Turbin Uap dan Alat Bantu Untuk Sistem PLTU

Turbin uap berfungsi untuk merubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran. Uap dengan tekanan dan temperatur tinggi mengalir melalui nosel sehingga kecepatannya naik dan mengarah dengan tepat untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros. Akibatnya poros turbin bergerak menghasilkan putaran (energi mekanik). 

Prinsip Kerja Turbin uap 

Uap yang telah melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur turun hingga kondisinya menjadi uap basah. Uap keluar turbin ini kemudian dialirkan kedalam kondensor untuk didinginkan agar menjadi air kondensat, sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar generator. 

Gambar prinsip kerja turbin uap dan potongan memanjang satu silinder Pada dasarnya turbin uap terdiri dari dua bagian, yaitu casing dan rotor. 

Jenis dan karakteristik 

Jenis turbin menurut prinsip kerjanya terdiri dari 

• Turbin Impuls (aksi) 

• Turbin reaksi 

Turbin impuls atau turbin tekanan tetap adalah turbin yang ekspansi uapnya hanya terjadi pada sudu-sudu tetap atau nosel. Ketika uap melewati sudu tetap, maka tekanan turun dan uap mengalami peningkatan energi kinetik. Sudu-sudu tetap berfungsi sebagai nosel (saluran pancar) dan mengarahkan aliran uap ke sudu-sudu gerak. Sedangkan turbin reaksi penurunan tekanan terjadi pada sudu tetap dan sudu gerak. Kedeua jenis turbin ini mempunyai karakteristik yang berbeda seperti ditunjukkan dalam gambar dibawah. 

Jenis turbin menurut banyaknya silinder 

• Single cylinder 

• Multi cylinder 

Jenis turbin menurut arah aliran uap 

• Single flow 

• Double flow 

Konstruksi dan Bagian Utama
a. Casing 

Casing adalah bagian yang diam merupakan rumah atau wadah dari rotor. Pada casing terdapat sudu-sudu diam yang dipasang melingkar dan berjajar terdiri dari beberapa baris yang merupakan pasangan dari sudu gerak pada rotor. Sudu diam berfungsi untuk mengarahkan aliran uap agar tepat dalam mendorong sudu gerak pada rotor. 

Gambar Bagian utama turbin uap.

b. Rotor 

Rotor adalah bagian yang berutar terdiri dari poros dan sudu-sudu gerak yang terpasang mengelilingi rotor. Jumlah baris sudu gerak pada rotor sama dengan jumlah baris sudu diam pada casing. Pasangan antara sudu diam dan sudu gerak disebut tingkat (stage). Sudu gerak berfungsi untuk merubah energi kinetik uap menjadi energi mekanik. Selain casing dan rotor turbin dilengkapi dengan bantalan, katup utama, turning gear, dan sistem-sistem bantu seperti sistem pelumasan, sistem jacking serta sistem perapat . 

Gambar rotor turbin uap 

c. Bantalan 

Fungsi bantalan adalah untuk menopang dan menjaga rotor turbin agar tetap pada posisi normalnya. Ada dua macam bantalan pada turbin, yaitu :

• Bantalan journal yang berfungsi untuk menopang dan mencegah poros turbin dari pergeseran arah radial 
• Bantalan aksial (thrust beaqring) yang berfungsi untuk mencegah turbin bergeser kearah aksial. 

Di dalam bantalan kemungkinan dapat terjadi kontak (gesekan) antara bagian yang berputar dengan bagian yang diam. Untuk mengurangi akibat gesekan, maka pada bantalan diberikan minyak pelumas bertekanan. 

Gambar bantalan jurnal. 

e. Katup utama 

Katup utama turbin terdiri dari main stop valve (MSV) dan governor valve (GV). Pada turbin dengan kapasitas > 100 MW dilengkapi dengan katup uap reheat, yaitu reheat stop valve (RSV) dan interceptor valve (ICV). 

Main Sop Valve (MSV) 

Katup ini berfungsi sebagai katup penutup cepat jika turbin trip atau katup pengisolasi turbin terhadap uap masuk. MSV bekerja dalam dua posisi, yaitu menutup penuh atau membuka penuh. Pada saat turbin beroperasi MSV membuka penuh. Sebagai penggerak untuk membuka MSV digunakan tekanan minyak hidroli. Sedangkan untuk menutupnya adalah dengan kekuatan pegas. 

