Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
5.6 Perhitungan berat cakram
Putaran kritis adalah putaran permenit yang secara numerik berimpit dengan frekuensi alami getaran getaran poros. Secara teoritis putaran kritis menyebabkan
lendutan poros cenderung untuk memperbesar sampai ke tak hingga. Jadi pengoperasian pada putaran kritis haruslah dihindari, untuk menghitung putaran kritis harus menghitung
terlebih dahulu pembebanan yang terjadi pada poros. Pembebanan yang dimaksud adalah pembebanan statis yang disebabkan berat cakram dan berat poros itu sendiri.
Berat cakram pada tingkat terakhir ke-10 dapat dihitung melalui persamaan berikut ini :
] 2
. .[
.
1 2
1 2
2 2
2 1
y y
r r
y r
r W
o as
ck
+ −
+ −
=
π ρ
...Lit.9, hal.364
] 2
8 2
8 ,
36 6013
, 73
16 .
30 8
, 36
.[ .
00785 ,
2 2
2 2
+ −
+ −
=
π
ck
W
=
ck
W 680,51 kg
Untuk berat cakram dari tingkat pengaturan sampai tingkat ke-10 dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya ditabelkan pada tabel 5.4 berikut ini.
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
Tabel 5.4. Ukuran dan berat cakram
No. Hal
Tingkat ke- Tingkat Pengaturan
Tingkat Impuls Nekatin I
II 2
3 4
5 6
1 d cm
101.9110 111.9690
116.0590 117.4310
118.7970 119.5200
2 l cm
1.933 2.252
6.700 9.300
11.400 14.500
16.000 3
r2 cm 50.9555
50.9555 55.9845
58.0295 58.7155
59.3985 59.7600
4 r1 cm 25.47775
25.47775 27.99225
29.01475 29.35775
29.69925 29.88000
5 ro cm
30 30
30 30
30 30
30 6
y1 cm 8
8 8
8 8
8 8
7 yo cm
16 16
16 16
16 16
16 8
y cm 2
2 2
2 2
2 2
9 Wcr
kg 141.1844 141.184423 244.013945 288.5947 303.90764 319.3323898 327.5686
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
5.7 Bantalan dan Pelumasan
Bantalan merupakan bagian utama dari elemen mesin sehingga dalam pemilihannya harus dipertimbangkan peranannya. Bantalan yang dipakai pada rancangan
ini adalah bantalan luncur, karena beban yang dialami cukup besar dan putaran yang tinggi. Gambar 5.8 berikut ini menunjukkan gambar bantalan luncur yang didesain.
Gambar 5.8 Bantalan Luncur
Pendesainan bantalan ini dilaksanakan menurut metode yang disarankan oleh M.I. Yanovsky untuk bantalan luncur 180
. Jenis bantalan yang digunakan adalah bantalan radial journal bearing. Untuk bantalan radial, dalam hal ini menerima beban dalam arah
tegak lurus dengan poros dan gaya radial dari poros ditentukan dengan persamaan : F
r
= R
A
+ F
s
...Lit.7, hal.277 Dimana :
R
A
= 4975,6355 kg F
s
= m y + e ω
2
g Dengan :
y = lendutan e = jarak pusat massa poros dengan sumbu geometri poros dan
ditetapkan y+e = 5x10
-4
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
m = massa beban = massa poros + massa cakram = 5687,073 + 4790,005
= 10477,078 kg w = kecepatan sudut putaran poros = 2
π x 300060 = 314,159 rpm
Maka : F
s
= 10477,078 5.10
-4
314,159
2
9,81 F
s
= 52703,588 kg Sehingga besar gaya radial adalah :
F
r
= 4975,6355 + 52703,588
F
r
= 57679,224 kg
Tabel 5.5. Ruang bebas yang diperlukan untuk bantalan luncur Lit.7, hal.277
No. Diameter poros,
Mm Bantalan tanpa lapisan logam putih
Bantalan dengan lapisan logam putih Ruang bebas
atas, mm Ruang bebas
bawah, mm Ruang bebas
atas, mm Ruang bebas
bawah, mm Minimal
Maksimal Minimal
Maksimal Minimal
Maksimal Minimal
Maksimal
1 50
0,15 0,25
0,10 0,15
0,10 0,12
0,15 0,20
2 100
0,20 0,30
0,10 0,20
0,10 0,15
0,20 0,25
3 150
0,30 0,40
0,15 0,25
0,20 0,25
0,30 0,40
4 200
0,40 0,55
0,20 0,30
0,20 0,30
0,35 0,45
5 250
0,50 0,65
0,25 0,35
0,25 0,35
0,45 0,55
6 300
0,60 0,75
0,30 0,40
0,30 0,45
0,55 0,62
7 350
0,70 0,85
0,35 0,45
0,35 0,50
0,62 0,70
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
Ruang bebas a dipilih sesuai dengan diameter poros dari Tabel 5.6 diatas. Dengan ekstrapolasi didapat harga a untuk diameter 450 mm yang dipilih untuk bantalan dengan
lapisan logam putih. a = 0,85 mm
dan nilai dl [Menurut lit. 7, hal. 278-279] diambil = 1,5 Maka :
l = ld x d = 11,5 x 450 = 300 mm
Dimana : l = panjang permukaan bantalan = 300 mm
Gambar 5.9 Kedudukan poros pada bantalan pada berbagai kecepatan
Koefisien kriteria beban bantalan [Menurut lit. 7, hal. 278] diperoleh dengan persamaan :
µ φ
. .
