Turbin Uap Pada Pabrik Kelapa Sawit

TURBIN UAP PADA PABRIK KELAPA SAWIT A. DEFENISI TURBIN UAP

Turbin 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. Tergantung dari jenis mekanisme yang digerakkan turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri, seperti untuk  pembangkit listrik. Turbin uap merupakan salah satu jenis mesin yang menggunakan metode external combustion engine (mesin pembakaran luar). Pemanasan fluida kerja (uap) dilakukan di luar sistem. Prinsip kerja dari suatu instalasi turbin uap secara umum adalah dimulai dari  pemanasan air pada ketel uap. Uap air hasil pemanasan yang bertemperatur dan  bertekanan tinggi selanjutnya digunakan untuk menggerakkan poros turbin. Uap yang keluar dari turbin selanjutnya dapat dipanaskan kembali atau langsung disalurkan ke kondensor untuk didinginkan. Pada kondensor uap berubah kembali menjadi air dengan tekanan dan temperatur yang telah menurun. Selanjutnya air tersebut dialirkan kembali ke ketal uap dengan bantuan pompa. Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa turbin uap adalah mesin pembangkit yang bekerja dengan sistem siklus ter tutup.

Gambar 1. Turbin Uap

B. PRINSIP KERJA TURBIN UAP

Secara singkat cara kerja turbin uap adalah sebagai berikut : Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.Tekanan pengembangan.Tekanan uap uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya

kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel.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 turbin. 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.

C. KLASIFIKASI TURBIN UAP

Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda  berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut peoses penurunan tekanan uap sebagai berikut : 1. Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip Kerjanya a. Turbin Impulse Turbin impuls atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana berrotor satu atau  banyak (gabungan) yang mempunyai sudu-sudu pada rotor itu. Sudu biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut keluar. 

Turbin satu tahap.



Turbin impuls gabungan.



Turbin impuls gabungan kecepatan.

Ciri-ciri dari turbin impuls antara lain: 

Proses pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu diam / nosel.



Akibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan Rata.

 b. Turbin Reaksi Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerak turbin reaksi dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris, karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan sudu tetap walaupun arahnya lengkungnya berlawanan. Ciri-ciri turbin ini adalah : 

Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu Gerak



Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut Tekanan Bertingkat.

2. Klasifikasi turbin uap berdasarkan pada tingkat penurunan Tekanan Dalam Turbin 

Turbin Tunggal ( Single Stage )

Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk untuk daya kecil, misalnya penggerak kompresor, blower, dll. 

Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi ).

Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya besar. Pada turbin  bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih. Sehingga turbin tersebut terjadi distribusi kecepatan / tekanan.

Gambar. Turbin Tunggal dan Bertingkat

3. Klasifikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap 

Turbin Kondensasi.

Tekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam kompresor. 

Turbin Tekanan Lawan.

Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari

1 atm sehingga masih dapat

dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain. 

Turbin Ekstraksi.

Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk roses pemanasan lain, misalnya proses industri.

Gambar. Perbedaan Cara kerja turbin impuls dan turbin reaksi

D. KOMPONEN-KOMPONEN TURBIN UAP

Secara umum komponen-komponen utama dari sebuah turbin uap adalah sebagai berikut: 1.

CASING

Adalah sebagai penutup bagian-bagian utama turbin. 2.

ROTOR

Adalah bagian turbin yang berputar yang terdiri dari poros, sudu turbin atau deretan sudu yaitu Stasionary Blade dan Moving Blade. Untuk turbin bertekanan tinggi atau ukuran  besar, khususnya unuk turbin jenis reaksi maka motor ini perlu di Balanceuntuk mengimbagi gaya reaksi yang timbul secara aksial terhadap poros.

3. BEARING PENDESTAL Adalah merupakan kekdudukan dari poros rotor. 4. JOURNAL BEARING Adalah Turbine Part yang berfungsi untuk menahan Gaya Radial atau Gaya Tegak Lurus Rotor. 5. THRUST BEARING Adalah Turbine Part yang berfungsi untuk menahan atau untuk menerima gaya aksial atau gaya sejajar terhadap poros yang merupakan gerakan maju mundurnya poros rotor. 6. MAIN OLI PUMP Berfungsi untuk memompakan oli dari tangki untukdisalurkan pada bagian  –   bagian yang  berputar pada turbin . Dimana fungsi dari Lube Oil adalah : 

Sebagai Pelumas pada bagian  –  bagian yang berputar.



Sebagai Pendingin ( Oil Cooler ) yang telah panas dan masuk ke bagian turbin dan akan menekan / terdorong keluar secara sirkuler



Sebagai Pelapis ( Oil Film ) pada bagian turbin yang bergerak secara rotasi.



Sebagai Pembersih ( Oil Cleaner ) dimana oli yang telah kotor sebagai akibat dari  benda-benda yang berputar dari turbin akan terdorong ke luar secara sirkuler oleh oli yang masuk .

7. GLAND PACKING Sebagai Penyekat untuk menahan kebocoran baik kebocoran Uap maupun kebocoran oli. 8. LABIRINTH RING Mempunyai fungsi yang sam dengan gland packing. 9. IMPULS STAGE Adalah sudu turbin tingkat pertama yang mempunyai sudu sebanyak 116 buah 10. STASIONARY BLADE Adalah sudu-sudu yang berfingsi untuk menerima dan mengarahkan steam yang masuk. 11. MOVING BLADE Adalah sejumlah sudu-sudu yang berfungsi menerima dan merubah Energi Steam menjadi Energi Kinetik yang akan memutar generator. 12. CONTROL VALVE Adalah merupakan katup yang berfungsi untuk mengatur steam yang masuk kedalam turbin sesuai dengan jumlah Steam yang diperlukan.

