Konstruksi dan Bagian Utama Turbin

DEFENISI TURBIN

Kebanyakan dari kita tidak mengetahui apa itu yang namanya turbin, seperti bentuknya, fungsinya seperti apa? Ok bos kali ini kita coba bahas sedikit tentang pembahasan turbin. Merupakan sebagai mesin rotasi turbin uap terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian yang diam disebut stator dan bagian yang berputar disebut rotor. Pada tiap bagian utama ini dilengkapi komponen yang mendukung kerja sistem turbin dan bukan seperti baling - baling bambu yang ada dalam film Doraemon ya kawan....kawan.... Ha......Ha.....

Stator 

Stator turbin pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama, yaitu casing dan sudu diam (fixed blade)

Namun untuk tempat kedudukan sudu-sudu diam yang pendek dipasang diafragma.

a.                  Casing

         Casing atau shell adalah suatu wadah berbentuk menyerupai suatu tabung dimana rotor ditempatkan. Casing juga berfungsi sebagai sungkup pembatas yang memungkinkan uap mengalir melewati sudu-sudu turbin. Pada ujung casing terdapat ruang besar mengelilingi poros turbin disebut exhaust hood, dan di luar casing dipasang bantalan yang berfungsi untuk menyangga rotor.

Pada casing terdapat sudu-sudu diam yang dipasang melingkar dan berjajar terdiri dari beberapa baris yang merupakan pasangan dari sudu gerak pada rotor. Sudu diam berfungsi untuk mengarahkan aliran uap agar tepat dalam mendorong sudu gerak pada rotor.

Pedestal yang berfungsi untuk menempatkan bantalan sebagai penyangga rotor juga dipasangkan pada casing. Umumnya salah satu pedestal diikat (anchored) mati ke pondasi. Sedangkan yang lain diletakkan di atas rel peluncur (sliding feet) sehingga casing dapat bergerak bebas akibat pengaruh pemuaian maupun penyusutan (contaraction).

Gambar . Irisan Turbin

b.      Konfigurasi Casing

Casing turbin dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

-       Casing Utuh

Seluruh bagian casing merupakan satu kesatuan . casing berbentuk seperti drum yang utuh tidak dapat diurai atau dibelah. Umumnya diterapkan pada konstruksi turbin-turbin kecil.

-       Casing terpisah (split casing)

Casing turbin merupakan dua bagian yang terpisah secara horizontal dan disambungkan menjadi satu dengan baut-baut pengikat. Kedua bagian casing tersebut masing-masing disebut casing atas (top half) dan casing bawah (bottom half). Konstruksi ini lebih banyak dipakai karena pembongkaran dan pemasangannya yang relative lebih mudah.

c.       Rancangan casing

Dari klasifikasi ini casing turbin dibedakan menjadi 3 kategori : yaitu “single casing” , “ double casing”, dan “triple casing”.

Gambar Casing turbin 

d.      Sudu Tetap (fixed blade)

Sudu merupakan bagian dari turbin dimana konversi energi terjadi. Sudu terdiri dari bagian akar sudu, badan sudu, dan ujung sudu.

Rangkaian sudu tersebut ada yang difungsikan sebagai sudu jalan dan ada yang difungsikan sebagai sudu jalan dipasang di sekeliling rotor sedang rangkaian sudu tetap dipasang di sekeliling casing bagian dalam.

Gambar Sudu tetap dan diafragma.

Rotor

Rotor adalah bagian yang berputar dari turbin dan letaknya berada di dalam rumah turbin. Rotor berfungsi memutar poros daya yang menggerakan atau memutar generator.

           Disamping itu rotor berfungsi sebagai:

    1.    Penggerak pompa oli utama dan regulator.

    2.    Sebagai bantalan tekan, bantalan dukung penghantar dan bantalan dukung                     generator.

Sudu pada turbin terbagi menjadi dua, yaitu: sudu gerak dan sudu tetap. Sudu gerak       merupakan sudu yang bergerak bersama dengan rotor, oleh sebab itu sudu gerak letaknya melingkari rotor. Sedangkan sudu tetap adalah sebaliknya. Sudu-sudu turbin antara lain adalah, sudu curtis, sudu rateau dan sudu reaksi. Sudu cartis adalah sudu yang berfungsi untuk menurunkan tekanan uap. Sudu reaksi berfungsi untuk menaikan kecepatan relatif fluida kerja sehingga rotor turbin berputar secara optimal. Oleh sebab itu sudu cartis pada turbin unit 1, 2, 3 dan 4 diletakan pada tingkat pertama,  dimaksudkan untuk melindungi rumah turbin dan rotor terhadap tekanan dan temperatur tinggi juga untuk mendapatkan unit yang lebih kompak dan murah. Seluruh bagian sudu yang berorientasi dan bagian yang diam dipisahkan secara relatif oleh jarak ruang yang besar dan kecil yang dibuat oleh jalur perapat ( seal ). Jalur ini dibuat oleh campuran logam material dengan pelindung yang berkwalitas.

