SISTEM KERJA TURBIN

SISTEM KERJA TURBIN

A. Tujuan Sistem kerja turbin merupakan salah satu proses untuk memutar poros turbin, dimana uap atau steam dengan tekanan dan temperatur tinggi digunakan untuk memutar turbin tersebut. Uap atau steam yang digunakan untuk memutar turbin ini dihasilkan oleh boiler, kemudian uap yang telah dipakai oleh turbin dialirkan ke kondensor.

B. Peralatan Pada Turbin Peralatan-peralatan yang digunakan untuk mendukung system kerja turbin ini adalah: 1. Turbin Turbin digunakan untuk memutar generator dengan cara mengubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi energi mekanik. Uap dengan tekanan dan temperatur tinggi diarahkan untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros sehingga turbin berputar, akibat melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur uap menjadi turun sehingga menjadi uap basah yang kemudian dialirkan ke kondensor. Berikut adalah spesifikasi turbin yang digunakan di PLTU Tarahan : Type Single Casing Multi Stage Reaction Condensing Daya out put : 100 MW Kecepatan : 3000 rpm Tekanan uap masuk MSV : 127 kg/cm2a Temperatur uap masuk MSV : 5400C

Tekanan uap ekstraksi no. 1 : 33,47 kg/cm2a Tekanan uap ekstraksi no. 2 : 18,06 kg/cm2a Tekanan uap ekstraksi no. 3 : 8,00 kg/cm2a Tekanan uap ekstraksi no. 4 : 3,31 kg/cm2a Tekanan uap ekstraksi no. 5 : 0,928 kg/cm2a Tekanan keluar turbin : 0,082 kg/cm2a Jumlah tingkat sudu : 42 tingkat reaksi Arah putaran poros : CCW (view from front turbin) Panjang Total Steam Turbin : 8,5 m Berat Rotor dan Sudu-sudu : 32 ton

2. Main Stop Valve (MSV) Fungsi dari Main Steam Valve (MSV) adalah katup untuk mengalirkan uap tekanan tinggi masuk kedalam turbin, serta untuk menghentikan supply uap tekanan tinggi tersebut pada saat turbin emergency trip untuk Posisi normal dari Main Stop Valve (MSV) pada saat operasi normal system kerja turbin adalah open. MSV pada system turbin PLTU Tarahan berjumlah satu buah, MSV akan menutup karena gaya atau tekanan dari pegas (spring) yang dipasang dibelakang MSV pada saat actuator menerima perintah untuk menutup.

3. Main Steam Strainer Main steam strainer dipasang pada main steam inlet sebelum Main Stop Valve (MSV) untuk menjaga atau mencegah benda-benda asing yang terkandung dalam uap masuk ke dalam turbin. Karakteristik dari strainer ini adalah : 

Sangat kuat karena terbuat dari modulus yang kuat



Ukuran meshnya kecil (sekitar 9 mm2)



Desain rapi dan menyatu

4. Main Control Valve (MCV) Sebelum masuk ke turbin uap tekanan tinggi dari MSV terlebih dahulu melewati main steam control valve. Fungsi dari main steam control valve adalah untuk mengatur jumlah dan tekanan uap yang akan disupply masuk ke dalam turbin, selain itu berfungsi juga untuk menghentikan aliran uap masuk ke turbin bila terjadi emergency trip.

5. Bearing Pada konstruksi turbin digunakan 3 buah bearing yaitu 2 buah journal bearing yang letaknya satu di depan turbin yang satunya dibelakang turbin berfungsi untuk menahan dan menumpu gaya aksial rotor dan 1 buah thrusht bearing untuk menahan gaya aksial rotor yang letaknya di bagian front pedestal.

Gambar journal bearing no.1

Gambar journal bearing no.2

Gambar Thrust bearing 6. Lube Oil dan Control Oil Lube Oil atau Minyak Pelumas dan Control Oil berfungsi untuk melumasi bantalan turbin, mengangkat poros pada saat turning gear beroperasi dan untuk mengontrol gerakkan Main Steam Valve dan Main Control Valve.

7. Turning Gear Turnig gear berfungsi untuk memutaran poros turbin pada saat start dan shut down agar poros turbin tidak melengkung karena panas yang tidak merata. Putaran turning gear pada saat memutar poros adalah 5 rpm.

