BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada zaman yang semakin modern ini, energi listrik merupakan salah satu kebutu kebutuhan han yang yang sangat sangat pentin penting g dan tidak tidak dapat dapat dipisa dipisahka hkan n dalam dalam kehidu kehidupan pan sehari-hari. Konsumsi energi berkaitan langsung dengan kehidupan penduduk dan tingka tingkatt indust industri ri suatu suatu negara, negara, di mana mana negara negara-neg -negara ara maju maju memili memiliki ki pasok pasokan an energi yang lebih besar dibandingkan negara sedang berkembang. Untuk Untuk memenu memenuhi hi kebutu kebutuhan han listrik listrik yang yang merupa merupakan kan kebutu kebutuhan han utama utama industri, perusahaan, media elektronik, serta kebutuhan rumah tangga, pemerintah mendirikan Perusahaan Listrik Negara (PLN) yang memberi jasa energi listrik untu untuk k rakya rakyatt yang yang memb membut utuh uhka kann nnya ya.. Untu Untuk k menj menjag agaa hal-h hal-hal al yang yang dapa dapatt mengganggu kelancaran kinerja penyalur energi listrik, Perusahaan Listrik Negara mendidik tenaga-tenaga ahli yang dibutuhkan, sehingga pada saat ini jaringan listrik sudah dapat masuk ke pelosok-pelosok desa, yang secara tidak langsung turut serta meningkatkan kecerdasan bangsa. Jadi jelas terlihat bahwa peran PLN sangat nyata dalam pembangunan bangsa. Provin Provinsi si Nanggr Nanggroe oe Aceh Aceh Daruss Darussalam alam,, khusu khususny snyaa masyar masyaraka akatt di kota kota Banda Banda Aceh, Aceh, sangat sangat membut membutuhk uhkan an energi energi listrik listrik untuk untuk menduk mendukung ung aktivi aktivitas tas sehari-hari, baik itu rumah, kantor-kantor, perguruan tinggi, sekolah dan tempattempat lainnya. Mengingat kondisi tersebut, maka dibangun sebuah pembangkit listrik (PLTD Lueng Bata) yang dapat mendukung semua aktivitas masyarakat. Pada awal berdirinya, PLTD tersebut dibangun di daerah Merduati. Tetapi karena daerah Merduati merupakan daerah kota yang tidak pernah terlepas dari keramaian, maka lokasi PLTD ini pun harus direlokasi karena untuk mencegah faktor kebisingan dan polusi udara yang dapat mengganggu aktivitas masyarakat di seki sekita tarn rnya ya,, sehi sehing ngga ga diba dibang ngun un temp tempat at untu untuk k mele meleta takk kkan an mesi mesin-m n-mes esin in pembangkit listrik itu di daerah Lueng Bata, di mana tempat tersebut jauh dari keramaian kota dan perumahan penduduk.
1
PLTD Lueng Bata milik PT. PLN (Persero), yang secara struktur tunduk terhadap Kit Sumbagut (Pembangkit Sumatera Bagian Utara). Perkembangan teknologi di bidang energi listrik semakin modern sehingga dewasa ini kita mengenal bermacam-macam sumber energi listrik, seperti : 1.
Pemban Pembangk gkit it Listri Listrik k Tenaga Tenaga Air (PLTA) (PLTA)
2. Pemban Pembangki gkitt Listri Listrik k Tenaga Tenaga Uap Uap (PLT (PLTU) U) 3. Pemban Pembangki gkitt Listrik Listrik Tenag Tenagaa Gas dan Uap Uap (PLTGU (PLTGU)) 4. Pemban Pembangki gkitt Listrik Listrik Tenag Tenagaa Diesel Diesel (PLTD) (PLTD) 5. Pemban Pembangki gkitt Listrik Listrik Tenag Tenagaa Nuklir Nuklir (PLT (PLTN) N) 6. Pemban Pembangki gkitt Listrik Listrik Tenaga Tenaga Mikro Mikro Hidro Hidro (PLTMH (PLTMH)) 7. Pemban Pembangki gkitt Listrik Listrik Tenag Tenagaa Panas Panas Bumi Bumi (PLTPB) (PLTPB) 8. Pemban Pembangki gkitt Listrik Listrik Tenag Tenagaa Surya Surya (PLTS) (PLTS) Penuli Penulisan san Lapora Laporan n Kerja Kerja Prakti Praktik k ini dibatas dibatasii hanya hanya pada pada Pemban Pembangki gkitt Listrik Tenaga Diesel (PLTD) yang ada pada PT. PLN (Persero) Kit Sumbagut Sektor Pembangkit Lueng Bata. 1.2
Permasalahan
Permasalahan yang paling mendasar adalah turunnya kemampuan kinerja mesin sehingga mengakibatkan tingginya pemakaian bahan bakar. Energi yang dipero diperoleh leh dari dari bahan bahan bakar bakar tidak tidak semua semua dimanf dimanfaatk aatkan, an, banyak banyak energi energi yang yang terbuang percuma ke udara bersama dengan gas buang. Oleh karena itu, gas buang tersebut dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin gas yang dihubungkan secara kopel kopel dengan dengan blower blower untuk untuk menaik menaikkan kan tekana tekanan n masuk masuk ke dalam dalam ruang ruang bakar bakar dengan menerapkan suatu alat yang dikenal dengan turbocharger. 1.3 Metode Metode Pelaksanaa Pelaksanaan n
Metode-meto Metode-metode de yang digunakan digunakan penulis penulis dalam pelaksanaan pelaksanaan kerja praktik ini meliputi : 1.
