin LP karena tekanan uap air yang lebih vakum) selama turbin uap beroperasi. Turbin uap menggunakan sistem labyrinth seal untuk shaft seals. Sistem ini berupa bagian yang berkelak-kelok pada poros dan casing-nya yang kedua sisinya saling bertemu secara berselangseling. Antara labyrinth poros dengan labyrinth casing ada sedikit rongga dengan jarak tertentu. Sistem ini bertujuan untuk mengurangi tekanan uap air di dalam turbin yang masuk ke sela-sela labyrinth sehingga tekanan antara uap air dengan udara luar akan mencapai nilai yang sama pada titik tertentu.
20
Gambar 8 : seal labirin aksial dan seal labirin radial.
Selain adanya sistem labyrinth seal, ada satu sistem tambahan bernama sistem seal & gland steam. Sistem ini bertugas untuk menjaga tekanan di labyrinth seal pada nilai tertentu terutama pada saat start up awal atau shut down turbin dimana pada saat tersebut tidak ada uap air yang masuk ke dalam turbin uap
2.1.7 Journal Bearing
Journal Bearing adalah jenis bantalan komprehensif yang berisi jurnal atau poros yang secara bebas berputar dalam bentuk dukungan dengan lengan shell atau logam. Dalam bearing ti dak ada elemen rolling yang ada. Konstruksi dan desain bantalan ini sangat sederhana namun operasi dan teorinya rumit. Bearing Journal dirancang dalam konfigurasi polos atau lurus beserta flens yang mengakomodasi kombinasi beban aksial dan radial dengan lapisan dan bahan tahan korosi. Ini ditawarkan dalam rangkaian tahan air dan suhu tinggi.
2.1.8 Thrust bearing
Thrust Bearing adalah jenis bantalan putar tertentu. Seperti bantalan lainnya, mereka mengizinkan putaran di antara bagian bagian, namun dirancang untuk mendukung beban aksial yang didominasi. Thrust Bearing adalah jenis bantalan putar tertentu. Seperti bantalan rotary lainnya, mereka mengizinkan rotasi antar
21
bagian, namun dirancang untuk mendukung beban aksial tinggi saat melakukan ini (sejajar dengan poros). Berbagai jenis bantalan bola dorong digunakan untuk mendukung jumlah beban aksial yang berbeda. Bantalan bola thrust digunakan pada aplikasi yang menggunakan beban aksial kecil, dimana cincin mendukung bantalan bola. Bantalan dorong rol bulat digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan beban aksial tinggi, dan juga dapat mendukung poros yang tidak sejajar. Bantalan thrust digunakan dalam aplikasi kecepatan tinggi yang membutuhkan pelumasan minyak, seperti di industri otomotif dan dirgantara. Umumnya, bantalan dorong terdiri dari dua mesin cuci (balapan) di mana bantalan bola bisa diliputi, dan elemen bergulir.
3. KONFIGURASI PLTGU Apabila ditinjau dari konfigurasi jumlah turbin gas dan Heat Recovery Steam Generator (HRSG) dan turbin uapnya, suatu PLTGU dapat di susun dengan beberapa konfigurasi, tetapi umumnya dibedakan menjadi 3, yaitu : A. Konfigurasi : 1 turbin gas (GT), 1 HRSG, 1 turbin uap (ST) = konfigurasi 1 – 1 – 1 B. Konfigurasi : 2 turbin gas (GT), 2 HRSG, 1 turbin uap (ST) = konfigurasi 2 – 2 – 1 C. Konfigurasi : 3 turbin gas (GT), 3 HRSG, 1 turbin uap (ST) = konfigurasi 3 – 3 – 1
22
3.1 Konfigurasi 1 – 1 – 1
Konfigurasi ini merupakan PLTGU yang paling sederhana karena hanya terdiri dari 1 turbin gas (GT), 1 HRSG dan 1 turbin uap (ST). Pada sebagian PLTGU ini bahkan generatornya hanya satu sehingga t urbin gas, turbin uap dan generator merupakan mesin satu poros (single shaft combined cycle). Posisi generator dapat berada diantara turbin gas dan turbin uap atau turbin uap diatara turbin gas dan generator. Kelebihan susunan PLTGU 1 – 1 – 1 antara lain adalah mampu memenuhi kebutuhan permintaan daya secara cepat dan ekonomis, konsumsi air dan bahan bakar nya rendah serta konsumsi listrik pemakaian sendiri (works power) juga rendah. PLTGU yang diketahui menggunakan konfigurasi ini adalah PLTGU Muara Tawar milik PT. PJB dengan 3 unit PLTGU dengan total kapasitas 920 MW.
23
3.2 Konfigurasi 2 – 2 – 1
PLTGU dengan susunan 2 – 2 – 1 lebih fleksibel dalam pengoperasian maupun pemeliharaan dibanding susunan 1 – 1 – 1. Dengan susunan 2 – 2 – 1, apabila satu turbin gas terganggu, maka turbin gas yang lain tetap dapat beroperasi dalam siklus kombinasi. Sedangkan bila HRSG nya yang terganggu, maka turbin gas dapat beroperasi dalam mode siklus
terbuka (open cycle).
Alstom diketahui
menggunakan unit PLTGU dengan konfigurasi 2-2-1 di salah satu PLTGU Alstom yang berdiri di Haruvia, Israel dengan kapasitas 835 MW
24
3.3 Konfigurasi 3 – 3 – 1
Konfigurasi 3 – 3 – 1 merupakan konfigurasi yang menghasilkan output daya paling besar dengan variasi operasi paling banyak. Keuntungan dari konfigurasi ini adalah mampu menghasilkan daya yang besar dan memiliki efisiensi tinggi. Kekurangannya adalah memerlukan proses start up yang relative lebih lama dan memiliki ukuran yang besar. Apabila turbin uap bermasalah maka seluruh plant harus mati karena dapat menyebabkan energy gas panas banyak terbuang (tidak bias open cycle). PLTGU yang diketahui menggunakan konfigurasi ini adalah Unit Pembangkitan Gresik adalah sebuah pembangkit listrik tenaga uap dan gas yang dikelola oleh PT Pembangkitan Jawa-Bali di Kabupaten Gresik, Jawa Timur. Pembangkit ini mengoperasikan 5 PLTG, 1 PLTU, dan 3 PLTGU dengan total kapasitas 2.280 MW
25
