Pengetahuan Tentang Turbin

Proses Fisika yang terjadi pada Turbin Gas

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut :

1. Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan
2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar.
3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle).
4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.

Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Pada ruang pembakaran, terjadi proses pembakaran merupakan kombinasi kimia dari tiga elemen yaitu udara bahan bakar dan api. Bahan bakar yang digunakan untuk turbin gas adalah hidrokarbon. Udara yang bertekanan tinggi dari kompresor memasuki ruang pembakaran, saat itu juga bahan bakar di semprotkan oleh fuel injector sehingga terjadi pembakaran yang menghasilkan udara yang bertekanan dan berkecepatan tinggi. Inilah yang dimanfaatkan oleh turbin untuk menghasilkan daya. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

Turbin Gas

  

2. Komponen Turbin Gas

Turbin gas tersusun atas komponen-komponen utama seperti air inlet section, compressor section, combustion section, turbine section, danexhaust section. Sedangkan komponen pendukung turbin gas adalah starting equipment, lube-oil system, cooling system, dan beberapa komponen pendukung lainnya. Berikut ini penjelasan tentang komponen utama turbin gas :

Air Inlet Section, Pada bagian ini berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari :

• Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya terdapat peralatan pembersih udara.
• Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel yang terbawa bersama udara masuk.
• Pre-Filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet house.
• Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam kompresor aksial.
• Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor.
• Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan
  
  
  Compressor Section. Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan tinggi yang dapat menimbulkan daya output turbin yang besar. Aksial flow compressor terdiri dari dua bagian yaitu :
  • Compressor Rotor Assembly. Merupakan bagian dari kompresor aksial yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang mengompresikan aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yang disusun kosentris di sekeliling sumbu rotor.
  • Compressor Stator. Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari:
  • Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide vane.
  • Forward Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat empat stage kompresor blade.
  • Aft Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade tingkat 5-10.
  • Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya udara yang telah dikompresi.
  
  
  

  

Combustion Section. Pada bagian ini terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida kerja yang berupa udara bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas yang diubah menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari keseluruhan sistem adalah untuk mensuplai energi panas ke siklus turbin. Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen berikut yang jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan turbin gas. Komponen-komponen itu adalah :

• Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran antara udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk.
• Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.
• Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liner.
• Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar.
• Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin gas.
• Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion chamber.
• Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.

        Turbin Section. Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak compresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan kira-kira 60 % digunakan untuk memutar kompresornya sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan.
Komponen-komponen pada turbin section adalah sebagai berikut :

• Turbin Rotor Case
• First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage turbine wheel.
• First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa putaran rotor.
• Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas ke second stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua turbin wheel.
• Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.
  
  
  
  
  
  Exhaust Section. Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas. Exhaust section terdiri dari beberapa bagian yaitu :(1) Exhaust Frame Assembly, dan (2) Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip. Pada exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip. 
  
  
  Bagaimana pelumas untuk Turbin , spesifikasi dan properties  apa yang di butuhkan oleh pelumas turbin yang bisa mencapai rotasi per menit bisa sampai 50.000 ??? akan saya bahas di blog ini pada artikel yang lain . Terima Kasih .....Semoga bermanfaat !!