Sistem tenaga turbin uap pada kapal

TUGAS 7 Sistem Transmisi Turbin Uap Fat Fathin hin Muha Muham mma mad d Mahd Mahdh hudhu udhu

4216 42 1610 1010 1007 07

Jurusan Teknik Sistem Sistem Perkapalan Perkapalan Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Keputih, Sukolilo, Surabaya 60111

1. Introduction Introduction

Prinsip kerja dari Sistem Propulsi Kapal adalah Motor Induk sebagai sumber daya utama utama memberi memberikan kan daya keluatnya keluatnya ke Propulsor melalui melalui Sistem Transmisi aya ! "esarnya Propul ulso sorr tergantu daya daya yang yang dise disera rap p oleh oleh Prop tergantung ng pada besarnya besarnya e#isiens e#isiensii sistem sistem transmis transmisii Propul ulso sorr ini ters terseb ebut ut!! $aya $aya yang yang dise disera rap p oleh oleh Prop inilah lah yang yang selanj selanjut utnya nya diguna digunakan kan untuk untuk mendorong kapal! Pada Pada Pengop Pengopera erasia sian n kapal kapal di laut% laut% suatu suatu kapal kapal harus harus bisa bisa mempe memperta rtahan hankan kan ke&epata ke&epatan n dinas seperti seperti yang diren&akan% diren&akan% 'al tersebut tersebut mengartikan mengartikan bah(a suatu kapal harus harus memp mempuny unyai ai ran&an ran&angan gan siste sistem m propu propulsi lsi )pengg )penggera erak* k* yang yang mam mampu pu menga mengatas tasii keseluru keseluruhan han resistan&e resistan&e untuk untuk memenuhi memenuhi ke&epeatan ke&epeatan dinas yang diren&anak diren&anakan! an! Pada umumnya% sistem propulsi kapal dibagi menjadi + bagian utama yakni main engine% sistem transm transmisi isi%% dan alat gerak! gerak! Ketig Ketigaa hal bagian bagian terseb tersebut ut merup merupaka akan n suatu suatu yang saling saling berhubungan dan menjadi suatu kesatuan% oleh karena itu kesalahan dalam peran&angan akan mengakibatkan Ke&epatan dinas kapal tidak sesuai dengan yang diren&anakan% ,ntuk itu kita sebagai desaigner harus mengerti betul konsepan sistem transmisi tenaga ini! Pada penerapannya banyak kapal yang menggunakan diesel engine sebagai sistem sistem trans transmi misi si tenag tenagaa nya yang yang menggu menggunak nakan an panas panas kompre kompresi si untuk untuk men&ip men&iptak takan an penyal penyalaan aan dan memba membakar kar bahan bahan bakar bakar yang yang telah telah diinj diinjeks eksikan ikan ke dalam dalam ruang ruang bakar! bakar! -etapi -etapi tidak tidak semua semua kapal kapal mengg mengguna unakan kannya nya!! $i era mo moder dern n ini juga juga terda terdapat pat siste sistem m trasnmisi tenaga selain diesel engine yaitu seperti tenaga turbin uap yang menghasilkan tenaga dari kon.ersi energi baik energi kimia atau energi nuklir! Selain itu juga terdapat tenaga tenaga nuklir nuklir yang energinya energinya dihasilk dihasilkan an dari perpe&ahan perpe&ahan dua inti atom yang tidak tidak stabil stabil meme&ah menjadi dua inti atom yang lebih ke&il! Selain tenaga turbin uap dan nuklir% juga ada tenaga tenaga turbin turbin gas -urbin -urbin yang dengan dengan gas sebagai sebagai #luidan #luidanya ya dan kerjan kerjanya ya gas diperoleh dari pembakaranbahan bakar &air yang mudah terbakar! $alam pemilihan sistem trasnmisi tenaga tersebut akan terdapat kelebihan dan kekurangan dari mesinnya sendiri! 2. Turbin Turbin Uap

-urbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putara putaran n poros poros turbi turbin! n! Poros Poros turbin turbin%% lan lansun sung g atau atau dengan dengan bantu bantuan an roda roda gigi gigi reduks reduksi% i%

Sistem Transmisi Turbin Uap

2

dihubungkan dengan mekanisme yang akan digerakkan! -ergantung 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 &ara! 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 pendukunnya seperti bantalan% kopling dan sistem bantu lainnya agar kerja turbin turbin dapat dapat lebih lebih baik! baik! Sebua Sebuah h turbi turbin n uap meman meman#aat #aatkan kan energi energi kinet kinetik ik dari dari #luida #luida kerjanya yang bertambah akibat penambahan energi termal!

/ambar 1! -urbin ,ap -urbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin! Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen lain% dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan! -ergantung dari jenis mekanisme yang digerakka digerakkan n turbin turbin uap dapat digunakan digunakan pada berbagai berbagai bidang industri industri%% seperti seperti untuk pembangkit listrik! 2.1 Komponen-komponen Turbin Turbin Uap 1! Sha#t Seals Sha#t seals adalah bagian dari turbin antara poros dengan &asing yang ber#ungsi untuk men&egah uap air keluar dari dalam turbin mele(ati selasela antara poros dengan &asing akibat perbedaan tekanan dan juga untuk men&egah udara masuk ke dalam turbin )terutama turbin P karena tekanan uap air yang lebih .akum* selama turbin uap beroperasi!


