INTRODUCTION OF GAS TURBIN1. Triyanti Irmiyana 2. Praesti Ndaru Dayu P. M. 3. Moch. Arief Rahman 4. Bayu Risdianto 5. Anggie Robbi Trisna Utama 6. Rachmad Widayat 7. Muchammad Sofiyan Murtadho 8. Abdul Aziz Arfi 9. Kunto Arief Prasetyo 10.Masfuatul Khalimi 11.Benedicta Dian Alfanda 12.Desna Hestyandhoko 13.Yuniva Eka Nugroho 4209106002 4209106004 4209106005 4209106006 4209106007 4209106008 4209106009 4209106010 4209106011 4209106012 4209106013 4209106014 4209106015

INTRODUCTION Basic Considerations Cycle Performance Single-spool and Multi-spool Gas Turbine Effect of Ambient Conditions and Duct Losses on Performance Combined Cycles Bleed Air Quick Starting Fuels and Fuel Treatment Installation Operation and Maintenance.

Basic Considerations Sejarah Turbin Gas AL AS yang pertama kali memperkenalkan penggerak turbin gas dan generator kapal pada DD 963 Spruance class Destroyers Manfaat Turbin Gas Penggerak Utama yang dominan Ship-service prime movers(destoyers & cruisers) Penggerak utama untuk frigates Mesin foilborne untuk hydrofoil craft Aircraft-derivative engine sebagai pembangkit listrik Transmisi gas & kompresi (industri minyak & gas)

Basic Considerations Keuntungan Turbin Gas Tingginya rasio power-weight Kemampuan starting cepat Karakterisitk akselerasi Opersai yang handal Bagian Umum turbin Gas Kompressor menghasilkan udara bertekanan tinggi Ruang bakar sebagai area tempat pembakaran bahan bakar dan menghasilkan udara bertekanan dan berkecepatan tinggi Turbin merubah udara yang bertekanan tinggi dari bilik pembakaran menjadi gerakan mekanis.

Contoh Turbin Gas

Basic Considerations Perkembangan Desain Turbin Gas Perbandingan kompresi lebih tinggi Temperatur turbin lebih tinggi Penurunan jumlah kompresor dan turbin stage pada beban tinggi Peningkatan efisiensi kompresi dan turbin stage Pengenalan intercooling pada proses kompresi Mengkombinasikan cycle waste-heat-recovery features.

Cara Kerja Turbin Gas Pembakaran merupakan kombinasi kimia dari tiga elemen yaitu udara,bahan bakar,dan api. Cara kerjanya adalah :1. 2. 3. 4. Udara yang bertekanan tinggi dari kompresor memasuki ruang pembakaran Bahan bakar di semprotkan oleh fuel injector Terjadi pembakaran yang menghasilkan udara yang bertekanan dan berkecepatan tinggi. Dimanfaatkan oleh turbin untuk menghasilkan daya.

Siklus Brayton

a. 4 1 Proses penghisapan udara b. 1 2 Proses kompresi c. udara(isentropis) d.

2 3 Proses pembakaran bahan bakar(tekanan konstan) 3 4 Langkah ekspansi / pembuangan

Cycle Performancea. Simple Cycle b. Recuperative Cycle

c. Recuperative Cycle with Reheat

d. Recuperative Cycle with Intercooling

e. Recuperative Cycle with Reheat and Intercooling

a. Simple CycleKeterangan : C1 lOW PRESS. COMP. C HIGH PRESS. COMP. B BURNER T1 HIGH PRESS. TURB. T lOW PRESS. TURB. FT FREE POWER TURB. R RECUPERATOR I INTERCOOLER

Desainnya Sederhana Mudah pengoperasiannya Dapat mencapai SFC pada kondisi full power rating 0.40 lb/bhp-hr 16-1 rasio tekanan kompresor Bahan bakar cair dengan nila kalor rendah 18400Btu/lb

b. Recuperative CycleKeterangan : C1 lOW PRESS. COMP. C HIGH PRESS. COMP. B BURNER T1 HIGH PRESS. TURB. T lOW PRESS. TURB. FT FREE POWER TURB. R RECUPERATOR I INTERCOOLER

Siklus sederhana yang ditambah recuperator Fungsi Recuperator Untuk menstrasfer panas dari exhaust gas udara terkompresi masuk ke ruang bakar mengurangi jumlah bahan bakar meningkatkan efisiensi thermal sebesar (20-30)% jika ratio dioptimalkan mengurangi jumlah panas yang ditransfer dari exhaust gas- kompresor exit air Rasio tekanan meningkat saat suhu discharge kompresor mulai mendekati suhu exhaust

c.Recuperative Cycle with ReheatKeterangan : C1 lOW PRESS. COMP. C HIGH PRESS. COMP. B BURNER T1 HIGH PRESS. TURB. T lOW PRESS. TURB. FT FREE POWER TURB. R RECUPERATOR I INTERCOOLER