Diskusi Metode diskusi ini dilakukan antara pembimbing lapangan dengan peserta kerja praktik. Pembimbing memberikan penjelasan mengenai komponen dan cara kerja berbagai peralatan di tempat kerja praktik.
2
2.
Pengamatan di di lapangan Melakukan Melakukan pengamatan pengamatan langsung mengenai prinsip kerja mesin diesel CCM Sulzer, terutama pada mesin turbocharger.
3.
Studi literature Dasa Dasarr teori teori mesi mesin n CCM CCM Sulz Sulzer er dipa dipaha hami mi deng dengan an memp mempel elaja ajari ri buku buku panduan mesin diesel dan bacaan yang relevan lainnya.
4.
Wawancara Meto Metode de ini ini dila dilaku kuka kan n deng dengan an mela melaku kuka kan n tany tanyaa jawab jawab kepa kepada da para para karyawan dan teknisi
3
BAB II STRUKTUR ORGANISASI DAN PERLENGKAPAN PERUSAHAAN
2.1. Profil Singkat PT. PLN (PLTD) Sektor Lueng Bata PT. PLN Sektor Sektor Lueng Lueng Bata didirikan di Banda Banda Aceh. Sebelum didirikan didirikan Peru Perusa saha haan an List Listrik rik Nega Negara ra (PLN (PLN)) di Band Bandaa Aceh Aceh,, list listri rik k yang yang disu disupl plai ai ke kons konsum umen en di Band Bandaa Aceh Aceh masi masih h terg tergan antu tung ng dari dari supl suplai aian an arus arus list listrik rik pada pada Pembangkit Sumatra Utara. Pembangkit listrik yang ada di Banda Aceh dibangun guna guna memban membantu tu suplai suplaian an arus arus listri listrik k dari dari Sumatra Sumatra Utara Utara yang yang disupl disuplaik aikan an ke konsumen di Banda Aceh. 2.2
Struktur Organisasi
Struktur organisasi sangat berguna untuk memperlancar pelaksanaan serta pengurusan pengurusan dan pemeriksaan pemeriksaan kelancaran pengoperasi pengoperasian an serta perawatan perawatan mesin secara kontinyu untuk setiap unit-unit pembangkit listrik yang baik guna mengatur dan menjalankan suatu pola kerja yang teratur di mana pada gilirannya nanti akan tercipta suatu siklus yang teratur dan juga terarah. Usaha-usaha pengaturan struktur organisasi tentu tidak terlepas dari tujuan perusahaan tersebut dalam menjalankan roda organisasi sehingga tidak terjadi tumpang tindih atau penumpukan kerja pada bagian-bagian tertentu saja, yang menyebabkan penurunan efisiensi kerja sehingga kualitas produk yang dihasilkan kurang optimal. Tugas Tugas dan wewena wewenang ng serta serta tanggu tanggung ng jawab jawab tiap-ti tiap-tiap ap unsur unsur organi organisas sasii PLTD Sektor Lueng Bata adalah sebagai berikut : 1. Manager Bertugas Bertugas menyelengg menyelenggarakan arakan kepemimpin kepemimpinan an sehari-hari, sehari-hari, mengkoord mengkoordinir inir sert sertaa memb member erik ikan an bimb bimbin inga gan n dan dan pedo pedoma man n kerj kerjaa guna guna demi demi kela kelanc ncar aran an pelak pelaksan sanaan aan tugas tugas seluru seluruh h staf. staf. Dalam Dalam menjal menjalank ankan an pelaks pelaksana anaan an tugasn tugasnya ya Manager bertanggung jawab terhadap PLN Sektor Lueng Bata.
4
2. Asm Asmen Oper Operas asii Bertugas memantau dan mengatur operasi seluruh unit mesin pembangkit yang dioperasikan oleh regu jaga serta memeriksa laporan-laporan yang diajukan kepadanya. 3. Asme Asmen n Peme Pemeli liha hara raan an Bertug Bertugas as mengat mengatur ur dan mengad mengadaka akan n persia persiapan pan yang yang diperlu diperlukan kan untuk untuk melak elaksa sana nak kan
pemel emelih ihar araa aan n
yang ang
akan akan
dilak ilakuk ukan an
sesua esuaii
den dengan gan
jam jam
pengoperasian yang dijalani oleh mesin dan generator. 4. Asme Asmen n SDM SDM dan dan Admi Admini nist stra rasi si Bert Bertug ugas as dan dan memb membin inaa pelak pelaksa sana naan an kegi kegiat atan an bida bidang ng admi admini nist stra rasi si,, mengatur mengatur prosedur prosedur perkantoran, perkantoran, membantu membantu menyelengg menyelenggarakan arakan fasilitas-fas fasilitas-fasilitas ilitas kedina kedinasan san,, menyed menyediak iakan an alat-al alat-alat at kantor kantor serta serta membua membuatt dokume dokumen n dan status status kepegawaian. Dalam menjalankan tugasnya bertanggung jawab kepada Manager PLTD. 5. Asme Asmen n Eng Engin inee eeri ring ng Bertugas Bertugas dalam pemasangan, pemasangan, pembongkar pembongkaran an dan memperbaiki memperbaiki alat-alat atau mesin-mesin yang terdapat pada PLTD agar dapat bekerja secara optimal. 2.3 Sarana dan Prasarana PLTD
2.3.1
Sarana
2.3.1.1 Mesin-Mesin Mesin-Mesin Pembangkit Pembangkit MesinMesin-mes mesin in yang yang diguna digunakan kan di PLTD PLTD Lueng Lueng Bata Bata ini adalah adalah mesin mesin Pemb Pemban angk gkit it Tena Tenaga ga Dies Diesel el deng dengan an juml jumlah ah seba sebany nyak ak 14 (emp (empat at bela belas) s) unit unit pembangkit yang terdiri dari beberapa jenis dan merek serta kapasitas terpasang untuk memenuhi kebutuhan energi listrik bagi masyarakat.