2

dihubungkan dengan mekanisme yang akan digerakkan! -ergantung 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 &ara! 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 pendukunnya seperti bantalan% kopling dan sistem bantu lainnya agar kerja turbin turbin dapat dapat lebih lebih baik! baik! Sebua Sebuah h turbi turbin n uap meman meman#aat #aatkan kan energi energi kinet kinetik ik dari dari #luida #luida kerjanya yang bertambah akibat penambahan energi termal!

/ambar 1! -urbin ,ap -urbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin! Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen lain% dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan! -ergantung dari jenis mekanisme yang digerakka digerakkan n turbin turbin uap dapat digunakan digunakan pada berbagai berbagai bidang industri industri%% seperti seperti untuk pembangkit listrik! 2.1 Komponen-komponen Turbin Turbin Uap 1! Sha#t Seals Sha#t seals adalah bagian dari turbin antara poros dengan &asing yang ber#ungsi untuk men&egah uap air keluar dari dalam turbin mele(ati selasela antara poros dengan &asing akibat perbedaan tekanan dan juga untuk men&egah udara masuk ke dalam turbin )terutama turbin P karena tekanan uap air yang lebih .akum* selama turbin uap beroperasi!


3

/ambar 2! Sha#t seal -urbin uap menggunakan sistem labyrinth seal untuk sha#t seals! Sistem ini berupa bagian yang berkelakkelok pada poros dan &asingnya yang kedua sisinya saling bertemu se&ara berselangseling! ntara labyrinth poros dengan labyrinth &asing ada sedikit rongga dengan jaraj tertentu! Sistem ini bertujuan untuk mengurangi tekana tekanan n uap air di dalam dalam turbi turbin n yang yang masuk masuk ke selase selasela la labyri labyrinth nth sehing sehingga ga tekanan antara uap air dengan udara luar akan men&apai nilai yang sama pada titik titik terte tertentu ntu!! Selai Selain n adanya adanya siste sistem m labyri labyrinth nth seal% seal% ada satu satu siste sistem m tam tambah bahan an bernama sistem seal  gland steam! Sistem ini bertugas untuk menjaga tekanan di labyrinth seal pada nilai tertentu terutama pada saat start up a(al atau shut do(n turbin dimana pada saat tersebut tidak ada uap air yang masuk ke dalam turbin uap! 2! -urbine "earings "earing 3 bantalan pada turbin uap memiliki #ungsi sebagai berikut Menahan diam komponen rotor se&ara aksial Menahan berat dari rotor Menahan berbagai ma&am gaya tidak stabil dari uap air terhadap sudu turbin Menaha Menahan n gaya gaya kineti kinetik k akibat akibat dari dari sisasi sisasisa sa ketid ketidaks aksei eimba mbanga ngan n atau atau ketidakseimbangan ketidakseimbangan karena kerusakan sudu )antisipasi* Menahan gaya aksial pada beban listrik yang ber.ariasi   





5enis bearing yang digunakan digunakan dalam desain turbin uap yaitu thrust bearing% bearing% journal bearing% dan kombinasi antara keduanya! Selain itu juga dibutuhkan sebuah sistem pelu peluma masa san n meng menggu guna nakan kan oli% oli% yang yang se&a se&ara ra teru terusm smen ener erus us disi disirk rkul ulas asii dan dan didinginkan untuk melumasi bearing yang terus mengalami pergesekan pada saat turbin uap beroperasi normal!




/ambar +! 5ournal "earing +! "alan&e Piston Pada turbin uap% ada 0 gaya reaksi dari sudu yang berputar menghasilkan gaya aksial terhadap sisi belakang dari silinder pertama turbin% gaya inilah yang perlu dila(an oleh sistem balan&e piston! 4! -urbine Stop 8al.es tau disebut juga 9mergen&y Stop 8al.e karena ber#ungsi untuk mengisolasi turbin dari supply uap air pada keadaan darurat untuk menghindari kerusakan atau juga o.erspeed! ! -urbine :ontrol 8al.e "er#ungsi untuk mengontrol supply dari uap air yang masuk ke dalam turbin sesuai dengan sistem kontrol yang bergantung pada besar beban listrik! 6! -urning $e.i&e dalah suatu mekanisme untuk memutar rotor dari turbin pada saat start a(al atau pada saat setelah shut do(n untuk men&egah terjadinya distorsi3bending akibat dari proses pemanasan atau pendinginan yang tidak seragam pada rotor! 2.2 Klasifikasi Turbin Uap -urbin ,ap dapat diklasi#ikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda berdasarkan pada konstruksinya% prinsip kerjanya dan menurut peoses penurunan tekanan uap sebagai berikut

a! Klasi#ikasi -urbin berdasarkan Prinsip Kerjanya 1! -urbin ;mpulse -urbin ini merubah arah dari aliran #luida berke&epatan tinggi menghasilkan putaran impuls dari turbin dan penurunan energi kinetik dari aliran #luida! -idak ada perubahan tekanan yang terjadi pada #luida% penurunan tekanan terjadi di no<

!

 Proses pengembangan uap 3 penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu diam 3 nosel!  kibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan -ekanan =ata!

/ambar 4! -urbin ;mpuls 2! -urbin =eaksi -urbin ini menghasilkan torsi dengan menggunakan tekanan atau massa gas atau #luida! -ekanan dari #luida berubah pada saat mele(ati sudu rotor! Pada turbin jenis ini diperlukan sema&am sudu pada &asing untuk mengontrol #luida kerja seperti yang bekerja pada turbin tipe multistage atau turbin ini harus terendam penuh pada #luida kerja )seperti pada kin&ir angin*! :iri&iri turbin ini adalah   Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di >osel dan Sudu /erak  danya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut -ekanan "ertingkat!

