PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (24)
VERDIAN 13113004
TUGAS SISTEM KONVERSI ENERGI I
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP
PENDAHULUAN
Siklus pembangkit daya memiliki banyak bentuk, beberapa diantaranya adalah siklus
pembangkit daya uap dengan bahan bakar fosil, siklus pembangkit daya tenaga nuklir, siklus
turbin gas, siklus gabungan, dll. Dari semua jenis siklus pembangkit daya tersebut,
pembangkit daya uap dengan bahan bakar batubara merupakan jenis yang paling banyak
digunakan terutama di negara-negara berkembang. Hal tersebut dikarenakan jumlah batubara
yang melimpah dan impor batubara tidak mahal sehingga terjangkau oleh negara-negara
berkembang.
Siklus Rankine merupakan siklus pembangkit daya uap yang paling banyak
digunakan. Siklus gabungan juga sudah banyak digunakan di negara maju menggantikan
pembangkit daya dengan siklus pembangkit daya uap. Siklus gabungan merupakan gabungan
dari siklus pembangkit daya uap dan siklus pembangkit daya gas. Siklus gabungan dengan
kompleksitas yang tinggi dapat memiliki efisiensi daya hingga 60%. Berikut merupakan data
efisiensi dari alat-alat yang digunakan pada pembangkit daya tenaga uap
Kondisi Uap
Temperatur uap
Tekanan uap
Temperatur uap reheat
Efisiensi
Boiler
Turbin
Turbin isentropik
Generator
Pompa dan turbin isentropik
Kondenser
Efisiensi rata-rata
1000 oF
2400
psia
1000 oF
92%
44%
89%
98,50%
82%
85%
34%
Tabel 1. Kondisi uap dan efisiensi pada
pembangkit listrik tenaga uap dengan bahan
bakar fosil.
ANALISIS SIKLUS RANKINE
Proses-proses pada siklus Rankine ideal adalah sebagai berikut :
1-2 : Fluida kerja pada kondisi cair jenuh dipompa secara isentropik dari kondenser menuju
boiler (kondisi 2)
2-3 : Fluida kerja dipanaskan pada tekanan tetap pada boiler sampai mencapai kondisi uap
jenuh
3-4 : Uap jenuh mengalami proses ekspansi pada turbin dan menuju memasuki kondesor
4-1 : Fluida kerja mengalami perpindahan panas ke lingkungan pada kondesor
1
VERDIAN 13113004
Gambar 01. Diagram alir
(gambar kiri) dan kurva T-s
(gambar kanan) dari siklus
pembangkit daya Rankine.
Jika perubahan energi kinetik dan potensial dari fluida kerja diabaikan, maka total
kalor yang dimasukkan boiler ke fluida kerja direpresentasikan sebagai luas daerah yang
diarsir pada Gambar 01. Efisiensi termal dari siklus tersebut didefinisikan sebagai kerja netto
(Wnet) dibagi dengan input kalor yang diberikan ke siklus (Qh).
Berikut merupakan beberapa keunggulan siklus Rankine dibandingkan dengan siklus Carnot
Proses perpindahan panas pada boiler di siklus Carnot terjadi pada keadaan
temperatur konstan, sedangkan pada siklus Rankine uap dapat dipanaskan pada
tekanan konstan untuk mencapai tingkat keadaan uap superpanas. Tingkat keadaan
uap superpanas juga dapat dicapai pada siklus Carnot, tetapi tekanan uap akan turun
selama pemanasan untuk mempertahankan temperaturnya agar konstan. Tekanan uap
yang turun artinya uap mengalami proses ekspansi di boiler selama pemanasan pada
siklus Carnot sehingga siklus Carnot tidak praktis.