5
Adapun data-data dari mesin tersebut sebagai berikut : Mesin Daihatsu sebanyak 2 unit Pabrik Pembuatan
: DAIHATSU DIESEL MFG CO LTD
Model/ Type
: 8DS – 26
Nomor Seri
: D 826371 : D 826372
Daya
: 1500 kW
Jumlah Silinder
:8
Tahun Pembuatan
: 1977
Tahun Operasi
: 1978
Putaran Nominal
: 750 rpm
Sistem Pendingin
: Air (Sistem Radiator)
Sistem Gerak Mula
: Udara Bertekanan
Mesin Stork Werkspoor Diesel sebanyak 3 unit Pabrik Pembuatan
: STORK WERSPOOR DIESEL - Holland
Model/Type
: 9 TM 410RR : 6 TM 410 RR
Nomor Seri
: 3335 : 3444 : 3645
Daya
: 5415 kW : 3800 kW : 3385 kW
Jumlah Silinder
: 9, 6
Tahun Pembuatan
: 1976, 1978, 1984
Tahun Operasi
: 1981, 1983, 1986
Putaran Nominal
: 500 rpm
Sistem Pendingin
: Air (Sistem Radiator)
Sistem Gerak Mula
: Udara Bertekanan
6
Mesin CCM Sulzer sebanyak 6 unit Pabrik Pembuatan
: CCM SULZER
Model/Type
: 12 ZV 40/48
Nomor Seri
: 101275 - 296 : 101207 – 298 : 101323 -334 : 101311 – 332 : 101325 - 338 : 101335 - 346
Daya
: 8530,8 kW
Jumlah Silinder
: 12
Tahun Pembuatan
: 1985
Tahun Operasi
: 1986
Putaran Nominal
: 600 rpm
Sistem Pendingin
: Air (Sistem Radiator)
Sistem Gerak Mula
: Udara Bertekanan
Mesin Container sebanyak 3 unit Pabrik Pembuatan
: Wartsila
Model/Type
: 20018
Nomor Seri
: 181076
Daya
: 3600 kW
Jumlah Silinder
: 18
Tahun Pembuatan
: 2003
Tahun Operasi
: 2003
Putaran Nominal
: 1500 rpm
Sistem Pendingin
: Air (Sistem Radiator)
Sistem Gerak Mula
: Udara Bertekanan
7
2.3.1.2 2.3.1.2 Generato Generator r Generator adalah suatu alat yang dapat mengubah energi mekanis yang dapat diperoleh dari pembangkit pembangkit menjadi energi listrik. listrik. Perpindahan Perpindahan daya dalam bentuk putaran poros engkol ke rotor pada generator dapat dilakukan dengan berbagai komponen daya penerus, di antaranya adalah :
Roda Gigi
Rantai
Sabuks
Kopling Generator dapat dibagi menjadi dua bagian :
Bagian yang berputar (rotor) : bagian ini dikopel dengan shaft
dari mesin penggerak.
Bagian yang tetap stator
: bagian ini diletakkan pada pondasi.