/ambar ! -urbin =eaksi


"

/ambar 6! Perbandingan turbin impuls dan turbin reaksi b! Klasi#ikasi turbin uap berdasarkan pada tingkat penurunan -ekanan $alam -urbin 1! -urbin -unggal ) Single Stage * $engan ke&epatan satu tingkat atau lebih turbin ini &o&ok untuk untuk daya ke&il% misalnya penggerak kompresor% blo(er% dll! 2! -urbin "ertingkat )ksi dan =eaksi *! $isini sudusudu turbin dibuat bertingkat% biasanya &o&ok untuk daya besar! Pada turbin bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih! Sehingga turbin tersebut terjadi distribusi ke&epatan 3 tekanan! &! Klasi#ikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan -ekanan ,ap 1! -urbin Kondensasi! -ekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam kompresor! 2! -urbin -ekanan a(an! pabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm diman#aatkan untuk menggerakkan turbin lain!

sehingga masih dapat

+! -urbin 9kstraksi! $idalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk roses pemanasan lain% misalnya proses industri!


7

3. #erkemban$an Turbin Uap ;de dari turbin uap mulamula timbul pada kirakira 120 ":% oleh orang yang bernama '9=? dari le@andria yang pada mulanya membuat prototype turbin uap% dengan prinsip turbin reaksi! instalasi ini terdiri dari sebuah bejana yang berisi air yang dipanaskan dengan dapur pemanas! ,ap yang terjadi dimasukan ke dalam bola penampung uap dipan&ang pada tiang yang berporos sehingga bola dapat diputar! Pada bola terdapat beberapa pipa peman&ar ! akibat keluarnya uap melalui pipa peman&ar tersbut berputarlah bola itu% disebabkan adanya reaksi uap yang keluar!

/ambar 7! -urbin ,ap Pada tahun 1AB0 seorang insinyur s(edia bernama /,S-8 $9 8 memkbuat turbin satu tingkat% dengan kapasitas  'p! "erhasilnya pembuatan turbin ini pada tahun 1A70% mulamula ia membuat eksperimen dengan pipa peman&ar% tapi bukan untuk turbin uap tetapi untuk pengeringan pasir! ;a menghitung besarnya uap dari tekanan tinggi menjadi ke&epatan tinggi! Se(bagai alat ekspansi digunakan no<
%


/ambar A! /,S-8 $9 8 Pada tahun 1AA4% seorang inggris yang bernama : Parson menemukanb turbin dengan prinsip reaksi! -urbin ini dipakai pada beberapa kebutuhan pada lapangan industri! Ke&epatan uap yang mengalir melalui turbin reaksi dengan banyak tingkat ini relati.e sangat rendah% yakni 100200 m3detik! Perkembangan selanjutnya% dimulai pada tahun 1ABA% dengan dasar dari turbin $9 8% maka oleh :harles /ordon :utis )insinyur merika* dapar mengurangi ke&epatan putar turbin dengan jenis turbin aksi yang dibuat dengan beberapa tingkat ke&epatan satu tekanan! Pada tahun 1BB0 turebin ini di demonstrasikan di merika! -urbin tersebut mempunyao dua sudu jalan% di antara kedua sudu jalan tersebut di pasang sudu antar yang di pasang mati pada rumah turbin% sehingga putaran sudu antar seakanakan berla(anan dengan putaran sudu jalan! ,ntuk turbin dengan dua tingkat ke&epatan dan satu tingkat tekanan dibuat pula oleh lenin >e.sky! 'ampir semua turbin dikonstruksi dengan turbin radial% artinya aliran uap dimasukkan sejajar dengan poros turbin!

. Sistem Transmisi Turbin Uap seba$ai #en$$erak Kapal Penggunaan paling umum dari turbin adalah pemroduksian tenaga listrik!'ampir seluruh tenaga listrik diproduksi menggunakan turbin dari jenis tertentu! -urbin kadangkala merupakan bagian dari mesin yang lebih besar!Sebuah turbin gas% sebagai &ontoh% dapat menunjuk ke mesin pembakaran dalam yang berisi sebuah turbin%


&

kompresor% CkombustorC% dan alternator! -urbin dapat memiliki kepadatan tenaga )Cpo(er densityC* yang luar biasa )berbanding dengan .olume dan beratnya*!;ni karena kemampuan mereka beroperasi pada ke&epatan sangat tinggi!Mesin utama dari Spa&e Shuttle menggunakan turbopumps )mesin yang terdiri dari sebuah pompa yang didorong oleh sebuah mesin turbin* untuk memberikan propellant )oksigen &air dan hidrogen &air* ke ruang pembakaran mesin! -urbopump hidrogen &air ini sedikit lebih besar dari mesin mobil dan memproduksi 70!000 hp )2%2MD*! -urbin ,ap -ermasuk Mesin mesin Kon.ersi energi yang mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetis pada no
/ambar B! -urbin uap Se&ara singkat prinsip kerja turbin uap adalah ,ap masuk kedalam turbin melalui nosel! $idalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan!-ekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih ke&il dari pada saat masuk ke dalam nosel% akan tetapi sebaliknya ke&epatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel! ,ap yang meman&ar keluar dari nosel diarahkan ke sudusudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin! ,ap yang mengalir melalui &elah&elah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin! Perubahan ke&epatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin! 5ika uap masih mempunyai ke&epatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudusudu turbin yang berjalan! Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin diman#aatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak! Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak! Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap ) guide blade * yang berguna untuk mengubah arah ke&epatan uap% supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat! Ke&epatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat seke&il mungkin% agar energi kinetis yang tersedia dapat diman#aatkan sebanyak mungkin!