Pada siklus Carnot, fluida kerja pada fasa campuran cair-uap dikompres secara
isentropik sehingga mencapai tekanan pada boiler. Pompa yang dibutuhkan untuk
proses kompresi fluida pada keadaan cair-uap secara isentropik sangat sulit untuk
dirancang dan dioperasikan. Sebagai perbandingan, pada siklus Rankine, fluida kerja
dikompresi pada keadaan cair jenuh sehingga mencapai tekanan pada boiler, kerja
pompa yang dibutuhkan lebih sedikit dan proses kompresi lebih praktis dibandingkan
dengan siklus Carnot.
Efisiensi dari siklus Rankine dapat ditingkatkan dengan memodifikasi siklus Rankine
tersebut, salah satunya adalah dengan memanaskan fluida kerja sampai keadaan
superpanas sebelum mengalami proses ekspansi di turbin.
Gambar 02. Kurva T-s pada siklus Rankine dengan pemanasan fluida kerja mencapai tingkat
keadaan superpanas
2
VERDIAN 13113004
Variasi lainnya adalah dengan menggunakan reheater yaitu setelah uap superpanas
mengalami proses ekspansi di turbin sampai tekanan dan temperatur tertentu, uap tersebut
dikeluarkan dan dipanaskan kembali di boiler pada tekanan tetap. Kemudian uap tersebut
akan mengalami proses ekspansi kembali di turbin. Variasi ini dapat meningkatkan kerja
netto dari turbin sehingga efisiensi termal dari siklus tersebut dapat meningkat.
Gambar 03. Skema diagram alir (gambar kiri) dan kurva T-s siklus Rankine dengan reheater
Variasi lain dari siklus Rankine merupakan siklus regeneratif. Siklus regeneratif
menggunakan uap yang diekstraksi dari turbin untuk memanaskan fluida kerja pada tingkat
keadaan cair jenuh yang dipompakan menuju boiler, sehingga fluida kerja pada tingkat
keadaan cair jenuh tersebut mengalami pemanasan awal sebelum masuk boiler. Dengan
siklus regeneratif ini, kalor yang dibutuhkan boiler menjadi lebih sedikit sehingga efisiensi
siklus dapat meningkat.
Gambar 04. Skema diagram alir (gambar kiri) dan kurva T-s siklus Rankine regeneratif
Siklus Rankine pada aktualnya berbeda dengan siklus Rankine ideal dikarenakan
kerugian akibat gesekan dan perpindahan panas ke lingkungan. Beberapa contoh kerugian
yang terjadi adalah gesekan pada pipa, kerugian pada turbin yang berhubungan dengan aliran
fluida, kerugian pada pompa akibat gesekan dan kerugian pada kondenser ketika kondenser
pada kondisi sub-dingin. Kerugian pada pompa dan turbin diakibatkan karena peningkatan
entropi pada fluida kerja. Sedangkan kerugian pada boiler dan kondenser diakibatkan karena
perbedaan temperatur antara sistem dengan lingkungan yang mengakibatkan terjadinya
perpindahan panas dari atau ke lingkungan.
3
VERDIAN 13113004
BOILER
Boiler merupakan komponen paling penting pada pembangkit listrik tenaga uap, yang
memiliki fungsi untuk menggunakan panas dari hasil pembakaran bahan bakar untuk
mengkonversi air menjadi uap. Terdapat dua jenis boiler yaitu Drum-Type Boilers dan OnceThrough Boilers. Beberapa komponen penting pada boiler adalah economizer, superheaters,
reheaters dan spray attemperators.
Drum-Type Boilers
Boiler tipe ini menggunakan resirkulasi air yang konstan pada komponen penghasil
uap untuk menghasilkan uap dan mencegah komponen tersebut mengalami
pemanasan yang berlebihan. Sirkulasi air pada boiler ini dibagi menjadi dua jenis
yaitu sirkulasi secara alami dan sirkulasi yang diatur. Sirkulasi secara alami
menggunakan perbedaan massa jenis dari air dan uap sedangkan sirkulasi yang diatur
menggunakan pompa untuk mensirkulasi air pada komponen penghasil uap.
