8 TURBIN UAP

I. PRINSIP KERJA TURBIN UAP
Turbine Uap adalah mesin pengerak yang merubah secarlangsung energy yang terkandung dalam uap menjadi gerak putar pada poros. Yang mana uap ( steam yang diproduksi dari ketel uap / boiler ) setelah melalui proses yang dikehendaki maka uap yang dihasilkan dari proses tersebut dapat digunakan untuk memutar turbin melalui alat memancar ( nozzle ) dengan kecepatan relative, dimana kecepatan relative tesebut membentur sudu penggerak sehinga dapat menghasilkan putaran. Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros.
Jika uap masih mempunyai kecepatan 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 dimanfaatkan 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 kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat. Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak
mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.

II. JENIS TURBIN UAP
Secara umum jenis turbin dibedakan berdasarkan :

a. Berdasarkan transformasi energy yaitu:
- Turnbin impulse yaitu energy potensial uap diubah menjadi energy kinetic didalam nozzle.
- Turbin reaksi yaitu exspansi uap terjadi pada sudu pengarah dan sudu gerak

b. Berdasarkan tekanan uap keluar turbin yaitu:
- Back pressure yaitu uap yang telah dipakai diproses lagi dan digunakan untuk mengerakan sudu turbin sisi intermediate.
- Condensing yaitu uap masuk turbin langsung turun keproses pendingin.

c. Berdasarkan tekanan uap yang masuk turbin yaitu :
- Tekanan uap super kritis ( tekana uap diatas 225 bar )
- Tekanan uap tinggi ( tekana uap antara 88 – 224 bar )
- Tekanan uap menengah ( tekana uap antara 10 – 88 bar )
- Tekana uap rendah ( tekanan uap dibawah 10 bar )

d. Berdasakan pengaturan uap yang masuk ke turbin yaitu :
- Konstan dengan mengatur control valve ( dengan cara ditrotle ) dimana tekan uap dari boiler yang digunaka untuk memutar turbin diatur pada valve utama ( valve utama tidak terbuka penuh ) tetapi pengaturan putran msih mengunaka control valve / gavenor valve.
- Konstan dengan cara mengatur nozzle dimana tekan uap dari boiler yang digunakan untuk memutar turbin diatur pada control valve / gavenur valve sehinnga valve utama terbuka penuh.
- Dengan sistim sliding control yaitu uap masuk turbin langsung di control oleh satu valve.

e. Berdasrkan aliran uap yaitu :
- Turbin axial dimana fluida kerja / uap mengalir dengan arah yang sejajar terhadap sumbu turbin.
- Turbin raqdial dimana fluida kerja / uap mengalir dengan arah yang tegak lurus terhadap sumbu turbin.

f. Berdasarkan pemakaian dibidang industri yaitu:
- Yaitu turbin stasioner dengan tekanan konstan yang dipakai terutama untuk mengerakan generator.
- Yaitu turbin stasioner dengan tekana bervariasi banyak dipakai untuk mengerakan pompa, fan, blower dll.
- Yaitu turbin tidak stasioner dengan putan yang bervariasi turbin jenis ini banyak dipakai pada indutri perkapalan.

g. Berdasarkan typenya
- Single casing , untuk turbin – turbin yang bersekala kecil ( blower, fan , bfpt, generator dengan kapasitas < 50 MW dll )
- Double casing , untuk turbin – turbin yang bersekala besar ( generator diatas 50 MW )

III. FUNGSI KERJA TURBIN
Fungsi kerja dari turbin uap secara umum suatu peralatan / equipment yang digunakan untuk memutar Generator, dimana media yang digunakan untuk memutar turbin adalah uap panas lanjut ( uap kering ) yang terlebih dulu diproses didalam boiler. Banyak pula pada peralatan – peralatan seperti pompa , fan , blower yang digerakan oleh turbin.

