Turbin Kaplan [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM OPERASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR



OPERASI TURBIN KAPLAN Nama Anggota Kelompok



:



1. Irham Faurizal Ramadhan 2. Kamilia Fitria Maharani 3. Masrurroh Anggeraini 4. Michael Leonardo 5. Muhammad Farras Ilham 6. Muhammad Iqbal Syahputera 7. Muhammad Yahya Ayasy 8. Nadiyah Nurul Aini



Kelompok



: 2 (dua)



Tanggal Praktikum



: 16 Desember 2016



Tanggal Penyerahan Laporan



: 23 Desember 2016



Dosen Pembimbing



: Arifia Ekayuliana, M.T.



PROGRAM STUDI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI JAKARTA 2016 i



KATA PENGANTAR



Puji syukur selalu kami haturkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kami nikmat sehat dan kelancaran dalam menyelesaikan laporan “Operasi Turbin Kaplan”. Laporan dibuat sebagai tanda bahwa kami telah mengikuti praktik mata kuliah Operasi Pembangkit Tenaga Air (Turbin Kaplan), yang dilakukan di Laboraturium Energi dengan peralatan yang ada di dalamnya. Praktik ditujukan untuk mengenalkan karakteristik turbin Kaplan, bagaimana cara mengoperasikannya serta menganalisa data hasil pengukuran selama percobaan. Dalam kesempatan ini kami mengucapkan banyak terimakasih kepada Arifia Ekayuliana, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing mata kuliah Operasi Pembangkit Tenaga Air (Turbin Kaplan), dan mas Irfan yang telah membantu dalam pelaksanakan praktik ini. Semoga dengan adanya laporan ini dapat menjadi referensi di masa hadapan, dan juga menambah ilmu pada mata kuliah Operasi Pembangkit Tenaga Air (Turbin Kaplan), baik dalam analisa data maupun karakter turbin Kaplan itu sendiri. Selanjutnya kami pum memohon maaf apabila adanya kekurangankekurangan pada laporan ini, semoga kekurangan yang ada kedepannya dapat disempurnakan.



Depok, 22 Desember 2016



ii



DAFTAR ISI



KATAPENGANTAR ............................................................................................ ii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ................................................................................................1 I.2 Tujuan Praktikum ............................................................................................2 I.3 Pelaksanaan ....................................................................................................2 BAB II LANDASAN TEORI II.1 Dasar Teori Turbin Kaplan ...........................................................................3 II.2 Keuntungan dari Turbin Kaplan ....................................................................6 II.3 Kerugian dari Turbin Kaplan .........................................................................6 II.4 Konstruksi ......................................................................................................7 II.5 Formula pada Pengoperasian Turbin Kaplan .................................................8 BAB III PROSEDUR PRAKTIKUM III.1. Peralatan Praktikum...................................................................................10 III.2. Persiapan Pengoperasian ..........................................................................12 III.3. Prosedur Start Up ......................................................................................12 III.4. Prosedur Shutdown ....................................................................................12 III.5. Penjelasan Rangkaian ...............................................................................13 III.6. Gambar Rangkaian ...................................................................................14 BAB IV HASIL PRAKTIKUM IV.1. Data Pengukuran .......................................................................................15 IV.2. Analisa Data ..............................................................................................16 BAB V PENUTUP V.1. Kesimpulan .................................................................................................23 V.2. Saran ...........................................................................................................23 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... LAMPIRAN ..............................................................................................................



iii



BAB I PENDAHULUAN



I.1



Latar Belakang Untuk memperoleh daya listrik guna memenuhi kebutuhan sehari-hari,



beberapa pembangkit dengan memakai tenaga alam yang ramah lingkungan seharusnya dimanfaatkan dengan mengambil potensi alam yang justru ada di sekeliling kita misalnya sinar matahari, air, angin serta sumber energi nir-konvensional yang terbarui dari lautan. Energi yang berasal dari laut merupakan alternatif energi “terbarukan” termasuk sumberdaya non-hayati yang memiliki potensi besar untuk dikembangkan. Laut sebagai “Last Frontier” di bumi memang menjadi tujuan akhir menjawab tantangan kekurangan energi. Diperkirakan potensi laut mampu memenuhi empat kali kebutuhan listrik dunia sehingga tidak mengherankan berbagai negara maju telah berlomba memanfaatkan energi ini. Secara umum, lautan dapat memproduksi dua tipe energi yaitu energi dari kandungan air laut, perbedaan suhu dan salinitas (termodinamika) serta energi gelombang dan arus (mekanik/kinetika). Indonesia yang terletak di garis katulistiwa, hampir sepanjang tahun mendapat sinar matahari sekaligus memiliki lautan luas serta garis lingkar pantai yang panjang. Artinya kita memiliki sumber energi potensial yang sangat besar dan tidak ada habisnya. Dengan kondisi alam ini sudah semestinya kita tidak perlu khawatir akan kehabisan sumber energi. Persoalannya tinggal bagaimana kita memanfaatkan dan mengelola potensi ini. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan salah satu pembangkit non termal dan juga termasuk pembangkit yang renewable energy. Cara kerjanya adalah memanfaatkan energi potensial pada air yang kemudian dikonversikan menjadi energi mekanik. Energi mekanik inilah yang selanjutnya akan memutar poros (batang penyambung) pada generator sehingga menghasilkan energi listrik. Listrik tersebut akan didistribusikan kepada konsumen yang nantinya digunakan untuk kebutuhan sehari – hari.