Once-Through Boilers
Pada boiler ini, air tidak mengalami resirkulasi pada komponen boiler, dengan kata
lain air akan menjadi uap dan meninggalkan boiler setelah mengalami satu kali proses
pemanasasn pada boiler.
Gambar 05. Boiler tipe drum (gambar kiri) dan boiler tipe once-through (gambar kanan)
Beberapa komponen-komponen pada boiler adalah sebagai berikut :
Economizer merupakan bagian dari boiler dimana umpan air dimasukkan ke boiler
dan bagian dimana gas sisa pembakaran digunakan untuk memanaskan temperatur air
Steam drum hanya terdapat pada boiler jenis drum, berfungsi untuk memisahkan uap
kering dari air
Superheaters merupakan tabung-tabung pada boiler yang berisi air yang akan
dipanaskan menjadi uap, panas yang digunakan berasal dari pembakaran bahan bakar
Reheaters merupakan tabung-tabung pada boiler yang berisi air yang dipanaskan oleh
gas sisa pembakaran
Spray attemperators merupakan nosel yang menyemprotkan air diantara dua
superheaters, yang berfungsi untuk mencegah pemanasan berlebihan pada tabungtabung boiler, dikenal juga sebagai desuperheaters.
4
VERDIAN 13113004
TURBIN UAP
Beberapa komponen pada turbin uap adalah sebagai berikut :
1. Sudu Turbin
Merupakan bagian paling kritis dari turbin yang menerima tegangan paling besar.
Sudu turbin mengalami gaya sentrifugal, beban termal serta bending dari fluida kerjda
dan beban eksitasi harmonik. Untuk mengatasi beban eksitasi harmonik, sudu turbin
dirancang sedemikian rupa sehingga memiliki frekuensi pribadi yang berbeda dengan
frekuensi kerja dari sudu turbin tersebut. Sudu-sudu turbin dirancang untuk dapat
dialiri fluida kerja secara halus dan terhindar dari tabrakan dengan fluida kerja agar
kerja yang dihasilkan semakin besar.
2. Rotor Turbin
Rotor merupakan komponen kedua paling kritis pada turbin, dirancang untuk
memenuhi beberapa hal seperti mampu menahan beban sentrifugal dari rotor sendiri
dan beban sentrifugal dari semua sudu turbin, tahan terhadap patah getas yang dapat
diakibatkan oleh kecepatan operasi turbin yang tinggi dan memiliki ketahanan mulur
yang tinggi.
3. Katup
Turbin membutuhkan katup-katup untuk mengatur kecepatan putar, kontrol darurat,
pengurasan, hidrolik, katup untuk bypass, dan beberapa fungsi lainnya.
PENUKAR KALOR
Heaters, terdapat dua klasifikasi yaitu direct contact heater dan closed or tube heater
o Direct contact heater menggunakan uap yang berkontakan langsung dengan air
untuk menguapkan air tersebut. Cara tersebut lebih efisien daripada pemanasan
tanpa kontak langsung. Tetapi cara ini jarang digunakan karena memiliki resiko
yang lebih untuk masuknya air ke dalam turbin.
o Closed heater menggunakan uap untuk memanaskan air tanpa berkontakan
langsung. Terdapat tiga bagian dari pemanasan pada umpan air. Bagian pertama
adalah umpan air dipanaskan pada bagian kondensor. Bagian kedua adalah
pemanasan umpan air pada tabung oleh uap air yang akan dikondensasi. Bagian
ketiga adalah pemanasan umpan air oleh uap yang diekstraksi dari turbin.
Condenser
Beberapa fungsi dari kondensor adalah mengurangi tekanan pada keluaran turbin
sehingga daya yang dihasilkan turbin menjadi lebih besar dan mengumpulkan uap
yang dikondensasi menjadi air yang kemudian akan dipanaskan ulang kembali di
boiler. Air pendingin disirkulasikan dari sumber pendingin ke tabung kondensor
melalui pompa, dapat berupa pompa sentrifugal, propeler atau campuran keduanya.
