Cara Kerja dan Komponen Turbin PLTA RENUN

TURBIN

2.1 Turbin

Turbin pertama kali ditemukan di Prancis yang memiliki banyak sungai, yang ditemukan oleh Benoit Fourneyton dan dikembangkan pada tahun 1875 oleh James B.Francis bersama-sama dengan Boyden dan A.H. Swaim di Amerika yang sangat efisien untuk digunakan. Turbin tersebut sampai kini banyak digunakan dan terkenal dengan nama Turbin Francis. Pada pengembangan Turbin air sama halnya dengan Turbin uap dan gas, saling berpengaruh. Disamping pengembangan teori dan kemampuan menggunakan model dan alat dalam melakukan studi dan penelitian, ternyata adanya intensif juga mendorong perkembangan supaya pemakaian Turbin air lebih efisien. Dalam pengembangan proyek pembangkit listrik di negara kita merupakan usaha pengadaan tenaga listrik dalam memenuhi kebutuhan manusia akan listrik, karena listrik sangat penting untuk kebutuhan manusia. Pada pusat pembangkit tenaga listrik akan menjadi pengembangan teknologi konversi panas pada penggunaan bahan bakar minyak dan gas alam menjadi energi mekanis. Dimana energi mekanis ini yang akan memutar generator listrik sehingga diperoleh energi listrik.

2.2 Klasifikasi Turbin Air

Turbin air merupakan komponen utama dari sebuah unit PLTA yang mengambil tenaga (daya) dari air sebagai fluida kerjanya. Turbin air berfungsi sebagai alat yang merubah energi fluida (energi kinetik, energi potensial) dari air menjadi energi mekanik. Setelah peristiwa perubahan energi potensial menjadi energi kinetik secara berangsur-angsur melalui pipa pesat atau saluran selanjutnya air memutar sudu-sudu gerak (runner). Oleh runner energi kinetik dirubah menjadi energi mekanik yang selanjutnya diteruskan oleh poros Turbin sehingga dapat menggerakan generator dan menghasilkan energi listrik.

Efisiensi PLTU batubara

https://www.blogger.com/blogger.g?blogID=4893352573915100228#editor/target=post;postID=5180190396500882314;onPublishedMenu=allposts;onClosedMenu=allposts;postNum=0;src=link

2.2.1 Ditinjau dari kedudukan porosnya Turbin air dibagi menjadi dua jenis:

Turbin Horizontal 

Turbin Vertical

2.2.2 Ditinjau dari fluida kerjanya dibagi menjadi dua jenis

1. Turbin Reaksi

Turbin reaksi ialah Turbin diamana air yang melewati runner mengalami penurunan tekanan baik pada sudu pengatur maupun pada runner. Beberapa jenis Turbin Reaksi adalah Turbin Francis,Turbin Propeller ,dan Turbin Kaplan.

2. Turbin Impuls

Turbin impuls ialah Turbin dimana proses penurunan tekanan airnya terutama terjadi didalam diatributor / nozlenya dan tidak terjadi pada sudu-sudu jalannya. Salah satu jenis Turbin Implus adalah Turbin Pelton.

2.2.3 Ditinjau dari arah aliran air:

1. Turbin Radial

Turbin radial ialah Turbin dimana aliran air yang melewati runner dalam arah radial. Salah satu jenis Turbin radial adalah Turbin Pelton.

2. Turbin Aksial 

Turbin aksial ialah Turbin dimana aliran air yang melewati runner dalam arah aksial. Salah satu jenis Turbin Aksial adalah Turbin proppeler,dan Turbin kaplan.

3. Turbin Radial Aksial

Turbin radial aksial ialah Turbin dimana air yang masuk ke runner dalam arah radial dan setelah keluar dari runner dalam arah aksial. Salah satu jenis Turbin radial aksial adalah Turbin Francis.

Pada pembangkit listrik tenaga air, Turbin air diklasifikasikan menjadi High Head, Medium Head, dan Low Head. Tidak ada batasan pasti yang dapat ditetapkan untuk masing-masing kelas namun umumnya adalah sebagai berikut:

1. Low Head umumnya untuk tinggi jatuh lebih kecil dari 100 feet.
2. Medium Head untuk tinggi jatuh antara 100 - 800 feet.
3. High Head untuk tinggi jatuh diatas 800 atau 1000 feet.

Jenis Turbin yang digunakan untuk pembangkitan tergantung pada jumlah air head yang ada dan faktor ekonomi.

Gambar Runner Turbin Francis

2.3 Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari Turbin air adalah air yang berasal dari Penstock masuk ke Spiral Case dengan tekanan tertentu kemudian aliran air didistribusikan ke Stay Vane besarnya kapasitas air diatur oleh Guide Vane. Guide vane dihubungkan dengan gate ring atau regulating ring melalui lever, sedangkan gate ring itu sendiri dihubungkan dengan servo motor dengan perantara poros servo. Pada saat Guide Vane membuka maka air mendorong Blade atau sudu-sudu Runner sehingga Runner berputar. Runner tersebut terhubung dengan Shaft (Shaft Turbin) sehingga Shaft pun juga ikut berputar dimana shaft tersebut terhubungkan dengan rotor pada generator melalui kopling sehingga rotor pada generator pun ikut berputar . Air yang mendorong blade atau sudu-sudu runner keluar ke druft tube, selanjutnya air dibuang ke tailrace.

