Skip to content Skip to sidebar Skip to footer
Home / Teknik Mesin

MENGENAL TURBIN GAS, CARA KERJA DAN KOMPONEN TURBIN GAS

Post a Comment

Turbin Gas - Turbin gas (gas-turbine engine) adalah suatu mesin yang memanfaatkan gas sebagai fluida yang digunakan untuk memutar turbin dengan pembakaran luar. Di dalam turbin gas, energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui gas bertekanan yang memutar roda turbin sehingga dapat menghasilkan daya.

Desain pertama turbin gas dibuat oleh John Wilkins seorang berkebangsaan Inggris pada tahun 1791. Sistem tersebut bekerja dengan gas hasil pembakaran batu bara, kayu atau minyak. Kompresor turbin gas ini digerakkan oleh turbin dengan perantaraan rantai roda gigi.

Cara Kerja Sistem Turbin Gas

Udara masuk ke dalam kompresor melalui saluran udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut sehingga temperatur udara juga meningkat kemudian udara bertekanan ini masuk ke dalam ruang bakar.

Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur.

Gas hasil pembakaran 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 dan lain - lain. Setelah melewati turbin ini, gas tersebut akan keluar melalui saluran buang (exhaust).

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

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

Komponen Turbin Gas

Turbin gas tersusun atas komponen - komponen utama seperti air inlet section, compressor section, combustion section, turbine section dan exhaust section. Selain komponen utama tersebut tentunya terdapat juga komponen - komponen pendukung lainnya.

Air Inlet Section

Air inlet section berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian air inlet section terdiri dari:

1. Air inlet housing

Air inlet housing merupakan tempat udara masuk di mana di dalamnya terdapat peralatan pembersih udara

2. Inertia separator

Inertia separator berfungsi untuk membersihkan debu - debu atau partikel yang terbawa udara ketika masuk

3. Pre-filter

Pre-filter merupakan komponen penyaringan udara awal yang dipasangkan pada inlet house

4. Main filter

Main filter adalah penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam inlet house. Udara yang sudah melewati main filter akan masuk ke dalam kompresor aksial

5. Inlet bellmouth

Inlet bellmouth berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor

6. Inlet guide vane

Inlen guide vane adalah blade yang berfungsi untuk mengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan

Compressor Section

Komponen utama pada compressor section 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:

1. Compressor rotor assembly

Compressor rotor assembly adalah bagian dari kompresor aksial yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang mengkompresikan 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.

2. Compressor stator

Compressor stator adalah bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari:

  • Inlet casing, bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide vane.
  • Forward compressor casing, bagian casing yang di dalamnya terdapat empat stage kompresor blade.
  • Aft casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade tingkat 5 - 10.
  • Discharge Casing, bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya udara yang telah dikompresi.

Combustion Section

Pada combustion section 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 menyuplai energi panas ke siklus turbin. Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen - komponen 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, berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage turbine wheel.
  • First stage turbine wheel, berfungsi untuk mengonversikan 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.

5. Exhaust Section

Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas.

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 atmosfer gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple di mana hasil pengukuran ini digunakan untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip.

Pada exhaust area terdapat 18 buah thermokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.

Itulah cara kerja dan komponen turbin gas yang dapat dijelaskan pada tulisan kali ini, semoga bermanfaat.

Post a Comment for "MENGENAL TURBIN GAS, CARA KERJA DAN KOMPONEN TURBIN GAS"