5
VERDIAN 13113004
POMPA
Pompa kondesat
Berfungsi untuk mengeluarkan kondesat dari kondeser menuju pemanas bertekanan
rendah (Low Pressure Heater ). Biasanya terdapat dua atau lebih pompa sentrifugal
yang dipasang pada outlet dari kondensor. Pompa kondensat juga berfungsi untuk
menaikkan tekanan dari kondensat sebelum menuju deaerator.
Feedwater Booster Pump
Dipasang pada outlet dari deaerator, berfungsi untuk mengondisikan tekanan fluida
kerja sama dengan tekanan pada inlet Boiler Feed Pump.
Boiler Feed Pump
Terdiri dari beberapa tahap/stages dari pompa sentrifugal, jumlah tahap tersebut
bergantung pada siklus, pompa tersebut dapat digerakkan oleh motor maupun turbin.
GENERATOR
Generator elektrik berfungsi mengkonversi energi rotasi dari poros turbin menjadi
energi listrik tiga fasa dengan tegangan berkisar antara 13,8 sampai 26 kV. Generator terdiri
dari sistem ventilasi, sistem pembantu dan sistem pemicu (exciter ). Bagian rotor dari
generator menghasilkan medan elektormagnet yang berputar sehingga akan menghasilkan
arus induksi pada bagian stator. Bagian stator terhubung pada kumparan armatur yang
menghasilkan tegangan AC tiga fasa. Kumparan tersebut terhubung pada sistem , biasanya
melalui transformator step-up. Pembangkit listrik yang menggunakan turbin uap bahan bakar
fosil pada umumnya menggunakan generator dua pole dan beroperasi pada kecepatan
3600rpm untuk menghasilkan frekuensi listrik 60 Hz dan kecepatan 3000rpm untuk
menghasilkan frekuensi 50Hz. Pada sistem pembangkit listrik turbin uap dengan sumber
energi nuklir menggunakan generator empat pole dengan kecepatan putar 1800rpm atau
1500rpm untuk menghasikan frekuensi 60 dan 50 Hz.
Gambar 06. Garis-garis medan magnet pada generator
6
VERDIAN 13113004
Sistem ventilasi pada generator berfungsi untuk mendinginkan bagian aktif dari
generator. Sistem ventilasi dengan udara biasanya digunakan pada generator dengan
kapasitas dibawah 100MW. Untuk kapasitas diatas 100MW, digunakan hidrogen sebagai
pendingin karena hidrogen memiliki kapasitas panas 14 kali lebih besar dibandingkan dengan
udara. Rangka dari generator harus dirancang untuk dapat tahan terhadap ledakan hidrogen.
Hidrogen bersifat tidak mudah terbakar pada kemurnian diatas 70%. Pada umumnya, gas
hidrogen yang digunakan sebagai pendingin pada generator memiliki kadar kemurnian diatas
90%. Teknik pendinginan lainnya pada generator 200-600MW adalah dengan menggunakan
air untuk mendinginkan bagian stator, tetapi komponen lainnya didinginkan dengan hidrogen.
Pada generator dibutuhkan sistem lubrikasi untuk journal bearing pada poros.
Beberapa komponen pada sistem lubrikasi ini adalah pompa, pendingin, dan reservoir. Pada
umunya sistem lubrikasi pada generator dan turbin digabung. Sistem eksitasi pada generator
menggunakan cincin kolektor yang berputar terhadap brushes karbon yang diam untuk
mengalirkan arus DC dari bagian yang stationer ke bagian kumparan pada rotor. Pada sistem
eksitasi yang berputar, arus DC dialirkan ke bagian kumparan pada rotor melalui kopling,
sehingga tidak membutuhkan kolektor dan brushes.
