turbin air ( tinjauan pustaka)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian turbin

Mesin turbo adalah suatu piranti yang memberi atau mengambil tenaga dari

fluida. Kalau memberikan tenaga disebut dengan turbin, sedangkan jika

sebaliknya disebut dengan pompa. Turbin merupakan suatu mesin turbo yang

mengkonversikan energi fludia (potensial/kinetik) menjadi energi mekanik untuk

menggerakkan poros pada generator yang menghasilkan energi listrik.

Gambar 2.1 Skema Turbin sederhana

2.2 Jenis-jenis turbin secara umum

2.2.1 Turbin uap

Turbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi

potensial uap menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya

diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin.

Poros turbin, lansung atau dengan bantuan roda gigi reduksi,

dihubungkan dengan mekanisme yang akan digerakkan. Tergantung

pada jenis mekanisme yang digunakan, turbin uap dapat digunakan

pada berbagai bidang seperti pada bidang industri, untuk pembangkit

tenaga listrik dan untuk transportasi.

Pada perkembangannya, turbin uap ini mampu menggantikan peranan

dari kerja mesin uap piston torak. Hal ini disebabkan karena turbin uap

memiliki kelebihan berupa efisiensi termal yang besar dan

perbandingan berat dengan daya yang dihasilkan yang cukup tinggi.

Pada prosesnya turbin uap menghasilkan gerakan rotasi, sehingga hal

ini sangat cocok digunakan untuk menggerakkan generator listrik. Pada

Universitas Andalas

saat ini, sudah hampir 80% pembangkit listrik diseluruh dunia telah

menggunakan turbin uap.

Gambar 2.2 Turbin uap

2.2.2 Turbin gas

Turbin gas adalah sebuah mesin panas pembakaran dalam, proses

kerjanya seperti motor bakar yaitu udara atmosfer dihisap masuk

kompresor dan dikompresi, kemudian udara mampat masuk ruang

bakar dan dipakai untuk proses pembakaran, sehingga diperoleh suatu

energi panas yang besar, energi panas tersebut diekspansikan pada

turbin dan menghasilkan energi mekanik pada poros, sisa gas

pembakaran yang keluar turbin menjadi energi dorong (turbin gas

pesawat terbang). Jadi, jelas bahwa turbin gas adalah mesin yang bisa

mengubah energi panas menjadi energi mekanik atau dorong.

Gambar 2.3 Turbin gas

Turbin Air 3Kelompok 12

Universitas Andalas

2.2.3 Turbin angin

Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk

membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat

untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan

penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak

dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan

lebih dikenal dengan Windmill.

Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi

kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi

energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui

yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih

belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensonal(Co:

PLTD,PLTU,dll), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para

ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan

masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui(Co : batubara,

minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.

Gambar 2.4 Turbin angin


Universitas Andalas

2.3 Turbin air

2.3.1 Klasifikasi turbin air

Air yang mengalir mempunyai energi sehingga dapat digunakan untuk

memutar roda turbin. Turbin air merupakan suatu peralatan yang

digunakan untuk mengubah energi hidro yang dimiliki air menjadi

energi listrik. Ada banyak keuntungan yang diberikan dalam

penggunaan turbin air, diantaranya memiliki efisien yang tinggi,

fleksibel dalam operasionalnya, mudah dalam perawatan dan tidak

menghasilkan polutan yang dapat merusak atmosfer.

Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial,

tekanan dan energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk

putaran poros. Putaran poros turbin ini akan diubah oleh generator

menjadi tenaga listrik.

Berdasarkan prinsip kerjanya , turbin air dibagi menjadi dua kelompok:

1. Turbin Impuls

2. Turbin Reaksi

2.3.2 Turbin Aksi (Impuls)

Pada turbin ini proses ekspansi fluida (penurunan tekanan fluida) hanya

terjadi pada sudu-sudu tetap, contohnya turbin pelton, turbin turgo,

turbin crossflow, turbin screw. Energi potensial air diubah menjadi

energi kinetik pada nozle. Air keluar nozle yang mempunyai kecepatan

tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan

aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse).

Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin

tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nozel tekanannya

adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi

tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi

energi kecepatan.