2.3.1.3 Penguat (exiter) Alat Alat ini ini berf berfun ung gsi seba sebaga gaii pemb pemban angk gkit it list listri rik k arus arus sear searah ah untu untuk k mengin menginjek jeksi si arus arus ke generat generator, or, sehing sehingga ga genera generator tor yang yang mempun mempunyai yai medan medan magnet magnet akan membangkitkan membangkitkan arus listrik listrik yang kuat dan mempunyai mempunyai tegangan tegangan ting tinggi gi.. Peng Pengua uatt ini ini dige digerak rakka kan n lang langsu sung ng deng dengan an mesi mesin n pemb pemban angk gkit it yang yang dihubungkan langsung pada poros engkol. 2.3.1.4 Alat-alat Proteksi Alat-alat proteksi ini gunanya mengamankan generator, transformator, alat ukur, terhadap gangguan antara lain :
Beban lebih (Over Load)
Gangguan petir
Gangguan satu fasa ke tanah
Belitan dari stator
8
2.3.1.5 Mesin Perkakas Perkakas dan Alat Bantu Lainnya Lainnya Mesin Perkakas :
Mesin Bubut
Peralatan Pengelasan
Alat Bantu Lainnya :
Elektro motor compressor
Elektro motor lub oil
Elektro motor separator
Elektro motor jaket water
Treat water pump
Fuel oil transfer pump
Raw water pump
Pompa pendingin injektor
Lub oil radiator
Raw water radiator
2.3.2 Prasarana 2.3.2.1 Gedung Sentral Gedung sentral dipergunakan untuk menempatkan sejumlah mesin-mesin pembangkit beserta peralatannya. Gedung ini mempunyai luas 5,121 m 2. luas area PT. PLN sektor Lueng Bata adalah 15,199 m 2
2.3.2.2 Tangki Bahan Bakar Tangki bahan bakar adalah tangki untuk menampung bahan bakar sebelum disalurkan ke tangki cadangan (buffer tank) sebelum dimasukkan ke tangki harian (dailing tank). Tangki bahan bakar berjumlah tiga buah masing-masing dengan berbagai kapasitas dan ukuran berbeda-beda. Tangki I
Storage tank
Diameter
: 500 kilo liter : 132,665 m
9
Ting Tinggi gi : 4 m
Volume
: 530,66 kilo liter
Tangki II
Storage tank
: 1000 kilo liter
Diameter
: 146,049 m
Ting Tinggi gi : 7,75 7,75 m
Volume
: 1131,14 kilo liter
Tangki III
Storage tank
: 1500 kilo liter
Diameter
: 206,015 m
Ting Tinggi gi : 7,65 7,65 m
Volume
: 1576,14 kilo liter
2.3.2.3 Tangki Harian (Daily Tank) Tangki Tangki harian merupakan merupakan tangki tangki bahan bakar yang digunakan digunakan sehari-hari sehari-hari oleh oleh mesin-m mesin-mesi esin n pemban pembangki gkit. t. Dalam Dalam tangki tangki inilah inilah bahan bahan bakar bakar dialirk dialirkan an ke mesin. Tangki ini berjumlah empat belas unit.
10
BAB III TEORI DASAR MESIN DIESEL
3.1. Pengenalan Mesin Diesel Mesin Diesel adalah salah satu jenis mesin kalor, tipe mesin pembakaran pembakaran dalam dalam (intern (internal al combus combustio tion n engine engine)) di mana mana proses proses pembak pembakaran aran bahan bahan bakar bakar langsu langsung ng dalam dalam ruang ruang bakar bakar tanpa tanpa adanya adanya bunga bunga api, api, tetapi tetapi akibat akibat tekana tekanan n campuran udara dan bahan bakar yang cukup tinggi. Mesin diesel diciptakan oleh seorang yang berkebangsaan Jerman yang bernama Rudolf Diesel, yang berhasil mempertunjukan hasil kerjanya pada tahun 1890, sedangkan pada tahun sebelumnya yaitu tahun 1976 seorang yang juga berkebangsaan Jerman bernama Nikolas Otto berhasil menciptakan motor gas bersiklus 4 langkah (4 tak). Mesin diesel terdiri atas dua jenis yaitu mesin diesel bersiklus 4 langkah dan mesin diesel bersiklus 2 langkah. Adapun langkah pada mesin pembakaran dalam bersiklus 4 langkah terdiri dari: Katup katup
buang
masuk silinder Torak Pena torak
Isap
Kompresi
11
Daya
Buang
Gambar 3.1 prinsip kerja motor diesel
3.2 3.2
Prin Prinsi sip p Ke Kerj rja a Mesi Mesin n Dies Diesel el 4 Lang Langka kah h
3.2.1
Langkah Is Isap Pada langkah isap torak bergerak dari titik mati atas menuju titik mati
bawah katup isap terbuka sehingga udara diserap sampai memenuhi silinder pada saat torak sedang bergerak ke atas maka katup isap tertutup.
3.2. 3.2.2 2
Lang Langka kah h Komp Kompre resi si Setelah katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup, selanjutnya
torak bergerak menuju ke atas sambil melakukan kompresi terhadap udara yang ada dalam silinder, tekanan dan temperatur naik. Bahan bakar yang terbentuk kabut disemprotkan ke dalam ruang bakar melalui penyemprotan bahan bakar (injektor ) sehingga terjadilah pembakaran di dalam silinder tersebut.
3.2. 3.2.3 3
Lang Langka kah h Usah Usaha/ a/Da Daya ya Bahan bakar yang disemprotkan ke dalam ruang bakar yang berisi udara
bert bertek ekan anan an dan dan berte bertemp mper eratu aturr
ting tinggi gi sehi sehing ngga ga terj terjad adii
pemb pembak akar aran an yang yang
menyebabkan piston tertekan ke bawah dengan cepat dan kuat. Gerakan turun naik pada poros engkol menyebabkan gerak translasi pada torak.
3.2. .2.4
Langk angkah ah Buang uang Ketika torak bergerak dari bawah ke atas , katup buang terbuka dan katup
isap tertutup, sehingga gas sisa hasil pembakaran didorong keluar melalui katup buang. 3.3
Diagram P-V
Untuk menjelaskan diagram motor bakar torak, terlebih dahulu dipakai beberapa idealisasi sehingga prosesnya dapat dipahami dengan mudah. Proses yang sebenarnya berbeda dengan proses yang ideal, di mana perbedaan tersebut menj menjad adii seba sebagi gian an besa besarr jika jika idea ideali lisa sasi si yang yang digu diguna naka kan n itu itu terl terlal alu u jauh jauh
12
menyimpang dari keadaan sebenarnya. Siklus yang ideal itu biasanya dinamai siklus udara dengan beberapa idealisasi sebagai berikut :
Fluida kerja di dalam silinder adalah udara, dianggap gas
ideal dengan konstanta kalor yang konstan.
