Turbin Gas dan Sepeda Motor

Sedikit lagi ilmu yang didapat, yaitu ketika akan tes di salah satu perusahaan pembangkit listrik. Postingan ini sedikit menjelaskan mengenai apa yang dipahami setelah membaca sedikit tentang pembangkit listrik khususnya mesin turbin gas.

Seperti diketahui belakangan ini bahwa Indonesia masih kekurangan energi, salah satunya adalah kekurangan energi listrik. Buktinya sangat jelas yaitu masih adanya pemadaman bergilir di daerah tertentu dan bahkan masih ada daerah terpencil yang belum dapat menikmati listrik untuk membuat kehidupannya menjadi lebih baik.

Ironis memang, Indonesia yang merupakan negara yang kaya akan energi dan mineral tetapi kurang dapat menikmati energi dan indahnya negeri sendiri. Tapi ya sudahlah, daripada meratapi nasib lebih baik kita terus menggali potensi diri dan memberikan kontribusi yang dapat kita berikan kepada bangsa (nasionalis mode on),wkwkwkwk…

Ok, kita ke inti topik sekarang, hehehehe.

Sebuah unit pembangkit listrik khususnya pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) pada dasarnya memiki komponen-komponen yang hampir sama dengan komponen penyusun mesin sepeda motor. 

Sebuah PLTG sedikitnya harus memiliki compressor, combustion chamber, gas turbine eletric generator, exhaust, dan sarana pendukung lainnya. Komponen ini dapat diklasifikasikan menjadi 5 bagian utama, yaitu:

1. Air Inlet Section. Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:
   • Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya terdapat peralatan pembersih udara.
   • Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel yang terbawa bersama udara masuk.
   • Pre-Filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet house.
   • Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam kompresor aksial.
   • Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor.
   • Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan.
2. Compressor Section. Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan tinggi yang dapat menimbulkan daya output turbin yang besar. Aksial flow compressor terdiri dari dua bagian yaitu:
   • Compressor Rotor Assembly. Merupakan bagian dari kompresor aksial yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang mengompresikan aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yang disusun kosentris di sekeliling sumbu rotor.
   • Compressor Stator. Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari:
     • Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide vane.
     • Forward Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat empat stage kompresor blade.
     • Aft Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade tingkat 5-10.
     • Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya udara yang telah dikompresi.
3. Combustion Section. Pada bagian ini terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida kerja yang berupa udara bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas yang diubah menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari keseluruhan sistem adalah untuk mensuplai energi panas ke siklus turbin. Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen berikut yang jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan turbin gas. Komponen-komponen itu adalah :
   • Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran antara udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk.
   • Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.
   • Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liner.
   • Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar.
   • Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin gas.
   • Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion chamber.
   • Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.
4. Turbin Section. Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak compresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan kira-kira 60 % digunakan untuk memutar kompresornya sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan.
   • Komponen-komponen pada turbin section adalah sebagai berikut :
   • Turbin Rotor Case
   • First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage turbine wheel.
   • First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa putaran rotor.
   • Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas ke second stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua turbin wheel.
   • Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.
5. Exhaust Section. Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas. Exhaust section terdiri dari beberapa bagian yaitu : (1) Exhaust Frame Assembly, dan (2)Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip. Pada exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.

Selain itu, terdapat juga komponen penunjang, yaitu:

1. Starting Equipment. Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin bekerja. Jenis-jenis starting equipment yang digunakan di unit-unit turbin gas pada umumnya
   adalah : 
   • Diesel Engine, (PG –9001A/B)
   • Induction Motor, (PG-9001C/H dan KGT 4X01, 4X02 dan 4X03)
   • Gas Expansion Turbine (Starting Turbine)
2. Coupling dan Accessory Gear. Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari poros yang bergerak ke poros yang akan digerakkan. Ada tiga jenis coupling yang digunakan, yaitu:
   • Jaw Cluth, menghubungkan starting turbine dengan accessory gear dan HP turbin rotor.
   • Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessory gear dengan HP turbin rotor.
   • Load Coupling, menghubungkan LP turbin rotor dengan kompressor beban.
3. Fuel System. Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system dengan tekanan sekitar 15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan sebagai bahan bakar harus bebas dari cairan kondensat dan partikel-partikel padat. Untuk mendapatkan kondisi tersebut diatas maka sistem ini dilengkapi dengan knock out drum yang berfungsi untuk memisahkan cairan-cairan yang masih terdapat pada fuel gas.
4. Lube Oil System. Lube oil system berfungsi untuk melakukan pelumasan secara kontinu pada setiap komponen sistem turbin gas. Lube oil disirkulasikan pada bagian-bagian utama turbin gas dan trush bearing juga untuk accessory gear dan yang lainnya. Lube oil system terdiri dari:
   • Oil Tank (Lube Oil Reservoir)
   • Oil Quantity
   • Pompa
   • Filter System
   • Valving System
   • Piping System
   • Instrumen untuk oil
   Pada turbin gas terdapat tiga buah pompa yang digunakan untuk mensuplai lube oil guna keperluan lubrikasi, yaitu:
   1. Main Lube Oil Pump, merupakan pompa utama yang digerakkan oleh HP shaft pada gear box yang mengatur tekanan discharge lube oil.
   2. Auxilary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh tenaga listrik, beroperasi apabila tekanan dari main pump turun.
   3. Emergency Lube Oil Pump, merupakan pompa yang beroperasi jika kedua pompa diatas tidak mampu menyediakan lube oil.
5. Cooling System. Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah air dan udara. Udara dipakai untuk mendinginkan berbagai komponen pada section dan bearing. Komponen-komponen utama dari cooling system adalah:
   • Off base Water Cooling Unit
   • Lube Oil Cooler
   • Main Cooling Water Pump
   • Temperatur Regulation Valve
   • Auxilary Water Pump
   • Low Cooling Water Pressure Swich

Sekarang mari kita bandingkan dengan komponen penyusun sepeda motor.

1. Saringan udara atau air cleaner, berfungsi sebagai penyaring debu dan kotoran yang terbawa pada udara yang akan masuk. Komponen ini seperti dilihat memiliki fungsi yang sama dengan Air Inlet Section pada PLTG.
2. Karburator, sebuah alat yang mencampur udara dan bahan bakar untuk sebuah mesin bakar. Pada karburator terdapat bagian yang berfungsi untuk mengatur udara masuk sehingga memiliki tekanan yang lebih tinggi, sama halnya Compressor section pada PLTG.
3. Silinder dan piston, merupakan ruang bakar gas campuran bahan bakar dan udara pada mesin motor, sama fungsinya dengan combustion chamber pada PLTG.
4. Crankshaft atau poros engkol, merupakan komponen yang mengubah gerakan piston menjadi gerakan putar (mesin) dan meneruskan gaya kopel (momen gaya) yang dihasilkan motor ke alat pemindah tenaga sampai ke roda. Bagian ini seperti halnya turbin yang fungsinya mengkonversi energi kinetik menjadi energi mekanik dan menggerakkan generator listrik.
5. Saluran pembuangan atau lebih dikenal knalpot, saluran untuk membuang sisa hasil pembakaran pada mesin pembakaran dalam sama fungsinya dengan bagian exhaust pada PLTG.

Selain itu, mesin sepeda motor juga dilengkapi dengan komponen-komponen penunjang yang hampir sama dengan PLTG, diantaranya:

1. Dinamo stater, merupakan penggerak motor elektrik yang digunakan untuk menyalakan mesin.
2. Sistem pemindah tenaga atau yang lebih dikenal dengan nama kopling, berfungsi untuk memindahkan daya dan torsi mesin.
3. Fuel system, yaitu tangki bahan bakar dan salurannya yang berfungsi untuk menyimpan dan menyalurkan bahan bakar ke karburator atau ruang pembakaran.
4. Sistem pelumasan motor yang berhulu dari bak engkol akan dibagikan keseluruh bagian mesin yang membutuhkan, seperti dinding ruang pembakaran, piston, dan lain sebagainya. Sistem pelumasan ini berfungsi untuk melumasi semua bagian mesin untuk beroperasi dan mengurangi gesekan dan panas akibat gesekan.
5. Cooling system pada sepeda motor pada umumnya terdiri dari radiator, water pump,thermostat , dll.