Universitas Andalas

2.3.2.1 Turbin Pelton

Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari

satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan

dari satu atau lebih alat yang disebut nosel. Turbin Pelton adalah

salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien. Turbin Pelton

adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.

Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. Sudu

dibentuk sedemikian sehingga pancaran air akan mengenai tengah-

tengah sudu dan pancaran air tersebut akan berbelok ke kedua arah

sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan

membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk turbin dengan

daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa

nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan

ember sudu lebih kecil.

Gambar 2.5 Turbin Pelton dengan nozle

Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head

lebih kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah

mencukupi.

Untuk turbin Pelton dengan daya kecil, debit bisa diatur hanya

dengan menggeser kedudukan jarum sudu. Untuk instalasi dengan

daya yang lebih besar, harus menggunakan dua atau lebih sistem


Universitas Andalas

pengaturan nosel. Hal ini dimaksdukan untuk menghindari terjadinya

tekanan tumbukan yang besar dalam pipa pesat yang timbul akibat

penumpukan nosel secara tiba-tiba saat beban dari turbin berkurang

secara tiba-tiba pula.

Jumlah nosel tergantung pada bilangan spesifik nq dari turbin Pelton,

dapat dirumuskan sebagai berikut :

nq

=n⋅ Q0,5

H 0, 75

dimana : n = putaran poros turbin (rpm)

Q = debit aliran (m3/s)

H = besar head total (m)

Gambar 2.6 Harga standar untuk perencanaan turbin Pelton

Roda jalan pada turbin berbentuk pelek (rim) dengan

sejumlah sudu disekelilingnya. Pelek ini dihubungkan dengan poros

dan seterusnya akan menggerakan generator. Sudu turbin Pelton

berbentuk elipsoida atau disebut juga dengan bucket dan

ditengahnya mempunyai pemisah air (splitter). Bentuk sudu dibuat


Universitas Andalas

sedemikian rupa dimaksdukan agar putaran air dapat membalik

dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya samping.

Prinsip Kerja Turbin Pelton

Air jet kecepatan tinggi muncul bentuk nozel mogok ember di

splitter, ditempatkan di tengah-tengah ember, dari mana jet dibagi

menjadi dua aliran yang sama. Aliran sungai ini sepanjang kurva

bagian dalam ember dan biarkan berlawanan arah dengan yang jet

masuk. Jet air yang tinggi kecepatan menjalankan roda Turbin Pelton

diperoleh dengan memperluas air tekanan tinggi melalui nozel ke

tekanan atmosfer. Air bertekanan tinggi dapat diperoleh dari badan

air yang terletak di ketinggian beberapa atau aliran air yang mengalir

menuruni bukit. Perubahan momentum (arah serta kecepatan) aliran

air menghasilkan impuls pada bilah roda Pelton Turbine. impuls ini

menghasilkan torsi dan rotasi di batang Turbin Pelton. Untuk

mendapatkan hasil optimal dari Turbin Pelton impuls yang diterima

oleh pisau harus maksimal. Untuk itu, perubahan momentum aliran

air harus maksimal. Yang diperoleh ketika aliran air dibelokkan

berlawanan arah yang menyentuh ember dan dengan kecepatan yang

sama relative terhadap ember.

2.3.2.2 Turbin Turgo

Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti

turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya

berbeda. Pancaran air dari nozle membentur sudu pada sudut 20 o.

Kecepatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin Pelton.

Akibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator

sehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biaya

perawatan.


Universitas Andalas

Gambar 2.7 Sudu turbin Turgo dan nozle

2.3.2.3 Turbin Crossflow

Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin

Michell-Banki yang merupakan penemunya. Selain itu juga disebut

Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang memproduksi

turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20

litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m.

Gambar 2.8 Turbin Crossflow

Turbin Zcrossflow menggunakan nozle persegi panjang yang

lebarnya sesuai dengan lebar runner. Pancaran air masuk turbin dan

mengenai sudu sehingga terjadi konversi energi kinetik menjadi

energi mekanis. Air mengalir keluar membentur sudu dan

memberikan energinya (lebih rendah dibanding saat masuk)


Universitas Andalas

kemudian meninggalkan turbin. Runner turbin dibuat dari beberapa

sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel.

