Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009.
USU Repository © 2009
4.2 Kekuatan Sudu
Kekuatan sudu turbin cukup dihitung pada bagian-bagian yang terlemah, dan bila pada bagian ini ternyata sudah aman, maka bagian yang lain akan lebih aman.Besarnya
tegangan tarik akibat gaya sentrifugal dengan nilai terbesar yaitu pada sudu gerak tingkat akhir tingkat ke-15, yang dapat dihitung dengan persamaan dari lit. 1 hal. 288
:
+ =
s s
o s
as
xr xt
A A
xr l
xg n
15 2
2
900
ρ π
σ kgcm
2
....4-5
Dimana : n
= putaran roda turbin = 3000 rpm
as
ρ = massa jenis bahan Alloy Stell = 0,28 lbin3 = 0,00785 kgcm
3
l
15
= tinggi rata-rata sudu gerak tingkat ke-15 = 131,7675 cm r
= jari-jari rata-rata sumbu sudu = 139,58782 = 69,794 cm r
s
= jari-jari rata-rata plat penguat sudu = r + 0,5 x l
15
+ 0,5 x s ; s = tebal selubung = 0,3 cm = 69,794 + 0,5 x 131,7675 + 0,5 x 0,3 = 135,828 cm
t
s
= panjang setiap bilah selubung =
808 ,
5 147
828 ,
135 2
. 2
15
= =
x x
z r
s
π π
cm A
o
= luas penampang sudu paling lemah, pada akar sudu = 15,4 cm
2
A
s
= luas plat penguat sudu = 1,1 cm
2
maka :
Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009.
USU Repository © 2009 2
2 2
828 ,
135 808
, 5
4 ,
15 1
, 1
794 ,
69 7675
, 131
981 900
00785 ,
3000 cm
kg x
x x
x x
x x
+ = π
σ
= 7328,321 kgcm
2
= 102,881 kpsi
Tegangan tarik akibat gaya sentrifugal yang diizinkan untuk bahan Alloy Steel AISI 1050 As-rolled Lampiran IV adalah sebesar 105,0 kpsi, jadi pemilihan bahan di atas
sudah aman.
Tegangan lentur akibat tekanan uap [Menurut lit. 1, hal. 291-292] dapat ditentukan dari persamaan berikut ini :
1. Besarnya gaya akibat rotasi pada sudu gerak tingkat ke-15 :
P
u,15
=
15 ,
. .
. 427
s i
o
z u
h G
ε kg
...4-6 Dimana :
h
i
= penurunan kalor yang berguna pada tingkat ke-15 = 24,012 kkalkg ε = derajat pemasukan parsial = 1
z
s,15
= jumlah sudu tingkat ke-15 = 147 buah u = kecepatan keliling = 219,3523 ms
Go = laju aliran uap pada tingkat ke-15 = 70,6498 kgs Maka :
P
u,15
= 147
3523 ,
219 1
012 ,
24 6498
, 70
427 ×
× ×
×
= 22,465 kg 2.
Gaya yang terjadi akibat perbedaan tekanan uap masuk dan keluar sudu adalah :
Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009.
USU Repository © 2009
P
a,15
= l
15
. t
15
p
1
’ – p
2
kg ...4-7
Dimana : l
15
= tinggi sudu gerak keluar tingkat ke-15 = 145,671 cm t
15
= jarak antara sudu pada diameter rata rata = 2,9807 cm p
1
’ = tekanan uap sebelum sudu = 0,1447 bar = 0,14736 kgcm
2
p
2
= tekanan uap sesudah sudu = 0,11113 bar = 0,1133 kgcm
2
Maka : P
a,15
= 145,671 x 2,9807 0,14736 – 0,1133 = 14,93045 kg
3. Gaya yang bekerja akibat perbedaan momentum uap yang mengalir :
P’
a,15
=
15 ,
2 1
. .
- u
s o
z g
u c
c G
ε kg
...4-8
P’
a,15
= 147
. ,
1 .
81 ,
9 509
, 95
815 ,
422 6498
, 70
− = 16,0354 kg
Gambar berikut ini menunjukkan arah resultan gaya yang dikerjakan oleh uap pada sudu gerak :
Gambar 4.3 Gaya-gaya lentur pada Sudu
Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009.
USU Repository © 2009
Sehingga besarnya resultan gaya P
o15
akibat tekanan uap dihitung dengan persamaan :
P
o,15
=
2 15
, 15
, 2
15
,
a a
P P
Pu +
+
kg ...4-9
Po,
15
=
2 2
0354 ,
16 93045
, 14
465 ,
22 +
+ = 38,257 kg
Dengan menganggap Po,
15
konstan sepanjang sudu gerak ke-15 maka momen lengkung yang terjadi Mx,
15
adalah : Mx,
15
=
2 .
15 15
l P
kg.cm ...4-10
Dimana : P
15
= Po,
15
cos ϕ = Po,
15
karena turbin impuls ϕ = 0
l
15
= 131,7675 cm Sehingga :
Mx,
15
= 2
131,7675 257
, 18
× = 2520,515 kg.cm
Tegangan lentur akibat tekanan uap dengan nilai terbesar yang terjadi di sepanjang sudu gerak tingkat ke-15 dapat dihitung dengan persamaan :
15 ,
15
,
y b
W Mx
=
σ kgcm
2
...4.11 Dimana :
Wy,
15
: momen perlawanan terkecil sudu relatif terhadap yy = 7,16 cm
3
maka : 027
, 352
16 ,
7 515
, 2520
= =
b
σ kgcm
2
Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009.
USU Repository © 2009
untuk turbin pemasukan penuh :
2
380 cm
kg
b
≤
σ , dengan demikian konstruksi sudu
yang direncanakan sudah aman.
4.3 Getaran Sudu