1'

$engan demikian e##isiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relati# ke&il!

/ambar 10! -urbin uap $i kapal sendiri% Sistem transmisi turbin uap kebanyakan dikerjakan jika kalau dihubungkan dengan propeller melalui perantara poros% dan kita bisa lihat pada kapal kapal kapal

11

/ambar 11! Kapal -urbin uap

!. Komponen Sistem Transmisi Turbin Uap di Kapal

1! -urbin -urbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran #luida! -urbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak% Casembli rotorbladeC! Fluida yang bergerak menjadikan balingbaling berputar dan menghasilkan energi untuk menggerakkan rotor! Penggunaan paling umum dari turbin adalah pemroduksian tenaga listrik! 'ampir seluruh tenaga listrik diproduksi menggunakan turbin dari jenis tertentu! -urbin dapat memiliki kepadatan tenaga )Cpo(er densityC* yang luar biasa )berbanding dengan .olume dan beratnya*! ;ni karena kemampuan mereka beroperasi pada ke&epatan sangat tinggi!

/ambar 12! -urbin uap di Kapal

12


-urbin sendiri ada beberapa ma&am antara lain terdapat turbin gas yang meman#atkan gas sebagai #luida kerjanya! -erus terdapat turbin air yang menggunakan media air untuk menghasilkan energi mekanik berupa putaran poros! $an yang dibahas pada bab ini dalah turbin uap yang mengubah energi uap menjadi energi mekanik atau putaran! 2! /enerator /enerator adalah sumber tegangan listrik yang diperoleh melalui perubahan energi mekanik menjadi energi listrik! /enerator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik% yaitu dengan memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul ggl induksi! /enerator mempunyai dua komponen utama% yaitu bagian yang diam )stator* dan bagian yang bergerak )rotor*! =otor berhubungan dengan poros generator yang berputar di pusat stator! Poros generator biasanya diputar menggunakan usaha luar yang dapat berasal dari turbin% baik turbin air atau turbin uap dan selanjutnya berproses menghasilkan arus listrik!

/ambar 1+! /enerator di Kapal -erdapat dua jenis generator% yaitu generator arus bolakbalik ):* dan generator arus searah )$:*! /enerator arus bolakbalik sering disebut juga dengan alternator! lat ini terdiri atas magnet dengan kutub berbentuk &ekung dan kumparan ka(at yang dililitkan pada suatu armatur dan dapat berputar dalam suatu medan magnet! rmatur berupa kumparan persegi dengan lilitan mengitari sebuah inti besi lunak! /enerator arus searah sering disebut juga dengan dinamo! lat ini terdiri atas magnet dan kumparan ka(at yang dililitkan pada suatu armatur dan dapat berputar dalam suatu medan magnet! Perbedaannya dengan generator : adalah pada bagian komponen yang berhubungan dengan ujung kumparan yang berputar! $inamo m&nggunakan sebuah &in&in belah atau disebut sebagai komutator% sedangkan generator : menggunakan dua buah slip ring! +!?il tank and pump


13

Pompa bahan bakar atau dikenal juga dengan nama Fuel Pump adalah salah satu komponen dalam sistem bahan bakar pada sebuah kendaraan atau mesin pembakaran dalam lainnya! Sebagian mesin tidak memerlukan pompa bahan bakar karena dari desainnya dan dengan gra.itasi% bahan bakar akan mengalir dengan sendirinya dalam sistem bahan bakarnya! Sebagian yang lainnya harus menggunakan pompa untuk mengalirkan bahan bakar dari tangki bahan bakar! Pada mesin dengan menggunakan karburator% umumnya menggunakan pompa mekanis bertekanan rendah yang terpasang di luar tangki bahan bakar% sedangkan mesin dengan injeksi bahan bakar!

/ambar 14! ?il tank 4! :erobong sap :erobong asap punya #ungsi utama menyalurkan asap dari dalam ruangan menuju luar ruangan! sap disalurkan atau dibuang keluar supaya tidak terhirup oleh manusia! Kalau sampai terhirup% asap hitam legam yang mengandung belerang dioksida itu bisa membuat napas sesak dan muka belepotan asap! ,ntuk menghindari halhal seperti itulah &erobong asap biasanya diletakkan di tempat setinggi mungkin! Perlu diketahui juga% asap dari &erobong asap pabrik dankapal merupakan salah satu pen&emar udara% selain asap yang keluar dari knalpot kendaraan bermotor! "ukan &uma pabrik yang punya &erobong asap! $i luar negeri% terutama di >egara yang mengalami musim dingin% banyak rumah yang memiliki &erobong asap di atapnya!

1


/ambar 1! :erobong di Kapal ! S(it&h"oard 9le&tri&al s(it&h board atau dinamakan panel listrik adalah suatu susunan peralatan listrik 3 komponen listrik yang dirangkai atau disusun sedemikian rupa didalam suatu papan &ontrol )board*sehingga saling berkaitan dan membentuk #ungsi sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan! s(it&hboard mempunyai #ungsi utama yaitu untuk mengoperasikan generator yang meliputi starting % running% stoping% emergen&y stop dan dilengkapi dengan proteksi dan monitoring baik proteksi dan monitoring terhadap diesel engine maupun terhadap alternator )generator*!

