Industrial Gas Turbine Engine [PDF]

Citation preview

Industrial Gas Turbine Budi Triyono, MT



Gas Turbine Types 



Advanced Heavy-Duty Units  Advanced Aeroderivative Units



Parameter Capital Cost, $/kW



Heavy Duty Aero-Derivative Lower



Higher



10 - 330



5 – 100



Efficiency



Lower



Higher



Plan Area Size



Larger



Smaller



Maintenance Requirements



Lower



Higher



Technological Development



Lower



Higher



Capacity, MW



GE Combustion Turbine Comparisons



3



Industrial Gas Turbine Engine Solar Centaur



Industrial Gas Turbine Engine Solar Taurus



WORKING PRINCIPLE



ROTOR



HOUSING & END CAP



SEAL



STATOR KOMPONEN UTAMA



BEARING



Komponen Utama Agar lebih mudah dalam memahami, pada bagian ini akan dijelaskan melalui ilustrasi komponen-komponen utama dari salah satu industrial gas turbine engine, yaitu Solar Centaur. Gas turbine merk Solar Centaur terdiri dari beberapa bagian komponen utama (berbentuk modul) yang dihubungkan satu sama lain membentuk engine assembly dan proses pengikatannya menggunakan baut dan mur pada masing-masing flanges dari setiap modul. Gambar-gambar modulny dapat dilihat pada gambar berikut ini :



Modul-modul engine Centaur



ENGINE ASSEMBLY Mesin Turbin Gas Industri dengan ukuran relatif kecil umumnya terbagi dalam beberapa subassembly utama yaitu Compressor Assembly, Combustor Assembly dan Turbine Assembly.



COMPRESSOR ASSEMBLY : • Air Inlet Duct • Air Inlet Assembly & Forward Bearing Housing (#1) • Accessories Drive • Compressor Assembly : Comperssor Case, Variable Vanes, & Compressor Rotor •Compressor Diffuser Assembly & Middle Bearing Housing (#2)



Accessory Drive Assy •



•



•



Accessory drive assembly



Accessory drive assy merupakan komponen yang mentransmisikan input dan output drive untuk kecepatan putar tertentu melalui rasio roda gigi tertentu yang terpasang pada air inlet housing. Komponen yang terpasang pada accessory drive assy antara lain adalah lube oil pump, servo pump, fuel pump dan starter motor. Untuk starter, engine Solar Centaur menggunakan starter type motor pnuematik atau hidrolik. Untuk type pneumatik menggunakan twin pneumatic starter.



Air Inlet & Compressor Assy



Compressor dan air inlet assembly



Pada air inlet assembly terdapat tempat masuk udara (air intake) tipe annular yang terbuka 360 derajat. Air inlet housing merupakan ujung depan dari sebuah engine dan mendukung rotor kompresor dengan bearing no.1 yang terpasang dibagian depannya. Compressor assembly engine Solar Centaur didukung oleh 2 buah bearing tipe sleeve tilting dan terdiri atas : • 11 stage compressor rotor disk tipe aksial • 1 buah variable inlet guide vane • 2 buah variable stator • 9 buah stationary stator



COMBUSTOR ASSEMBLY : • Combustor Housing • Combustor Liner • Fuel Injecor & Manifold • Torch Igniter • Bleed Valve



Combustor dan gas producer assembly



TURBINE ASSEMBLY : Turbin pada mesin turbin gas industri umumnya tediri dari dua kelompok, yaitu :



Gas Producer Turbine (GPT) Merupakan kelompok turbin penggerak kompresor internal engine sebagai penyuplai udara ke ruang bakar. Power Turbine (PT) Merupakan kelompok turbin yang akan mengkonversi daya kalorific menjadi torsi atau daya mekanik yang akan dikopel ke beban seperti pompa, kompresor, generator, dan lain-lain



Untuk aplikasi pembangki listrik (GTG) umumnya GPT dan PT tidak terpisah yaitu dihubungkan menjadi satu poros, mesin tipe ini dikenal sebagai single shaft engine Sedangkan untuk aplikasi penggerak kompresor (GTC) umumnya GPT (Gas Producer Turbine) dan PT (Power Turbine) dirancang terpisah. GPT dihubungkan dengan kompresor internal engine (air compressor) sedangkan PT dihubungkan melalui kopling ke beban (gas compressor) sehingga poros mesin menjadi dua shaft yang terpisah, tipe engine seperti ini dikenal sebagai double shaft engine



