GAS TURBINES 480 MW GE H series power generation gas turbine Rotor of a modern steam turbine Sumber : wikipedia

PENGARUH TEMPERATURE

Harga Material GAS TURBINES Temperature tinggi Material mahal Memerlukan metode pendinginan yang baik Menurunkan biaya material Tegangan, temperature, dan korosi

Karakteristik pada GAS TURBINE Creep/rupture Deformasi yang terjadi akibat temperatur tinggi dan pembebanan konstan

Creep/Rupture cont. PLM = T (20 + log t) x 0.001

Ductility and Fracture Ductility dipengaruhi oleh : Ukuran grain, Bentuk spesimen, dan Teknik manufacturing Material Ductile  terjadi elongasi sebelum fracture Material Brittle  tidak terjadi elongasi

Karakteristik pada GAS TURBINE cont. Thermal Fatigue Mekanisme kegagalan sekunder di dalam blade turbin Terjadi karena perbedaan temperatur yang tinggi pada saat start-up dan shut down Corrosion Terjadi akibat oksidasi Erosion Terjadi akibat tumbukan partikel yang sangat keras pada blade

Material Blade Harus tahan terhadap : Keuntungan : Temperatur tinggi Tegangan tinggi Lingkungan operasi Keuntungan : Menaikkan power output 1.5 sampai 2 persen Menaikkan efisiensi 0.3 sampai 0.6 persen Contoh material : IN-738, U-500

TURBINE Wheel Alloys Material : Coating Cr-Mo-V 12 Cr Alloys M-152 Menghindari hot Corrotion (Na2SO4) Bahan coating : composite plasma RT-22

TURBINE MATERIALS

Chapter 15 Gas Turbine Lubrication And Fuel System

Gas Turbine Lubrication Systems Sistem pelumasan tunggal biasanya digunakan pada heavy-frames gas turbine dan peralatan penggerak menggunakan minyak mineral. Biasanya menggunakan minyak yang memiliki viskositas 32 centistokes(cSt) Minyak dengan viskositas tinggi bisa digunakan pada temperatur ambient yang tinggi Heavy-frame dan power turbine menggunakan oil-film bearing

Aeroderivative gas turbine memiliki 2 system pelumasan: Digunakan pada aero gas generator Rotor dibawa pada ball-and-roller antifriction bearing Menggunakan minyak yang sama dengan yang digunakan pada mesin utama Digunakan pada power turbine dan driven equipment Menggunakan oil cooler untuk menolak panas yang terlepas dari mesin ke atmosfir Menggunakan minyak yang sama dengan pada heavy-frame turbine

Cold-Start Preparations Kebutuhan sebelum start dari mesin yang dingin sangat bervariasi tergantung pada jenis mesin, tipe instalasi, dan lokasi Pompa sirkulasi kadang digunakan pada temperatur rendah untuk menjaga agar sistem pelumasan tetap hangat walau mesin tidak digunakan Heater biasanya dipasang pada stator frame dari generator untuk menjaga dari kondensasi dan perubahan hambatan listrik.

Fuel Systems Bahan bakar petroleum yang biasa digunakan adalah : Naphtha (digunakan di China dan India) Number 6 fuel oil (Bunker “C”) Crude oil

Liquid Fuels Tingkatan yang digunakan untuk liquid fuels adalah viskositas dan produk distilasi.

Water and Sediment Keberadaan air dan sedimen dalam bahan bakar dapat menyebabkan fouling pada sistem pengendalian bahan bakar. Sedimen menyebabkan aliran bahan bakar terhalang Air menyebabkan korosi dan emulsi

Carbon Residue Parameter ini adalah indikator dari material karbonisasi yang tersisa dalam bahan bakar setelah mengembunkan semua komponen kecuali udara.

Trace Metallic Constituents and Sulfur Kontaminan pada bahan bakar dapat berupa larutan maupun non-larutan. Berikut ini merupakan kontaminan yang umum : Vanadium Lead Sodium dan potassium Calcium Sulfur

Gaseous Fuels Gaseous fuels yang paling umum adalah natural gas dalam pipa.

Gas Fuel System Fuel gas yang digunakan sebagai bahan bakar harus bebas dari cairan kondensat dan partikel-partikel padat.

Gas Fuel System Sistem gas fuel digunakan karena nozzle yang dipakai tidak cocok untuk liquid fuel droplet. Hal ini karena droplet memiliki heating value 20-70 kali lebih tinggi dari gas fuel. Jika memakai liquid droplet menyebabkan thermal stresses, metal melting, dan kerusakan komponen.

Starting Ada 2 sumber energi yang biasa digunakan untuk menyalakan turbin gas Stored Energy. Termasuk baterai, udara terkompresi dalam botol, gas terkompresi dari pipa gas, dan minyak hydraulic dari accumulator (aki) Active Energy. Termasuk listrik dari motor atau generator dan mesin pembakaran dalam untuk menyalakan turbin gas secara langsung.

