Kebutuhan energi tidak akan pernah hilang dari kehidupan manusia untuk menyejahterakan kehidupan. Berbagai macam peralatan telah dirancang manusia dalam pemanfaatkan energi dari alam menjadi energi lain untuk mencukupi kebutuhan. Energi yang paling sering digunakan pada zaman modern ini adalah energi listrik.
Energi listrik di rumah-rumah biasanya berasal dari perusahaan pembangkitan listrik seperti PLN. Umumnya, perusahaan pembangkit menggunakan sistem PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) untuk menyalurkan energi listrik ke setiap daerah. Komponen penting yang tidak dapat diabaikan di sistem PLTU adalah turbin uap.
Apa itu turbin uap
Turbin uap adalah alat yang mengubah energi kalor dalam uap bertekanan menjadi energi mekanik. Turbin uap dibuat dalam berbagai ukuran mulai dari unit 0,75 kW kecil yang digunakan sebagai penggerak mekanis pompa, kompresor dan peralatan penggerak poros lainnya, hingga turbin 150 MW yang digunakan untuk menghasilkan listrik.
Prinsip kerja turbin uap
Prinsip kerja turbin uap bergantung pada gerak dinamis uap. Uap berkecepatan tinggi keluar dari nosel dan mengenai bilah (blade) putar yang dipasang pada cakram (disk) yang dipasang pada poros. Uap berkecepatan tinggi ini menghasilkan tekanan dinamis pada bilah di mana bilah dan poros mulai berputar ke arah yang sama Pada dasarnya, dalam turbin uap energi tekanan uap diubah menjadi energi kinetik dengan membiarkan uap mengalir melalui nosel. Konversi energi kinetik dilakukan secara mekanis bekerja ke baling-baling dan rotor terhubung ke generator turbin uap yang bertindak sebagai mediator. Generator turbin mengumpulkan energi mekanik dari rotor dan mengubahnya menjadi energi listrik.
Blade adalah elemen utama turbin uap yang mengubah energi kalor pada uap menjadi energi kinetik. Efisiensi dan keandalan turbin bergantung pada perancangan blade yang tepat. Perancangan blade melibatkan disiplin ilmu termodinamika, aerodinamika, mekanik dan material.
Layaknya sayap pesawat terbang, bilah turbin bekerja dengan menghasilkan gaya angkat (lift) karena bentuknya yang melengkung. Sisi dengan kurva paling banyak menghasilkan tekanan udara rendah sedangkan udara bertekanan tinggi di bawahnya mendorong sisi lain dari aerofoil berbentuk bilah. Hasil akhirnya adalah gaya lift tegak lurus dengan arah aliran udara di atas sudu turbin. Triknya di sini adalah merancang bilah rotor sedemikian rupa untuk menciptakan jumlah pengangkatan dan daya dorong bilah rotor yang tepat sehingga menghasilkan perlambatan udara yang optimal.
Material blade turbin uap
Di antara berbagai bahan yang biasanya digunakan untuk blade adalah stainless steel 403, stainless steel 422, A286, dan Haynes Stellite Alloy Number 31 dan paduan titanium. Stainless steel 403 pada dasarnya adalah bahan blade standar industri dan pada turbin uap impuls ditemukan lebih dari 90 persen. Ini digunakan karena kekuatan luluh yang tinggi, batas daya tahan, keuletan, ketangguhan, erosi dan ketahanan korosi, dan redaman. Ini digunakan dalam kisaran kekerasan Brinell dari 207 hingga 248 untuk memaksimalkannya redaman dan ketahanan korosi. Stainless steel 422 hanya diterapkan pada tahapan suhu tinggi (antara 700 dan 900 ° F atau 371 dan 482 ° C), di mana kekuatan hasil, daya tahan, creep dan pecahnya lebih tinggi. Material A-286 merupakan super alloy berbahan nikel yang umumnya digunakan pada ekspander gas panas bertingkat suhu antara 900 dan 1150 ° F (482 dan 621 ° C). Paduan Satelit Haynes Nomor 31 adalah berbasis kobalt paduan super dan digunakan pada ekspander jet saat blade cor presisi dibutuhkan. Nomor Satelit Haynes 31digunakan pada suhu tahap antara 900 dan 1200 ° F (482 dan 649 ° C). Bahan blade lainnya adalah titanium yang memiliki kekuatan tinggi, kepadatan rendah, dan ketahanan erosi yang baik menjadikannya kandidat yang baik untuk kecepatan tinggi atau tahan lama blading panggung. Blade terbuat dari baja paduan yang terutama mengandung karbon, kromium, nikel, molibdenum X20 dan x20 adalah spesifikasi material yang mengandung elemen paduan dalam persentase tertentu.
Perhitungan Performa Turbin Uap
Tingkat performa turbin pada umumnya dilihat dari berapa daya yang bisa dihasilkan. Daya pada turbin dirumuskan sebagai selisih entalpi (energi kalor yang tersimpan pada fluida kerja) antara uap yang masuk (input) ke turbin dan uap yang keluar turbin (output).
W turbine = h input – h output (KJ/Kg)
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
https://www.maintenanceandengineering.com/2018/04/06/steam-turbine-oil-challenges-part-one/ (diakses pada tanggal 8 Mei 2021)
https://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwji-Izv7bnwAhWGfH0KHV8DDx8QFjAAegQIAhAD&url=http%3A%2F%2Fwww.irjes.com%2FPapers%2Fvol3-issue2%2FE03023248.pdf&usg=AOvVaw2cc_s1wIoy5dyTY9XlzVU7 (diakses pada tanggal 8 Mei 2021)https://www.googleadservices.com/pagead/aclk?sa=L&ai=DChcSEwjItpTv7bnwAhULWmAKHQeVAWcYABABGgJ0bQ&ae=2&ohost=www.google.co.id&cid=CAASEuRoG-0N9yt2Gu5KOB-bkgvQLA&sig=AOD64_3JJdmai2Jsw8EdiRP6IrfanGU4zQ&q&adurl&ved=2ahUKEwji-Izv7bnwAhWGfH0KHV8DDx8Q0Qx6BAgEEAE
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!