TUGAS JURNAL- SIMULASI PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN UAP DI PLTP

SIMULASI PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN UAP DI PLTP
Siti Shahida, Neni Nuraeni, Eka Fahira, Nazhifa Rifda A, Pia Inggriani
Jurusan Teknik Kimia, Institut Teknologi Nasional, Bandung, Indonesia
Jl. P.K.H Mustafa No 23 Bandung
Abstrak
Pembangkit Litrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) memiliki komponen utama yaitu turbin
uap. Untuk mengevaluasi kinerja turbin uap perlu dilakukan perhitungan efisiensi, karena
dari nilai efisiensi ini dapat dilihat langsung apakah sebuah turbin dapat dikatakan layak
atau tidak untuk beroperasi. Semakin besar nilai efisiensi maka semakin baik kinerja dari
turbin uap. Dengan melakukan analisis perhitungan seperti ini, maka dapat
membandingkan kerja optimal turbin dan perkiraan input agar menghasilkan efisiensi
sesuai keinginan.
Kata kunci : PLTP, turbin, efisiensi
1. Pendahaluan
Turbin uap merupakan peralatan utama
PLTP yang berperan penting sebagai
penggerak mula (prime mover) untuk
mengubah energi panas dalam uap
menjadi energi mekanis berupa putaran
poros turbin. Selanjutnya poros turbin
di kopel dengan poros generator untuk
menghasilkan energi listrik. Namun
tidak sepenuhnya energi panas tersebut
dapat terkonversi seluruhnya menjadi
energi gerak. Terdapat berbagai
kekurangan
yang
menyebabkan
konversi tidak sempurna. Seiring
dengan
meningkatnya
jam
pengoperasian
alat
dapat
mempengaruhi kinerja dari turbin uap.
Kinerja turbin uap dapat dilihat dari
nilai efisiensinya. Kinerja turbin uap
ini akan mempengaruhi keandalan
pembangkit dan daya yang dihasilkan
generator. Oleh karena itu, perlu
adanya perhitungan efisiensi turbin uap
di PLTP secara berkala yang dapat
membantu mengetahui efisiensi kinerja
turbin sebenarnya sehingga
menentukan langkah yang
diambil kedepannya.
dapat
akan
2. Landasan Teori
Turbin adalah mesin penggerak dimana
energi fluida kerja dipergunakan
langsung untuk memutar sudu turbin.
Bagian turbin yang bergerak dinamakan
rotor atau sudu turbin, sedangkan
bagian yang tidak berputar dinamakan
stator atau rumah turbin. Secara umum,
turbin adalah alat mekanika yang terdiri
dari poros dan sudu-sudu. Sudu tetap
ataupun stationary blade, tidak ikut
berputar bersama poros, dan berfungsi
mengarahkan aliran fluida. Sedangkan
sudu putar atau rotary blade, mengubah
arah dan kecepatan aliran fluida
sehingga timbul gaya yang memutar
poros. (Shlyakin P, 1990).
Pada pembangkit listrik tenaga
panas bumi (PLTP), turbin akan
mengkonversi energi termal dari uap
menjadi energi mekanik. Generator
selanjutnya akan mengubah energi
mekanik ini menjadi energi listrik.
Generator memiliki dua komponen
mekanik penting yaitu rotor dan stator.
Di bagian rotor terletak magnet
permanen dan di bagian stator terletak
konduktor. Sepanjang terdapat gerak
relatif antara medan magnet dengan
konduktor atau sebaliknya, maka
tegangan akan diinduksikan di dalam
konduktor. Oleh karena itu, agar
tercipta beda tegangan di antara ujungujung konduktor pada stator, maka
rotor harus selalu bergerak sehingga
terjadi perubahan fluks gaya magnet
yang memotong konduktor. Di sinilah
peran dari turbin sebagai penggerak
utama (prime mover) bagi rotor. Jika
rotor dua kutub diputar oleh turbin
dengan kecepatan rotasi 3000 putaran
per menit maka akan dihasilkan listrik
dengan frekuensi 50 Hertz. Frekuensi
ini sesuai dengan sistem kelistrikan di
Indonesia yang digunakan oleh PLN.