IV. SIKLUS FLUIDA KERJA PADA TURBIN UAP
Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus Renkine ; Air pada siklus 1 dipompakan, kondisinya adalah isentropik s1 = s2 masuk ke boiler dengan tekanan yang sama dengan tekanan di kondenser tetapi Boiler menyerap panas sedangkan kondenser melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke turbin dengan kondisi super panas h3 = h4 dan keluaran dari turbin berbentuk uap jenuh dimana laju aliran massa yang masuk ke turbin sama dengan laju aliran massa keluar dari turbin, ini dapat digambarkan dengan menggunakan diagram.
Menurut Hukum pertama Thermodinamika, kerja yang dihasilkan oleh suatu proses siklus adalah sama dengan Jumlah Perpindahan Kalor pada fluida kerja selama proses siklus tersebut berlangsung. Jadi untuk proses Siklus 1 – 2 – 2’ – 3 – 3’ – 4 – 1 Dalam kenyataan Siklus sistem Turbin Uap menyimpang dari Siklus Ideal (Siklus Rankine ) antara lain karena faktor tersebut dibawah ini :

1. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian gesekan dan kerugian kalor ke atmosfer disekitarnya .
2. Kerugian tekanan dalam ketel uap
3. Kerugian energi didalam turbin karena adanya gesekan pada fluida kerja dan bagian-bagian dari turbin.

Tetapi didalam siklus terjadinya steam yang digunakan untuk memutar turbin pada semua pltu , dan untuk mendapatkan hasil yang seefisien mungkin maka perlu ditambah peralatan – peralatan pendukung agar steam yang dihasilkan menjadi steam yang kwalitasnya baik.

V. SILABUS TURBIN UAP PADA PEMBANGKIT LISTRIK
1. MAIN TURBIN
2. TURBIN VALVE
3. FRONT STANDARD
4. TURNING GEAR

VI. URAIAN UMUM TURBIN UAP
Type turbin yang terpasang pada pembangkit listrik di Rembang adalah N300-16.7/537/537-8 ( combined casing ) dengan Manufaktur dari Dong – fang steam turbin factory. Dengan fitur turbin meliputi :
- Sub-critical
- Intermediate Reheating
- Double Casings with 2 Steam Exhaust
- Condensate Type

Jenis trurbin yang tepasang adalah double casing dan dua exhaust , dimana posisi HP dan IP digabung jadi satu casing, tetapi karena tekanan dan temperature tinggi sehingga untuk posisi HP di design dengan double casing dan untuk IP dibuat simetris dan mersap dengan dua lapisan casing dimana fungsinya untuk mengurangi
termal stress pada casing, pada HP steam yang telah dipakai diproses kembali diboiler dan dialirkan ke IP turbin dan ke LP Turbin kearah depan dan belakang lalu terakir masuk ke condenser.

VII. BAGIAN – BAGIAN TURBIN
a. CASING
Didalam structur turbin casing dibedakan menjadi 2 bagian yaitiu outer casing dan inner casing dimana:
Outer casing terdapat pada HIP sisi Upper dan Lower sedangkan untuk LP hanya sisi Upper , material yang dipakai harus mampu menahan tekanan dan temperature tinggi . kedua casing tersebut diikat dengan mengunakan baut dengan ukuran yang berbeda-beda. Inner casing terdapat pada HP dan LP sisi Upper dan Lower dengan material yang juga harus mampu menahan tekanan dan temperature tinggi , kedua casing tersebut diikat dengan menggunakan baut dan juga ukurannya berbeda – beda.

b. ROTOR
Rotor adalah bagian terpenting dari suatu kontruksi turbin yang berputar , dimana fungsinya sebagai pengikat sudu –sudu turbin , pada sisi HIP terdapat 15 blade yaitu 9 stage pada HP dan 6 stage pada IP , pada HIP rotor juga terconect main oil pump yang posisinya pada unjung rotor HIP sisi depan , sedangkan sisi belakang terdapat Thrush dish / collar dan juga coupling flange . untuk LP rotor terdapat 2 x 6 stage ( stage ini lebih dikenak sisi positif dan negative ) , pada ujung sisi belakang juga terconect reduzer gear yang fungsinya untuk fasilitas memutar rotor pada saat akan peroperasi , juga terconect coupling flange pada sisi depan dan belakang.