Siklus ini terjadi dengan menambahkan ruang bakar sekunder antara turbin tekanan tinggi dan turbin listrik untuk memanaskan kembali gas ke suhu hamper sama dengan suhu inlet turbin tekanan tinggi. Keuntungan meningkatkan energy yang tersedia untuk turbin listrik Kerugian penyempurnaan tingkat bahan bakar tidak substantial karena kehilangan tekanan tambahan dari reheater.

d.Recuperative Cycle with IntercoolingKeterangan : C1 lOW PRESS. COMP. C HIGH PRESS. COMP. B BURNER T1 HIGH PRESS. TURB. T lOW PRESS. TURB. FT FREE POWER TURB. R RECUPERATOR I INTERCOOLER

Untuk memperoleh efisiensi yang lebih tinggi pada rasio tekanan yang lebih tinggi Menghasilkan efisiensi thermal lebih tinggi intuk gas turbin rasio tekanan tinggi Intercooler berupa air pendingin heat exchanger Intercooler mengurangi jumlah kerja yang diperlukan kompresor untuk mengirin rasio tekanan tinggi mengurangi suhu discharge dari kompresor tekanan tinggi Recuperator mentransfer panas secara efektif dari exhaust gas back ke udara discharge kompessor

e.Recuperative Cycle with Reheat and Intercooling

Keterangan : C1 lOW PRESS. COMP. C HIGH PRESS. COMP. B BURNER T1 HIGH PRESS. TURB. T lOW PRESS. TURB. FT FREE POWER TURB. R RECUPERATOR I INTERCOOLER

Keuntungan dapat mengurangi konsumsi bahan bakar spesifik dan aliran udara yang spesifik secara signifikan ketika dibandingkan dengan siklus sederhana, Kerugian perlu penambahan peralatan dan peningkatan kompleksitas.

Fig. 4 Thermal efficiency improvements due to recuperation

Fig. 5 Effect of intercaoling on simplecycle and regenerative-cycle thermal efficiency

Fig. 6 Part-load fuel consumption characteristics of cycle variations

Single-spool and Multispool Gas Turbine

Gambar 7 Single-spool Gas Turbine with Axial Compressor Poros tunggal terhubung dengan kompresor dan turbin untuk shipservice generator. daya compressor yang digunakan untuk menggerakkan generator AC melalui reduction gearbox.

Fig. 8 Large Gas Turbine with Axial-flow Compressor

generator gas kumparan tunggal dan turbin daya bebas. Turbin daya bebas memiliki sebuah poros khusus dan menggunakan kelebihan energy pada discharge dari generator turbin gas untuk menghasilkan daya output poros pada daya turbin tersebut. Poros daya turbin terhubung ke redaction gear utama dan poros propeller dari kapal.

Beberapa aircraft-derivative engines memanfaatkan generator gas dua kumparan dan free power turbin. Mesin ini terdiri dari kompresor tekanan rendah, kompresor tekanan tinggi, combustor, turbin tekanan tinggi, turbin tekanan rendah, dan free power turbin. Penggunaan dari kompresor kumparan ganda memungkinkan desain rasio kompresi yang tinggi untuk operasi secara efisien setelah seluruh range kecepatan dengan memungkinkan compressor tekanan rendah dan kompresor tekanan tinggi untuk operasi pada kecepatan optimum.

Effect of Ambient Conditions and Duct Losses on Performance Daya output turbin gas secara langsung berbanding lurus dengan tingkat aliran udara yang melewati mesin. Perubahan di tekanan barometer langsung mempengaruhi kapasitas mesin, tapi tidak efisien untuk penggunaan bahan bakar. Efisiensi dan specific fuel consumption tidak berpengaruh karena percampuran bahan bakar dan udara dijaga pada suhu inlet turbin konstan. Oleh karena itu aliran bahan bakar dikurangi sejajar/seimbang dengan aliran udara. Perubahan 10 F pada suhu lingkungan dapat mengubah daya output turbin gas sebanyak 5% untuk suhu inlet turbin pada daya konstan.