Negara lain, misalnya Amerika Serikat,
menggunakan listrik berfrekuensi 60
Hertz. Sistem aktual dari turbin uap dan
generator yang digunakan di PLTP
dapat dilhat pada Gambar 2.1.
Prinsip Kerja Turbin Uap
Prinsip kerja dari turbin uap adalah uap
kering dari super heater yang mempunyai
temperatur dan tekanan tinggi yang
dialirkan ke turbin tekanan tinggi. Di
dalam turbin ini terdapat sudu-sudu tetap
dan sudu-sudu gerak yang mempunyai
bentuk sedemikian rupa sehingga akan
dapat mengekspansikan uap. Energi uap
yang diterima oleh sudu-sudu turbin
digunakan untuk menggerakkan poros
turbin. Disini terjadi perubahan energi,
maka temperatur uap akan turun. Setelah
itu uap masuk ke intermediate pressure
turbine dan akan menggerakkan sudu-sudu
intermediate pressure turbin dan low
pressure turbine, sehingga dari gerakan
sudu-sudu ini akan memperkuat gerakan
poros turbin.
3. Metodologi
1. Mencari h1 (Kj/Kg) dan s1
(Kj/KgK)
h1 (Kj/Kg) dan s1 (Kj/Kg K) pada
tekanan uap masuk turbin (P1)
P1 = 6,4 bar
h1 = 2759,48 Kj/Kg
s1 = 6,7392 Kj/kg.K
2. Mencari nilai sf, sg, sfg, (kj/kg
k), hf, hg, dan hfg (kj/kg) pada
P2 (tekanan uap keluar turbin).
P2 = 0,099 bar
Sf = 0,646 (kj/kg k),
Sfg =8,154 (kj/kg k),
hf = 190,933 Kj/Kg
hg =25884,315 Kj/Kg
Gambar 2.1 Turbin dan Generator
3. Mencari fraksi uap (x)
X=(𝑠1−𝑠𝑓)/𝑠𝑓𝑔................... (1)
X= 0,81154
4. Mencari entalpi uap keluar turbin
(h2)
h2 = hf + (x . hfg) (kj/kg).......... (2)
h2 = 2133,248 (kj/kg k)
5. Mencari daya isentropik turbin (Ps)
Ps = laju alir massa uap x Wt(MW)
Ps = 𝑚̇ .𝑊𝑡 (MW) .................... (3)
Ps = 70,7652 MW
6. Daya aktual turbin (MW)
Pa=Daya generator/ηgenerator (4)
Pa = 48,3689 kj/kg
7. Mencari efisiensi turbin (ηt)
ηt = (Pa/Ps) 𝑥100% ................(5)
ηt = 68,35 %
4. Kesimpulan
Dari hasil perhitungan yang telah
dilakukan serta analisis terhadap
data
yang
diperoleh
dapat
disimpulkan, yaitu sebagai berikut:



Turbin uap berfungsi untuk
menghasilkan
energi
mekanik yang akan di
berikan kepada generator
untuk di ubah menjadi
energi listrik.
Nilai efisiensi turbin yang
dihasilkan sebesar 68,35%
Faktor yang mempengaruhi
efisiensi turbin antara lain
adalah suhu dan tekanan
uap yang masuk turbin.
Semakin tinggi suhu dan
tekanan uap masuk maka
efisiensi akan semakin
tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Ristyanto, A N., Simulasi Perhitungan
Efisiensi Sistem Pembangkit Listrik
Tenaga Uap (PLTU) Rembang,
UNDIP : Makalah Tugas Akhir
Jurusan Teknik Elektro Fakultas
Teknik.
P. Shlyakin. 1990. Turbin Uap Teori
Dan Rancangan. Jakarta : Erlangga