Gambar Main stop valve 

Governor Valve 

Turbin harus dapat beroperasi dengan putaran yang konstan pada beban yang berubah ubah. Untuk membuat agar putaran turbin selalu tetap digunakan governor valve yang bertugas mengatur aliran uap masuk turbin sesuai dengan bebannya. Sistem governor valve yang digunakan umumnya adalah mechanic hydraulic (MH) atau electro hydraulic (EH). 

Gambar prinsip kerja katup governor 

Sistem Pelumasan 

Pelumasan bantalan sangatlah penting sehingga turbin tidak boleh diputar tanpa adanya pelumasan. Parameter utama dari sistem pelumasan adalah tekanan. Untuk menjamin tekanan minyak pelumas yang konstan disediakan beberapa pompa minyak pelumas 

• Main oil pump (MOP) 
• Auxiliary oil pump (AOP). 
• Emergency oil pump (EOP) 

Main oil pump adalah pompa pelumas utama yang digerakan oleh poros turbin sehingga baru berfungsi ketika putaran turbin telah mencapai lebih besar 95 %. 

Auxiliary oil pump adalah pompa yang digerakkan dengan motor listrik AC. Pompa ini berfungsi pada start up dan shut down turbin serta sebagai back bila tekanan minyak pelumas dari MOP turun. 

Emergency oil pump adalah pompa yang digerakkan dengan motor listrik DC dan digunakan sebagai cadangan atau darurat ketika pasok listrik AC hilang. 

Gambar sistem pelumasan 

Sistem jacking oil 

Pada turbin kapasitas besar, berat rotor juga besar sehingga dalam keadaan diam rotor tersebut akan menyingkirkan lapisan minyak pelumas dari permukaan poros dan bantalan. Dalam keadaan seperti ini bantalan atau poros akan rusak bila diputar. Untuk menghindari kerusakan akibat tiadanya pelumasan diantara poros dan bantalan, maka digunakan sistem jacking oil. Jacking oil berfungsi untuk mengangkat poros dengan minyak tekanan tinggi. 

Turning Gear 

Rotor turbin yang berat dan panjang apabila dibiarkan dalam keadaan diam dalam waktu yang lama dapat melendut. Pelendutan menjadi lebih nyata apabila dari kondisi operasi yang panas langsung berhenti. Untuk mencegah terjadinya pelendutan, maka rotor harus diputar perlahan secara kontinyu atau berkala. 

Alat untuk memutar rotor turbin ini disebut turning gear atau barring gear. Turning gear digerakkan dengan motor listrik melalui roda gigi dengan kecepatan putar antara 3 - 40 rpm. Turning gear juga memberikan torsi pemutar awal turbin ketika turbin start. Turning gear biasanya dipasang pada sisi turbin tekanan rendah atau diantara turbin dan generator. 

Sistem Perapat poros 

Celah diantara casing (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang berputar) turbin menyebabkan terjadinya kebocoran uap keluar atau udara masuk turbin. Untuk mencegah kebocoran pada celah tersebut dipasang perapat. 

Sistem perapat dilakukan dengan memasang labirin (sirip-sirip) pada casing maupun rotor secara berderet. Tetapi perapat yang hanya menggunakan labirin masih memungkinkan terjadinya kebocoran. Untuk itu pada labirin diberikan fluida uap sebagai media perapat (gland seal steam). 

Gambar sirkit uap perapat (gland seal steam) 

Sistem PROTEKSI 

Turbin uap merupakan komponen PLTU yang penting dan mahal, oleh karena itu turbin dilengkapi dengan peralatan proteksi (Turbin Protective Device) yang berfungsi untuk mengamankan turbin dari kemungkinan terjadinya kerusakan fatal. Peralatan proteksi turbin akan bekerja bila salah satu sirkit pengaman energize. Kerja sistem proteksi turbin adalah menutup (trip) katup penutup cepat (MSV) turbin yang merupakan katup isolasi uap masuk. 

Sistem proteksi akan men trip turbin bila salah satu dari berikut ini terjadi : 

• Putaran lebih (overspeed) 
• Tekanan pelumas bantalan rendah (low bearing oil press) 
• Keausan bantalan aksial tinggi (hing thrust wear) 
• Vakum kondensor rendah (low vacuum condenser) 
• Tombol trip turbin ditekan (emergency PB) 

Gambar sistem proteksi turbin

Video Pendukung Terkait pengoperasian Unit PLTU

Related Posts