Intake System Hal yang harus diperhatikan : Impurities in inlet air Change compressor characterisitic Reduce eficiency Erosi lapisan Filtration Menyaring kotoran Ambient air condition Dijaga agar tidak terjadi fouling Fexible sealing bands Dijaga agar tidak terjadi crack karena menyebabkan udara yang tidak tersaring masuk dan dapat merusak engine.

FILTER Air Inlet Section Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari: 1. Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya terdapat peralatan pembersih udara. 2. Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel yang terbawa bersama udara masuk. 3. Pre-Filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet house. 4. Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam kompresor aksial. 5. Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor. 6. Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan.

Compressor Cleaning Membongkar kembali bagian kompresor untuk membersihkan blade pada rotor Ground shell yang diinjeksi ke inlet menggunakan high-velocity air stream Liquid wash Crank cleaning On-line atau fired washing

GAS TURBINE BEARINGS AND SEALS Kelompok 4

JOURNAL BEARINGS Semua turbin gas industri menggunakan journal bearing. Journal bearing memberikan radial support untuk rotating equipment. Tipe-tipe journal bearing:

BEARING DESIGN PRINCIPLES Di journal bearing, full film fluida memisahkan stationary bushing dari rotating journal. Pemisahan ini didapat dengan memberikan tekanan pada fluida di ruang clearance sampai gaya fluida menyeimbangkan beban bearing. Fluida harus terus mengalir ke bearing dan menjaga tekanan di dalam film space.

BEARING DESIGN PRINCIPLES 4 method of lubrication in a fluid-film bearing

BEARING DESIGN PRINCIPLES 3 tipe separasi antara journal dan babbit di bearing : Full-film Mixed-film (intermediate zone) Boundary lubrication

BEARING DESIGN PRINCIPLES (a), (b), (c) menggambarkan separasi antara journal dan babbit di bearing. (d) dan (e) menggambarkan efek dari oil additive.

BEARING DESIGN PRINCIPLES ZN/P Curve

BEARING DESIGN PRINCIPLES Gambar di atas menjelaskan tentang kondisi bearing dengan mem-plotting koefisien friksi dengan ZN/P, dimana Z adalah viscositas lubrication di centipoises; N, rpm dari journal; dan P, projected area unit loading. Friksi terendah didapat ketika full film. Di kecepatan yang lebih tinggi, friksi meningkat dikarenakan peningkatan gaya geser pada pelumas.

TILTING PAD JOURNAL BEARING Jenis paling populer di mesin modern. Kelebihan: Self-aligning memberikan optimum shaft alignment Backing material mempunyai konduktivitas thermal yang baik jadi bisa menghilangkan panas di oil film Mempunyai jangkauan beban operasi yang luas.

BEARING MATERIAL Secara umum material bearing ialah babbit. Kenapa : Mempunyai karakteristik nonscoring dan menempelkan kotoran yang baik. Tidak akan rusak yang diakibatkan oleh momentary rupture dari oil film. Meminimalisasi kerusakan journal pada kejadian failure total.

BEARING AND SHAFT INSTABILITIES Ketidakstabilan yang parah pada journal bearing disebut half-frequency whirl. Hal ini disebabkan getaran akibat rotasi pusat poros di sekitar pusat bearing pada frekuensi yang nilainya ½ x kecepatan putar poros. Masalah ini dapat diprediksi dan dihindari dengan mengganti design bearing.

BEARING AND SHAFT INSTABILITIES Tingkat getaran yang dapat ditoleransi bearing

THRUST BEARING Fungsi : untuk menahan semua gaya axial yang dikenakan pada rotor dan menjaganya pada posisinya. Thrust bearing di design untuk menangani significant continuous load memerlukan fluid film antara permukaan bearing dan rotor.

THRUST BEARING 3 jenis Thrust Bearing :

THRUST BEARING Thrust Bearing Power Loss daya yang dikonsumsi di thrust bearing (max1% of total rated power)harus diperkirakan secara akurat untuk menentukan efisiensi turbin dan kebutuhan akan suplai oli. Karakteristik konsumsi daya di thrust bearing w/ shaft speed

SEALS 2 kategori sistem sealing antara rotor dan stator : Noncontacting seals biasanya digunakan di high-speed turbomachinery Face seals tujuannya untuk mencegah leakage.

SEALS Noncontacting seals Labyrinth seals Ring seals

SEALS Noncontacting seals Ring seals ideal untuk high speed rotating machinery dikarenakan kontak mnimal antara stationary ring dan rotor.

SEALS Face Seals Unit dasar seal adalah seal head dan seal seat. Seal head meliputi housing, end-face member, dan spring assembly.

SEALS Face Seals Selama dekade terakhir ini, magnetic seals terbukti dapat diandalkan dalam kondisi operasi yang berat untuk bermacam-macam jenis fluida 2 jenis shaft seals: Pusher-type seals Bellow-type seals 2 elemen penting mechanical contact shaft seal adalah: oil-to-pressure-gas seal dan oil-to-uncontaminated-seal-oil-drain seal

SEALS

SEKIAN TERIMA KASIH