GAS TURBINE GENERATOR

GAS TURBINE GENERATOR

DASAR GAS TURBINE

n  FUNGSI UNIT :

Turbin gas berfungsi untuk menggerakkan mesin kerja seperti Kompressor atau Generator listrik, sehingga dihasilkan sesuatu kerja berupa tekanan atau tenaga listrik

n  KONSEP DASAR :

Prinsip kerja sebuah turbin bisa dicontohkan pada kincir angin, kecepatan putaran kincir angin tergantung dari kuat nya hembusan angin yang ada, diameter sudu-sudu dan beban dari kincir angin tersebut

n  Pada turbine gas, tenaga penggerak sudu-sudu turbin berasal dari campuran udara yang dikompresi

n  Tenaga yang dihasilkan oleh turbin sebagian dipakai untuk menggerakkan Kompressor yang mensupply udara dalam ruang bakar, sebagian lagi dipakai untuk keperluan lain, misalnya pembangkit listrik dll

n  Kompressor udara bergerak bersama-sama dengan turbin menghisap udara dari atmosfir, kemudian dikirim ke ruang bakar.

n  Didalam ruang bakar dimasukkan bahan bakar (gas bumi atau solar), dan kemudian dinyalakan sehingga menjadi terbakar.

n  Campuran udara dan hasil pembakaran yang bertekanan, mengalir dan mengembang melalui sudu-sudu turbin dan menggerakkan rotor dari turbin gas tersebut.

n  Gas panas setelah menggerakkan turbin, dialirkan ke atmosfir atau juga dimanfaatkan panasnya untuk keperluan lain.

n  Bisa juga  gas buang tersebut masih dimanfaatkan untuk membangkitkan steam.

n  Dari penjelasan diatas terlihat energi yang dibutuhkan oleh system pada hakekatnya dipenuhi dari hasil pembakaran gas bumi di ruang bakar, sedangkan distribusi energinya bisa digambarkan dengan gambar dibawah ini :

                    

H1–H2 adalah energi yang dibutuhkan untuk mengerakkan compressor (We).

H3-H4 adalah energi yang dibutuhkan untuk menggerakkan Turbin (Wt).

H2-H3 adalah energi yang dihasilkan oleh pembakaran gas bumi dan udara di ruang bakar (Qh).

n  Sedangkan energi yang diberikan ke USER, dalam hal ini Generator Listrik, adalah selisih tenaga yang dihasilkan oleh turbin dikurangi dengan energi untuk menggerakkan compressor atau Wt-Wc, tentu saja setelah energi untuk masing-masing alat sudah dikalikan dengan effisiensinya.

n  Karena produk akhir dari turbin gas adalah listrik dan sumber energi berasal dari gas bumi, maka jumlah kebutuhan listrik akan mengontrol jumlah gas bumi yang dibutuhkan untuk pembakaran dan operasi dari gas turbin.

n  Untuk meningkatkan effisiensi pemakaian gas bumi, maka gas buang dari gas turbin, dimanfaatkan untuk membangkitkan steam yang dinamakan Waste Heat Boiler (WHB).

URAIAN PROSES

n  Bila starting system dari turbin diaktifkan dan cluth sudah tersambung, maka rotor turbin akan ikut berputar dan unit yang terhubung pada rotor (compressor, turbin, generator), juga akan ikut berputar.

n  Bila kompressor mulai berputar, maka udara luar akan terhisap oleh kompressor.

n  Untuk menhindari kompressor surging selama start-up, maka blow off valve dari stage-11 akan terbuka dan Inlet Guide Vane (IGV) akan di setting pada posisi minimum.

n  Bila speed sudah mencapai 95%, valve pada stg-11 akan tertutup dan IGV mulai bergerak membuka pada posisi normal operasi 

n  Udara dari kompressor akan mengalir ke combustion chamber.

n  Fuel gas (gas alam / solar) dari battery limit akan masuk ke combustion chamber juga bercampur dengan udara dan dinyalakan dengan bantuan sprak plug (busi).

n  Apabila satu burner sudah menyala, maka burner-burner berikutnya juga akan mulainmenyala juga.

n  Gas panas dari combustion chamber, mengalir ke transition piece (10 buah) yang terletak pada combustion chamber liner dan dari sini mengalir ke turbine yang terdiri dari 3 stage.

n  Tiap stege terdiri dari jajaran nozzle yang dilengkapi dengan turbine bucket.

n  Di nozzle-nozzle ini kecepatan gas meningkat dan kenaikkan kecepatan gas   kemudian menggerakkan turbine bucket, sehingga seluruh rotor mulai berputar.