/ambar 16! S(it&h"oard di Kapal


1!

6! Kondensor Kondensor adalah suatu alat yang terdiri dari jaringan pipa dan digunakan untuk mengubah uap menjadi
/ambar 17! Kondensor -erdapat dua jenis kondensor% yang pertama adalah Sur#a&e :ondenser yang :ara kerja dari jenis alat ini ialah proses pengubahan dilakukan dengan &ara mengalirkan uap kedalam ruangan yang berisi susunan pipa dan uap tersebut akan memenuhi permukaan luar pipa sedangkan air yang ber#ungsi sebagai pendingin akan mengalir di dalam pipa )tube side*% maka akan terjadi kontak antara keduanya dimana uap yang memiliki temperatur panas akan bersinggungan dengan air pendingin yang ber#ungsi untuk menyerap kalor dari uap tersebut% sehingga temperatur steam )uap* akan turun dan terkondensasi! $an yang kedua adalah $ire&t :onta&t :ondenser yang :ara kerja dari kondensor jenis ini yaitu proses kondensasi dilakukan dengan &ara men&urkan air pendingin dan uap se&ara langsung! 5enis dari kondensor ini disebut spray &ondenser% pada alat ini proses pen&uran dilakukan dengan menyemprotkan air pendingin ke arah uap! Sehingga steam akan menempel pada butiranbutiran air pendingin tersebut dan akan mengalami kontak temperatur% selanjutnya uap akan terkondensasi dan ter&ur dengan air pendingin yang mendekati #ase saturated )basah*! ! Motor istrik Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik! lat yang ber#ungsi sebaliknya% mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo! Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin% mesin &u&i% pompa air dan penyedot debu! Motor listrik yang umum digunakan di dunia ;ndustri adalah motor listrik asinkron% dengan dua standar global yakni ;9: dan >9M! Motor asinkron ;9: berbasis metrik )milimeter*% sedangkan motor listrik >9M berbasis imperial )in&h*% dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepo(er )hp* maupun kiloDatt )kD*!

1"


/ambar 1A! Motor istrik Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik! Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnet! Sebagaimana kita ketahui bah(a  kutubkutub dari magnet yang senama akan tolakmenolak dan kutubkutub tidak senama% tarikmenarik! Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar% dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap! 7! "aterai "aterai adalah suatu komponen yang digunakan untuk menyimpan daya yang berasal dari energi aksial yang dirubah menjadi energi listrik oleh suatu komponen yang bernama alternator menjadi energi listrik dan dialirkan oleh generator menuju ke s(it&hboard sebelum dialirkan menuju komponen lainnya yang membutuhkan aliran listrik sebagai sumber tenaga agar dapat bekerja!


17

/ambar 1B! "aterai di kapal A! Poros Poros3poros balingbaling mempunyai #ungsi sebagai penerus tenaga mekanik dari mesin induk kebalingbaling sehingga dapat menghasilkan tenaga dorong pada kapal! Eang perlu diketahui adalah bah(a kedudukan poros propeller dengan mesin induk adalah harus segaris atau dengan kata lain harus dalam satu garis sumbu! 5ika kelurusan garis atau sumbu poros dan mesin induk belum ter&apai maka perlu dibuat tambahan dudukan untuk mesin atau mengurangi tinggi dengan jalan mengurangi tebal bantalan% asalkan tebal bantalan masih dalam batas yang memenuhi kriteria tebal minimum suatu bantalan! "antalan juga digunakan untuk mengurangi terjadinya getaran pada poros yang mengakibatakan berkurangnya e#ekti#itas poros propeller juga untuk menghindari terjadinya de#ormasi pada poros propeller!

/ambar 20! =angkaina Poros pada kapal Pada umumnya poros balingbaling dibagi menjadi + bagian yaitu% Poros tekan% poros antara% dan yang terakhir poros ekor! "agianbagian ini punya peranan atau #ungsi masingmasing! #ungsi dan penjelasannya adalah sebagai berikut 

1%


a* Poros tekan% adalah poros yang ber#ungsi untuk men&egah timbulnya gaya aksial yang disebabkan oleh adanya gaya dorong dari balingbaling yang dapat mengakibatkan kerusakan pada motor induk! Pada kapalkapal yang berukuran ke&il poros tekan dan bantalan sudah terdapat didalam kotak roda gigi )gear bo@* yang biasanya sudah di hubungkan dengan motor induk! b* Poros antara mempunyai #ungsi untuk menghubungkan poros tekan dengan poros ekor% dimana penyambungnya dilakukan dengan kopling atau #lens! -etapi pada kapalkapal yang menggunakan motor yang letaknya terlalu jauh dari buritan kapal%maka poros antara dapat dipasang lebih dari satu dengan tujuan untuk mempermudah dalam (aktu pemasangan dan pembongkaran pada saat perbaikan &* Poros ekor% bagian poros yang terakhir ini ber#ungsi sebagai tempat dudukan dari balingbaling atau propeller% dimana pada bagian ujung poros ini diberi &ela pengun&i mur dan ulir yang berla(anan arah dengan putaran poros balingbaling agar pada saat balingbaling berputar tidak akan lepas dari kedudukannya! $an untuk men&egah balingbaling bergerak dari posisinya maka dapat dipasang sebuah pen penahan atau pasak yang terletak pada kedudukan balingbaling! "iasanya kekuatan pen3pasak lebih rendah dari material atau bahan dari baling baling dengan tujuan apabila terjadi hentakan atau benturan yang keras terhadap balingbaling pada saat sedang beroperasi% maka pin3pasak tersebut akan lebih dahulu rusak sehingga kerusakan yang lain dapat di hindarkan! ,tuk menghindari terjadinya kerusakan adalah bijaksana jika setiap kali jad(al pen&abutan Poros Propeller disaat kapal melakukan $o&king )umumnya saat Sur.ey Spesial* harus dilakukan pemeriksaan kelurusan dari Poros Propeller!

