ANALISA KEKUATAN GUIDE VANE PADA TURBIN
KERJA PRAKTEK
MS-390
ANALISA KEKUATAN GUIDE VANE PADA TURBIN UNIT 1
DI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)
SAGULING
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan
strata satu jurusan Teknik Mesin ITENAS
Disusun Oleh :
M Naufal Allam
12-2010-024
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL
BANDUNG
2015
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Krisis energi yang melanda dunia dewasa ini telah menarik perhatian para
ahli untuk menemukan sumber-sumber energi baru yang lebih murah, yang
tersedia dalam jumlah yang besar. Hal ini berkaitan dengan semakin banyak dan
meningkatnya pemakaian penggunaan energi. Sumber energi yang sudah lazim
dipergunakan adalah sumber energi minyak bumi, gas alam dan batubara.
Sebagaimana yang telah kita ketahui bahwa persedian sumber energi minyak
bumi, gas alam dan batu bara sangat terbatas yang demikian apabila secara terus
menerus kita gunakan sumber energi tersebut, maka suatu saat sumber energi
tersebut akan habis. Penggunaan bahan bakar alternatif menjadi salah satu cara
yang seharusnya banyak dieksplorasi, dewasa ini banyak sekali pembangunan
energi listrik berbahan alternatif contohnya Pembangkit Tenaga Nuklir (PLTN),
Pembangkit Tenaga Listrik Sampah (PLTS), Pembangkit Tenaga Listrik Air
(PLTA).
Pembangkit listrik tenaga air merupakan salah satu solusi dalam
memenuhi kebutuhan sumber energi listrik di setiap Negara, selain murah
pembangkit listrik tenaga air tidak menimbulkan polusi udara karena didalam
prosesnya tidak ada proses pembakaran. Di Indonesia sendiri sangat
memungkinkan untuk membangun PLTA karena Indonesia memiliki potensi
sumber daya alam yang besar yang dapat dimanfaatkan, khususnya sumber daya
air yang sangat berlimpah. Air yang tersimpan di danau, waduk atau yang
mengalir di sungai, mempunyai energi potensial yang besar dan dapat
dimanfaatkan untuk menggerakan turbin air. Dengan memanfaatkan beda tinggi,
air dapat dialirkan melalui saluran saluran ke turbin air yang dipasang dibawah
waduk.
Salah satu komponen utama pada system PLTA adalah turbin yang
berfungsi untuk merubah energi kinetik dari aliran air menjadi energi mekanik
berupa putaran, energy tekanan pada air akan mendorong blade turbin sehingga
menghasilkan putaran, beberapa komponen bantu pada turbin diperlukan agar
mendapatkan efesiensi daya turbin yang besar, salah satu komponen tersebut
adalah guide vane (sudu pengarah).
Guide vane (sudu pengarah) atau wicket gate merupakan bagian dari turbin
air yang fungsi utamanya adalah mengubah energi tekanan cair menjadi energi
momentum, selain itu juga berfungsi sebagai pintu masuk air dari spiral casing
menuju runner blade, guide vane juga berfungsi sebagai distributor agar air
disekeliling runner mempunyai debit yang sama rata, debit yang rata berguna
sebagai pengaman turbin pada saat trerjadi gangguan. Gerakan turbin diatur oleh
suatu mekanisme peralatan dalam governor cabinet, gerakan buka tutup guide
vane terjadi secara hidrolik dengan menggunakan servomotor yang akan berkerja
setelah menerima perintah dari governor sehingga besar kecilnya laju aliran yang
masuk kedalam turbin berpengaruh terhadat putaran yang dihasilkan.
1.2
Identifikasi Masalah
Identifikasi maslah dalam penyusun laporan kerja pratik ini hanya
menganalisa guide vane pada turbin.
1.3
Tujuan
Tujuan dari kerja praktek bagi penulis di PT. INDONESIA POWER UBP
SAGULING, yaitu :
Mengetahui prinsip kerja PLTA
Mengetahui peralatan umum yang digunakan di PLTA Saguling.
Mengetahui mekanisme prinsip kerja guide vane.
Mengetahui seberepa besar beban yang diterima oleh guide vane akibat
dari tekanan air yang masuk.
1.4
Manfaat Kerja Praktek
Manfaat kerja prektek ini adalah :
Memperoleh suatu pembelajaran mengenai guide vane.
Memperoleh pengalaman kerja sebelum masuk ke dunia kerja yang
sebenarnya.
Mengetahui komponen-komponen PLTA secara keseluruhan.