2.3.2.4 Turbin Screw

Adapun prinsip kerja dari turbin ini dimana tekanan dari air yang

melalui bilah-bilah sudu turbin mengalami penurunan tekanan

sejalan dengan penurunan kecepatan air akibat adanya hambatan dari

bilah –bilah sudu turbin maka tekanan ini akan memutar turbin dan

mengerakan generator listrik setelah sebelumnya daya putaran poros

ditransmisikan melalui gearbox.

Adapun keuntungan turbin screw dibandingkan dengan

jenis turbin lain adalah :

Biaya konstruksinya yang efisien.

Konstruksi bendungan dan pintu air yang sederhana.

Tidak menganggu ekosistem ikan.

Umur turbin lebih tahan lama jika dioperasikan dengan

putaran rendah.

Mudah untuk melakukan perawatan dan inspeksi pada turbin.

Tidak membutuhkan draft tube, sehingga dapat mengurangi

pengeluaran untuk penggalian pemasangan draft tube.

Penggunaan unit peralatan standar dan generator standar

dengan biaya yang rendah.

Memiliki efisiensi yang tinggi, dengan variasi debit yang

besar dan sangat baik untuk debit air yang kecil.

Mudah pengoperasiannya dan biaya pemeliharaan yang

rendah.


Universitas Andalas

Gambar 2.9 Turbin Screw

2.3.3 Turbin Reaksi

Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan

terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan

tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner (bagian turbin

yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip

ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi

sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.

2.3.3.1 Turbin Francis

Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang

diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air

bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis menggunakan

sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara

tangensial. Sudu pengarah pad turbin Francis dapat merupakan

suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat

diatur sudutnya. Untuk penggunaan pada berbagai kondisi aliran air

penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur merupakan pilihan

yang tepat.


Universitas Andalas

Gambar 2.10 Turbin Francis

Efisiensi dari turbin Francis

Energi potensial dari air tidak seluruhnya dapat dikonversikan

menjadi energi mekanik poros turbin. Hal ini dikarenakan adanya

kerugian energi seperti :

1. Kerugian energi akibat gesekan antara air dengan dinding

saluran penghantar.

2. Kerugian energi akibat gesekan antara air dengan permukaan

sudu-sudu roda jalan.

3. Kerugian energi akibat kebocoran dan gesekan poros turbin

dengan dengan bantalan.

1. Daya Teoritis Turbin Francis

Lth =

γ⋅Q⋅Hd

75×60=0 ,222⋅Q⋅H d

Dimana : γ = berat jenis air = 998 kg/m3

Hd = head aliran air

2. Daya Aktual Turbin Francis

Lb =

2⋅π⋅L⋅n⋅W75×60

=1 ,81×10−4⋅n⋅W

Dimana : L = panjang lengan rem prony = 0,13m

N = putaran poros turbin, rpm

W = berat rem prony


Universitas Andalas

3. Efisiensi Turbin Francis

η=Ln

Lth

2.3.3.2 Turbin Kaplan

Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial.

Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller

tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu.

Gambar 2.11 Turbin Kaplan

Masing-masing jenis turbin memiliki karekteristik yang berbeda

dengan yang lainnya, begitu juga dengan penggunaanya. Agar

menghasilkan daya yang optimal maka harus dipilih turbin dengan

karakteristik yang benar. Berikut adalah daerah operasi/penggunaan

turbin untuk karakteristik tertentu :

Tabel 2.1 Daerah Operasi Turbin berdasarkan Head

Jenis Turbin Variasi Head, m

Kaplan dan Propeller 2 < h < 20

Francis 10 < h< 350

Pelton 50 < h < 1000

Crossfiow 6 < h< 100

Turgo 50 < h< 250

Tabel 2.2 Putaran Nominal beberapa Turbin


Universitas Andalas

Jenis Turbin Putaran Nominal, N

(rpm)