Gambar Rotor Turbin

      a.       Tipe Rotor

Secara umum ada 2 macam tipe rotor turbin yaitu rotor tipe cakra (disk) dan rotor tipe drum (silinder).

-          Tipe Rotor Disk

Pada rotor tipe ini, piringan-piringan (disk) dipasangkan pada poros sehingga membentuk jajaran piringan seperti terlihat pada gambar.

-          Tipe Rotor Drum

Pada rotor tipe ini, poros dicor dan dibentuk sesuai dengan yang dikehendaki dan rangkaian sudu-sudu langsung dipasang pada poros. Rotor tipe drum sangat fleksibel dan dapat dipakai hampir untuk semua jenis turbin.

Gambar Rotor disk dan rotor drum

b.      Poros

Poros dapat berupa silinder panjang yang solid (pejal) atau berongga (hollow). Pada umumnya poros turbin sekarang terdiri dari silinder panjang yang solid. Pada kebanyakan turbin, di dekat ujung poros sisi tekanan tinggi dibuat collar untuk keperluan bantalan aksial (thrust bearing).

Sepanjang poros dibuat alur-alur melingkar yang biasa disebut (root) untuk tempat dudukan, sudu-sudu gerak (moving blade).

Sudu Gerak

Gambar Sudu gerak

Adalah sudu-sudu yang dipasang si sekeliling rotor membentuk suatu piringan. Dalam suatu rotor turbin terdiri dari beberapa baris piringan dengan diameter yang berbeda-beda, banyaknya baris sudu gerak biasanya disebut banyaknya tingkat.

                                        Bantalan (bearing)

               Bantalan berfungsi sebagai penyangga rotor sehingga membuat rotor dapat stabil/ lurus  pada posisinya di dalam casing dan rotor dapat berputar dengan aman dan bebas. Adanya  bantalan yang menyangga turbin selain bermanfaat untuk menjaga rotor turbin tetap pada  posisinya juga menimbulkan kerugian mekanik karena gesekan.

Gambar Posisi bantalan

Sebagai bagian yang berputar, rotor memiliki kecenderungan untuk bergerak baik dalam arah radial maupun dalam arah aksial. Karena itu rotor harus ditumpu secara baik agar tidak terjadi pergeseran radial maupun aksial yang berlebihan. Komponen yang dipakai untuk keperluan ini disebut bantalan(bearing). Turbin uap umumnya dilengkapi oleh bantalan jurnal (journal bearing) dan bantalan aksial (thrust bearing) untuk menyangga rotor maupun untuk membatasi pergeseran rotor.

a.       Bantalan Luncur

Bantalan ini digunakan untuk menyangga poros turbin generator. Terdapat satu bantalan pada setiap sisi turbin. Semua bantalan ini dilapisi dengan babbit pada bagian dalamnya, dimana ini adalah material yang lebih lunak disbanding poros turbin. Hal ini untuk mencegah poros turbin aus akibat gesekan atau vibrasi tinggi. Selain itu babbit mempunyai kemampuan untuk menahan pelumasan pada metal sehingga membantu mencegah gesekan antara bantalan dan jurnal pada saat poros mulai berputar.

                                          

Gambar Bantalan Jurnal

b.      Bantalan Aksial (thrust bearing)

Sehubungan dengan toleransi arah aksial rotor turbin sangat kecil, maka digunakan bantalan aksial untuk menyerap dan membatasi gerakan aksial poros turbin. Kebanyakan turbin menggunakan bantalan aksial kingsbury atau tapered land. Bantalan aksial tapered land terdiri dari thrust rumer yang tak lain adalah dua collar kaku yang dipasang pada poros turbin dan ikut berputar.

Gambar  Bantalan Aksial

Diantara kedua collar ini dipasang thrust plate yang dilapis babbit dan disangga oleh bantalan aksial itu sendiri. Dudukan bantalan di dalam rumah penyangga dan dipasang pada penyangga turbin. Tapered land berhubungan dengan pad lapisan babbit yang akan menyerap gaya aksial. Pad (dudukan) ini berbentuk tapered dalam arah melingkar dan radial. Thrust wear  (keausan) pada bantalan ini dibatasi oleh thrust wear detector.