1.5
Metode Pengumpulan Data
Dalam menyusun laporan ini penulis menggunakan beberapa metode
pengumpulan data untuk memperoleh data yang lengkap dan objektif. Metode –
metode tersebut adalah :
Wawancara
Metode ini dilakukan dengan cara mengadakan tanya jawab secara
langsung kepada pembimbing lapangan atau staf yang terkait di PT
Indonesia Power UBP Saguling.
Studi Pustaka
Metode ini dilakukan dengan melakukan pencarian informasi melalui
buku-buku bacaan manual yang diberikan oleh pembimbing lapangan serta
para staf di PT Indonesia Power UBP Saguling.
1.6
Waktu dan Tempat Pelaksanan
Kegiatan kerja praktek ini dilaksanakan mulai dari tanggal 9 Juni 2014
sampai dengan 9 Agustus 2014. Di Power House PT. INDONESIA POWER
UBP SAGULING, Jawa Barat.
1.7
Sistematika Penulisan
Pembahasan laporan kerja praktik ini disusun dalam beberapa bagian
dengan sistematika tertentu dengan harapan pembaca akan lebih mudah
memahami isi laporan ini. Sistematika yang digunakan adalah sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Pada bab ini membahas latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, metode
pengambilan data, sistematika penulisan serta profil singkat perusahaan.
BAB II Tinjauan Pustaka
Bab II pada laporan ini membahas tentang teori-teori yang mendukung
pembahasan mengenai laporan kerja praktek, yaitu definisi PLTA, teori dasar
turbin, teori dasar mekanika fluida dan teori lain yang mendukung pembuatan
laporan kerja praktek ini.
BAB III Pembahasan
BAB III pada laporan ini membahas analisa guide vane, seberapa besar
beban yang diterima oleh guide vane.
BAB IV Kesimpulan dan Saran
BAB V ini membahas tentang kesimpulan dan saran yang diperoleh dari
hasil observasi dan pengamatan dilapangan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Definisi Pembangkit Listrik Tenaga Air
2.2
Turbin
Turbin merupakan mesin yang dapat mengkonversikan energi kinetik dan
energi potensial air menjadi gerak mesin. Turbin Air dikembangkan pada abad ke
– 19 dan digunakan pada industri secara luas untuk memenuhi jaringan listrik.
Sekarang turbin air banyak digunakan untuk pembangkit listrik.
2.5.1 Sejarah
Water wheels telah banyak digunakan 100 tahun yang lalu untuk
kebutuhan industri tenaga listrik. Kelemahan water wheel adalah dalam
bentuknya, dimana keterbatasan debit dan head yang dapat dimanfaatkan.
Perkembangan turbin menurut revolusi industri menggunakan prinsip dan
metode sains migrasi dari water wheel ke turbin modern membutuhkan
sekitar 100 tahun. Turbin pertama kali di perkenalkan oleh seorang
engineer Perancis yang bernama Claude Burdin pada abad ke 19.
Perbedaan yang mencolok antara turbin air dan wheels ialah pada
komponen yang berputar yang meneruskan energi ke rotor. Penambahan
komponen ini membuat turbin air lebih kecil dari pada water wheel namun
memiliki daya yang sama. Pada umumnya semua mesin air hingga pada
abad ke 19 (termasuk water wheel) pada basiknya menggunakan sistem
reaksi; tekanan head air bekerja pada mesin dan menghasilkan suatu usaha.
Pada tahun 1866, California Millwright Samual Knight menemukan mesin
dengam menggunakan system implus. Terinspirasi oleh tekanan tinggi
yang telah digunakan pada sistem jet pada hydraulic pada pertambangan
ladang emas. Knight mengembangkan bucketed wheel yang dapat
menengkap energi free jet yang terlah dikonversikan dari head tinggi ke
energi kinetik. Pada 1879, Laster Pelton berexperiment dengan Kinght
Wheell, menciptakan Pelton Wheel (Double Bucket Design) memperkecil
kehilangan energi (energi losses) dari rancangan Knight wheel. Pada tahun
1895, William mengembangkan rancangan Pelton sehingga efensiensi
yang dapat dicapat sebesar 92% .
Gambar 2.3 Bagian Turbin Air.
