LAPORAN PRAKTIKUM TURBIN GAS

NAMA MAHASISWA :

1. SITI MARWAH SYARIF2. SANDY PRIA PRAYOGA3. RUDOLF FRENGKI4. RUDI SETIAWAN5. NASIH UDIN6. NANANG NURYAMAN

KELAS : 4 J

DOSEN PEMBIMBING : FACRUDIN

PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2010

PENDAHULUAN

Dalam percobaan turbin gas yang dilakukan merupakan suatu perkenalan pada mahasiswa dalam mengoprasikan suatu alat (turbin gas). Dimana mahasiswa dituntut untuk dapat mamahami bagaimana prinsip kerja pada turbin gas dan mengaplikasikan dalam bentuk praktek.

Dengan itu mahasiswa dapat memahami dasar-dasar dari turbin gas serta komponen-komponen yang ada dalam mesin turbin gas.

Dalam percobaan mahasiswa dapat mengetahui dan dapat mancari data-data yang dihasilkan dari percobaan tersebut sehingga mahasiswa mangerti bagaimana cara mangambil data dan perhitungannya.

Oleh karna itu semua percobaan yang dilakukan berdasarkan Standart OIprational Procedure (SOP).

Perkembangan gas turbin

Design pertama gas turbin dibuat oleh John Wilkins seorang inggris pada tahun 1791. System tersebut berkerja dengan gas hasil pembakaran batubara, kayu atau minyak, kompresornya digeraan oleh turbin dengan perantaraan rantai roda gigi. Pada tahun 1872, Dr. F. Stolze merancang system turbin gas yang menggunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang digerakkan langsung oleh turbin tingkat ganda. Tahun 1908, sesuai dengan konsepsi H. Holzworth, dibuat suatu system turbin yang mencoba menggunakan proses pembakaran pada volume konstan. Tapi usaha itu diberhentikan karna terbentur pada masalah konstruksi ruang bakar dan tekanan gas pembakaran yang berubah sesuai beban. Tahun 1904, “Societe des Turbomoteurs” di Paris membuat suatu system turbin gas yang konstruksinya berdasarkan design Armengaud dan Lemate yang menggunakan bahan bakar cair. Temperature gas pembakaran yang masuk sekitar 450 oC dengan tekanan 45 atm dan kompersornya langsung digerakan oleh turbin. Selanjutnya, pada tahun 1935 sistem turbin gas mangalami perkembangan yang pesat dimana diperoleh efisiensi sebesar urang lebih 15%. Pesawat pemancar gas yang pertama diselesaikan oleh “British Thomson Houston Co” pada tahun 1937 sesuai dengan konsepsi Frank Whittle (tahun 1930).

LAPORAN PERAKTIKUM TURBIN GAS

Program Studi Teknik Konverensi Energi Semester 4

Judul : Turbin Gas

Job : 1 (Satu) tahun 2010

I. Tujuan praktikum :

1. Untuk mengetahui prinsip kerja turbin gas2. Untuk mengetahui prosedur start dan off turbin gas3. Untuk mengetahui nama dan fungsi komponen turbin gas4. Untuk mengetahui variabel yang diukur pada oprasi turbin gas

II. Kegiatan yang dilakukan :

1. Membuat skema system dari turbin gas2. Membuat nama-nama dan komponen serta fungsinya3. Membuat uraian prinsip kerja turbin gas4. Membuat prosedur star dan off turbin gas5. Membuat variabel yang diukur

III. Peralatan praktikum :

1. Manual turbin gas2. Buku-buku yang mendukung

IV. Hasil praktikum :1. Skema system turbin gas

SKEMA SISTEM TURBIN GAS

KOMPONEN UTAMA DAN FUNGSINYA

1. Kompresor : menaikan tekanan udara agar udara bertekanan tinggi sehingga mempermudah pembakaran

2. Ruang bakar : tempat percampuran gas dan udara yang bertekan tinggi sehingga akan terjadi proses ledakan atau pembakaran.

