TURBIN AIR
1.
Pengertian Turbin Air
Dalam
pembangkit listrik tenaga air (PLTA) turbin air merupakan peralatan utama
selain generator. Turbin air adalah alat untuk mengubah energi potensial air
menjadi menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini kemudian diubah menjadi
energi listrik oleh generator.Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan
digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. Berdasarkan prinsip
kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik, turbin
air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.
a.
Turbin Impuls
Turbin
impuls adalah turbin air yang cara kerjanya merubah seluruh energi air(yang
terdiri dari energi potensial+tekanan+kecepatan) yang tersedia menjadi energi kinetik
untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi kinetik. 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). Akibatnyaroda
turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran
airyang keluar dari nozle tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir
sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan
turbin dirubah menjadi energi kecepatan. Contoh turbin impuls
adalah turbin Pelton.
b.
Turbin Reaksi
Turbin
reaksi adalah turbin yang cara kerjanya merubah seluruh energi air yang tersedia
menjadi energi kinetik. Turbin jenis ini adalah turbin yang paling
banyak digunakan. 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 reaksisepenuhnya tercelup
dalam air dan berada dalam rumah turbin.
2.
Fungsi Turbin
Turbin
berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. gaya jatuh
air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air
kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk
memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Perputaran turbin
ini di hubungkan ke generator.
3.
Prinsip Kerja Turbin Air
Turbin
air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah
dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja
turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis
4.
Bagian-Bagian
Secara Umum Turbin
a)
Rotor yaitu bagian yang berputar pada sistem
yang terdiri dari :
-
Sudu-sudu berfungsi untuk menerima beban pancaran
yang disemprotkan
Oleh nozzle.
-
Poros berfungsi untuk meneruskan aliran tenaga
yang berupa gerak putar\
yang dihasilkan oleh sudu.
-
Bantalan berfungsi sebagai perapat-perapat
komponen-komponen dengan
tujuan agar tidak mengalami kebocoran pada
sistem.
b)
stator yaitu bagian yang diam pada sistem yang
terdiri dari :
-
Pipa pengarah/nozzle berfungsi untuk meneruskan
alira fluida
sehinggatekanan dan kecepatan alir fluida
yang digunakan di dalam
sistem besar.
-
Rumah turbin berfungsi sebagai rumah kedudukan
komponen komponen dari turbin.
5.
Jenis-Jenis Turbin Air
a.
Turbin
Pelton
Turbin
Pelton termasuk jenis turbin impuls yang merubah seluruh energi air menjadi
energi kecepatan sebelum memasuki runner turbin. Perubahan energi ini dilakukan
didalam nozzle dimana air yang semula mempunyai energi potensial yang tinggi
diubah menjadi energi kinetis. Pancaran air yang keluar dari nozzle akan
menumbuk bucket yang dipasang tetap sekeliling runner dan garis pusat pancaran
air menyinggung lingkaran dari pusat bucket.
Kecepatan
keliling dari bucket akibat tumbukan yang terjadi tergantung dari jumlah dan
ukuran pancaran serta kecepatannya. Kecepatan pancaran tergantung dari tinggi
air di atas nozzlenya serta effisiensinya.
b. Turbin turgo
Turbin turgo Dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin pelton turbin turgo
merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda keuntungan
kerugian juga sama
c.
Turbin
crossflow
Turbin Cross-Flow adalah salah satu turbin air dari jeis turbin aksi (impulse turbine).
Pemakaian
jenis Turbin Cross-Flow lebih menguntungkan dibanding dengan pengunaan kincir
air maupun jenis turbin mikro hidro lainnya. Penggunaan turbin ini untuk daya
yang sama dapat menghemat biaya pembuatan penggerak mula sampai 50 % dari
penggunaan kincir air dengan bahan yang sama. Penghematan ini dapat dicapai
karena ukuran Turbin Cross-Flow lebih kecil dan lebih kompak dibanding kincir
air.
d.
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.
Turbin francis bekerja dengan memakai proses tekanan
lebih. Pada waktu air masuk ke roda jalan, sebagian dari enrgi tinggi jatuh
telah bekerja di dalam sudu pengarah diubah sebagai kecepatan air masuk. Sisa
energi tinggi jatuh dimanfaatkan dalam sudu jalan, dengan adanya pipa isap
memungkinkan energi tinggi jatuh bekerja di sudu jalan dengan semaksimum
mungkin. Turbin yang dikelilingi dengan sudu pengarah semuanya terbenam dalam
air. Air yang masuk kedalam turbin dialirkan melalui pengisian air dari atas turbin
(schact) atau melalui sebuah rumah yang berbentuk spiral (rumah keong). Semua
roda jalan selalu bekerja. Daya yang dihasilkan turbin diatur dengan cara
mengubah posisi pembukaan sudu pengarah. Pembukaan sudu pengarah dapat
dilakuakan dengan tangan atau dengan pengatur dari oli tekan(gobernor tekanan
oli), dengan demikian kapasitas air yang masuk ke dalam roda turbin bisa
diperbesar atau diperkecil. Pada sisi sebelah luar roda jalan terdapat tekanan
kerendahan (kurang dari 1 atmosfir) dan kecepatan aliran yang tinggi. Di dalam
pipa isap kecepatan alirannya akan berkurang dan tekanannya akan kembali naik
sehingga air bisa dialirkan keluar lewat saluran air di bawah dengan tekanan
seperti keadaan sekitarnya.
e.
Turbin
kaplan propeller
Turbin Kaplan termasuk kelompok turbin air reaksi
jenis baling-baling (propeller). Keistimewaannya adalah sudut sudu geraknya
(runner) bisa diatur (adjustable blade) untuk menyesuaikan dengan kondisi
aliran saat itu yaitu perubahan debit air. Pada pemilihan turbin didasarkan
pada kecepatan spesifiknya. Turbin Kaplan ini memiliki kecepatan spesifik
tinggi (high spesific speed). Turbin kaplan bekerja pada kondisi head rendah
dengan debit besar . Pada perancangan turbin Kaplan ini meliputi perancangan
komponen utama turbin Kaplan yaitu sudu gerak (runner), sudu pengarah (guide
vane), spiral casing , draft tube dan mekanisme pengaturan sudut bilah sudu
gerak.
Pemilihan profil sudu gerak dan sudu pengarah yang
tepat untuk mengasilkan torsi yang besar. Perancangan spiral casing dan draft
tube menggunakan persamaan empiris . Perancangan mekanisme pengatur sudut bilah
(β) sudu gerak dengan memperkirakan besar sudut putar maksimum sudu gerak
berdasarkan jumlah sudu, debit air maksimum dan minimum. Turbin Kaplan ini dirancang
untuk kondisi head 4 m dan debit 5 m³/s. Akhirnya dari hasil perancangan turbin
Kaplan ini didapatkan dimensi dari komponen utama turbin yang diwujudkan ke
dalam bentuk gambar kerja dua dimensi.
artikel ini sangat membantu, makasih bro
BalasHapusbagus tapi saran lebih bagus ada sumbernya (y)
BalasHapusterimakasih, info yang diberikan bermanfaat
BalasHapus