1



PLTA bekerja berdasarkan tinggi jatuh dan debit air suatu reservoir. Dari sinilah dapat diklasifikasikan jenis – jenis turbin air, ada tiga jenis turbin air yang biasa dipakai yaitu turbin pelton, francis dan Kaplan. Turbin Kaplan adalah peralatan mekanik yang berfungsi mengonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik. Turbin ini efektif bekerja pada ketinggian jatuh air yang rendah sekitar namun dengan debit air yang tinggiberkisar . Turbin kaplan memiliki bentuk menyerupai kipas dengan alur aliran air . I.2



Tujuan Praktikum Dengan dilakukannya praktikum ini diharapakan: a) Mahasiwa dapat mengoperasikan PLTA skala lab, dengan menggunakan jenis turbin kaplan. b) Untuk mengetahui daya pompa ketika low dan high terhadap debit dari hasil percobaan praktikum. c) Untuk mengetahui daya turbin ketika low dan high terhadap debit dari hasil percobaan praktikum.



I.3



Pelaksanaan Praktikum ini merupakan kegiatan dari mata kuliah operasi unti



pembangkit listrik tenaga air (Turbin Kaplan). Adapun rinciannya sebagai berikut: a.) Mata Kuliah



: Operasi PLTA (Turbin Kaplan)



b.) Tempat



: Lab Konversi Energi, Area PLTA



c.) Waktu



: 16 Desember 2016



2



BAB II LANDASAN TEORI



II.1



Dasar Teori Turbin Kaplan Turbin adalah perangkat hidro-mekanik yang dapat mengonversikan energi



dalam air (kecepatan dan tekanan) menjadi energi kinetik. Turbin Kaplan didesain untuk aliran yang besar dan Head yang bervariasi. Turbin Air dapat diklasifikasikan dengan berbagai cara, namuna yang paling utama adalah dengan melihat cara turbin mengbah energi air menjadi energy puntir. Adapun macamnya adalah : 



Turbin impuls Penggerak turbin secara langsung mengubah tenaga kinetic dan tekanan secara bersamaan menjadi energy mekanik. Yang temasuk dalam tipe ini adalah turbin baling – baling, Kaplan, francis dan dariaz.







Turbin reaksi Tekanan air keluar melalui mulut pipa pemancar dan mengenai sudu – sudu. Contohnya turbin pelton.



A.



Daya Turbin (Horizontal Axist Water turbine) Besar tenaga yang dihasilkan oleh sebuah turbin adalah: P = 0.5 x m x v2.......( 2.1 )



Dimana, P = daya output effective, watt m = massa air laut yang melewati suatu luasan per satuan waktu v = kecepatan air laut, m3/s 3



1.



Massa air laut ( m ) Besar air laut dapat dihitung berdasarkan jumlah massa air yang melalui



sudu turbin dengan rumus : Q = A x V x 𝜌 .............( 2.2) Maka rumus 2.2 disubstitusikan persamaan 2.1 sehingga persamaan menjadi P = 0.5 x 𝜌 x v3 x A .............( 2.3 ) Dimana, 𝜌 = massa jenis air laut A = luasan yang dilalui air laut.



B.



Putaran Turbin Untuk merencanakan putaran turbin terlebih dahulu kita ketahui besarnya



putaran generator yang akan digunakan . putaran ini juga menjadi putaran turbin yang direncanakan. Putaran generator ditentukan dengan persamaan Ng=60 x f / P ( Rpm ) ...................( 2. 4)



C.



Desain dan Aplikasi Pemilihan turbin kebanyakan didasarkan pada head air yang didapatkan dan



kurang lebih pada rata-rata alirannya. Umumnya, turbin impuls digunakan untuk tempat dengan head tinggi, dan turbin reaksi digunakan untuk tempat dengan head rendah. Turbin Kaplan baik digunakan untuk semua jenis debit dan head, efisiiensinya baik dalam segala kondisi aliran. Turbin kecil (umumnya dibawah 10 MW) mempunyai poros horisontal, dan kadang dipakai juga pada kapasitas turbin mencapai 100 MW. Turbin Francis dan Kaplan besar biasanya mempunyai poros / sudu vertikal karena ini menjadi penggunaan paling baik untuk head yang didapatkan, dan membuat instalasi generator lebih ekonomis. Poros Pelton bisa vertikal maupun horisontal karena ukuran turbin lebih kecil dari head yang di dapat atau tersedia. Beberapa turbin impuls menggunakan beberapa semburan air tiap semburan untuk meningkatkan kecepatan spesifik dan keseimbangan gaya poros. Adapun tipe penggunaan turbin adalah sebagai berikut · 



Kaplan



2