c. NOZZLE
yang dilalui uap pertama kali masuk kedalam sudu turbin disebut Nozzle Box ,Nozzle / sudu tetap sendiri merupakan inner part turbin yang fungsinya sebagai alat untuk mengarahkan , menampah tekanan uap untuk memutar sudu ( blade ) turbin , nozzle –nozzle ini terpasang pada casing sisi upper dan lower baik pada HIP maupun LP , sedangkan pada HP terpasang pada inner casing . sedangkan sedangkan yang tersentuh oleh uap didalam nozzle box disebut Fist stage ( Curtis) . untuk penempatan masing – masing nozzle , pada HP dimulai dari no 2 – 9, sedangkan no 1 nozzlenya ikut dengan nozzle box. Untuk IP penempatan masing
– masing nozzle terbagi menjadi 2 bagian yaitu nutuk nozzle no 1-3 terpasang pada blade carrier #1 sedanhgkan nozzle 4-6 terpasang pada blade carrier #2 hal ini dimaksudkan agar kebocoran uap dapat dikuarangi.

d. WHEEL
Wheel merupakan kumpulan rangkaian sudu-sudu jalan yang terangkai padashaft rotor dan diikat dengan shroud dan dikunci dengan cougkling dan dibuatper segmet sesuai dengan design dari engineering pabrikan.

e. GLAND LABYRITH
Merupakan suatu inner part dari turbin yang fungsinya sebagai perapat uap ( steam ) antara rotor dengan stator ( wheele dengan wheele yang lainnya ) dimana posisi nya dekat dengan shaft rotor disebut Gland labyrinth.

f. RADIAL SPILL TRIP
Merupakan suatu inner part dari turbin yang fungsinya sebagai perapat uap ( steam ) antara rotor dengan stator ( wheele dengan wheele yang lainnya ) dimana posisi nya dekat dengan rotor disebut Radial spill trip dan diikat dengan baut pengikat agar kekakuan dari nozzle tersebut menjadi lebih baik.

g. BEARING
Bearaing merupakan suatu bagian inner part utama dari turbin yang fungsinya sebagai support / daya lincir untuk shaft turbin dari gaya radial , type bearing yang terpasang pada unit ini adalah Tilting – pad bearing dan Elliptical bearing. Untuk type tilting – pad bearing terpasang pada posisi bearing no 1 dan no 2 ,
sedangkan untuk Elliptical bearing terpasang pada posisi bearing no 3 dan no 4.

h. OIL DEFLECTOR
Oil deflector merupakan bagian dari inner part yang terpasang pada sisi depan dan belakang dari bearing , yang fungsinya sebagai seal atau perapat agar pelumas ( oil ) tidak terjadi cross air pada saat pelumasan pada bearing beroperasi .

i. TRUSH BEARING
Trust bearing merupakan bagian dari bearing turbin yang fungsinya menahan gaya axial pada saat turbin beroperasi , posisi trust bearing ini berada diantara trust dish yaitu posisi aktif dan pasif ( self – positioning dan positioning ) trust bearing ini terdiri 11 segment , yaitu 11 segment posisi aktif ( positioning ) dan 11
segment posisi pasif ( self – positioning ) kemampuan daya dorong dari trust –pad minimum sebesar 121.8 kN sedang mampu menahan gaya dorong maximum sebesar 131.53 kN. Hal ini untuk mengantisipasi apabila terjadi ganguan yang mengakibatkan unit mati / trip.

j. TRUSH DISH / COOLAR
Trust dish adalah bagian dari turbin yang digunakan untuk tumpuan dari trust – pad , trust dish ini di design menyatu pada HIP rotor setelah shaft tumpuan bearing.

k. MAIN OIL PUMP
Main oil pump merupakan peralatan yang juga install pada HIP Shaft rotor yang diikat dengan baut , dan ditempatkan pada sisi depan turbin ( posisi pada front standard ) yang fungsinya sebagai pompa pelumas bearing.


VIII. TURBIN VALVE
Turbin valve dalam pembangkit merupakan bagian terpenting dalam perakitan / assembly turbin uap karena valve tersebut merupakan safety bagi turbin itu sendiri , karena masuknya kosumsi uap yang diperlukan bagi turbin diatur oleh valve.