7
TUGAS SISTEM KONVERSI ENERGI I
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP
PENDAHULUAN
Siklus pembangkit daya memiliki banyak bentuk, beberapa diantaranya adalah siklus
pembangkit daya uap dengan bahan bakar fosil, siklus pembangkit daya tenaga nuklir, siklus
turbin gas, siklus gabungan, dll. Dari semua jenis siklus pembangkit daya tersebut,
pembangkit daya uap dengan bahan bakar batubara merupakan jenis yang paling banyak
digunakan terutama di negara-negara berkembang. Hal tersebut dikarenakan jumlah batubara
yang melimpah dan impor batubara tidak mahal sehingga terjangkau oleh negara-negara
berkembang.
Siklus Rankine merupakan siklus pembangkit daya uap yang paling banyak
digunakan. Siklus gabungan juga sudah banyak digunakan di negara maju menggantikan
pembangkit daya dengan siklus pembangkit daya uap. Siklus gabungan merupakan gabungan
dari siklus pembangkit daya uap dan siklus pembangkit daya gas. Siklus gabungan dengan
kompleksitas yang tinggi dapat memiliki efisiensi daya hingga 60%. Berikut merupakan data
efisiensi dari alat-alat yang digunakan pada pembangkit daya tenaga uap
Kondisi Uap
Temperatur uap
Tekanan uap
Temperatur uap reheat
Efisiensi
Boiler
Turbin
Turbin isentropik
Generator
Pompa dan turbin isentropik
Kondenser
Efisiensi rata-rata
1000 oF
2400
psia
1000 oF
92%
44%
89%
98,50%
82%
85%
34%
Tabel 1. Kondisi uap dan efisiensi pada
pembangkit listrik tenaga uap dengan bahan
bakar fosil.
ANALISIS SIKLUS RANKINE
Proses-proses pada siklus Rankine ideal adalah sebagai berikut :
1-2 : Fluida kerja pada kondisi cair jenuh dipompa secara isentropik dari kondenser menuju
boiler (kondisi 2)
2-3 : Fluida kerja dipanaskan pada tekanan tetap pada boiler sampai mencapai kondisi uap
jenuh
3-4 : Uap jenuh mengalami proses ekspansi pada turbin dan menuju memasuki kondesor
4-1 : Fluida kerja mengalami perpindahan panas ke lingkungan pada kondesor
1
VERDIAN 13113004
Gambar 01. Diagram alir
(gambar kiri) dan kurva T-s
(gambar kanan) dari siklus
pembangkit daya Rankine.
Jika perubahan energi kinetik dan potensial dari fluida kerja diabaikan, maka total
kalor yang dimasukkan boiler ke fluida kerja direpresentasikan sebagai luas daerah yang
diarsir pada Gambar 01. Efisiensi termal dari siklus tersebut didefinisikan sebagai kerja netto
(Wnet) dibagi dengan input kalor yang diberikan ke siklus (Qh).
Berikut merupakan beberapa keunggulan siklus Rankine dibandingkan dengan siklus Carnot
Proses perpindahan panas pada boiler di siklus Carnot terjadi pada keadaan
temperatur konstan, sedangkan pada siklus Rankine uap dapat dipanaskan pada
tekanan konstan untuk mencapai tingkat keadaan uap superpanas. Tingkat keadaan
uap superpanas juga dapat dicapai pada siklus Carnot, tetapi tekanan uap akan turun
selama pemanasan untuk mempertahankan temperaturnya agar konstan. Tekanan uap
yang turun artinya uap mengalami proses ekspansi di boiler selama pemanasan pada
siklus Carnot sehingga siklus Carnot tidak praktis.