Pros Proses es
komp kompre resi si
dan dan
eksp ekspan ansi si
berl berlan angs gsun ung g
seca secara ra
isentropik.
Pada Pada pros proses es eksp ekspan ansi si,, yait yaitu u pada pada tora torak k flui fluida da kerj kerjaa
diding didingink inkan an sehing sehingga ga tekana tekanan n dan temper temperatur aturnya nya turun turun mencap mencapai ai tekanan dan temperatur atmosfir.
Tekanan fluida kerja dalam silinder selama langkah buang
dan langkah isap adalah konstan sama dengan tekanan atmosfer. P T e k a n a n
A Volume Spesifik
B
V
Gambar.3.2 Diagram P-V P-V untuk untuk Motor Diesel Empat Empat langkah langkah Keterangan: (0.1)
: Langkah Isap (1-21)
: Lan Langk gkah ah Komp Kompre resi si Seca Secara ra Isen Isentr trop opik ik
(21-2) -2)
: Pro Prose sess Pem Pemas asuk ukan an Kalo Kalorr Pad Padaa Vol Volum umee Kon Konst stan an
(2.3 (2.3))
: Pro Prose sess Pem Pemas asuk ukan an Kal Kalor or Pad Padaa Tek Tekan anan an Kon Konst stan an
(3.4 (3.4))
: Lan Langk gkah ah Ek Ekspan spansi si Sec Secar araa Isen Isentr tro opik pik
(4.1 (4.1))
: Lang Langka kah h Peng Pengel elua uara ran n Kalo Kalorr Pada Pada Vol Volum umee Kons Konsta tan n
13
(1-0 (1-0))
: Lang Langka kah h Buan Buang g Gas Gas Beka Bekass Pada Pada Tek Tekan anan an Kon Konst stan an
BAB IV PEMBAHASAN
4.1
Mesin Tu Turbocharger
Dalam Dalam pengop pengoperas erasian ian mesin mesin Diesel Diesel,, daya daya yang yang dibang dibangkit kitkan kan sangat sangat tergantung tergantung pada kualitas kualitas udara dan kuantitas kuantitas bahan bahan bakar yang tersedi tersediaa atau terbakar. Jika diinginkan daya yang lebih besar maka dapat dilakukan dengan memperbesar volume silinder dan ruang bakar, tapi cara ini akan mengakibatkan bertambahnya dimensi mesin yang tentunya kurang efisien jika mesin tersebut terdapat pada ruangan yang terbatas. Jika penambahan udara ke dalam ruang silinder tanpa merubah ukuran volu volume me sili silind nder, er, maka maka dapa dapatt dila dilaku kuka kan n deng dengan an meto metode de peng pengis isia ian n lanju lanjutt (supercharging). Menurut wiranto Arismunandar (1994 : 114), pengisian lanjut yang digerakkan dengan daya yang dihasilkan oleh mesin itu sendiri atau dengan jal jalan an mema memanf nfaat aatka kan n energ energii gas gas buan buang g untu untuk k meng mengge gera rakk kkan an turb turbin in yang yang mengge menggerak rakkan kan blower blower,, sehing sehingga ga blower blower tersebu tersebutt akan akan memasu memasukka kkan n udara udara ke dalam silinder dan pengisian lanjut ini dinamakan Turbocharger . Turbocharger adalah suatu komponen pengisian lanjut untuk menaikkan daya mesin dengan dengan memanfaatkan memanfaatkan energi gas buang untuk menggerakkan menggerakkan turbin yang selanjutnya menggerakkan blower. Lalu blower akan menghembuskan udara ke dalam silinder sehingga dapat menaikkan tekanan udara dan jumlah udara yang masuk ke dalam silinder. silinder. Hal ini menyebabk menyebabkan an mesin diesel yang menggunak menggunakan an turbocharger tekanan isapnya lebih tinggi dari tekanan atmosfer di sekitarnya. Turbocharger digunakan pada mesin kerja berat kecepatan rendah maupun mesin kerja ringan kecepatan tinggi. Kecepatan turbocharger harus relatif tinggi
14
yaitu sekitar 10.000 sampai 17.000 rpm untuk mesin kecepatan rendah dan 50.000 hingga 150.000 rpm untuk mesin kecepatan tinggi. Tujuan Tujuan utama penggunaan penggunaan turbocharge turbochargerr adalah memperbesar memperbesar daya mesin dan menjadikan mesin dapat bekerja lebih efisien serta pemakaian bahan bakar spesifikny spesifiknyaa lebih rendah. rendah. Menurut Menurut Wiranto Arismunandar (1997:29), dengan dengan Arismunandar (1997:29), menggu menggunak nakan an turboc turbochar harger ger kira-ki kira-kira ra (B-10%) (B-10%) dari dari jumlah jumlah kalor kalor pembak pembakaran aran bahan bakar dapat diselamatkan karena pembakaran yang terjadi lebih merata. Turb Turboc ocha harg rger er pada pada mesi mesin n dies diesel el empa empatt langk langkah ah memi memilik likii bebe bebera rapa pa komponen utama yang menjadi pendukungnya yaitu : 1.
