===== TURBIN =====

Turbin merupakan salah satu peralatan utama yang digunakan pada sebuah [[suralaya:PLTU]] untuk Mengubah energi panas menjadi energi mekanik dan diteruskan putaranya ke poros Generator. 

==== 1. Pengertian dan Fungsi Turbin Uap ====

Turbin Uap adalah suatu alat yang merubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi energi makanik (putar). Uap yang keluar dari turbin pressure dan temperaturnya akan turun. Putaran diteruskan ke poros [[generator]] untuk merubah energi mekanik menjadi energi listrik. Uap yang keluar dari turbin dikondensasikan di [[condenser|kondenser]].

==== 2. Prinsip Kerja Turbin Uap ====

Suatu turbin dapat terdiri dari satu dua atau banyak silinder yang merupakan mesin rotasi berfungsi untuk merubah energi panas menjadi energi mekanik. Tiap silinder memiliki sebuah rotor yang disangga oleh bantalan-bantalan. Rotor-rotor tersebut disambung menjadi satu termasuk rotor generator. Ruang diantara rotor dengan rumah turbin (casing) terdiri dari rangkaian sudu-sudu tetap dan sudu-sudu gerak yang dijajarkan berselang-seling.



Sudu-sudu tetap dipasang di sekeliling bagian dalam rumah turbin, sedang rangkaian sudu gerak dipasang pada rotor. Bila ke dalam turbin dialirkan uap, maka energi panas yang dikandung uap akan diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros.

Mula-mula energi panas dalam uap diubah terlebih dahulu menjadi energi kinetik (kecepatan) dengan cara melewatkan uap melalui nosel-nosel. Uap berkecepatan tinggi kemudian diarahkan ke sudu-sudu sehingga menghasilkan putaran poros turbin dimana energi mekanik ini selanjutnya dapat digunakan untuk menggerakkan generator, pompa dan sebagainya. Perubahan energi panas menjadi energi kinetik terjadi didalam nosel (sudu diam) turbin, sedangkan perubahan energi kinetik menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran rotor turbin terjadi pada sudu jalan turbin.

{{ :unit_1-4:turbin:perubahan_energi.png?300 |}}
<WRAP centeralign> ** Gambar 1. Perubahan Energi ** </WRAP>

{{ :unit_1-4:turbin:prinsip_kerja_turbin_uap.png?300 |}}
<WRAP centeralign> ** Gambar 3. Prinsip Kerja Turbin Uap ** </WRAP>

Jadi didalam turbin, uap mengalami proses ekspansi yaitu penurunan tekanan dan mengalir secara kontinyu.   Akibat pengurangan tekanan uap didalam rangkaian sudu-sudu, maka kecepatan uap meningkat sangat tinggi. Kecepatan aliran uap tersebut akan bergantung pada selisih banyaknya panas uap sebelum dan sesudah ekspansi. Selisih banyaknya panas uap sebelum dan sesudah ekspansi didalam turbin dinamakan penurunan panas/heat drop.

==== 3. Jenis Sudu Turbin Uap ====
Berdasarkan azas tekanan uap yang digunakan untuk menggerakkan roda/rotor turbin sebelum masuk dan setelah keluar dari sudu-sudu yang terpasang pada roda tersebut, maka dikenal sudu impuls / aksi dan sudu reaksi.   Turbin uap untuk  pembangkit listrik saat ini umumnya terdiri dari kombinasi kedua macam sudu tersebut.


=== 3.1. Sudu Impuls ===

Sudu   impuls   juga   disebut   sudu   aksi   atau   sudu   tekanan   tetap,   adalah   sudu dimana uap mengalami ekspansi hanya dalam sudu-sudu tetap. Sudu-sudu tetap berfungsi sebagai nosel (saluran pancar) sehingga uap yang melewati akan mengalami peningkatan energi kinetik.Uap dengan kecepatan tinggi selanjutnya akan membentur (impuls) sudu-sudu gerak. Benturan antara uap dengan sudu gerak ini menimbulkan gaya yang mengakibatkan poros turbin berputar. Setelah memutar sudu gerak, selanjutnya uap diarahkan masuk ke dalam sudu tetap baris berikutnya.  Selama melintasi sudu gerak tekanan dan entalpi uap tidak berubah. Dengan demikian pada sudu impuls penurunan tekanan dan energi panas uap hanya terjadi pada sudu-sudu tetap atau nosel.

{{ :unit_1-4:turbin:prinsip_sudu_reaksi_dan_sudu_impuls.png?400 |}}
<WRAP centeralign> ** Gambar 4. Prinsip Sudu Reaksi dan Sudu Impuls ** </WRAP>

=== 3.2. Sudu Reaksi ===
Dalam suatu turbin yang terdiri dari 100 %  sudu-sudu reaksi, maka sudu-sudu gerak juga berfungsi sebagai nosel-nosel sehingga uap yang melewatinya akan mengalami peningkatan kecepatan dan penurunan tekanan. Peningkatan kecepatan ini akan menimbulkan gaya reaksi yang arahnya berlawanan dengan arah kecepatan uap

{{ :unit_1-4:turbin:profil_dan_karakteristik_sudu_reaksi_dan_impuls.png?300 |}}
<WRAP centeralign> ** Gambar 5. Profil dan Karakteristik Sudu Reaksi dan Impuls ** </WRAP>

Gaya reaksi pada sudu gerak inilah yang akan memutar  poros turbin. Uap selanjutnya dialirkan ke sudu tetap yang berfungsi untuk mengarahkan uap ke sudu gerak baris berikutnya.