(sumber :www.wikipedia.com)
2.5.2 Turbin Rekasi
Turbin reaksi dipengaruhi oleh air yang mana tekanan yang
bergerak langsung terhadap turbin dan memberikan suatu energi. Air yang
mengalir harus memiliki tekanan atau turbin air harus benar-benar
terbenam didalam aliran air. Hukum Tiga Newton menggambarkan
perpindahan energi untuk turbin reaksi. Kebanyak turbin air yang memiliki
ketinggian head
MS-390
ANALISA KEKUATAN GUIDE VANE PADA TURBIN UNIT 1
DI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)
SAGULING
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan
strata satu jurusan Teknik Mesin ITENAS
Disusun Oleh :
M Naufal Allam
12-2010-024
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL
BANDUNG
2015
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Krisis energi yang melanda dunia dewasa ini telah menarik perhatian para
ahli untuk menemukan sumber-sumber energi baru yang lebih murah, yang
tersedia dalam jumlah yang besar. Hal ini berkaitan dengan semakin banyak dan
meningkatnya pemakaian penggunaan energi. Sumber energi yang sudah lazim
dipergunakan adalah sumber energi minyak bumi, gas alam dan batubara.
Sebagaimana yang telah kita ketahui bahwa persedian sumber energi minyak
bumi, gas alam dan batu bara sangat terbatas yang demikian apabila secara terus
menerus kita gunakan sumber energi tersebut, maka suatu saat sumber energi
tersebut akan habis. Penggunaan bahan bakar alternatif menjadi salah satu cara
yang seharusnya banyak dieksplorasi, dewasa ini banyak sekali pembangunan
energi listrik berbahan alternatif contohnya Pembangkit Tenaga Nuklir (PLTN),
Pembangkit Tenaga Listrik Sampah (PLTS), Pembangkit Tenaga Listrik Air
(PLTA).
Pembangkit listrik tenaga air merupakan salah satu solusi dalam
memenuhi kebutuhan sumber energi listrik di setiap Negara, selain murah
pembangkit listrik tenaga air tidak menimbulkan polusi udara karena didalam
prosesnya tidak ada proses pembakaran. Di Indonesia sendiri sangat
memungkinkan untuk membangun PLTA karena Indonesia memiliki potensi
sumber daya alam yang besar yang dapat dimanfaatkan, khususnya sumber daya
air yang sangat berlimpah. Air yang tersimpan di danau, waduk atau yang
mengalir di sungai, mempunyai energi potensial yang besar dan dapat
dimanfaatkan untuk menggerakan turbin air. Dengan memanfaatkan beda tinggi,
air dapat dialirkan melalui saluran saluran ke turbin air yang dipasang dibawah
waduk.
Salah satu komponen utama pada system PLTA adalah turbin yang
berfungsi untuk merubah energi kinetik dari aliran air menjadi energi mekanik
berupa putaran, energy tekanan pada air akan mendorong blade turbin sehingga
menghasilkan putaran, beberapa komponen bantu pada turbin diperlukan agar
mendapatkan efesiensi daya turbin yang besar, salah satu komponen tersebut
adalah guide vane (sudu pengarah).
Guide vane (sudu pengarah) atau wicket gate merupakan bagian dari turbin
air yang fungsi utamanya adalah mengubah energi tekanan cair menjadi energi
momentum, selain itu juga berfungsi sebagai pintu masuk air dari spiral casing
menuju runner blade, guide vane juga berfungsi sebagai distributor agar air
disekeliling runner mempunyai debit yang sama rata, debit yang rata berguna
sebagai pengaman turbin pada saat trerjadi gangguan. Gerakan turbin diatur oleh
suatu mekanisme peralatan dalam governor cabinet, gerakan buka tutup guide
vane terjadi secara hidrolik dengan menggunakan servomotor yang akan berkerja
setelah menerima perintah dari governor sehingga besar kecilnya laju aliran yang
masuk kedalam turbin berpengaruh terhadat putaran yang dihasilkan.
1.2
Identifikasi Masalah
Identifikasi maslah dalam penyusun laporan kerja pratik ini hanya
menganalisa guide vane pada turbin.
1.3
Tujuan
Tujuan dari kerja praktek bagi penulis di PT. INDONESIA POWER UBP
SAGULING, yaitu :
Mengetahui prinsip kerja PLTA
Mengetahui peralatan umum yang digunakan di PLTA Saguling.
Mengetahui mekanisme prinsip kerja guide vane.
Mengetahui seberepa besar beban yang diterima oleh guide vane akibat
dari tekanan air yang masuk.
1.4
Manfaat Kerja Praktek
Manfaat kerja prektek ini adalah :
Memperoleh suatu pembelajaran mengenai guide vane.
Memperoleh pengalaman kerja sebelum masuk ke dunia kerja yang
sebenarnya.
Mengetahui komponen-komponen PLTA secara keseluruhan.