Turbin
2.
Blower
3.
Poros yang menghubungkan keduany anya Bagian – bagian utama dari turbocharger dapat dilihat pada gambar berikut ini: Udara masuk Gas buang masuk Gas buang ke turbin keluar
Blower
Gambar 4.1 Mesin Turbocharger Turboc Turbochar harger ger ini mempun mempunyai yai dua impell impeller er yaitu yaitu turbin turbin dan blower. blower. Turbin impeller diputar oleh gas buang dengan kecepatan yang sangat tinggi. Pada ujung poros turbin ini dipasang blower impeller dengan ikatan mur, sehingga putaran blower impeller akan sama dengan putaran turbin impeller. Putaran dari turbocharger ini berkisar antara a ntara 50.000 – 150.000 rpm 1.
Turbo Blower
15
Turbo blower memiliki sebuah roda sudu (impeller) yang terdiri atas satu atau lebih cincin sudu-sudu lengkung yang terkunci pada sebuah poros. Udara mele melewa wati ti roda roda sudu sudu deng dengan an kece kecepa patan tan yang yang ting tinggi gi,, dan dan sebu sebuah ah difu difuse serr di sekeliling roda sudu mengubah energi kinetik menjadi e nergi tekanan serta sebuah sudu-sudu pengarah yang terletak pada bagian laluan keluar memaksa udara untuk masuk ke roda sudu berikutnya. 2.
Turbo Kompresor Turbo Turbo kompre kompresor sor mempun mempunyai yai prinsi prinsip p kerja kerja yang yang sama sama dengan dengan turbo turbo
blo blowe wer, r, hany hanyaa rasi rasio o teka tekana nann nnya ya lebi lebih h ting tinggi gi samp sampai ai deng dengan an 4, kece kecepa pata tan n putarannya tinggi, serta jumlah tingkatnya banyak. Dengan 20 roda sudu yang terpasang secara seri, tekanan yang dicapai adalah 10 atm. 4.2
Cara Kerja Turbocharger
Gas Gas
buan uang
dari dari
mes mesin
dim dimanfa anfaat atka kan n
pada pada
turb turbo ochar charg ger
untu ntuk
menggerakkan turbin yang selanjutnya menggerakkan blower untuk mendorong udara masuk dengan tekanan yang tinggi. Putaran turbin sama dengan putaran blower karena terhubung pada satu poros. Gas buang yang masuk pada turbin lalu keluar keluar pada saluran buang, blower yang berputar pada putaran putaran tinggi tinggi menghisap menghisap udar udaraa masu masuk k keda kedala lam m peny penyari aring ngan an udara udara masu masuk k (Air (Air Inta Intake ke Filt Filter) er) masu masuk k kedalam kedalam pipa selanjutny selanjutnyaa masuk pada silinder silinder head. Akibat tekanan tekanan yang lebih tinggi pada awal langkah kompresi maka akan menaikkan tekanan efektif rata-rata dan dan juga juga mena menaik ikka kan n teka tekana nan n peny penyal alaa aan n maks maksim imum um dan dan suhu suhu maks maksim imum um.. Sebaliknya penggunaan bahan bakar berkurang karena kenaikan turbulensi udara dan pembakaran menjadi lebih merata yang tentunya mengakibatkan mengakibatkan efisiensi mekanis mesin meningkat. Apab Apabil ilaa moto motorr dira diranc ncan ang g untu untuk k efis efisie iens nsii maks maksim imum um pada pada daer daerah ah pembebanaan tinggi, maka pada pembebanan rendah daya dan efisiensi menurun karena pembakaran kurang sempurna, pada beban rendah gas buang tak cukup kuat menggerakkan turbocharger. Menurut Wiranto Arismunandar (1994 : 117) pada beban rendah tak diperlukan turbocharger, maka gas buang dapat dibuat tidak tidak melalu melaluii turbin turbin dengan dengan mengat mengatur ur pembuk pembukaan aan katup katup simpan simpang, g, sehing sehingga ga
16
turbocharger tidak bekerja. Pembukaan katup simpang disesuaikan dengan katup gas, bila katup gas dibuka pada tekanan tertentu yang sanggup memutar turbin maka katup simpang secara otomatis tertutup.