B! Propeller Propeler)balingbaling* adalah kitiran untuk menjalankan kapal! Kitiran ini memindahkan tenaga dengan mengkon.ersi gerakan rotasi menjadi daya dorong untuk menggerakkan sebuah kendaraan seperti kapal atau kapal selam untuk melalui suatu massa seperti air dengan memutar dua atau lebih bilah kembar dari sebuah poros utama! "ilahbilah dari sebuah propeler berperan sebagai sayap berputar% dan memproduksi gaya yang mengaplikasikan Prinsip "ernoulli dan 'ukum gerak >e(ton% menghasilkan sebuah perbedaan tekanan antara permukaan depan dan belakang bilah tersebut! -ipe suatu kapal sangat berpengaruh terhadap pendesaianan propeller karena untuk beberapa tipe kapal digunakan desian propeller yang khusus! da ma&amma&am jenis propeller yang digunakan dalam kapal% kembali lagi pada kebutuhan dan jenis kapal tersebut% jenis propeller yang biasa digunakan antara lain  a* Fixed Pitch Propeller (FPP) Fi@ed Pit&h Propeller )FPP* atau yang disebut tipe balingbaling dengan pit&h tetap! -ipe propeller ini biasa digunakan untuk kapal besar dengan rpm relati# rendah dan torsi yang dihasilkan tinggi% pemakaian bahan bakar lebih ekonomis% noise atau getaran minimal% dan ka.itasi minimal!


1&

/ambar 21! Fi@ed Pit&h Propeller)FPP* Propeller tipe ini adalah jenis balingbaling paling banyak digunakan pada kapal laut! FPP menghasilkan gaya dorong melalui gaya li#t yang dihasilkan oleh blade balingbaling! "agian blade propeller yang digunakan mirip dengan air#il yang bekerja pada beberapa sudut aliran #luida! b* Controllable Pitch Propeller (CPP) :ontrollable Pit&h Propeller ):PP* atau tipe propeller dengan pit&h yang dapat diubahubah! Propeller ini merupakan balingbaling kapal dengan langkah daun propeller yang dapat diubahubah sesuai dengan kebutuhan misalnya untuk rpm rendah biasa digunakan pit&h yang besar dan rpm tinggi digunakan pit&h yang rendah!

/ambar 22 ! :ontrollable Pit&h Propeller ):PP* "alingbaling :PP juga e#ekti# digunakan bila kapal manu.er serta gerak mundur dengan hanya mengubah putaran atau mengubah arah pit&h balingbaling pada putaran konstan! 'al ini se&ara signi#ikan dapat mengurangi (aktu yang dibutuhkan untuk mengubah arah dorong kapal serta dapat men&iptakan pemakaian bahan bakar see#ekti# mungkin! -ipe propeller ini biasanya digunakan oleh kapal ikan dan kapal tug boat! >amun yang perlu diingat bah(a :PP hanya memiliki satu desain pit&h% mengubah posisi pit&h berarti mengurangi e#isiensi balingbaling!


2'

&* Azimuth Thrusters <
/ambar 2+! 

21

diratakan dengan mengurangi beban permukaan daun! 5adi% dengan memperluas permukaan daun dapat mengurangi ka.itasi!

d* Electrical Poods Penggunakan propulsi motor listrik mulai dari  sampai 2 M(att% menggantikan penggunaan propeller dengan poros dan rudder kon.ensional! -eknologi P?d% memungkinkan untuk menerapkan propeller pada aliran air yang optimal )hydro dynami&ally optimised*! Pod propeller diadopsi dari 
/ambar 24! 9le&tri& Poods e* Tunnel Thrusters Propeller yang ditempatkan di dalam tero(ongan ini biasa digunakan untuk tujuan sebagai alat bantu manu.er% sehingga mempermudah kapal manu.er terutama di pelabuhan! $engan adanya tabung yang menyelubungi menjadi aliran laminar dan sentakan air yang seringkali membahayakan konstruksi linggi buritan dapat diminimalisasi!

22


/ambar 2! -unne -hruster #* Contra Rotating :ontra =otating atau dua propeller yang dipasang se&ara berla(anan pada satu poros pendorong! $engan menempatkan balingbaling kedua )belakang* satu poros pendorong dengan balingbaling pertama )depan* hal tersebut mendapatkan sejumlah keuntungan tambahan diantaranya adalah balingbaling kedua )belakang* dapat memulihkan rotasi slip stream yang disebabkan oleh baling baling pertama )depan*! 9#isiensi propulsi pada jenis propeller ini sangat sulit diperoleh karena pengaturan kendali yang dikompleks serta dibutuhkannya konsentrasi poros pendorong pada setiap operasinya!