Gambar 9 Typical Effect of Inlet Air Temperature on Gas Turbine Performance

Fig.10 Effect of inlet Duct Loss on Gas Turbine Performance

Fig 11 Effect of Exhaust Duct Loss on Gas Turbine Performance

Kurva ini menunjukan pengurangan daya output dibuat untuk menjaga suhu inlet pada daya turbin tetap. daya output dan efisiensi sangat sensitif terhadap pressure drop pada siklus System inlet dan exhaust harus berkurang, Pressure drop inlet menyebabkan penurunan efisiensi dalam siklus, mengurangi aliran udara yang melewati mesin. Penurunan tekanan 1 % ( 4 in air ) pada inlet mengurangi daya output sebesar 1.5-2% dan peningkatan laju panas ( energy thermal inlet/daya output) sebesar 0.5-1.0%. Penurunan tekanan yang sama pada exhaust mengurangi daya output sebesar 0.5-0.75% dan meningkatkan laju panas 0.5-0.75%.

Tentara Amerika telah menetapkan kondisi standart untuk membangun/menghasilkan daya output maksimal dari penggerak dan turbin gas auxiliary (8) : Temperature udara lingkungan 100F Tekanan udara lingkungan 29.92 in Hg Penurunan tekanan inlet 4 in. water Penurunan tekanan exhaust 6 in. water

Combined CyclesCombined Gas Turbine And Gas Turbine Plants (COGAG) Combined Diesel And Gas Turbine Plants (CODAG) Combined Steam And Gas Turbine Plants (COSAG)

Combined Gas Turbine Or Gas Turbine Plants (COGOG)

Combined Diesel Or Gas Turbine Plants (CODOG)

Combined Gas Turbine And Steam Plants (COGAS)

Combined Noclear And Gas Turbine Plants (CONAG)

Combined Gas turbine And Gas turbine plants (COGAG)

Adalah sebuah sistem propulsi kapal yang menggunakan dua turbin gas terhubung ke poros baling-baling tunggal.

Combined Diesel And Gas turbine plants (CODAG)

Adalah sebuah sistem propulsi kapal yang membutuhkan kecepatan maksimal yang jauh lebih cepat daripada kecepatan jelajah mereka, terutama kapal perang seperti frigat modern atau korvet. Prinsip dari sistem CODAG, dengan dua gearbox kecepatan diesel Terdiri dari mesin diesel untuk turbin jelajah dan gas yang dapat diaktifkan untuk kecepatan tinggi transit. Kecepatan jelajah khas CODAG kapal perang pada diesel-listrik adalah 20 kts dan kecepatan maksimal khas dengan diaktifkan pada turbin adalah 30 kts. CODAG telah dipelopori oleh Jerman dengan kapal fregat kelas Kln.

Combined Steam And Gas turbine plants (COSAG)

Adalah sistem propulsi kapal menggunakan kombinasi dari turbin uap dan turbin gas untuk daya poros. Sebuah gearbox dan cengkeraman bersama-sama untuk mendorong poros. Memiliki keuntungan dari efisiensi jelajah dan keandalan uap dan percepatan cepat dan waktu start-up gas.

Combined Gas turbine And Steam plants (COGAS)

Terdiri dari turbin gas dan uap, yang terakhir didorong oleh uap yang dihasilkan dengan menggunakan panas dari knalpot dari turbin gas.

Combined Diesel Or Gas turbine plants (CODOG)

Adalah sebuah sistem propulsi untuk kapal yang membutuhkan kecepatan maksimum yang jauh lebih cepat daripada kecepatan jelajah mereka, terutama kapal perang seperti frigat modern atau korvet. Keuntungan CODOG adalah gearing sederhana dibandingkan dengan CODAG Kerugiannya perlu turbin gas lebih kuat (atau lebih) untuk keluaran daya maksimum yang sama serta konsumsi bahan bakar pada kecepatan tinggi lebih buruk dibandingkan dengan CODAG.

Combined Gas turbine Or Gas turbine plants (COGOG)

Adalah sistem propulsi kapal menggunakan mesin turbin gas. Efisiensi tinggi, turbin output rendah digunakan untuk kecepatan jelajah dengan turbin output tinggi yang digunakan untuk operasi kecepatan tinggi.

Combined Noclear And Gas turbine plants (CONAG) Plant nuklir kecil yang digunakan untuk daya kapal dengan meningkatkan kinerja berlayar dan turbin gas yang digunakan untuk mencapai kecepatan puncak yang lebih tinggi.

Bleed Air Turbin gas mampu menyediakan hingga 10% aliran udara dalam bentuk bleed tekanan tinggi dari keluaran kompresor. The bleed air, berkisar 50-300 psig, bleed air untuk start turbin gas lainnya, udara anti-icing untuk saluran intake selama operasi pada cuaca dingin, sebagai sistem selimut udara(sistem prairie/masker), yang digunakan untuk mengurangi kebisingan mesin dan baling-baling .