Semi Kaplan, single regulated 75-100

Kaplan, double regulated 75-150

Small-medium Kaplan 250-700

Francis (medium & high head) 500-1500

Francis (low head) 250-500

Pelton 500-1500

Crossflow 100-1000

Turgo 600-1000

Tabel 2.3 Effisiensi Turbin

Jenis Turbin Effisiensi / η

Kaplan dan Propeller 80% - 90%

Francis 80% - 90%

Pelton 80% - 85%

2.3.3.3 Turbin Propeller

jenis dan-jenis dan turbin Secara umumThe turbin baling-baling

dasar terdiri dari baling-baling, mirip dengan baling-baling kapal,

dipasang di dalam kelanjutan dari tabung penstock. Poros turbin

berlalu keluar tabung pada titik di mana tabung perubahan arah.

baling-baling biasanya memiliki 3-6 pisau, tiga dalam kasus unit

kepala yang sangat rendah dan aliran air diatur oleh pisau statis atau

pintu putar ("gerbang gawang") hanya hulu baling-baling. Jenis

turbin propeller dikenal sebagai pisau turbin aliran aksial tetap

karena sudut pitch dari baling-baling tidak dapat diubah. Efisiensi

bagian-aliran turbin baling-baling pisau tetap cenderung sangat

miskin.


Universitas Andalas

Gambar 2.12 Turbin Propeller

2.3.4 Segitiga kecepatan

2.3.4.1 Turbin Aksi

Gambar 2.13 Segitiga kecepatan pada sudu turbin Impuls

Segitiga kecepatan adalah dasar kinematika dari aliran fluida gas

yang menumbuk sudu turbin. Dengan pemahaman segitiga

kecepatan akan sangat membantu alam pemahaman proses

konversi pada sudu-sudu turin uap atau pada jenis turbin yang lain.

Adapun notasi dari segitiga kecepatan adalah sebagai berikut


Universitas Andalas

U1 = Kecepatan tangensial di sudu

W1 = Kecepatan absolut fluida

C1 = kecepatan relatif fluida

U2 = Kecepatan tangensial meninggalkan sudu

W2 = Kecepatan absolut fluida meninggalkan sudu

C2 = kecepatan relatif fluida meninggalkan sudu

θ = sudut nosel

φ = sudut masuk sudu

δ = sudut keluar sudu

γ = sudut keluar fluida

2.3.4.2 Turbin Reaksi

Gambar 2.14 Segitiga kecepatan pada sudu turbin reaksi

2.3.5 Sistem pembangkit tanaga listrik

Pembangkit adalah tempat dibangkitkannya energi listrik peralatan

utama pada pembangkit adalah turbin dan generator. Pembangkit

berfungsi untuk mengkonversikan sumber daya energi primer menjadi

energi listrik.


Universitas Andalas

Pusat pembangkit listri konversional mencakup

- Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU)

- Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA

- Pusat Listrik Tenga Gas (Gas)

- Pusat Listrik Tenga Diesel (PLTD)

Disamping pembangkit listrik konversional masih ada pembangkit

listrik non konversional seperti :

- Pembang Listrik Tenaga Angin

- Pembangkit Listrik Tenaga Matahari

Sebagai contoh pembangkit listrik tenaga air :

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) merupakan salah satu

pembangkit listrik yang menggunakan energi terbarukan berupa air.

Salah satu keunggulan dari pembangkit ini adalah responnya yang

cepat sehingga sangat sesuai untuk kondisi beban puncak maupun saat

terjadi gangguan di jaringan. Selain kapasitas daya keluarannya yang

paling besar diantara energi terbarukan lainnya, pembangkit listrik

tenaga air ini juga telah ada sejak dahulu kala. Berikut ini merupakan

penjelasan singkat mengenai pembangkit listrik tenaga air serta

keberadaan potensi energi air yang masih belum digunakan.

Sistem tenaga air mengubah energi dari air yang mengalir menjadi

energi mekanik dan kemudian biasanya menjadi energi listrik. Air

mengalir melalui kanal (penstock) melewati kincir air atau turbin

dimana air akan menabrak sudu-sudu yang menyebabkan kincir air

ataupun turbin berputar. Ketika digunakan untuk membangkitkan

energi listrik, perputaran turbin menyebabkan perputaran poros rotor

pada generator. Energi yang dibangkitkan dapat digunakan secara

langsung, disimpan dalam baterai ataupun digunakan untuk

memperbaiki kualitas listrik pada jaringan.