/ambar 26! :ontra =otating

10! "earing "earing atau "antalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang peranan &ukup penting karena #ungsi dari bantalan yaitu untuk menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan! "antalan harus &ukup kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik! "antalan mengubah energi mekanik di poros berputar menjadi energi mekanik untuk mendorong kapal! "antalan harus mentrans#er gaya dorong ke lambung saat berlayar baik ke depan dan ke depan!


23

/ambar 27! "antalan Fungsi bantalan ialah sebagai penyangga poros transmissi! Pemberian bantalan ini disamping agar memudahkan dalam proses pemeliharaan juga sebagai peredam terjadinya de#leksi poros! Pada sisi lain% pemberian bantalan dapat menurunkan daya yang akan diterima oleh propeller% karena adanya kehilangan berupa panas dari hasil gesekan antara komponen komponen yang bergerak! Pemasangan pondasi bantalan harus tepat agar pada kegiatan pele.elan titik pusat bantalan% titik pusat dari bantalan tersebut setingkat )sele.el* dengan titik pusat poros! "earing dapat diklasi#ikasikan berdasarkan gerakan yang diijinkan oleh desain bearing itu sendiri% berdasarkan prinsip kerjanya% dan juga berdasarkan gaya atau jenis beban yang dapat ia tahan yaitu yang pertama adalah nti#ri&tion bearing% yaitu bearing yang tidak akan menimbulkan gesekan! :ontohnya roller dan ball bearing! Eang kedua adalah Fri&tion bearing% yakni bearing kerjanya dapat menimbulkan gesekan! :ontohnya bush dan plain bearing! 5ika dilihat dari beban yang ditahan oleh bearing yaitu yang pertama adalah 5ournal "earing% yakni bearing yang didesain untuk menahan beban yang tegak lurus terhadap sumbu sha#t horisontal! Eang kedua ada Foot stepatau pi.ot bearing yakni bearing yang didesain pada poros .ertikal untuk menahan beban yang paralel terhadap sumbu poros tersebut! $an yang terkahir adalah -hrust bearing% yakni bearing yang didesain untuk menahan beban horisontal yang paralel dengan sumbu poros horisontal! "earing juga memiliki jenisjenis% antara lain   "all bearing "all bearing mungkin yang sering kita jumpai dalam kehidupan seharihari dan juga &enderung digunakan pada suatu benda yang hanya menerima beban ke&il dan putaran tinggi! Pada ball bearing% beban di trans#er dari permukaan luar ke balls kemudian dari balls akan dikirim ke bagian permukaan dalam


2

/ambar 2A! "all "earing  =oller "earing =olller "earing biasanya digunakan pada roller &on.eyor dimana pada kasus ini bearing menerima beban radial yang besar! =oller bearing ini berbentuk sebuah silinder sehingga kontak antar inner sur#a&e dengan outer sur#a&e menjadi lebih banyak daripada ball bearing yang ball nya berbentuk bulatan!

/ambar 2B! =oller "earing  "all thrust "earing Pada tipe bearing ini banyak digunakan untuk aplikasi yang memilik ke&epatan putar yang rendah dan tidak mampu menahan beban radial yang besar! :ontoh nya adalah meja makan yang bisa berputar!

/ambar +0! "all -hrust "earing


2!

". Keuntun$an dan Keru$ian Turbin Uap Keuntungan  

Putaran yang dihasilkan besar Pada sistem transmisi turbin uap ini memiliki temperatur dan tekanan yang tinggi% ,ap yang banyak dan memiliki tekanan tinggi tersebut dapat langsung memutar turbin! Karena hal tersebut maka torsi yang dihasilkan oleh turbin uap sangat tinggi maka daya yang dihasilkan bakal tinggi juga! Ketika daya yang dihasilkan tinggi maka energi aksial yang dapat dirubah menjadi energi listrik juga tinggi!

/ambar +1! Putaran yang besar



$aya yang dihasilkan besar Karena harus menghasilkan putaran besar maka lebih banyak dan diharuskan menggunakan redu&tion agar komponen lain juga dapat menjalankan kerjanya dengan baik tanpa terganggu dengan putaran yang tinggi! $ari Putaran yang tinggi ini maka bisa dikatakan daya yang akan dihasilkan oleh turbin uap sendiri akan besar


2"

/ambar +2! $aya yang besar 

"ahan bakar banyak Pada sistem transmisi turbin uap menggunakan proses pembakaran yang menggunakan batu bara sebagai bahan bakarnya! "atu bara sendiri memiliki ketersediaan yang banyak dialam% meskipun batubara sendiri masih tidak dapat diperbarui% ketersediaan masih &ukup untuk menggerakan sistem transmisi ini% maka oleh sebab itu bahan bakar yang banyak ini bisa jadi keuntungan untuk memilih sistem trasnmisi turbin uap !

/ambar ++! "atu bara Kerugian  

=uang menjadi sempit $ikarenakan menggunakan batu bara sebagai proses pembakaran% maka &adangan dari batu bara sendiri harus men&ukupi sampai tujuan akhir% memang tidak apa apa jika kekurangan batu bara di pulau karena ketersediaan batubara &ukup


27

banyak di suatu negara% tetapi akan berbahaya jika kekurangan di tengah laut! ?leh sebab itu akan memakan tempat sendiri untuk batu bara dan ini menjadi kerugian menggunakan sistem transmisi turbin uap!