3. Turbin : mengkonversi panas dari pembakaran menjadi tenaga putar mekanis

KOMPONEN DAN FLUIDA PENDUKUNG DAN FUNGSINYA

1. Blower : menghisap udara saaat awal pengoprasian sebelum kompresor berkerja dan juga berfungsi mendinginkan saat mesin mati.

2. Oil Pump : mengsirkulasi pelumas untuk melumasi poros turbin dan kompresor.3. Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya terdapat peralatan

pembersih udara.4. Air bersih : untuk mendinginkan oli. 5. Exhaust : berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas.6. Ignition : untuk menghasilkan percikan api.

CARA KERJA TURBIN GAS

Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Lalu katup Kompresor menaikan tekanan udara. Kemudian udara bertekanan ini masuk ke ruang bakar. Didalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar dengan

dipicu oleh percikan api. Gas hasil pembakaran tersebut dialirakan ke turbin melaui nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri lalu memutar beban lain seperti generator listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

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

1. Pemampatan ( compression) udara dihidap dan dimampatakan2. Pembakaran ( combustion) bahan bakar dicampur dengan udara kemudian dibakar.3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir eluar melalui nozzel.4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.

Pada kenyataannya tidak ada proses yang selalu ideal, tetapi terjadi kerugian-kerugaian yang dapat menyebabkan trunnya dayan yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen system turbin gas. Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain :

Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan (pressure losses) diruang bakar.

Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.

Adanya mechanical loss, dsb.

URAIAN PROSEDUR START DAN OFF TURBIN GAS

START

1. Sambungan penyuplai air pendingin dan pengeluaran2. Sambungkan tabung gas3. Hubungkan ke sumber listrik4. Atur kendali inlet udara keposisi start5. Sambungkan ke pipa gas6. Buka katup tabung gas7. Atur penguat beban dynamo meter sampai maksimum8. Nyalakan pompa pelumas dan tunggu sampai tekanan pelumas hingga mencapai 1,5 Bar

(150 KPa)9. Tekan tombol reset10. Nyalakan blower11. Atur tekanan gas menjadi 200 kPa (2 Bar) dengan reducing valve12. Tekan dan tahan tombol ignition sambil membuka katup gas untuk memeberi aliran gas

sebesar 0,5 g/s13. Bila ignition tidak menunjukkan (seperti yang ditunjukan T3) lebih dari 5 detik lepas tombol

ignition, kemudian tutup katup gas dan biarkan gas yang tidak terbakar keluar untuk membersihkan system sebelumnya mengulang prosedur start dari langkah 11

14. Ketika pengapian terlihat, lepas tombol pengapian15. Perlahan-lahan buka katup gas hingga kecepatan katup gas sehingga kecepatan generator

gas 1000rev/det. Jaga temperature ruang bakar dibawah 850oC. Ini mungkin butuh beberapa menit tergantung temperature pelumas. Putar control udara masuk ke posisi kerja.

16. Matikan blower17. Biarkan generator gas stabil pada 1000Rps.

STOPING

1. Tutup tabung pada katup gas2. Saaat turbin sudah berhenti, kembalikan posisi air inlet control ke posisi start3. Hidupkan blower4. Saat T4 turun dibawah 80oC dan temperature pelumas turun mencapai 40oC, maka:

Matikan blower Matikan pompa pelumas Tutup katup gas dari control panel Matikan sumber air Matikan dan putuskan sumber listrik

VARIABEL YANG DIUKUR

NO LOKASI YANG DIUKUR PERAMETER YANG DIUKUR SATUAN1

Bahan Bakar

Tekanan Gas Buang Bar2 Tekanan Gas Keluar Tabung Bar3 Aliran gas g/s4 suhu (Tg) oC5 Udara Masuk suhu (T1) dan Air Flow oC dan mmH2O6