8. Bolier Boiler berfungsi untuk menghasilkan uap atau steam yang akan digunakan untuk memutar poros turbin. Pada PLTU Tarahan steam yang dihasilkan boiler untuk memutar turbin adalah Pressure 127kg/cm2 dan temperatur 5400C.

C. Sistem Kerja Dari Turbin

Tujuan dari system kerja turbin ini adalah untuk memutar generator, dimana generator ini berfungsi untuk menghasilkan tegangan listrik. Untuk memutar generator tersebut maka kita harus memutar turbin terlebih dahulu karena turbin dan generator satu poros. Di PLTU Tarahan turbin digunakan untuk memutar generator dengan cara mengubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi energi mekanik, dimana Uap atau steam yang digunakan untuk memutar turbin ini dihasilkan oleh boiler, Sebelum turbin bekerja pastikan dulu sistem-sistem yang mendukung system kerja turbin sudah bekerja dengan baik. Ada beberapa sistem pendukung seperti pendinginan, pelumasan, serta membuat vaccum pada kondensor, apabila salah satunya tidak terpenuhi maka sistem kerja turbin tidak akan bisa bekerja. 

Sstem Pendinginan

1. Start make-up water pump untuk menyuplay air demin dari make-up water tank menuju kondensor dn stand pipe 2. Close cooling water pump di start untuk menyuplaykan air yang digunakan sebagai pendingin pada alat-alat yang digunakan untuk mendukung system kerja turbin dengan tempetarur 30 0c 3. Ketika tekanan pada close cooling water sudah mencapai 6 kg/cm2 kompresor di start, setelah tekanan kompresor juga sudah mencapai 6 kg/cm2 barulah udara yang dihasilkan oleh kompresor dapat digunakan untuk menggerakan valve control yang terdapat pada alat-alat pendukung system kerja turbin 4. Setelah itu cooling water pump di start untuk menyuplaykan air laut ke kondesor, yang digunakan sebagai pendingin utama pada kondesor dengan tekanan sekitar 1,3 kg/cm2 dan temperature 30 0c 5. Akibat malakukan kerja pada alat-alat pendukung system kerja turbin, maka temperatur pada close cooling water menjadi panas sekitar 38 0c. Untuk mendinginkan close cooling water tersebut digunakan heat exchanger dengan air laut sebagai media pendingin yang diambil dari aliran pipa cooling water menuju kondesor menggunakan boster pump dan temperature close cooling water turun menjadi 300c, setelah dingin baru close cooling water dapat digunakan. Sementara cooling water yang sudah melakukan kerja di

kondesor juga mengalami kenaikan temperatur sekitar 38 0c langsung dialirkan kembali ke laut. 6. Setelah semua berjalan normal selanjutnya jalankan system pelumasan pada turbin.

o

Sistem Pelumasan

1. Star oil purifier untuk membersihkan minyak pelumas dalam tangki utama 2. Kemudian vapor extractor distart untuk menghilangkan gas atau udara yang terdapat pada ruangan tangki utama 3. Start Main Oil Pump (MOP) untuk mendinginkan bearing pada turbin dan generator dengan tekanan sekitar 2,7 kg/cm2 4. Start juga Jacking Oil Pump (JOP) untuk mengangkat poros turbin dan generator, dimana tekanan pada tiap-tiap bearingnya berbeda-beda : Bearing 1 pada turbin : 65 kg/cm2 Bearing 2 pada turbin : 100 kg/cm2 Bearing 1 pada generator : 7 kg/cm2 Bearing 2 pada generator : 8.5 kg/cm2 5. Kemudian start cop yang akan digunakan untuk menggerakkan main stop valve (MSV) dan main control valve (MCV) dengan tekanan 145 kg/cm2

Selanjutnya setelah sistem-sistem tersebut sudah jalan bikin vaccum pada kondensor. Untuk membuat vaccum di kondesor lihat High Pressure Auxilary Steam Header apakah temperaturnya sudah mencapai sekitar 250 - 340 0C dan tekanannya sudah mencapai 17 kg/cm2. apabila kondisi tersebut sudah tercapai maka start vaccum pada kondesor dapat dilakukan. Adapun langkah-langkah untuk menbuat vaccum ini adalah sebagai berikut : 1. Buka valve dari High Pressure Auxilary Steam Header, sehingga steam mengalir masuk menuju ejector. 2. Posisi valve ejector driving steam dalam keadaan tertutup, 3. Buka valve starting ejector driving steam, dimana steam dari High Pressure Auxilary Steam Header tadi terlabih dahulu dialirkan ke atmosfir untuk menarik uap atau udara yang berada didalam kondensor 4. Buka valve starting ejector air vaccum, agar uap atau udara yang terdapat di dalam kondensor tertarik keluar ikut dengan aliran steam yang mengalir ke atmosfir sehingga keadaan dalam kondensor menjadi vaccum 5. Setelah vaccum pada kondensor mencapai kondisi 0,94 kg/cm2 valve gland steam header buka. Pada turbin dilengkapi juga dengan system gland seal steam, fungsi dari gland seal steam ini adalah : 