Pada siklus Carnot, fluida kerja pada fasa campuran cair-uap dikompres secara
isentropik sehingga mencapai tekanan pada boiler. Pompa yang dibutuhkan untuk
proses kompresi fluida pada keadaan cair-uap secara isentropik sangat sulit untuk
dirancang dan dioperasikan. Sebagai perbandingan, pada siklus Rankine, fluida kerja
dikompresi pada keadaan cair jenuh sehingga mencapai tekanan pada boiler, kerja
pompa yang dibutuhkan lebih sedikit dan proses kompresi lebih praktis dibandingkan
dengan siklus Carnot.
Efisiensi dari siklus Rankine dapat ditingkatkan dengan memodifikasi siklus Rankine
tersebut, salah satunya adalah dengan memanaskan fluida kerja sampai keadaan
superpanas sebelum mengalami proses ekspansi di turbin.
Gambar 02. Kurva T-s pada siklus Rankine dengan pemanasan fluida kerja mencapai tingkat
keadaan superpanas
2
VERDIAN 13113004
Variasi lainnya adalah dengan menggunakan reheater yaitu setelah uap superpanas
mengalami proses ekspansi di turbin sampai tekanan dan temperatur tertentu, uap tersebut
dikeluarkan dan dipanaskan kembali di boiler pada tekanan tetap. Kemudian uap tersebut
akan mengalami proses ekspansi kembali di turbin. Variasi ini dapat meningkatkan kerja
netto dari turbin sehingga efisiensi termal dari siklus tersebut dapat meningkat.
Gambar 03. Skema diagram alir (gambar kiri) dan kurva T-s siklus Rankine dengan reheater
Variasi lain dari siklus Rankine merupakan siklus regeneratif. Siklus regeneratif
menggunakan uap yang diekstraksi dari turbin untuk memanaskan fluida kerja pada tingkat
keadaan cair jenuh yang dipompakan menuju boiler, sehingga fluida kerja pada tingkat
keadaan cair jenuh tersebut mengalami pemanasan awal sebelum masuk boiler. Dengan
siklus regeneratif ini, kalor yang dibutuhkan boiler menjadi lebih sedikit sehingga efisiensi
siklus dapat meningkat.
Gambar 04. Skema diagram alir (gambar kiri) dan kurva T-s siklus Rankine regeneratif
Siklus Rankine pada aktualnya berbeda dengan siklus Rankine ideal dikarenakan
kerugian akibat gesekan dan perpindahan panas ke lingkungan. Beberapa contoh kerugian
yang terjadi adalah gesekan pada pipa, kerugian pada turbin yang berhubungan dengan aliran
fluida, kerugian pada pompa akibat gesekan dan kerugian pada kondenser ketika kondenser
pada kondisi sub-dingin. Kerugian pada pompa dan turbin diakibatkan karena peningkatan
entropi pada fluida kerja. Sedangkan kerugian pada boiler dan kondenser diakibatkan karena
perbedaan temperatur antara sistem dengan lingkungan yang mengakibatkan terjadinya
perpindahan panas dari atau ke lingkungan.
3
VERDIAN 13113004
BOILER
Boiler merupakan komponen paling penting pada pembangkit listrik tenaga uap, yang
memiliki fungsi untuk menggunakan panas dari hasil pembakaran bahan bakar untuk
mengkonversi air menjadi uap. Terdapat dua jenis boiler yaitu Drum-Type Boilers dan OnceThrough Boilers. Beberapa komponen penting pada boiler adalah economizer, superheaters,
reheaters dan spray attemperators.
Drum-Type Boilers
Boiler tipe ini menggunakan resirkulasi air yang konstan pada komponen penghasil
uap untuk menghasilkan uap dan mencegah komponen tersebut mengalami
pemanasan yang berlebihan. Sirkulasi air pada boiler ini dibagi menjadi dua jenis
yaitu sirkulasi secara alami dan sirkulasi yang diatur. Sirkulasi secara alami
menggunakan perbedaan massa jenis dari air dan uap sedangkan sirkulasi yang diatur
menggunakan pompa untuk mensirkulasi air pada komponen penghasil uap.