13. STOP VALVE Adalah merupakan katup yang berfungsi untuk menyalurkan atau menghentikan aliran steam yang menuju turbin. 14. REDUCING GEAR Adalah suatu bagian dari turbin yang biasanya dipasang pada turbin-turbin dengan kapasitas besar dan berfungsi untuk menurunkan putaran poros rotor dari 5500rpm menjadi 1500 rpm. Bagian-bagian dari Reducing Gear adalah : 

Gear Cassing adalah merupakan penutup gear box dari bagian-bagian dalam reducing gear.



Pinion ( high speed gear ) adalah roda gigi dengan type Helical yang putarannya merupakan putaran dari shaft rotor turbin uap.



Gear Wheal ( low speed gear ) merupakan roda gigi type Helical yang putarannya akan mengurangi jumlah putaran dari Shaft rotor turbin yaitu dari 5500 rpm menjadi 1500 rpm.



Pinion Bearing yaitu bantalan yang berfungsi untuk menahan / menerima gaya tegak lurus dari pinion gear.



Pinion Holding Ring yaitu ring berfungsi menahan Pinion Bearing terhadap gaya radial shaft pinion gear.



Wheel Bearing yaitu bantalan yang berfungsi menerima atau menahan gaya radial dari shaft gear wheel.



Wheel Holding Ring adalah ring penahan dari wheel Bearing terhadap gaya radial atau tegak lurus shaft gear wheel.



Wheel Trust Bearing merupakn bantalan yang berfungsi menahan atau menerima gaya sejajar dari poros gear wheel ( gaya aksial ) yang merupakan gerak maju mundurnya  poros.

Gambar. Komponen Turbin Uap E. CARA PENGOPERASIAN TURBIN UAP

Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk menjalankan turbin uap adalah sebagai  berikut : 1.

Persiapan sebelum dijalankan

Sebelum turbin uap dijalankan terlebih dahulu kita harus persiapkan segala sesuatu yang  berhubungan dengan turbin uap tersebut, baik mengenai minyak pelumas maupun  peralatan lain. Persiapan juga meliputi pemeriksaan alat-alat, yaitu : a.

Air pendingin

 b.

Pipa air pendingin

c.

Minyak pelumas

d.

Pengecekan katup uap

e.

Keadaan uap yang akan masuk ke turbin uap

2.

Menjalankan turbin uap

1) Saat komisioning perdana : Isilah tangki minyak hingga terlihat pada gelas penduga.

2) Pengoperasian selanjutnya : a. Periksa permukaan minyak di dalam tangki. Permukaan minyak harus tampak pada gelas penduga.  b. Periksa roda tangan dari servomotor dalam keadaan tertutup habis ke kanan.

c. Periksa apakah semua kerangan kondensasi pintu uap masuk dan uap keluar sudah terbuka. Untuk pembuangan air kondensasi secara otomatis, maka pada setiap sistem uap masuk dan uap keluar harus dipasang steam tr ap otomatis dan yang harus diamati dengan berkelanjutan. d. Buka kerangan uap keluar e. Buka kerangan uap masuk. f. Tekan tombol pegas governor cantilevel. g. Putar roda tangan dari penyetel putaran (speed adjusting device) sehingga minyak tersalur ketitik-titik pelumasan secara sempurna. h. Periksa tombol trip transmitter pada posisi terangkat. Apabila belum, tekan tombol switch valve. i.

Putar roda tangan servomotor arah ke kiri hingga turbin jalan.

 j.

Teruskan putar untuk melajukan turbine pada putaran kerja.

k. Hentikan pompa turbo dengan cara menutup kerangan uap untuk i tu. l.

Putar roda tangan dari alat penyetel putaran ke kanan hi ngga governor cantilever  bekerja untuk mengatur.

m. Putar roda tangan servomotor ke kiri sampai habis, kemudian kembalikan 1/4  putaran. n. Atur putaran dengan menggunakan speed adjusting device. o. Tutup kerangan bypass pada pipa drain dan buka kerangan steam trap.  p. Buka kerangan air untuk pendingin minyak sehingga termometer pada cooler outlet menunjukkan 40-45 0C.

3.

Menghentikan turbin uap

a. Langkah Biasa 1. Putar roda tangan servomotor ke kanan sampai habis, kemudian kembalikan 1/4  putaran. Perhatian : Hanya pada waktu darurat saja, turbin boleh dimatikan melalui trip transmitter. 2. Apabila tekanan minyak pengatur turun kebawah maka turbo pompa dijalankan. 3. Hentikan pompa turbo apabila bagian-bagian turbin yang dilalui uap telah menjadi dingin sehingga bantalan tidak lagi melampaui 1000C. 4. Tutup kerangan uap masuk 5. Tutup kerangan uap keluar

6. Buka kerangan bypass pada pipa kondensasi dan tutup keran steam trap. 7. Tutup kerangan air pendingin. Perhatian: Apabila turbin berhenti secara otomatis (mandiri), maka pompa turbo harus dihidupkan dengan segera.

 b. Langkah Darurat (emergency) 1. Tekan tombol trip transmitter. 2. Atau tekan tombol solenoid valve di panel (tombol emergency). Lakukan urutan penghentian turbin secara biasa.