Perhitungan berat cakram Bantalan dan Pelumasan

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