Gas Producer Turbine (GPT) Assy Gas producer rotor turbine assembly terdiri dari G/P shaft dan 2 turbine rotor disk yang mana pemasangan/assemblynya dilakukan dengan proses thermal stretching pada turbine bolt-nya. G/P rotor ini ditumpu di bearing no. 3 type tilting. Sedangkan nozzle terdiri atas 3 stage nozzle assy. Pada beberapa jenis engine, daerah permukaan combuster housing dilapisi oleh “selimut” merupakan isolator dilapisi oleh stainless stell tipis untuk melindungi orang terhadap panas dan juga untuk mencegah terjadinya kebakaran luar.



Power Turbine & Exhaust Collector Assy Power turbine assy terdiri dari : •



• • •



Single stage turbine rotor yang ditumpu oleh dua sleeve bearing dimana salah satunya (No. 4 bearing) adalah type tilting Power turbine bearing housing Turbine exhaust diffuser Exhaust collector



Power Turbine pada engine Solar Centaur terdiri satu stage turbin aksial. Power turbine assy & exhaust collector



Sedangkan Power Turbine pada engine Solar Taurus terdiri dari 2 stage turbin aksial.



ENGINE EXTERNAL ACCESSORIES



Komponen eksternal industrial gas turbine engine



Air inlet duct, berfungsi untuk mengumpulkan dan mengarahkan udara sebelum masuk kearea air inlet. Air inlet Assembly, Berfungsi sebagai jalan masuk udara yang telah disaring dan merupakan rumah dari bearing no. 1. Variable guide vane system, berfungsi untuk mengatur debit aliran udara yang masuk kedalam engine dan membantu proses pencegahan terjadinya engine choke / stall selama proses akselerasi. Compressor case, Merupakan rumah / housing dari compressor rotor dan stator Compressor diffuser case, Berfungsi sebagai diffuser, menaikkan tekanan udara yang keluar dari kompresor tingkat / stage terakhir. Compressor bearing support housing, Merupakan rumah bagi bantalan rotor kompresor (bearing no. 2), tempat saluran masuk dan keluar oli pelumas dan juga berfungsi sebagai diffuser serta menyalurkan udara bertekanan kedalam ruang bakar. Turbine bearing support case, Merupakan rumah dari bantalan rotor turbin (bearing no. 3) yang juga berfungsi sebagai diffuser yang akan menaikkan tekanan dan menyalurkan udara bertekanan keruang bakar.



ENGINE EXTERNAL ACCESSORIES



Komponen aksesoris eksternal engine



Combustor housing, Berfungsi sebagai rumah dari ruang bakar, gas producer turbine dan nozzle. Exhaust Collector, Berfungsi untuk menyalurkan gas panas sisa hasil pembakaran ke atmosfir dan sebagai peredam suara. Variable guide vane actuator, Berfungsi untuk menggerakkan variable vane. Gas fuel manifold, Berfungsi untuk mengirimkan bahan bakar gas ke injektor. Fuel injectors, Berfungsi untuk menginjeksikan dan mengabutkan bahan bakar ke ruang bakar. Torch igniter dan Spark plug, Berfungsi sebagai nyala awal dari bahan bakar pada saat proses start. Bleed valve dan Duct, Berfungsi untuk membuang kelebihan udara dari kompresor ke exhaust selama proses akselerasi. Themocouple, Berfungsi untuk mengukur / memonitor temperatur gas yang keluar dari turbin



ENGINE SUPPORT SYSTEM Dalam operasinya Mesin Turbin Gas membutuhkan support dari beberapa sistem pendukung yang akan mendukung engine untuk beroperasi sesuai fungsinya yaitu membangkitkan tenaga (power).



Berikut ini merupakan sistem pendukung (support system) pada sebuah mesin turbin gas : • Air System FUEL SYSTEM • Oil System • Fuel System OIL / START LUBRICATION SYSTEM • Start System SYSTEM • Control System



AIR SYSTEM



ELECTRICAL (CONTROL) SYSTEM