Universitas Andalas

Jumlah daya listrik yang dapat dibangkitkan pada suatu pusat

pembangkit listrik tenaga air tergantung pada ketinggian (h) dimana

air jatuh dan laju aliran airnya. Ketinggian (h) menentukan besarnya

energi potensial (EP) pada pusat pembangkit (EP = m x g x h). Laju

aliran air adalah volume dari air (m3) yang melalui penampang kanal

air per detiknya (q m3/s). Daya teoritis kasar (P kW) yang tersedia

dapat ditulis sebagai:

Daya yang tersedia ini kemudian akan diubah menggunakan turbin air

menjadi daya mekanik. Karena turbin dan peralatan elektro-mekanis

lainnya memiliki efisiensi yang lebih rendah dari 100% (biasanya

90% hingga 95%), daya listrik yang dibangkitkan akan lebih kecil dari

energi kasar yang tersedia. Gambar 1 menunjukkan pusat pembangkit

listrik tenaga air pada umumnya.

Gambar 2.15 Pembangkitan listrik tenaga air umumnya


Universitas Andalas

2.4 Kriteria pemilihan turbin

Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan

kekurangan dari jenis-jenis turbin, khususnya untuk suatu desain yang sangat

spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan

mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem

operasi turbin, yaitu :

1. Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yang akan

dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang

mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai contoh : turbin pelton

efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara turbin propeller

sangat efektif beroperasi pada head rendah.

2. Faktor daya (power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit

yang tersedia.

3. Kecepatan (putaran) turbin yang akan ditransmisikan ke generator.

Sebagai contoh untuk sistem transmisi direct couple antara generator

dengan turbin pada head rendah, sebuah turbin reaksi (propeller) dapat

mencapai putaran yang diinginkan, sementara turbin pelton dan

crossflow berputar sangat lambat (low speed) yang akan menyebabkan

sistem tidak beroperasi.

4. Daya yang dihasilkan pancaran jet

5. Kerja mekanik poros

6. Efisiensi turbin

7. Kecepatan spesifik


Universitas Andalas

Gambar 2.16 Kurva pemilihan turbin

2.5 Daerah Pengunaan Jenis – Jenis Konstruksi Turbin

Pada gambar berikut akan kelihatan daerah penggunaan jenis – jenis turbin.

Pokok utama pada gambar adalah adanya daerah penggunaan tipe turbin.

Gambar 2.36 Pemilihan Turbin

Daerah yang dibatasi dengan garis terdapat banyak jenis turbin yang dibuat,

jadi sebenarnya garis tersebut sudah bukan merupakan garis batas lagi. Karena

ada turbin yang titik muatan beban penuhnya ( titik pada kondisi beban

maksimum turbin )terletak di bawah atau di atas daerah yang diberi tanda. Titik

beban penuh turbin dapat juga memang terletak di bawah daerah tersebut, bila dari


Universitas Andalas

kondisi tempat membutuhkan pemasangan turbin dengan tinggi khusus dan

berdasarkan alas an untuk menghindari kavitasi sehingga dengan demikian harus

dipilih kecepatan spesifik yang kecil.

2.6 Fenomena pada turbin

2.6.1 Kavitasi

Suatu cairan akan mendidih pada temperatur dimana tekanannya

sekitarnya sama dengan tekanan uap air.

Akibat dari mendidih tersebut akan terbantuk kantong kantong uap

( hal ini berbeda / tidak terjadi pada sebahagian besar atau

keseluruhan cairan fluida tersebut mendidih ).

Gambar 2.17 Sudu turbin akibat Kavitasi

Bila gelembung uap udara terbawa kedalam daerah yang bertekanan

lebih tinggi , maka gelembung udara tersebut akan pecah dan disekitar

cairan tersebut akan mengalir dengan cepat untuk mengisi rongga

kekosongan yang terjadi akibat pecahnya gelembung udara tersebut.

Kejadian dan kegiatan tersebut akan menimbulkan adanya dorongan

yang mengakibatkan tekanan setempat yang lebih tinggi, serta dapat

menyebabkan permukaan disekitarnya akan berlobang atau

cacat .Gejala tersebut disebut atau dikenal dengan kavitasi.

