Monday, 11 February 2019

Pengertian dan Prinsip Kerja GTG Gas Turbine Generator

Seperti pada postingan  sebelumnya, Teknologika telah membahas Pengertian dan prinsip dasar PLTGU secara garis besar, namun pada postingan kali ini Teknologika akan membagi/membahas tentang apa itu GTG yang merupakan bagian dari siklus terbentuknya PLTGU, dengan membahasnya secara lebih spesifik lagi, langsung mulai saja.

Pengertian dan Prinsip Kerja GTG Gas Turbine Generator

Apa itu Gas Turbine Generator (GTG) ?

Gas Turbine Generator / GTG adalah sebuah unit pembangkit listrik atau biasa bisebut Power Plant System dengan menggunakan bahan bakar utama yaitu Gas maupun HSD sebagai fluida untuk memutar Turbine dengan pembakaran internal, dalam Turbin Gas pembakaran yang di timbuklan ruang bakar menghasilkan gas yang bersuhu dan bertekanan tinggi sehingga dapat memutar Turbine Gas, ketika Turbine Gas berputar maka generator akan ikut berputar juga karena porosnya saling berkaitan langsung, selanjutnya pada generator diberikan eksitasi/kemagnetan pada rotor generator tersebut, sehingga dari putaran generator menghasilkan sebuah arus listrik.

Pada Turbine Gas terdapat 2 klasifikasi siklus dalam pengolahan gas buang, diantaranya adalah siklus tertutup (Close Cycle), dan siklus terbuka (Open Cycle). Perbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja. Pada turbin gas siklus terbuka, akhir ekspansi fluida kerjanya langsung dibuang ke udara atmosfer, sedangkan untuk siklus tertutup akhir ekspansi fluida kerjanya didinginkan untuk kembali ke dalam proses awal.
Pengertian dan Prinsip Kerja GTG Gas Turbine Generator

Perkembangan Turbine Gas

Disain pertama turbin gas dibuat oleh John Wilkins seorang Inggris pada tahun 1791. Sistem tersebut bekerja dengan gas hasil pembakaran batu bara, kayu atau minyak, kompresornya digerakkan oleh turbin dengan perantaraan rantai roda gigi. Pada tahun 1872, Dr. F. Stolze merancang sistem Turbin Gas yang menggunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang digerakkan langsung oleh turbin reaksi tingkat ganda. Tahun 1908, sesuai dengan konsepsi H. Holzworth, dibuat suatu sistem turbin gas yang mencoba menggunakan proses pembakaran pada volume konstan. Tetapi usaha tersebut dihentikan karena terbentur pada masalah konstruksi ruang bakar dan tekanan gas pembakaran yang berubah sesuai beban. Tahun 1904, “Societe des Turbomoteurs” di Paris membuat suatu sistem turbin gas yang konstruksinya berdasarkan disain Armengaud dan Lemate yang menggunakan bahan bakar cair. Temperatur gas pembakaran yang masuk sekitar 450 C dengan tekanan 45 atm dan kompresornya langsung digerakkan oleh turbin.

Selanjutnya, pada tahun 1935 sistem turbin gas mengalami perkembangan yang pesat di mana diperoleh efisiensi sebesar kurang lebih 15%. Pesawat pancar gas yang pertama diselesaikan oleh “British Thomson Houston Co” pada tahun 1937 sesuai dengan konsepsi Frank Whittle (tahun 1930).

Siklus-Siklus Turbin Gas

Tiga siklus Turbin Gas yang dikenal secara umum yaitu:

Siklus Ericson

Merupakan siklus mesin kalor yang dapat balik (reversible) yang terdiri dari dua proses isotermis dapat balik (reversible isotermic) dan dua proses isobarik dapat balik (reversible isobaric). Proses perpindahan panas pada proses isobarik berlangsung di dalam komponen siklus internal (regenerator), di mana effisiensi termalnya adalah : hth = 1 – T1/Th, di mana T1 = temperatur buang dan Th = temperatur panas.

Siklus Stirling

Merupakan siklus mesin kalor dapat balik, yang terdiri dari dua proses isotermis dapat balik (isotermal reversible) dengan volume tetap (isokhorik). Efisiensi termalnya sama dengan efisiensi termal pada siklus Ericson.