Once-Through Boilers
Pada boiler ini, air tidak mengalami resirkulasi pada komponen boiler, dengan kata
lain air akan menjadi uap dan meninggalkan boiler setelah mengalami satu kali proses
pemanasasn pada boiler.
Gambar 05. Boiler tipe drum (gambar kiri) dan boiler tipe once-through (gambar kanan)
Beberapa komponen-komponen pada boiler adalah sebagai berikut :
Economizer merupakan bagian dari boiler dimana umpan air dimasukkan ke boiler
dan bagian dimana gas sisa pembakaran digunakan untuk memanaskan temperatur air
Steam drum hanya terdapat pada boiler jenis drum, berfungsi untuk memisahkan uap
kering dari air
Superheaters merupakan tabung-tabung pada boiler yang berisi air yang akan
dipanaskan menjadi uap, panas yang digunakan berasal dari pembakaran bahan bakar
Reheaters merupakan tabung-tabung pada boiler yang berisi air yang dipanaskan oleh
gas sisa pembakaran
Spray attemperators merupakan nosel yang menyemprotkan air diantara dua
superheaters, yang berfungsi untuk mencegah pemanasan berlebihan pada tabungtabung boiler, dikenal juga sebagai desuperheaters.
4
VERDIAN 13113004
TURBIN UAP
Beberapa komponen pada turbin uap adalah sebagai berikut :
1. Sudu Turbin
Merupakan bagian paling kritis dari turbin yang menerima tegangan paling besar.
Sudu turbin mengalami gaya sentrifugal, beban termal serta bending dari fluida kerjda
dan beban eksitasi harmonik. Untuk mengatasi beban eksitasi harmonik, sudu turbin
dirancang sedemikian rupa sehingga memiliki frekuensi pribadi yang berbeda dengan
frekuensi kerja dari sudu turbin tersebut. Sudu-sudu turbin dirancang untuk dapat
dialiri fluida kerja secara halus dan terhindar dari tabrakan dengan fluida kerja agar
kerja yang dihasilkan semakin besar.
2. Rotor Turbin
Rotor merupakan komponen kedua paling kritis pada turbin, dirancang untuk
memenuhi beberapa hal seperti mampu menahan beban sentrifugal dari rotor sendiri
dan beban sentrifugal dari semua sudu turbin, tahan terhadap patah getas yang dapat
diakibatkan oleh kecepatan operasi turbin yang tinggi dan memiliki ketahanan mulur
yang tinggi.
3. Katup
Turbin membutuhkan katup-katup untuk mengatur kecepatan putar, kontrol darurat,
pengurasan, hidrolik, katup untuk bypass, dan beberapa fungsi lainnya.
PENUKAR KALOR
Heaters, terdapat dua klasifikasi yaitu direct contact heater dan closed or tube heater
o Direct contact heater menggunakan uap yang berkontakan langsung dengan air
untuk menguapkan air tersebut. Cara tersebut lebih efisien daripada pemanasan
tanpa kontak langsung. Tetapi cara ini jarang digunakan karena memiliki resiko
yang lebih untuk masuknya air ke dalam turbin.
o Closed heater menggunakan uap untuk memanaskan air tanpa berkontakan
langsung. Terdapat tiga bagian dari pemanasan pada umpan air. Bagian pertama
adalah umpan air dipanaskan pada bagian kondensor. Bagian kedua adalah
pemanasan umpan air pada tabung oleh uap air yang akan dikondensasi. Bagian
ketiga adalah pemanasan umpan air oleh uap yang diekstraksi dari turbin.
Condenser
Beberapa fungsi dari kondensor adalah mengurangi tekanan pada keluaran turbin
sehingga daya yang dihasilkan turbin menjadi lebih besar dan mengumpulkan uap
yang dikondensasi menjadi air yang kemudian akan dipanaskan ulang kembali di
boiler. Air pendingin disirkulasikan dari sumber pendingin ke tabung kondensor
melalui pompa, dapat berupa pompa sentrifugal, propeler atau campuran keduanya.