Jika kavitasi timbul pada turbin air yang sedang berjalan , maka akan

terjadi gejala gejala yang berbahaya pada turbin dengan akibat :

Menurunnya effisiensi

Kedengaran suara berisik


Universitas Andalas

Timbulnya getaran

Dalam turbin air kavitasi terjadi terutama dibagian sudu rotor yang

menghisap air ( runner ) dan pipa lepas ( draf tube ).

2.6.1 Run Away Speed

Kecepatan liar yaitu suatu kecepatan yang terjadi akibat pada waktu

turbin bekerja dimana tiba-tiba bebannya dihentikan dengan tiba-tiba.

Dalam hal tersebut timbul gejala bahwa roda turbin akan berputar

dengan sangat cepat, apabila karena suatu hal governor tidak bekerja

dengan baik atau dalam keadaaan rusak.

Kekuatan turbin harus diperhitungkan terhadap kecepatan liarnya untuk

mencegah terjadinya kerusakan turbin atau generatornya. Kecepatan liar

turbin air dapat dilihat seperti pada tabel dibawah (ref : Wiranto

Arismunandar).

Tabel 2.4 Kecepatan liar turbin

Jenis Turbin Kecepatan liar

(% Kecepatan Kerja)

Kaplan

Francis

Impuls (pelton)

250 – 300

200

≈ 200

Kecepatan liar juga dipengaruhi oleh koefisien kavitasi (σ ). Pengaruh

karakteristik kavitasi terhadap kecepatan liarnya sangat kuat dalam

suatu daerah σ tertentu dan juga tergantung dari jenis turbinnya.

Kecepatan liar juga dipengaruhi oleh pembukaan pintu air atau katup,

tetapi kecepatan liar yang maksimum tidak selalu terjadi pada

permukaan pintu air yang maksimum.


Universitas Andalas

Gambar 2.18 Sudu turbin akibat run away speed

2.6.2 Water Hammer

Water Hammer adalah terjadinya kenaikan atau penurunan tekanan

penstocks dari pembangkit listrik dan stasiun pompa

karena perubahan kecepatan aliran. Water hammer beban harus dijaga

dalam batas yang ditentukan karena mereka dapat

mengganggu pengoperasian sistem hidrolik dan komponen merusak

sistem. Selama konstruksi baru atau

modernisasi dari pembangkit listrik analisis diperlukan untuk

mendapatkan tekanan maksimum dan minimum sebagai salah satu

parameter yang paling penting dalam proses desain pembangkit. Cara

mengatasi water hammer ini dengan memasang control valve pada

penstock.

Gambar 2.19 Penstock turbin akibat water hammer


Universitas Andalas

2.7 Teori dasar alat ukur

Tachometer

Tachometer merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur

kecepatan putarandengan menggunakan sensor mekanik ataupun infra merah.

Apabila menggunakan sensor infra merah, sinar dari infra merah tadi diarahkan ke

poros yang berputar dan diperoleh pembacaan berupa angka pada layar

tachometer. Jika menggunakan sensor mekanik, sensor ditempelkan pada poros

yang berputar dan diperoleh pembacaan pada skala yang ditunjukan oleh jarum.

Gambar 2.20 Tachometer Digital

Rem torsi

Rem torsi terdiri atas pulley dan sabuk. Prinsip kerjanya, jika terjadi

gerakan pada pulley maka bel akan tertarik dan pegas pada neraca akan ikut

tertarik juga lalu diperoleh gaya pembebanan melalui pembacaan skala gaya.

Gambar 2.21 Rem Torsi

Head Meter

Head meter merupakan alat untuk mengkompensasikan besarnya head

tekanan yang masuk dari pompa ke dalam pipa pesat. Dari pembacaan skala

diperoleh besar head dalam satuan meter


Universitas Andalas

Gambar 2.22 Alat Ukur Head Meter

Stopwatch

Merupakan alat yang digunakan untuk menghitung waktu yang

diperlukan untuk mendapatkan volume fluida tertentu, atau tujuan lain.

Gambar 2.23Stopwatch Digital


turbin air ( tinjauan pustaka)

Documents