mencegah uap bocor keluar dari dalam turbin



mencegah udara luar masuk kedalam turbin.

6. Apabila vaccum kondensor sudah mencapai 0,35 kg/cm2, valve starting ejector driving steam dan valve starting ejector air vaccum di tutup. Sementara valve ejector driving steam dibuka, sehingga aliran steam dari High Pressure Auxilary Steam Header tidak mengalir ke atmosfir lagi tapi mengalir masuk ke dalam Starting Jet Air Ejector. 7. Setelah vaccum mancapai 0,05 kg/cm2, buka turbin by-pass 8. Turbin dapat dioperasikan.

Setelah semua sistem pendukung sudah jalan, kemudian turnning motor distart untuk pemutaran awal pada poros turbin dan generator dengan putaran 5 rpm. Setelah itu turbin reset pada turbin ditarik dan turbin siap di operasikan. Peressure dan temperatur pada main steam sebelum masuk turbin tergantung dengan kondisi start-up turbin. Start-up mode

Pressure masuk turbin (kg/cm2)

Temperatur masuk turbin (0C)

Cold start

48-72

385-415

Warm start

48-72

385-415

Hot start

48-128

480-546

Very hot start

102-141

510-546

Apabila steam yang dihasilkan oleh boiler sudah mencapai pressure dan temperatur yang diinginkan, main steam akan masuk ke turbin. Sebelum masuk turbin uap masuk ke Main Stop Valve (MSV). Tujuannya adalah apabila uap yang akan masuk ke turbin tekanannya terlalu tinggi, maka aliran uap atau steam yang akan masuk ke turbin tersebut di stop. Setelah melewati Main Stop Valve (MSV) steam masuk ke Main Control Valve (MCV) atau governor, dimana fungsi dari governor adalah untuk mengontrol main steam yang masuk kedalam turbin. Kemudian main steam diarahkan masuk ke dalam turbin untuk mendorong sudusudu turbin yang dipasang pada poros, sehingga poros turbin tersebut akan berputar dan turning motor di stop. Akibat melakukan kerja di didalam turbin tekanan dan temperatur dari main steam menjadi turun sehingga menjadi uap basah, kemudian main steam dialirkan ke kondensor. Setelah main steam mauk kedalam turbin terjadi proses warming yaitu pemerataan panas pada casing turbin, dimana differential antara upper dan lower casing tidak boleh lebih dari 500C. Pada putaran 1220 rpm terjadi proses heat soak yaitu pemerataan panas pada turbin dengan putaran konstan 1220 rpm. Ketika putaran poros sudah mencapai 2850 rpm, eksitasi dijalankan dan tegangan dinaikkan 90%. Kemudian terjadi lagi proses warming, setelah proses warming selesai generator sychron dengan system.

Setelah generator sudah sychron dengan sistem, beban dapat dinaikkan sesuai dengan yang diinginkan. Pada saat beban mulai naik, maka pressure dan temperatur pada main steam juga naik. Untuk PLTU Tarahan pada beban 100 MW pressure pada main steam 127 kg/cm2 dan temperatur 5400C. Untuk menjaga putaran poros tetap 3000 rpm, maka Main Control Valve (MCV) akan mengatur aliran main steam yang masuk ke turbin. Selain digunakan untuk memutar turbin, sebagian main steam yang melewati sudu-sudu turbin juga digunakan untuk memanaskan air di LP 1, LP 2, Deaerator, HP 4 dan HP 5. Main steam yang digunakan untuk memanaskan air ini dinamakan Uap Ekstrasi. Uap ekstrasi ini mengalir keluar melalui pipa-pipa yang dipasang di sisi turbin. Pada pipa-pipa ektrasi ini terdapat Extraction Check Valve yang berfungsi untuk mencegah terjadinya uap balik dari pipa uap ekstrasi.