Siklus Brayton

Siklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk turbin gas, sehingga saat ini siklus ini yang sangat populer digunakan oleh pembuat mesin turbine atau manufacturer dalam analisis untuk performance upgrading. Siklus Brayton ini terdiri dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses pelepasan panas pada tekanan konstan. Pada siklus Bryton tiap-tiap keadaan proses dapat dianalisis secara berikut:

Diagram Siklus Bryton

Proses 1 ke 2 (kompresi isentropik). Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor: Wc = ma (h2 – h1). Proses 2 ke 3, pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan. Jumlah kalor yang dihasilkan: Qa = (ma + mf) (h3 – h2). Proses 3 ke 4, ekspansi isentropik di dalam turbin. Daya yang dibutuhkan turbin: WT = (ma + mf) (h3 – h4). Proses 4 ke 1, pembuangan panas pada tekanan konstan ke udara. Jumlah kalor yang dilepas: QR = (ma + mf) (h4 – h1)
  1. Motor Cranking
    Berfungsi sebagai penggerak/pemutar awal poros Turbine Gas sampai kekuatan bahan bakar telah terpenuhi.
  2. Compressor
    Berfungsi untuk membangkitkan energi panas yang berasal dari udara atmostfer guna memenuhi kebutuhan proses pembakaran dalam ruang bakar (combustion chamber) gas turbine. Dalam proses operasinya, compressor ditunjang dengan alat bantu khusus yang meliputi : Intake Air Filter, dan Inlet Gate Vane.
  3. Combustion Chamber
    Suatu tempat dimana terjadinya proses pembakaran bahan bakar, guna menghasilkan gas dengan suhu dan tekanan tinggi sebagai penggerak utama Turbine Gas. Dalam proses operasinya Combustion Chamber ditunjang dengan alat bantu khusus meliputi : Tanki bahan bakar dan pompa bahan bakar (untuk bahan bakar Minyak/HSD), Gas Station (untuk bahan bakar Gas), Control System, Fuel Nozzle, dan Ignitor System.
  4. Gas Turbine
    Adalah sebuah Blade/Baling-baling yang berfungsi untuk mengkonversikan energi panas menjadi energi kinetik selanjutnya diubah menjadi energi mekanik yang mampu menggerakan poros Turbine dengan masa gas pembakaran bahan bakar. Dalam proses operasinya Turbine Gas ditunjang dengan alat bantu khususyang meliputi : Lubricating Oil System, Control Oil System, Turning Motor, Pony Motor, Starting Motor Cooling Water System, Exhaust Duct System, dan Turbine Supervisory Instrument.
  5. Generator
    Suatu pembangkit energi listrik dari suatu konversi energi dari energi mekanik yang dihasilkan oleh poros Turbine lalu dikonversikan menjadi energi listrik. dalam proses operasinya Generator ditunjang dengan alat bantu khusus yang meliputi : Jacking Oil Pump, Exiter, Generator Circuit Breaker, Main Transformer, Generator Protection System, Auxiliary Power System.
  6. Exiter 
    Berfungsi untuk memberikan arus DC pada Rotor, sehingga Rotor tersebut berubah menjadi Elektro Magnet, Elektro Magnet tersebut digunakan untuk menghasilkan tegangan output pada Generator.

Prinsip Kerja Gas Turbine Generator (GTG)

  • Sebagai pemutar awal saat Turbine belum menghasilkan tenaga, Motor Cranking akan melakukan Start Up dengan menggunakan energi listrik yang diambil dari jaringan luar atau Diesel. Motor Cranking ini berfungsi untuk memutar Compressor , yang mula-mula udara dimasukan kedalam Compressor dengan melalui Air Filter/Penyaring udara agar partikel debu tidak ikut masuk kedalam Compressor tersebut.
  • Pada Compressor tekanan udara dinaikan lalu dialirkan ke ruang bakar (Combustion Chamber) untuk dibakar bersama bahan bakar. Jika bahan bakar menggunakan Gas, Gas bisa langsung dicampur dengan udara untuk pembakaran, namun jika bahan bakar menggunakan HSD/bahan bakar minyak, bahan bakar harus terlebih dahulu dilakukan pengabutan/penyepraian baru dicampur dengan udara pada Combustion Chamber untuk memudahkan proses pembakaran.
  • Pembakaran bahan bakar dan udara ini akan menghasilkan gas yang bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi (Enthalpy), kemudian gas ini dihembuskan ke Turbine, yang mana di dalam turbine ini terdapat sebuah baling-baling atau sering disebut dengan (Blade), Gas bertekanan tinggi yang dihembuskan ke Turbin tersebut dikonversikan menjadi energi mekanik yang akan memutar baling-baling (Blade), yang mana baling-baling (Blade) tersebut terhubung langsung ke poros yang juga terhubung dengan Generator.
  • Pada Generator energi gerak yang dihasilkan oleh Turbine gas diberi eksitasi (kemagnetan) pada stator sehingga dari putaran tersebut menghasilkan listrik.

Oke sekiranya cukup sampai situ pemahaman tentang pengertian dan prinsip dasar GTG/PLTG (Gas Turbine Generator) kali ini, sampai jumpa lagi di pembahasan spesifik selanjutnya tentang materi Pembangkit tentunya, silahkan berkomentar pada kolom komentar dibawah guna membahas apa yang perlu dipertanyakan dan perlu dibenarkan pada pembahasan tersebut.  
Jangan ragu untuk Share jika artikel ini bermanfaat untuk orang lain.. 😏 Terimakasih
Comments


EmoticonEmoticon