5
VERDIAN 13113004
POMPA
Pompa kondesat
Berfungsi untuk mengeluarkan kondesat dari kondeser menuju pemanas bertekanan
rendah (Low Pressure Heater ). Biasanya terdapat dua atau lebih pompa sentrifugal
yang dipasang pada outlet dari kondensor. Pompa kondensat juga berfungsi untuk
menaikkan tekanan dari kondensat sebelum menuju deaerator.
Feedwater Booster Pump
Dipasang pada outlet dari deaerator, berfungsi untuk mengondisikan tekanan fluida
kerja sama dengan tekanan pada inlet Boiler Feed Pump.
Boiler Feed Pump
Terdiri dari beberapa tahap/stages dari pompa sentrifugal, jumlah tahap tersebut
bergantung pada siklus, pompa tersebut dapat digerakkan oleh motor maupun turbin.
GENERATOR
Generator elektrik berfungsi mengkonversi energi rotasi dari poros turbin menjadi
energi listrik tiga fasa dengan tegangan berkisar antara 13,8 sampai 26 kV. Generator terdiri
dari sistem ventilasi, sistem pembantu dan sistem pemicu (exciter ). Bagian rotor dari
generator menghasilkan medan elektormagnet yang berputar sehingga akan menghasilkan
arus induksi pada bagian stator. Bagian stator terhubung pada kumparan armatur yang
menghasilkan tegangan AC tiga fasa. Kumparan tersebut terhubung pada sistem , biasanya
melalui transformator step-up. Pembangkit listrik yang menggunakan turbin uap bahan bakar
fosil pada umumnya menggunakan generator dua pole dan beroperasi pada kecepatan
3600rpm untuk menghasilkan frekuensi listrik 60 Hz dan kecepatan 3000rpm untuk
menghasilkan frekuensi 50Hz. Pada sistem pembangkit listrik turbin uap dengan sumber
energi nuklir menggunakan generator empat pole dengan kecepatan putar 1800rpm atau
1500rpm untuk menghasikan frekuensi 60 dan 50 Hz.
Gambar 06. Garis-garis medan magnet pada generator
6
VERDIAN 13113004
Sistem ventilasi pada generator berfungsi untuk mendinginkan bagian aktif dari
generator. Sistem ventilasi dengan udara biasanya digunakan pada generator dengan
kapasitas dibawah 100MW. Untuk kapasitas diatas 100MW, digunakan hidrogen sebagai
pendingin karena hidrogen memiliki kapasitas panas 14 kali lebih besar dibandingkan dengan
udara. Rangka dari generator harus dirancang untuk dapat tahan terhadap ledakan hidrogen.
Hidrogen bersifat tidak mudah terbakar pada kemurnian diatas 70%. Pada umumnya, gas
hidrogen yang digunakan sebagai pendingin pada generator memiliki kadar kemurnian diatas
90%. Teknik pendinginan lainnya pada generator 200-600MW adalah dengan menggunakan
air untuk mendinginkan bagian stator, tetapi komponen lainnya didinginkan dengan hidrogen.
Pada generator dibutuhkan sistem lubrikasi untuk journal bearing pada poros.
Beberapa komponen pada sistem lubrikasi ini adalah pompa, pendingin, dan reservoir. Pada
umunya sistem lubrikasi pada generator dan turbin digabung. Sistem eksitasi pada generator
menggunakan cincin kolektor yang berputar terhadap brushes karbon yang diam untuk
mengalirkan arus DC dari bagian yang stationer ke bagian kumparan pada rotor. Pada sistem
eksitasi yang berputar, arus DC dialirkan ke bagian kumparan pada rotor melalui kopling,
sehingga tidak membutuhkan kolektor dan brushes.
7