1.5
Metode Pengumpulan Data
Dalam menyusun laporan ini penulis menggunakan beberapa metode
pengumpulan data untuk memperoleh data yang lengkap dan objektif. Metode –
metode tersebut adalah :
Wawancara
Metode ini dilakukan dengan cara mengadakan tanya jawab secara
langsung kepada pembimbing lapangan atau staf yang terkait di PT
Indonesia Power UBP Saguling.
Studi Pustaka
Metode ini dilakukan dengan melakukan pencarian informasi melalui
buku-buku bacaan manual yang diberikan oleh pembimbing lapangan serta
para staf di PT Indonesia Power UBP Saguling.
1.6
Waktu dan Tempat Pelaksanan
Kegiatan kerja praktek ini dilaksanakan mulai dari tanggal 9 Juni 2014
sampai dengan 9 Agustus 2014. Di Power House PT. INDONESIA POWER
UBP SAGULING, Jawa Barat.
1.7
Sistematika Penulisan
Pembahasan laporan kerja praktik ini disusun dalam beberapa bagian
dengan sistematika tertentu dengan harapan pembaca akan lebih mudah
memahami isi laporan ini. Sistematika yang digunakan adalah sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Pada bab ini membahas latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, metode
pengambilan data, sistematika penulisan serta profil singkat perusahaan.
BAB II Tinjauan Pustaka
Bab II pada laporan ini membahas tentang teori-teori yang mendukung
pembahasan mengenai laporan kerja praktek, yaitu definisi PLTA, teori dasar
turbin, teori dasar mekanika fluida dan teori lain yang mendukung pembuatan
laporan kerja praktek ini.
BAB III Pembahasan
BAB III pada laporan ini membahas analisa guide vane, seberapa besar
beban yang diterima oleh guide vane.
BAB IV Kesimpulan dan Saran
BAB V ini membahas tentang kesimpulan dan saran yang diperoleh dari
hasil observasi dan pengamatan dilapangan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Definisi Pembangkit Listrik Tenaga Air
2.2
Turbin
Turbin merupakan mesin yang dapat mengkonversikan energi kinetik dan
energi potensial air menjadi gerak mesin. Turbin Air dikembangkan pada abad ke
– 19 dan digunakan pada industri secara luas untuk memenuhi jaringan listrik.
Sekarang turbin air banyak digunakan untuk pembangkit listrik.
2.5.1 Sejarah
Water wheels telah banyak digunakan 100 tahun yang lalu untuk
kebutuhan industri tenaga listrik. Kelemahan water wheel adalah dalam
bentuknya, dimana keterbatasan debit dan head yang dapat dimanfaatkan.
Perkembangan turbin menurut revolusi industri menggunakan prinsip dan
metode sains migrasi dari water wheel ke turbin modern membutuhkan
sekitar 100 tahun. Turbin pertama kali di perkenalkan oleh seorang
engineer Perancis yang bernama Claude Burdin pada abad ke 19.
Perbedaan yang mencolok antara turbin air dan wheels ialah pada
komponen yang berputar yang meneruskan energi ke rotor. Penambahan
komponen ini membuat turbin air lebih kecil dari pada water wheel namun
memiliki daya yang sama. Pada umumnya semua mesin air hingga pada
abad ke 19 (termasuk water wheel) pada basiknya menggunakan sistem
reaksi; tekanan head air bekerja pada mesin dan menghasilkan suatu usaha.
Pada tahun 1866, California Millwright Samual Knight menemukan mesin
dengam menggunakan system implus. Terinspirasi oleh tekanan tinggi
yang telah digunakan pada sistem jet pada hydraulic pada pertambangan
ladang emas. Knight mengembangkan bucketed wheel yang dapat
menengkap energi free jet yang terlah dikonversikan dari head tinggi ke
energi kinetik. Pada 1879, Laster Pelton berexperiment dengan Kinght
Wheell, menciptakan Pelton Wheel (Double Bucket Design) memperkecil
kehilangan energi (energi losses) dari rancangan Knight wheel. Pada tahun
1895, William mengembangkan rancangan Pelton sehingga efensiensi
yang dapat dicapat sebesar 92% .
Gambar 2.3 Bagian Turbin Air.
(sumber :www.wikipedia.com)
2.5.2 Turbin Rekasi
Turbin reaksi dipengaruhi oleh air yang mana tekanan yang
bergerak langsung terhadap turbin dan memberikan suatu energi. Air yang
mengalir harus memiliki tekanan atau turbin air harus benar-benar
terbenam didalam aliran air. Hukum Tiga Newton menggambarkan
perpindahan energi untuk turbin reaksi. Kebanyak turbin air yang memiliki
ketinggian head