Fig. 12 Effect of Bleed Air Extraction on Gas Turbine Performance Gambar 12 menunjukkan efek ekstraksi bleed air dari keluaran kompresor pada turbin gas. Gambar ini menunjukkan bahwa untuk tingkat 10% ekstraksi bleed air, terjadi kenaikan 14% dalam konsumsi bahan bakar spesifik.

Quick Starting Turbin gas yang tidak memiliki massa besar harus dipanaskan perlahanlahan, sampai waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kecepatan penuh dan menerima beban dibatasi oleh rate di mana energi dapat diberikan untuk mempercepat komponen berputar. Turbin gas dirancang untuk transien yang cepat, sehingga dapat mencegah rotor membengkok/bowing atau efek transien lainnya. Yang paling penting dalam menstart turbin gas adalah menutup dan mengontrol secara akurat bahan bakar, dan ketersediaan torsi awal yang memadai dalam semua kondisi. Sedikit kelebihan bahan bakar dapat menghasilkan suhu tinggi dan kerusakan pada mesin. Torsi awal yang rendah dapat menghasilkan aliran udara rendah atau aliran bahan bakar yang tinggi di beberapa titik dalam siklus, dapat juga overheat pada mesin. Pengaturan Suhu bahan bakar, yang disuply ke mesin berdasarkan suhu gas buang turbin,

Fuels and Fuel Treatment Unsur terburuk dalam korosi bagian-bagian turbin gas adalah sodium, yang selalu ada dalam lingkungan laut. Unsur lain yang merusak adalah vanadium, yang sering ada dalam minyak petroleum, terutama minyak mentah dan residu. Karena turbin gas yang sensitif terhadap kualitas bahan bakar, sebagian besar aplikasi menggunakan bahan bakar ringan distilat. Bahan bakar yang digunakan adalah JP-4 dan JP-5 bahan bakar penerbangan dan bahan bakar diesel marine (DFM).

Installation Mesin turbin gas biasanya dipasang sebagai self-contained lengkap. Enclosure menekan kebisingan dan penahanan dalam kasus kebakaran atau kegagalan bagian yang berputar. Salah satu kerugian dari turbin gas adalah persyaratan aliran udara relatif tinggi dibandingkan dengan penggerak utama lainnya, yang mengakibatkan persyaratan volume yang lebih tinggi untuk kedua intake udara dan penyerapan gas buang, yang sering terjadi dalam masalah pengaturan. Para ducting inlet biasanya dirancang untuk mengakomodasi mesin karena penghapusan, hal ini digunakan untuk menghapus turbin gas dari kapal. Plants turbin gas memiliki berat yang ringan, dan memfasilitasi pengaturan dengan kebutuhan ruang sedikit sejak beberapa auxiliary pendukung utama yang diperlukan.

Gambar 13 adalah perakitan turbin gas dari jenis yang biasa terpasang di kapal. Turbin gas ini juga memiliki sistem pelumas selfconditained sejak turbin gas menggunakan minyak pelumas sintetis bersuhu tinggi, yang tidak umum pada sistem mesin kapal lainnya.

Operation Maintenance Penggerak turbin gas memiliki persyaratan rendah. Hal ini disebabkan adaptasi dari turbin gas untuk kebutuhan otomatisasi dan rendah pemeliharaan. Sebagaimana dibahas dalam Bagian 4, sifat turbin gas membutuhkan kontrol otomatis built-in untuk melindunginya selama start, berhenti, dan operasi normal. Kontrol manual tidak bisa menanggapi dengan cepat untuk memenuhi persyaratan turbin gas. Perpanjangan dari control turbin gas untuk memasukkan auxiliary turbin gas mudah dicapai. Turbin gas telah mencapai kehandalan yang luar biasa dan rekor pemeliharaan selama bertahun-tahun pembangunan di penerbangan komersial dan militer. Tingkat kehandalan yang tinggi juga telah dibuktikan pada kapal-kapal dari Angkatan Laut Amerika Serikat dan angkatan laut asing. Desain dari turbin gas cocok untuk penghapusan dengan mudah biasanya melalui intake ducting kapal. Biasanya generator gas terputus dari turbin listrik dan masing-masing akan dihapus sebagai suatu perakitan. Onboard pemeliharaan biasanya terdiri dari penghapusan dan penggantian aksesori atau komponen kontrol dan minim tindakan pemeliharaan preventif.