n  Setelah melalui stage ketiga, gas kemudian mengalir ke exhaust duct untuk dimanfaatkan panasnya sebagai pembangkit steam di Waste Heat Boiler (WHB).

n  Pola aliran dari mulai udara masuk mengalir ke kompressor, ke ruang bakar bercampur dengan fuel gas dan dipakai untuk menggerakkan turbin dan keluar ke exhaust duct, dinamakan gas path

ALAT-ALAT UTAMA PADA GAS TURBIN

n  KOMPRESSOR

Kompressor berfungsi untuk mensupply udara pembakaran dan pendinginan pada bagian-bagian lainnya seperti dinding ruang bakar, rotor dan sudu-sudu turbin.

n  RUANG BAKAR.

Ruang bakar terdiri dari burner, nozzle dan busi untuk penyalaan.

n  FILTER UDARA

Agar udara yang dikompressi tidak mengandung kotoran-kotoran yang bisa mengotori dan merusak sudu-sudu kompressor, maka udara harus di filter dulu.

Filter harus selalu dimonitor tingkat kekotorannya dan harus dilakukan penggantian bila tingkat kekotorannya sudah mencapai tingkat tertentu.

n  PRIME MOVER (PENGGERAK MULA)

Untuk memutar rotor pada saat pertama kali, maka dipasang suatu system penggerak mula yang digerakkan oleh motor atau diesel.

Diesel dihubungkan dengan rotor turbin dengan sebuah coupling khusus (clutch), jika putaran turbin sudah lebih tinggi dari putaran diesel, maka coupling akan secara automatis akan terlepas.

n  OIL SYSTEM.

Untuk menghindari keausan pada peralatan yang berputar dan untuk mengontrol operasi dari peralatan, maka pada gas turbin dilengkapi dengan oil system.

Oil system pada gas turbin di tampung pada reservoir oli yang kemudian dipompakan dan didistribusikan untuk :

A.  LUBRICATING OIL : Sebagian besar oli dipakai untuk pelumasan bearing-bearing pada kompressor dan generator.

B.  Hydraulic oil ini adalah lube oil yang dipompakan lagi untuk keperluan penggerak dari system kontrol peralatan-peralatan.

PENJELASAN

1.    KOMPRESSOR

Salah satu komponen utama dari gas turbin adalah kompressor.

Yang dimaksud dengan kompressor adalah alat yang dipergunakan untuk memanpatkan suatu fluida gas.

 Bila suatu gas didalam suatu ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas akan mengalami pemanpatan atau biasa disebut kompressi, sehingga tekanan gas pada ruangan tersebut akan naik atau bila gas dimasukkan pada suatu tempat dan diputar dengan kecepatan tinggi, maka gas akan mengalami kenaikkan kecepatan dan tekanan karena adanya gaya sentrifugal.

Secara umum kompressor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa katagori:

n  DIPLACEMENT KOMPRESSOR : Kompressor yang cara pemampatannya dicapai dengan memperkecil ruang kompressi, kemampuan kompressi tinggi, tetapi flow yang dihasilkan rendah.

Yang termasuk jenis kompressor ini:

A.  Reciprocating kompressor

B.  Rotary kompressor.

n  TURBO KOMPRESSOR: Kompressor yang cara kompressinya terjadi karena gas dinaikkan kecepatannya dengan bantuan impeller atau blade.

Gas masuk melalui sebuah inlet nozzle menuju ke blade atau impeller.

Pada blade atau impeller tenaga dipindahkan ke gas dengan bertambahnya kecepatan.

Setelah dari impeller, atau blade, gas kemudian dilewatkan ke diffuser dan return bend dimana kecepatan dari gas akan diturunkan dengan mempersempit ruangan (pengurangan volume).

Dengan adanya pengurangan kecepatan maka gas densitynya naik dan tekanan menjadi lebih tinggi 

n  Dengan fungsi seperti diatas, maka turbo kompressor disebut sebagai Dynamic Mechine, karena kompressi dicapai dengan cara adanya kerja dinamis dari blade dan diffuser.

Yang termasuk kompressor jenis ini :

A.  CENTRIFUGAL KOMPRESSOR : Kompressor yang arah alirannya radial terhadap shaft, berkemampuan menghasilkan flow dan tekanan tinggi.

B.  AXIAL FLOW KOMPRESSOR : Arah alirannya sejajar dengan shaft, berkemampuan menghasilkan flow yang sangat tinggi, tetapi dischargenya sangat rendah.  Kecepatan gas yang dihasilkan oleh putaran blade dirubah menjadi tekanan di stator.

n  Axial Flow Kompressor Yang terdiri dari rotor dan casing kompressor termasuk didalam casing kompressor adalah Inlet Guide Vane (IGV) dan 2 outlet guide vane.