Bagian – bagian valve yang terinstall di turbin antara lain :
a. Main Stop Valve ( MSV )
Main stop valve merupakan valve utama yang fungsinya sebagai pemblockit uap yang akan masuk ke turbin setelah melalui proses di boiler , main stop valve yang terpasang ada 2 unit yaitu terpasang kanan dan kiri salah satu dari main stop valve pada stem dishnya didesign ada bypassnya yang fungsinya sebagai pemanas
awal bagi CV ( control valve ), cara kerja dari main stop valve ini closed-open.

b. Control Valve ( CV / Gavenur Valve )
Control Valve merupakan valve yang fungsinya sebagai pengontol jumlah kebutuhan uap yang akan masuk kedalam turbin , jumlah control valve yang terpasang sebanyak 4 buah dengan urutan nomer 1 – 3 – 4 – 2 , dimana line yang masuk no 1 dan 2 dipasang sisi atas ( upper ) sedangkan no 3 dan 4 dipasang sisi bawah
( lower ).

c. Combained Reheat valve ( CRV )
Combained reheat valve adalah combinasi antara MSV dan CV dimana susunan kontruksi dari CRV terdapat dua funsi yaitu IV = intersave valve dan RSV = reheat stop valve yang fungsinya sama dengan Main stop valve dan control valve dimana untuk CRV , RSV = full open sedangkan IV = sebagai gavenor valvenya.

IX. FRONT STANDARD
Front Standard Merupakan bagian utama dari rangkaian turbin uap dimana didalam ya terdapat rangkaian peralatan – peralatan pendukung dalam tercapainya fungsi turbin uap menjadi lebih baik dan handal , peralatan didalam front standart antara lain :
a. Main Oil Pump
b. Speed Control
c. Mechanical Trip
d. Tumpuan / Support bagi Bearing Turbin No 1
Pada front standart tertup karena peralatan yang ada didalamnya banyak yang mengunakan media oil untuk proses operasinya sehingga untuk menjaga agar fungsi dari oil tidak berubah .

X. TURNING GEAR
Fungsi dari Turning gear adalah perangkat Turbin Uap yang berfungsi untuk memutar rotor Turbin Generator pada putaran rendah ( 5 – 10 rpm ) yang funsinya untuk menjamin pemanasan / pendinginan rotor yang merata sehingga menggurangi kemungkinan terjadinya bengkok pada rotor. Selain itu turning Gear juga mempunyai funsi lain yaitu memberikan gerak awal pada saat turbin akan di start sehingga dapat mengurangi gesekan statis pada bantalan ( Bearing Turbin – Generator ) Pada umumnya turning gear dipasang pada turbin diantara turbin low pressure ( LP ) dengan Generator. Turning gear sendiri terdiri dari gear-gear ( roda gigi ) yang tersusun / terangkai dan digerakan oleh motor listrik dan salah satu rangkaian roda gigi dihubungkan dengan roda gigi yang terpasang pada rotor ( poros turbin ). Pada saat roda gigi turning gear terhubung dengan roda gigi poros turbin disebut “ ENGAGE “ Apabila kondisi engage, maka bila motor turning gear berputar , rotor turbin generator akan berputar.dengan putaran rendah. Bila uap ( steam ) sudah masuk ke turbin dan mendorong sudu – sudu turbin dan putaran turbin mulai meninggakat maka turning gear yang engage dengan roda gigi poros turbin generator akan terlepas. Jadi roda gigi turning gear tidak lagi terhubung lagi dengan roda gigi pada poros turbin . Kondisi seperti ini disebut “ DISENGAGE”.

XI. JACKING OIL
Funsi dari Jacking oil adalah menggangkat poros turbin pada saat turbin akan operasi ( start ) maupun kondisi turbin shut down . Line discharge pada jacking oil terkonect pada bearing no 3 dan 4 pada sisi LP turbin
dan bearing no 4 dan 5 sisi Generator. Fungsi yang lain yaitu menjaga agar kondisi bearing tidak terjadi gesekan statis yang berlebihan antara poros turbin dengan babit bearing. Presuure yang diagunakan untuk dapat mengangkat poros turbin berkisar antara 12– 14 Mpa.