/ambar +4! "atu bara diangkut oleh kapal tongkang



-idak ramah lingkungan Karena menggunakan batu bara maka hasil buang dari sistem transmisi turbin uap ini akan menghasilkan asap yang hitam! ?leh karena itu% asap hitam tadi akan mengakibatkan polusi udara dan tidak ramah lingkungan

/ambar +! sap yang tidak ramah lingkungan 

Kurang Praktis

2%


Memang dalam seharihari% de(asa ini jarang dijumpai kapal dengan sistem transmisi uap dikarenakan tidak praktis! Kita lebih sering menjumpai kapalkapal niaga yang menggunakan diesel % karena diesel memiliki e.isiensi yang besar tidak sepeperti trasnmisi turbin uap ini! Maka banyak o(ner yang kurang menggunakan sistem trasnmisi turbin uap ini dalam pemilihan sistem transmisinya!

/ambar +6! "anyak ditemui kapal niaga 7. (esain #ropulsi Turbin Uap $alam mendesain kapal dengan sistem transmisi turbin uap ini ada banyak yang harus diperhatikan oleh semua pihak yang berhubungan% antara lain adalah kemana kapal akan berlayar% sangat penting mengetahui rute kapal berlayar karena jika kapal seperti turbin uap ini dipake di medan yang ektrim% maka sangat kesulitan untuk sistem transmisi turbin uap ini! Selain itu juga ada tentang jenis kapal atau untuk apa kapal ini dibuat% dari sini kita bisa tahu nanti kapal ini akan dibuat untuk apa% jika untuk kapal jenis niaga yang notabenya digunakan untuk men&ari untung sebanyakbanyaknya% maka sistem transmsii ini lebih kalah dari pada menggunakan diesel karena mesin diesel memiliki e.isiensi yang lebih besar dan kita bisa lihat sendiri terutama di pelabuhan%lebih banyak kapalkapal yang niaga yang menggunakan mesin diesel ketimbang turbin uap sendiri! Selain itu langkah selanjutnya memilih turbin% dalam pemilihan turbin juga kita harus memperhatikan 5ika sistem transmisi turbin uap yang digunakan menghasilkan uap yang memiliki tekanan dan temperatur yang tidak begitu tinggi maka harus memilih turbin yaang dapat berputar dengan tekanan yang tersedia! 5ika tekanan yang dihasilkan sangat tinggi maka ukuran dan jenis turbin yang digunakan juga berbeda disesuaikan dengan tekanan yang diterima! Maka dari itu turbin tidak boleh kalah dengan tekanan uap karena jika kalah oleh tekanan dari uap maka turbin akan rusak dan sistem tidak dapat bekerja! Selanjutnya juga diperhatikan dalam hal pemilihan generator dan s(it&hboard% pada generator yang harus diperhatikan dalam hal perubahan dari energi aksial menjadi energi listrik% dan jika dalam s(it&hboard hal yang perlu diperhaitkan adalah pembagian arus yang nantinya akan di&ontrol oleh s(it&hboard sendiri% oleh sebab itu s(it&hboard lebih ditekankan dalam pengontroalannya! $an yang terakhir kita harus memperhatikan motor listrik dan propellernya! Pada motor listrik yang lebih diperhatikan adalah dalam hal menyesuaikan ke&epatan kapal yang seharusnya di&apai pada melakukan perjalanan! Semakin tinggi ke&epatan kapal yang


2&

diperlukan maka diperlukan motor yang kuat dan memiliki kemampuan berputar yang sangat &epat! "egitu pula dengan pemilihan propeller% jangan sampai propeller &epat mengalami ka.itasi! $an masih banyak yang harus diperhatikan dalam mendesai sistem transmisi uap ini% karena musibah tidak akan pernah ada yang tahu% disamping pemilihannya%pera(atan juga menjadi bagian yang penting dalam menjaga kondisi kapal!

%. #rospek Kedepepan Aplikasi Turbin Uap ,ntuk prospek kedepan dalam aplikasi turbin uap ini sendiri masih sangat luas% kita tahu sumber bahan bakar turbin sendiri menggunakan batu bara% ya memang ketersediaan bautbara masih banyak tetapi kita harus juga tahu jika batubara adalah sumber energi yang tidak dapat diperbarui! Maka dalam peggunaannya pasti kita mempertimbangkan itu semua! Memang dalam keseharian% lebih banyak kita temui penerapan turbin uap ini bukan di kapal melainkan didarat% seperti industriindustri atau pabrik! $ari sini kita bisa optimalkan bila sistem transmisi turbin uap ini akan bisa berkompetisi didalam dunia maritim dengan segala kelebihan diatas kekurangannya!

/ambar +7! "anyak ditemui kapal niaga

&. Kesimpulan Sistem transmisi turbin uap merupakan ssebuah sistem yang bekerja dengan meman#aatkan uap yang memiliki tekanan dan temperatur yang tinggi untuk memutar turbin! ,ap ini berasal dari air yang dipanaskan oleh panas yang dihasilkan &ombustion &hamber! ,ap yang sudah memutar turbin nanti akan mengalir menuju ke kondensor! $i dalam kondensor uap akan mengalami proses kondensasi yaitu proses pendinginan dan perubahan #ase dari gas menjadi air kembali! ,ap yang sudah dirubah menjadi air lagi dapat digunakan kembali untuk dirubah menjadi uap yang dapat digunakan untuk memutar turbin kembali! $an setelah itu akan diatur oleh s(it&hboard dan nantinya diteruskan di motor % dan poros akan meneruskan daya sampai ke propeller!

=e#erensi

Sistem tenaga turbin uap pada kapal

Recommend Documents