Udara mengalir diantara rotor dan stator blade dimana udara di kompressikan dari satu stage ke stage berikutnya secara seri.

Blade pada rotor mensupply tenaga yang dibutuhkan untuk memanpatkan udara pada setiap stage dan blade pada stator mengarahkan udara masuk ke blade rotor berikutnya.

Udara hasil kompressi kemudian mengalir ke combustion chamber sebagai udara pembakaran, sebagian udara dialirkan untuk pendinginan di turbin bucket dan sealing di bearing. 

BAGIAN-BAGIAN UTAMA DARI KOMPRESSOR UDARA

n  1.  Rotor : terdiri dari rotor blade, wheels dan dilengkapi dengan thrust dan journal bearing.

n  2.  Stator : terdiri dari

   a.  Inlet casing, terdiri dari stator yang berfungsi mengarahkan aliran udara ke rotor blade.  Pada casing juga terdapat IGV yang berfungsi untuk mengontrol jumlah udara yang dibutuhkan.  IGV ring yang memutar Pinion Gear,

b.  Forward casing, terdiri dari 4 stage stator pertama.

c.  AFT casing, terdiri dari stage ke 5 sampai ke 10.  Dari casing pada stage ke 5, udara dikeluarkan digunakan untuk supply sealing dan cooling, sedangkan dari stage 11 dipakai untuk blow off pada saat start-up dan shut down..

d.  Discharge casing, terdiri dari stage 11 s/d 17 dan terletak diantara forward dan aft casing. 

Bentuk blade dari stator dan rotor kompressor didesign seperti airfoil untuk menghasilkan effisiensi yang tinggi.

Blade terletak pada wheel dan disusun berjajar seperti bulu pada ekor burung dara (dove tail)

n  Combustion Chamber

Combustion chamber atau ruang bakar adalah tempat dimana udara dari kompressor dan fuel (gas bumi, solar) bercampur dan dibakar.

Ruang bakar juga dilengkapi dengan busi (sprak plug) untuk penyalaan pertama.

Untuk mendektesi nyala api dari burner, dipasang flame detector, bila burner mati maka flame detector akan mengaktifkan interlock trip system.

Jumlah burner diruang bakar ada 10, dilengkapi dengan nozzle untuk menyemburkan fuel dan udara agar pencampurannya bagus.

Jumlah fuel yang di injeksikan diatur oleh ratio valve yang diatur oleh system pengontrolan di generator.

n  Turbin

Pada prinsipnya sebuah turbin terdiri atas satu atau beberapa wheel yang disekelilingnya mempunyai blade atau sudu-sudu.

Wheel yang diletakkan pada shaft akan berputar bila blades ditekan / didorong oleh suatu fluida (gas atau cairan).

Campuran udara dan gas dari ruang bakar yang bertekanan tinggi dilewatkan ke nozzle yang ada didepan sudu-sudu turbin.

Tekanan gas akan mengalami penurunan, tetapi kecepatannya akan naik.

Gas dengan kecepatan tinggi ini kemudian disemprotkan ke sudu-sudu yang ada disekeliling roda, sehingga roda dapat berputar menggerakkan poros turbin.

Energi yang dipakai untuk menggerakkan turbin adalah selisih dari energi inlet dikurangi dengan energi yang tersisa dari outletnya.

Menurut alirannya turbin dibedakan menjadi :

n  1.  Turbin aksi : Shaft berputar karena sudu menerima gaya dorong yang dihasilkan oleh adanya tumbukan uap ke sudu-sudu.

n  2.  Turbin reaksi : Prinsip kerja dicontohkan seperti alat penyiram air, fluida masuk dari bagian tengah (poros) dan keluar dari pipa-pipa yang terpasang pada poros, dengan adanya aliran dari poros ke jari-jari, maka shaft akan berputar.  Kecepatan putaran dari shaft tergantung dari besarnya pancaran yang keluar dari jari-jari.

Dilihat dari medianya yang dipakai turbin diklasifikasikan menjadi :

n  1.  Turbin air yaitu turbin yang mendapat tenaga dari air yang dialirkan ke sudu-sudu, contoh turbin air yang dipakai di bendungan.

n  2.  Turbin uap yaitu turbin yang digerakkan oleh tenaga uap/steam.

Turbin gas yaitu turbin yang digerakkan oleh campuran gas panas hasil pembakaran udara dan bahan bakar.

SISTEM PENGAMANAN PADA GAS TURBINE

Untuk melindungi peralatan pada gas turbine dan alat-alat lainnya.