4.3
Jenis da dan Ti Tipe Tu Turbocharger
Ada beberapa jenis turbocharger, yaitu: 1. VTR VTR Tur Turbo boch char arge ger r Jenis ini hanya digunakan pada mesin berkapasitas besar dengan daya terpasang 250 kW ke atas. 2. VTC VTC Tur Turbo boch char arge ger r Jeni Jeniss ini ini hany hanyaa untu untuk k mesi mesin n berk berkap apas asit itas as 600 600 samp sampai ai 3500 3500 kW dan dan umumnya digunakan pada mesin lokomotif. 3. RR Turb Turboc ocha harg rger er Jenis ini dirancang cukup sederhana lebih utama digunakan untuk mesin putaran tinggi dengan kapasitas 200 sampai 1500 kW. 4. NTC NTC Tur Turbo boch char arge ger r Jenis ini digunakan untuk mesin yang tidak membutuhkan turbocharger dengan efisiensi tinggi. 4.4 4.4
Anal Analis isa a Th Ther ermo modi dina nami mika ka pada pada Mesi Mesin n Tur Turbo boch char arge gerr
4.4. 4.4.1 1
Kerj Kerja a Sebe Sebena narn rnya ya Proses Proses ideal ideal ,kompr ,kompresi esi secara secara isentr isentropi opik k mengik mengikuti uti persam persamaan aan PV k =
konstan. Kerja adiabatic yang dilakukan w s untuk setiap kilogram udara adalah sebagai berikut: Ws
= h2s – h1
............................................. .................................................................... ............................(4.1) .....(4.1)
= C p (T2s – T1) .........................................................................(4.2) =
dimana
=
− T 1 ) k −1
kR (T 2 s
p k − 1 p
kRT kRT 1
2
1
k −1 / k
− 1
(4.3)
17
……..……………………………..…
Di mana C p
=
kR
T 2
Dan
k −1
T 1
k −1 / k
=
P 2 P 1
Prestasi tingkat diagram p-v dan T-s untuk kompresor udara satu tingkat ditunjukkan dalam gambar berikut ini: P
B
2i
2
2s 2n 2n Politropik Adiabatik Sebenarnya Isotermis
T1=Ti A
1
V
T2n
Pvn = C 2s
T2s
PvT = C 2
T2 P2
P1 1
S
Gambar 4.4 Diagram P-v dan T-s untuk kompresor kompresor satu tingkat adalah kompre kompresi si secara secara adiaba adiabatik tik.. (teris (terisola olasi si sempur sempurna, na, tidak tidak Proses 1-2s adalah terpengaruhi oleh faktor lingkungan).
Proses 1-2n adalah kompresi secara politropik.
18
Proses 1-2i
adalah kompresi secara isotermis isotermis (konstan). (konstan). dipergunakan dipergunakan pada kompresor-kompresor torak dengan kecepatan rendah.
Proses 1-2
adalah kompresi sebenarnya pada sebuah kompresor.
Misalkan: Udara masuk pada mesin sulzer T = 27 o C = 300 K Panas spesifik dari udara pada tekanan konstan (c p) = 0,238 kJ/kg K Panas spesifik dari udara pada volume konstan (c v) = 0,717 kJ/kg K langkah hisap (P 0) = 162,11 kPa (T0) = 343,16 K Temperatur gas buang masuk ke turbin 400 o C = 673,15 K Maka: Wt
= C p (T2s – T1) = 0,238 (673,15 – 300) = 88,8097 kJ/kg
Wk
= Cv (To – T1) = 0,717 (343,16– 300) = 30,95 kJ/kg
Wturbin = Wt - Wk = 88,8097 kJ/kg - 30,95 kJ/kg kJ/kg = 57,8597 kJ/kg
4.4. 4.4.2 2
Suhu Suhu Dan Dan Teka Tekana nan n Tota Total l Untuk setiap sistem adiabatik tanpa kerja luar, persamaan energi adalah:
u2 +
p1 v1 J
+
C 12 gJ 2 gJ
= u2 +
di mana entalpi, h = u +
p 2 v 2 J
+
pv pv J
19
C 22 gJ 2 gJ
= Konstan
h1 +
C 12
= h2 +
2 gJ gJ
C 22 2 gJ gJ
= Konstan
yakni, entalpi + energi kinetik total = energi total = konstan. Definisi energi total dalam suhu total atau suhu stagnasi T o: Energi Total = C p T o
Sehingga
C 12
h1 +
= h2 +
gJ 2 gJ
C 22 gJ 2 gJ
= C p T o.......................................
(4.4) C 12
C p T 1 +
Atau
gJ 2 gJ
= C p T 2 +
C 22
2
C 1
2
Atau
(C p T 1 +
Atau
C p( T1 +Tc ) = C p T o
2 gJ gJ
= C p T o
gJ 2 gJ
) = (C p T 2 +
C 2
2 gJ gJ
) = C p T o
T1 +Tc = T o………………………...……..………(4.5) Tc, disebut sebagai suhu kesetaraan kecepatan Tc =
C 12
………………………………..………..
2 gJ gJ C P
(4.6) 4.4.3 Kerja Roda Sudu (Impeller) Gaya pada impeller yang berputar adalah sama dengan laju perubahan momentum udara yang mengalir dalam suatu arah tangensial pada impeller = massa udara per detik x perubahan kecepatan tangensialnya. =
m(C w 2
− C w1 )
g
Untuk Untuk aliran aliran masuk masuk secara secara radial radial,, kecepa kecepatan tan kelili keliling ng pada pada sisi sisi masuk masuk Cw1 = 0 dan gaya tangensialnya adalah:
20
m
= =
C w 2 , kgf
g
C w 2 g
, per kg udara
Kerja yang dilakukan oleh impeller, w = gaya tangensial x U 2 =
C w 2 U 2 g
Daya m C w 2U 2
=
75 g
……………………………………...…………………….
