Basic Gas Turbine

Gas Turbine digunakan di field sebagai “prime mover” untuk menggerakkan gas compressor, generator, dan pompa. Di fasilitas production, bahan bakarnya menggunakan natural gas disebabkan adanya ketersediaan fuel tersebut,

Bagian utama Gas turbine terdiri dari  : air compressor dimana udara mengalami kompresi, combustor dimana fuel dan udara kompresi bercampur dan terbakar, turbine (gas producer & power turbine) dimana gas panas diarahkan ke sudu-sudu rotor-nya sehingga akan menghasilkan kerja mekanis (putaran).

Gas turbine memerlukan lebih banyak udara dibandingkan dengan reciprocating engine. Sebagai contoh Solar Saturn 1100 Hp menghandle 22 ton udara per jam operasinya, sedangkan reciprocating engine sejenis hanya memerlukan seperempatnya. Hanya sekitar 25% udara yang dipakai pembakaran pada gas turbine, sisanya untuk pendinginan dan keperluan massa aliran (mass flow) untuk kelancaran operasinya.

air compressor menghisap udara luar,  udara perlu dikompresi agar didapat massa udara yang banyak. Dari air compressor kemudian melewati diffuser sehingga tekanan naik dan kecepatan udaranya turun (agar tidak menganggu flame/api pembakaran). Kemudian udara dicampur dengan fuel dan mengalami pembakaran di combustion chamber sehingga terjadi gas panas yang dialirkan melalui nozzle (agar kecepatan meningkat) diarahkan ke sudu-sudu turbine.

cara kerja gas turbine

Tenaga yang dihasilkan gas turbine dipengaruhi oleh “air compressor pressure ratio”, temperature combustor, efisiensi air compressor & turbinnya, temperatur & tekanan udara luar.

Udara panas sifatnya renggang (mengembang/tidak padat), begitu juga  semakin tinggi permukaan (barometric pressure semakin rendah) udara semakin tidak padat. Udara yang renggang  massanya lebih ringan dibandingkan udara dingin dalam satu volume tertentu. Akibatnya massa udara pada proses pembakaran lebih sedikit sehingga horse powernya juga akan berkurang. Jadi, dengan kata lain suhu udara luar tinggi atau barometric pressure rendah akan mengurangi tenaga yang dapat dihasilkan.

Semakin tinggi flow rate/aliran gas , horsepower yang dihasilkan juga semakin meningkat. Flowrate dipengaruhi oleh suhu combustor dan kecepatan putar air compressor.  Dibawah ini grafik yang menggambarkan hubungan kecepatan air compressor vs available horsepowernya.

Air compressor speed vs Horse power

Dari grafik diatas, misal air compressor 100% speed – tenaga yang dihasilkan 100% horsepower, tetapi bila air compressor 90% speed – tenaga yang dihasilkan turun hingga menjadi hanya 60% horsepower.  Penurunan 10% speed air compressor saja berakibat turunnya tenaga yang dihasilkan hampir 50%. Jadi kecepatan putar air compressor merupakan faktor yang sangat penting dan critical, penurunan kecepatannya sedikit saja akan berakibat besar pada penurunan tenaga gas turbine. Dengan kata lain efisiensi gas turbine tergantung dari efisiensi air compressornya. Efisiensi air compressor dapat turun secara drastis dalam waktu singkat karena adanya kotoran semacam debu, uap air laut, dan kontaminan yang lainnya yang ikut terhisap air compressor (walaupun sudah ada filter). Kotoran tersebut akan menempel pada sudu-sudu air compressor dan mengurangi effisiensi kompresinya yang berakibat berkurangnya mass flow udara, berkurangnya Pcd (compressor discharge pressure),  penurunan horsepower, dan temperature engine meningkat. Bila ada gejala penurunan efisiensi air compressor misalnya Pcd turun, maka perlu dilakukan pembersihan dengan injeksi air dan detergent chemical (detergent wash).

Di lapangan, gas turbine terdapat 2 tipe gas turbine : single shaft dan split shaft. Pada single shaft air compressor, gas producer, power turbine berada satu shaft sehingga kecepatannya sama.

Dibawah ini gambar single shaft (hanya untuk mempermudah konsep single shaft) :

skema single-shaft

Single shaft  ini cocok untuk aplikasi penggerak beban dengan kecepatan putar tetap dan load (beban) yang berubah-ubah seperti generator yang memerlukan speed yang dijaga konstan pada sembarang loadnya. Single shaft memerlukan horsepower yang tinggi saat start sehingga beban harus lepas (unload) saat start.

Sedangkan split shaft, air compressor dan gas producer turbine-nya terpisah dari power turbine (yang akan menggerakkan beban)-nya. Kecepatan putar power turbine tidak tergantung (lebih lambat sesuai dengan bebannya) kecepatan air compressor dan gas producernya. Skema split shaft seperti gambar dibawah (hanya untuk mempermudah pemahaman split shaft).

Split-shaft gas turbine

Split shaft (ada yang menyebut two-shaft atau multi shaft) digunakan bila memerlukan speed yang variable seperti pada pompa dan gas compressor

http://www.ayahmuthia.wordpress.com

Sumber bacaan :

1. Surface Production Operations Volume 2, Maurice stewart & Ken arnold, Gulf Publishing Company Houston.TX

Pos ini dipublikasikan di gas turbine. Tandai permalink.

4 Balasan ke Basic Gas Turbine

  1. Cak eko berkata:

    Tambah siip ae rek…semoga tambah berkah ae ilmune…

  2. artikelnya cukup informatif mas, mohon ijin untuk mengambil sebagian materi untuk bahan referensi karena kebetulan kami bergerak dalam bidang efisiensi energy gas dll

  3. good article, kebetulan kami juga bergerak dalam bidang yang sama

  4. Zairul Azmi berkata:

    bagus untuk semua orang….

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s