System dilindungi dengan beberapa system pengaman

n  A.  Over speed trip, yaitu suatu system detector terhadap kecepatan turbin yang diijinkan.

n  B.  System pemadam kebakaran, Yaitu suatu system detector terhadap kebakaran yang akan mengaktifkan pemadaman secara otomatis dan menstop operasi dari turbin, media yang dipakai untuk pemadaman adalah gas CO2.

n  C.  Pengatur kecepatan : Karena turbin dikontrol oleh generator maka speed dari turbin gas akan mengikuti variabel pada generator, pada prinsipnya pengaturan speed adalah pengaturan jumlah gas yang dibakar di ruang bakar karena speed selalu dipertahankan konstan.

n  D.  Kontrol temperatur : Temp gas dari ruang bakar harus dijaga tidak melebihi dari yang diijinkan, bila temp naik maka alarm akan menyala dan temp kontroler akan mengatur supply udara ke ruang bakar atau bila udara yang di supply sudah maks, maka kontroler akan memerintahkan untuk pengurangan bahan bakar ke ruang bakar.

Bisnis antar-jemput sekolah

     setiap ajaran baru, para orangtua sibuk memilih sekolah dengan segala kelabihan dan fasilitas yang menunjang oleh penyelenggara pendidikan. trmasuk soal urusan fasilitas antar-jemput sekolah. biasanya orang tua memilih antar jemput dengan berbagai alasan. terutama soal pelayanan dan keamaan namun hal-hal lain seperti kenyamanan, ketepatan waktu, dan fleksibelitas juga di pertimbangkan oleh para orangtua.
      kondisi ini mebuka peluang bisnis bagi  kita. selain menguntungkan, bisnis ini juga mudah pengelolaannya. modal yang harus kita sediakan yang pasti adalah mobil jempuatan dan sopir.  operassionalnya juga tidak ribet, hanya dijam pergi dan pulang sekolah. waktu sibuk dalam bisnis ini adalah pagi sebelum anak pergi sekolah dan siang atau sore saat anak pelang sekolah. namun jika tidak sibuk dan sempat mengelolanya sendiri itu lebih baik, apalagi jika pelanggan satu sekolah dengan anak kita. anggap saja menjemput si kecil dan kawan-kawannya.
      disarankan bagi anda yg ingin memulai usaha ini, peleihlah jenis mobil yang dapat menampung lebih banyak, otomatis semakin banyak yang ditampung maka omset juga akan lebih. tidak masalah mobil baru atau bekas, yang penting anak merasa nyaman dan aman. namun bagi anda yang telah  memiliki mobil dan ingin memanfaatkannya juga tidak jadi masalah. biaya antar jemput bervariasi antara Rp 150.000,00-Rp 300.000,00. tergantung jarak sekolah dengan rumah.
      pola promosi yang dapat dilakukan adalah :
1. sebarkan brosur di sekolah-sekolah, terutama saat penerimaan siswa baru atau saat penerimaan rapor dimana biasanya  orangtua pada kumpul.
2. utamakan mereka yang tinggal disatu kawasan, dapat menghemat bahan bakar
3. bekerja sama dengan sekolah
4. tunjukan pelayanan prima, seperti mobil yang bersih, terwat, dan tepat waktu
5. jalin komunikasi baik dengan anak-anak agar mereka merasa nyaman sehingga kerasan
6. pasang lagu atau video kesukaan anak

Steam Turbin Generator (STG)

_­STEAM TURBIN GENERATOR

FUNGSI UNIT

•         Menghasilkan listrik dengan menggunakan energi potensial steam sebagai penggerak Turbine

•         Contoh Steam Turbin Generator :

•         BBC GT-1511

          -  Superheated steam        : 80 dan 40 bar

          -  Design                : 16 MW, 6,6 KV

          -  Steam extracsi              : 12 bar

          -  Type                  :  Extraction / Induction Condensing Turbine

          -  Induction            :  Turbine yang menggunakan 2 (dua) sumber penggerak

•         BORSIG GT-1510

          -  Superheated steam        : 80 bar

          -  Design                : 11,2 MW, 6,6 KV

          -  Steam Extracsi    : 4 bar

          -  Type                   :  Extraction Condencing Turbine

KONSEP DASAR

•         Pembangkir generator listrik dengan menggunakan steam banyak digunakan dalam Industri

•         Perubahan energi steam menjadi energi listrik melalui beberapa tahapan energi yang garis besarnya adalah sbb :