Compresor

tekanan pelumas Bar7 suhu pelumas oC8 tekanan (P2) Bar9 suhu (T2) oC

10Ruang Bakar

tekanan (P3) Bar11 suhu (T3) oC12 beda tekanan Cm/Hg13

Turbinsuhu (T4) oC

14 tekanan (P4) Bar15 kecepatan Rev/s16

Power Turbinkecepatan Rev/s

17 suhu keluar (buang) (T5) oC18

Generatortegangan V

19 arus A

LAPORAN PERAKTIKUM TURBIN GAS

PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERENSI ENERGI SEMESTER 4

Judul : Turbin Gas

Job : 2 (Dua) tahun 2010

I. Tujuan praktikum :

1. Untuk mengetahui prinsip kerja turbin gas2. Untuk mengetahui prosedur start dan off turbin gas3. Untuk mengetahui nama dan fungsi komponen turbin gas4. Untuk mengetahui variabel yang diukur pada oprasi turbin gas

II. Kegiatan yang dilakukan :

1. Pembacaan dan pendataan variabel yang diukur2. Perhitungan NGG ( Gas Generator Speed) dan NFPT (free power turbine) dari pembaccan variabel

yang di dapat3. Buat kesimpulan

III. Peralatan praktikum :

1. Manual turbin gas2. Buku-buku yang mendukung

IV. Hasil praktikum :

1. Skema system turbin gas

1. Prinsip Kerja System Turbin Gas (Gas-Turbin Engine)

Prinsip kerja turbin gas

Power turbin berputar karna adanya gas yang bertekanan tinggi. Gas tersebut dihasikan oleh percampuran udara yang di bertekanan tinggi karna dihisap oleh kompresor dan bahan bakar diruang bakar. Sehingga dapat memutar turbin dan kompresor dalam satu poros.

2. Data Perhitungan Variabel Pengukuran Turbin Gas Dan Grafik

NFPT = NGG x 0,3

Table 1

UKURAN/PARAMETE

R

T3

(oC)NGG

(RPs)NFPT

(RPs)V

(Volt)

A(ampere

)

P(Watt)

SET 1 660.9 1000 300 17 7.98 135.66SET 2 659.3 1025 307.5 18.2 8.53 155.246SET 3 660.6 1050 315 19.8 9.25 183.15SET 4 659.8 1075 322.5 21.3 9.98 212.57SET 5 663.6 1100 330 22.8 10.67 243.28SET 6 663.5 1124 337.2 24.3 11.34 275.56SET 7 667.9 1153 345.9 26.3 12.31 324.36SET 8 669.5 1175 352.5 27.8 12.95 360.11

SET 9673.2 1201

360.36 29.8 13.9 413.56

SET 10 681.8 1224 367.2 20.6 9.76 201.16SET 11 679.8 1252 375.6 34.4 16 549.73SET 12 684.1 1280 384 36.5 16.97 618.73SET 13 685.4 1304 391.2 38.3 17.72 679.43SET 14 692.5 1331 399.3 40.7 18.93 769.52

SET 15694.9 1353

405.79 43.9 20.31 891.09

SET 16 703.8 1379 413.7 46 21.35 981.09

SET 17710.7 1414

424.08 48.2 22.29 1074.11

GRAFIK

250.00 270.00 290.00 310.00 330.00 350.00 370.00 390.00 410.00 430.00 450.00625.0

650.0

675.0

700.0

725.0

T3 terhadap NFPT

NFPT

T3

Dari grafik di atas, T3 naik terhadap NFPT. T3 naik hampir mendekati konstan, hingga pada satu titik tertentu T3 akan menjadi konstan terhadap NFPT. Itu terjadi karna temperature pada T3 tidak mungkin akan naik terus menerus.

TABEL 2

UKURAN/ PARAMETER

Mfuel

(g/s)T3

(oC)

NGG

(RPs)

NGG

CORRECTED(RPs)

NFPT

(RPs)

NFPT

CORRECTED(RPs)

V(Volt)

A(Ampere) POWER

(Watt)