(4.7) C w 2U 2
=
75 g
per kg udara
Diperhitungkan untuk 1 kg udara: C w 2U 2
=
75 g
= (h4 - h1) + hc
Misalkan: Pada sebuah kompresor bekerja pada putaran: 3.000 rpm Diameter titik masuk dan keluar: 0,5 m dan 1 m Diameter keluar diffuser: 1,5m pada lingkaran keliling luarnya Indeks kompresi dianggap: 1,5 Kecepatan aliran melewati impeller : konstan 61 m/ detik (Ambil C p = 0,238) Jika:
P 1 = 1,0332 kgf/cm 2 T 1 = 288 K Cf1 = 61 m/detik
Maka:
21
Titik masuk pada impeller U1 = θ 1
3,14 x 0,5 x 3,000 60
= tan-1(
61 78 ,5
= 78,5 m/det
) =37,9 o
Cf1 x 3,14 x D 1 x b1 =
450 60
61 x 3,14 x 1 x b 1 = 7,5 b1
= 0,0783 m = 7,83 cm
Titik keluar impeller P2 = 1,2 x p 1 = 1,2 x 1,0332 = 1,24 kgf/cm 2 T2s
p = T1 x p
k −1 / k
2
1
= 288 x (1,2)0,4/1,4 = 304 K
n
=
0,8 =
− T 1 − 288
T 2 s T 2
304 T 2
− 288 − 288
T2 = 308 K Kerja Aktual w = C p(T2 – T1) = 0,238 (308 - 288) = 4,76 kcal/kg R = JC p (1-
1 k
)
= 427 x 0,238 x
0, 4 1, 4
=29,04
22
Aliran Massa Udara m =
10 ,332 x 450 PV PV = 29 ,04 x 288 = 556,8 kg/menit RT RT
= 9,3 kg/detik
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Mesin diesel adalah suatu jenis mesin kalor pembakaran dalam di mana proses pembakaran pembakaran bahan bakar langsung dalam ruang bakar tanpa adanya bunga bunga api melainka melainkan n
akibat akibat tekanan tekanan campuran campuran udara udara dan bahan bahan bakar bakar yang cukup
tinggi. Energi yang diperoleh dari bahan bakar tidak semua dimanfaatkan untuk mengha menghasil silkan kan kerja, kerja, hanya hanya sekita sekitarr 30-40 30-40 % yang yang termanf termanfaatk aatkan. an. Sedang Sedangkan kan energi lain terbuang percuma ke udara bersama gas buang Pemakaian Pemakaian turbocharge turbochargerr pada mesin diesel diesel memberikan memberikan keuntungan keuntungan di mana daya yang dihasilkan bertambah besar, hal ini disebabkan karena densitas udara yang masuk ke dalam ruang bakar bertambah besar, sehingga meningkatkan efisiensi volumetric dan pada akhirnya memungkinkan peningkatan daya efisiensi mesin dan juga dapat menghemat bahan bakar sampai dengan 4%. Turb Turboc ocha harg rger er
adal adalah ah
suat suatu u
komp kompon onen en
peng pengis isia ian n
lanj lanjut ut
deng dengan an
pengh penghemb embusa usan n sentri sentrifug fugal al (Impel (Impeller ler)) yang yang digerak digerakkan kan oleh oleh turbin turbin gas buang buang ukur ukuran an keci kecill dan dan ring ringan an.. Turb Turboc ocha harg rger er digu diguna naka kan n pada pada mesi mesin n kerja kerja berat berat kecepatan rendah maupun mesin kerja ringan kecepatan tinggi.
23
Kecepatan turbocharger harus relatif tinggi yaitu sekitar 10.000 sampai 17.000 rpm untuk mesin kecepatan rendah dan 50.000 hingga 150.000 rpm untuk mesin kecepatan tinggi. 5.2
Saran
Penuli Penuliss hanya hanya bisa bisa menyar menyarank ankan an agar agar kinerj kinerjaa pada pada PT. PLN (perse (persero) ro) sektor Lueng Bata lebih optimal, karena mengingat masyarakat sekarang banyak membutuhkan aliran listrik. Bagi mahasiswa praktik agar diberikan waktu khusus untuk melakukan tanya-jawab/konsultasi dengan supervisor sehingga pengetahuan yang didapat di bangku kuliah dan praktik betul-betul bisa diaplikasikan dan dipahami dengan benar. DAFTAR PUSTAKA
Kulshrestha.S.K. Buku Teks Thermodinamika Terpakai, Teknik Uap dan Panas, UI-Press Salemba 4, Jakarta 1989
Reynold, Perkins. Thermodinamika Teknik , Erlangga, Jakarta1991
Sudiono. Inhouse Training Pengenalan dan Pemeliharaan Turbocharger VTR, P.T PLN(Persero) Kitsu Sektor Kit Lueng Bata, Banda Aceh 2003
Sudiono.
Mema Memanf nfaa aatk tkan an Kemb Kembal alii
Mate Materi rial al Beka Bekass
Untu Untukk Peng Pengop oper eras asia ian n
Turbocha Turbocharger rger VTR 354-11, 354-11, P.T PLN(Persero) Kitsu Sektor Kit Lueng Bata., Banda Aceh 2002
Kurniawan, Kurniawan, Wisda. Wisda. Perhit Perhitunga ungan n Thermodi Thermodinami namika ka Pada Mesin Mesin CCM Sulzer, Sulzer, Teknik Mesin Unsyiah, 2005
Maimun. Perawata Teknik Mesin Perawatan n Turbochar Turbocharger ger Pada Mesin Mesin CCM Sulzer, Sulzer, Teknik Unsyiah, 2007
24
25