2
u l
d a
F
r v
=
...Lit.7, hal.278 Dimana :
F
r
= beban bantalan = 57679,224 kg l
= panjang permukaan bantalan = 30 cm u = kecepatan keliling permukaan poros =
60 .
. n d
π = 7071,43 cmdet
µ = viskositas rata-rata minyak pelumas jenis TZOUT GOST 32-53 = 0,3 x 10
-6
kg.detcm
2
Maka : 3357
, 32
10 3
, 43
, 7071
30 45
85 ,
57679,224
6 2
= ×
× ×
× =
− v
φ
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
Besar harga koefisien x diperoleh dari gambar 5.10 berikut ini. Dan untuk bantalan luncur
θ = 180 dan harga
ε = dl = 1,5 diperoleh x = 0,971.
32,3357
0,971
Gambar 5.10 Grafik kriteria beban koefisien φ
v
Lit 7 hal. 278
Sedangkan koefisien gesek f untuk bantalan dapat dihitung dengan menggunakan data- data pada gambar 5.11 berikut ini. Dan untuk bantalan luncur
θ = 180 dan harga
ε = 1,5 dan x = 0,971, diperoleh
φ
s
= 17,16.
17,16
0,971
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 5.11 Grafik untuk Menentukan φ
s
Lit. 7 hal. 279
Maka, dari lit. 7, hal. 279, didapat nilai koefisien gesek f :
v s
d a
f φ
φ ⋅
⋅ =
. ...Lit.7, hal.279
= ×
× =
3357 ,
32 450
16 ,
17 85
, f
0,0010024 Dan besarnya kerja untuk melawan gesekan, yaitu :
100 . u
F f
A
r
=
γ
...Lit.7, hal.279
kg.mdet 535
, 4088
100 43
, 7071
224 ,
57679 0010024
, =
× ×
=
γ
A Sehingga ekivalensi kalor kerja ini adalah :
kkaldet 575
, 9
427 535
, 4088
427 =
= =
γ
A Q
r
Dengan mengabaikan kerugian akibat radiasi, maka jumlah minyak yang dibutuhkan untuk menyerap kalor yang timbul akibat gesekan pada bantalan akan sebesar
adalah :
. .
1 2
t t
C Q
q
pl x
− = ρ
γ
...Lit.7, hal.279 Dimana :
ρ
pl
= massa jenis pelumas = 0,92 kgltr C
= kapasitas termal rata-rata minyak pelumas = 0,45 kkalkg C
t
1
= temperatur minyak pada sisi masuk, diandaikan 35 ÷ 45
C, untuk perancangan ini diambil = 40
C. t
2
= temperatur minyak pada sisi keluar = t
1
+ 10 ÷ 15
C ; t
2
= 52 C.
Maka :
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
927 ,
1 40
52 45
, 92
, 575
, 9
= −
× ×
=
γ
q lt
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan
Dari perhitungan-perhitungan yang dilakukan, maka dapatlah dibuat beberapa kesimpulan dalam perancangan turbin uap penggerak generator listrik dengan daya 80
MW pada sebuah instalasi PLTU, antara lain :
6.1.1 Spesifikasi turbin uap untuk PLTU
1. Tekanan masuk uap turbin
= 80 bar 2.
Temperatur uap masuk turbin = 500
C 3.
Tekanan uap keluar turbin = 0,1 bar
4. Tingkat turbin
= 10 tingkat 5.
Jumlah ekstraksi = 4 ekstraksi
6. Laju aliran massa uap
= 92,456 kgs 7.
Total daya netto turbin = 90,703 MW
8. Daya keluaran generator = 80 MW
6.1.2 Dimensi bagian utama turbin uap untuk PLTU
1. Poros