Gambar Bagian-bagian Turbin Air

2.4 Bagian-bagian utama Turbin air

2.4.1 Main Inlate Valve (MIV)

Main Inlate Valve (MIV) sering juga disebut katup induk. MIV ialah katup yang dipasang antara ujung bawah penstock dan sisi masuk turbin yang berfungsi untuk menutup aliran air masuk ke turbin disaat turbin tidak beroperasi dan pada PLTA tertentu katup ini juga berfungsi sebagai pengaman dalam menghentikan turbin bila tekanan minyak hilang.

MIV dilengkapi dengan katup bypass yang fungsinya untuk menyamakan tekanan air pada kedua sisi katup sebelum katup utama dioperasikan. Biasanya jenis katup yang digunakan adalah :

• Katup kupu-kupu (Buterfly valve)
• Katup sorong (Slince gate)
• Katup putar (rotary valve)

Gambar Main Inlate Valve

2.4.2 Spiral Case

Spiral case berfungsi untuk mengumpulkan, mendistribusikan dan mengarahkan aliran air kearah guide vane dan selanjutnya ke arah sudu-sudu pada runner untuk menghasilkan daya keluaran turbin yang optimal. Bentuk dari spiral case ini seperti rumah keong yang dimaksudkan agar distribusi tekanan dan kecepatan air akan selalu sama di seluruh guide vane.

Spiral case mempunyai satu manhole dengan diameter 500 mm dan tutupnya dirancang agar membuka kearah luar. Gantungan luar tutup manhole dan kaki-kaki gantungan terbuat dari baja. Disekeliling tutup manhole dilapisi karet dengan diameter ketebalan 6 mm dan menyatu dengan bolts dan nuts untuk keperluan sealing.

Saat tutup manhole dibuka untuk pemeliharaan, karet pelapis tutup harus diganti dengan yang baru waktu tutup dipasang kembali untuk menjaga kekuatan seal yang baik.

2.4.3 Stay Vane

Stay vane berfungsi untuk menahan spiral case serta berguna untuk mengarahkan dan mendistribusikan aliran air secara merata menuju guide vane.

2.4.4 Regulating Ring

Regulating Ring berfungsi untuk merubah gerakan tranlasi dari servomotor menjadi rotasi yang dapat memutar guide vane secara bersamaan

2.4.5 Guide Vane

Guide vane berfungsi untuk mengatur air masuk Turbin dari debit maksimal sampai debit nol

2.4.6 Shaft Turbin

Shaft turbin berfungsi untuk mentransfer putaran dari runner ke generator melalui kopling.

2.4.7 Guide Bearing

Guide bearing berfungsi sebagai bantalan untuk menahan beban radial akibat putaran poros. 

2.4.8 Draft tube

Draft Tube berfungsi untuk menghubungkan spiral case ke tail race.

2.4.9 Runner

Runner berfungsi untuk merubah energi kinetik dan potensial menjadi energi mekanik berupa putaran poros turbin. Runner pada turbin francis dan propeller letak daun sudunya tetap, sedangkan pada turbin kaplan sudut pemasukkan sudu runner dan sudut keluarnya bisa diubah-ubah dengan tujuan agar runner bisa secara cepat dan langsung mengimbangi respon air bila terjadi perubahan kecepatan air, sehingga putaran poros turbin tetap stabil. Disamping untuk mengatur daya yang diperlukan. 

2.4.10 Tail Race

Tail race berfungsi sebagai tempat pembuangan air dari yang melalui draft tube.

Unit PLTA Renun menggunakan Turbin air dengan runner jenis Francis dengan kapasitas daya terpasang sebesar 42 MW baik pada Unit 1 maupun Unit 2

Berikut ini adalah data spesifikasi dari Turbin yang dipakai di Unit PLTA Renun:

1. Type : Francis Turbin
2. Runner Nominal Diameter : 1000 mm
3. Inlet Diameter : 1696 mm
4. Number of Blades : 30
5. Weight ( runner Only ) : 2.5 Kgs
6. Shaft Orientation : Vertical
7. Syncronous Speed : 750 rpm
8. Runaway Speed : 1275 rpm
9. Rated Head : 434.6 m
10. Rated Output : 42 MW
11. Rated Flow : 10.42 m3/s
12. Min. Head for rated P max. : 430.3 m
13. Max. Output : 42 MW
14. Thrust Toward Suction Cone
15. Normal : 25 Tonnes
16. Runaway : 43.6 Tonnes
17. Max : 43.6 Tonnes
18. Min : -4.4 Tonnes
19. Load Rejection

• Max Spiral Pressure : 582 m
• Max Speed : 1087.5 m
• Max Speed Rise : 45 %

1. Guide
2. Closing Rate : 6.0 Initial 14.0 Second
3. Opening Rate : 25.0

2.5 Perhitungan mencari daya (P)

Formula mencari daya (P):

P = Q.g.h.þ.ŋ

Keterangan:

Q = debit air (m3/s)

h = head/tinggi (m)

g = gravitasi bumi (9,8 m/s)

þ = masa jenis air (1000)

ŋ = 0,95 %

2.5.1 PLTA Renun

Dik: Q = 10,42 m3/s

h = 430,3 m

g = 9,8 m/s

Þ = 1000

ŋ = 0,95 %

Dit: P ?

Penyelesaian

P = Q x g x h x þ x ŋ

= 10.42 m3/s x 9.8 m/s x 430.3 m x 1000 x 95 %

= 42.160.632,92 Watt

= 42 MW (Mega Watt)

Cara Kerja dan Komponen Turbin PLTA RENUN 2017-01-29T00:49:00-08:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: frf