POWER CORRECTED

(Watt)SFC

SET 1 1.59 660.9 1000 976.55 300.00 292.96 17 7.98 135.66 132.48 0.16SET 2 1.63 659.3 1025 1000.96 307.50 300.29 18.2 8.53 155.25 151.60 0.14SET 3 1.65 660.6 1050 1025.37 315.00 307.61 19.8 9.25 183.15 178.85 0.12SET 4 1.7 659.8 1075 1049.79 322.50 314.94 21.3 9.98 212.57 207.59 0.11SET 5 1.73 663.6 1100 1074.20 330.00 322.26 22.8 10.67 243.28 237.57 0.09SET 6 1.77 663.5 1124 1097.64 337.20 329.29 24.3 11.34 275.56 269.09 0.09SET 7 1.8 667.9 1153 1125.96 345.90 337.79 26.3 12.31 324.36 316.75 0.07SET 8 1.82 669.5 1175 1147.44 352.50 344.23 27.8 12.95 360.11 351.66 0.07SET 9 1.85 673.2 1201 1173.01 360.36 351.90 29.8 13.90 413.56 403.86 0.06

SET 10 1.9 681.8 1228 1199.20 368.40 359.76 32.0 14.91 476.88 465.70 0.05SET 11 1.93 679.8 1252 1222.64 375.60 366.79 34.4 16.00 549.73 536.83 0.05SET 12 1.96 684.1 1280 1249.98 384.00 374.99 36.5 16.97 618.73 604.22 0.04SET 13 2 685.4 1304 1273.42 391.20 382.02 38.3 17.72 679.43 663.50 0.04SET 14 2.13 692.5 1331 1299.78 399.30 389.93 40.7 18.93 769.52 751.47 0.04SET 15 2.15 694.9 1353 1320.89 405.79 396.27 43.9 20.31 891.09 870.19 0.03SET 16 2.17 703.8 1379 1346.64 413.70 403.99 46.0 21.35 981.09 958.08 0.03SET 17 2.2 710.7 1414 1380.46 424.08 414.14 48.2 22.29 1074.11 1048.92 0.03

Analisa data :

NGG-Corrected = NGG x √ 288KTaK

NGG-Corrected = 1000 x √ 288K302K

NGG-Corrected = 976,55 RPs

NFPT-Corrected = NFPT x √ 288KTaK

NFPT-Corrected = 300 x √ 288K302K

NFPT-Corrected = 292,96 RPs

POWER-Corrected = POWER x 1,101325Pa ¿¿

POWER-Corrected = 135,66 x 1,1013251,101325

x √ 288K302K

POWER-Corrected = 132,48 Watt

SFC = M fuel x 3,6

POWER−Corrected

SFC = 5,724 x3,6

132,48

SFC = 0,16

Ket:

Ta = 31oC = 304 K

Pa = 1 atm = 100 KPa = 1,01325 Bar

GRAFIK 1

900 1150 14000.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

SFC terhadap NGG

NGG

SFC

Dari grafik di dapat SFC naik terhadap NGG, dikarnakan konsumsi bahan bakar akan meningkat jika ingin menghasilkan putaran yang besar pula.

GRAFIK 2

250.00 270.00 290.00 310.00 330.00 350.00 370.00 390.00 410.00 430.00 450.00100.00

500.00

900.00

1300.00

POWER terhadap NFPT

NFPT

POW

ER

Dari grafik di atas di ketahui NFPT meningkat dan daya pun juga meningkat. Kerna semakin besar putaran pada power turbin semakin besar juga ptaran pada generator. Sehingga daya yang di hasilkan juga semakin besar.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari percobaan yang kami lakukan dalam praktek turbin gas maka didapat

1. Semakin besar beban yang diberikan ke power turbin maka harus semakin besar pula putaran yang dilakukan

2. Pada saat titik tertentu T3 akan menjadi tetep (konstan).3. Dari table 2 NGG dan NFPT tidak berbanding jauh dengan NGG dan NFPT Corrected. Berarti

data sebenarnya tidak tauh berbeda dengan data dari hitungan.4. Gas yang dikeluarkan sangat panas sehingga menyebabkan system control yang ada pada

turbin gas rusak.5. Pada menaikkan gas, buka katup gas dengan perlahan-lahan.

Saran

1. Selalu menggunakan alat-alat safety setiap menjalankan turbin gas2. Patuhi peraturan dan prosedur yang ada3. Teliti setiap merubah control-control pada pane