ENERGI                        ENERGI                      ENERGI                      ENERGI

POTENSIAL                       KINETIS                  MEKANIS                  LISTRIK

PERALATAN dan SISTEM KONTROL

•         CONDENCER

          Mengkondensasikan steam yang telah dipakai memutar turbine pada tekanan dibawah atmosfir.  Condencer dilengkapi dengan steam ejectot yang berfungsi untuk menjaga keadaan dibawah tekanan atmosfir dan pompa mengalir ke Condensate Tank

•         OIL SYSTEM

          Terdiri dari oli pelumas dan control.  Oli pelumas berfungsi melumasi bantalan (bearing) Turbine, sedangkan oli control untuk system kontrol pada Turbin

•         CHAM SHAFT VALVE

                    Mengatur kebutuhan steam pada Turbine yang disesuaikan dengan beban Turbine

•         PENGATUR BEBAN (LOAD SHARING)

                    Mengatur pembagian beban 2 (dua) generator apabila 2 generator paralel

•         PENGURANG BEBAN  (LOAD SHADING)

          Mengurangi beban generator apabila terjadi penurunan frequensi ataupun terjadi kenaikkan suhu gulungan kabel (stator winding) pada generator

KONSEP  TURBIN BBC GT-1511

Steam 80 bar                   steam 40 bar

                                           Turbin                                        Gear box

                                                                                                                  1500rpm

                9.035 rpm                                                                                                               Generator

                       MP                      LP  

Extraction 12 bar                                                                        Air laut pendingin

                                            Condensor          

                                                        Steam condensate

Turbin Generator Borsig  GT-1510

Steam 80 bar

                          HP        LP

 

7.453 rpm                                                                                                                                                     1500 rpm

 

            Extaction 4 bar                                       Air laut pendingin

                                                 Condensor

              Steam condensate           

URAIAN PROSES DAN PENGENDALIANNYA       

STEAM TURBIN GENERATOR BBC GT-1511

          Digerakkan steam tekanan 80 dan 40 bar, bisa menggunakan steam 80 & 40 bar sekaligus,juga bisa menggunakan salah satu saja

          Steammasuk via main stop valve (MSV), flow dikontrol oleh cham shaft valve HP / MP, speed dikontrol pada 9.035 rpm

          Steam masuk ke Turbin stg-1 (HP), sebagian di extrasi ke 12 bar, sebagian masuk ke stg-2 (LP), flow 80 t/j, selanjutnya di kondensasikan di Condescer

          Putaran diturunkan ke 1.500 rpm via gear box, putaran Turbin konstan sesuai dengan beban yang diterima, bila beban generator bertambah, chan shaft akan membuka untuk menambah steam guna mempertahankan speed Turbin

          Untuk mengontrol tegangan output generator, dipasang AVR, bekerja auto bila terjadi perubahan tegangan pada generator.

Steam yang keluar dari HP stg sebagian di extrasikan ke 12 bar, sebagian lagi ke LP stg yang selanjutnya di kondensasikan

          Apabila steam yang di extrasikan ke 12 bar ditambah, maka steam yang masuk ke HP cham shaft bertambah, ini untuk menjaga total energi yang dihasilkan oleh HP dan LP konstan

          Steam Turbin generator dilengkapi dengan system control electronic yang disebut Netcon Control, dibuat oleh Woodward Governor Company

          Netcon Control diprogram untuk mengontrol speed, auto load, over speed test, extraksi pressure control,alarm dan Trip system

          Generator juga di lengkapi dengan alat load shadding,yaitu apabila terjadi penurunan frequensi atau kenaikkan suhu stator winding,maka load shedding akan bekerja memutus arus listrik ke salah satu peralatan, hingga beban generator berkurang

          Hal ini untuk menjaga agar frequensi tidak turun terus ke batas minimum dan suhu gulungan stator tidak melewati batas maksimum

 STEAM TURBIN GENERATOR BORSIG GT-1510

          Digerakkan dengan steam tekanan 80 bar,via MSV steam masuk ke Turbin,di kontrol alirannya dengan cham shaft valve, speed Turbin dijaga 7.453 rpm.

          Steam Turbin Borsig hanya menggunakan steam tekanan 80 bar dan di extrasikan 4 bar

          Speed Turbine 7.453 rpm diturunkan ke 1.500 rpm, generator menghasilkan output power 14.000 KVA

          Speed control yang digunakan dari Triconec, di program untuk control speed, auto load, over speed test, exstrasi pressure control, alarm dan trip system

          Keadaan normal, generator BBC dan Borsig beroperasi paralel.  Untuk mengatur kedua beban, dilengkapi control load sharing, bila ada perubahan beban akan ditanggung kedua generator