Sudut dan profil sudu-sudu dibuat sedemikian rupa sehingga apabila turbin berputar pada kecepatan rancangannya uap akan mengalir dengan mulus melewati sudu-sudu tersebut sehingga dapat menurunkan erosi sampai pada tingkat minimum.

Pada sebuah roda/poros turbin sudu-sudu yang terpasang pada roda tersebut bisa terdiri dari satu baris sudu atau beberapa baris sudu. Setiap baris sudu terdiri dari sudu yang disusun melingkari roda turbin masing-masing dengan bentuk dan ukuran yang sama. Turbin dengan hanya satu baris sudu yang terpasang pada rotornya dinamai turbin bertingkat tunggal. Sedangkan turbin dengan beberapa baris sudu-sudu yang terpasang pada rotornya dinamai turbin bertingkat banyak (multi stages).

Ditinjau dari tekanan uap meninggalkan turbin, maka dapat dibedakan menjadi turbin kondensasi (condensing turbine) dan turbin tekanan lawan (back pressure turbine). Turbin kondensasi adalah turbin yang saluran keluarnya dihubungkan dengan kondensor, sehingga tekanan uap pada saluran keluar lebih kecil dari 1 atmosfir, sedangkan turbin tekanan lawan adalah turbin yang tekanan uap keluarnya diatas tekanan atmosfir. Turbin tekanan lawan jarang sekali digunakan.

=== 3.3. Sudu Impuls Reaksi ===
Didalam turbin reaksi proses ekspansi (penurunan tekanan) terjadi baik didalam sudu tetap maupun sudu gerak. Pada turbin reaksi baris sudu tetap maupun sudu gerak berfungsi sebagai nosel sehingga kecepatan relatif uap keluar setiap sudu lebih besar dari kecepatan relatif uap masuk sudu yang bersangkutan. Meskipun demikian kecepatan absolut uap keluar sudu gerak lebih kecil daripada kecepatan absolut uap masuk sudu gerak yang bersangkutan, karena sebagian energi kinetik diubah menjadi kerja memutar roda turbin.

Tekanan uap keluar sudu lebih rendah daripada tekanan uap masuk sudu yang bersangkutan sehingga akan memperbesar gaya aksial pada bantalan. Untuk mengetahui berapa besar penurunan entalpi uap didalam baris sudu gerak didalam satu tingkat, lazimnya dipakai parameter derajat reaksi (DR) yang didefinisikan sebagai :RUMUS

Sedangkan didalam turbin impuls penurunan tekanan hanya terjadi pada nosel, pada sudu gerak tidak terjadi penurunan tekanan (impuls 100%).
Namun demikian didalam praktek tidak dijumpai turbin reaksi 100% maupun impuls100%. Hal ini disebabkan karena selalu ada gesekan antara fluida kerja dengan startor dan rotor, sehingga di dalam sudu tetap maupun sudu gerak terjadi penurunan tekanan.

Pada turbin reaksi apabila sudu-sudu tetap dan sudu-sudu gerak profilnya sama, maka penurunan panas uap ketika melintasi tiap-tiap baris dari setiap tingkat akan menjadi sama. Turbin semacam ini disebut turbin dengan DR setengah atau lebih umum turbin reaksi 50%.

==== 4. Bagian Bagian utama Turbin Uap ====

Bagian bagian utama turbin ada 2 yaitu bagian yang berputar disebut Rotor sedang yang diam disebut Stator. Pada tiap bagian utama dilengkapi komponen yang mendukung kerja sistem turbin.
Bagian – bagian Turbin Uap :
  * Rotor (Sudu Jalan)
  * Stator (Sudu Tetap)
  * Katup Utama (Main Valve)
  * Poros (Shaft)
  * Rumah (Casing)
  * Bantalan (Bearing)

=== A. Turbin Tekanan Tinggi (HP Turbin) ===
Turbin tekanan tinggi mengekpansikan uap utama yang dihasilkan dari Superheater dengan tekanan 170 Kg/Cm2. Tekanan uap keluar turbin 41 Kg/Cm2, uap keluaran turbin HP turbin dipanaskan kembali pada bagian Reheater di Boiler untuk menaikan Entalpi uap. Uap Reheat ini selanjutnya diekspansikan di Turbin IP.

  * Jumlah Turbin 	: 1 Buah
  * Jumlah sudu-sudu	: 1 Pasang sudu Impuls (Tingkat 1), 10 tingkat sudu reaksi (tingkat 2 sampai dengan 11)
  * Arah Ekspansi uap 	: Kebelakang (kearah pedestal)

=== B. Turbin Tekanan Menengah (IP Turbin) ===
Turbin IP mengekspansikan uap reheat dengan tekanan 37 kg/cm2 dan uap keluar turbin dengan tekanan 8.6 kg/cm2.
Data turbin IP :
  * Jumlah turbin 		: Satu buah
  * Jumlah sudu-sudu	: 10 tingkat sudu reaksi
  * Item Daftar Tidak BerurutArah Ekspansi 		: Kedepan (kearah Generator)

=== C. Turbin Tekanan Rendah (LP Turbin) ===

Turbin LP mengekspansikan uap bertekanan 8.6 kg/cm2 dan uap keluar dengan tekanan 55.6 mmHg. (Vacuum). Kondisi vacuum ini tercipta didalam kondensor.
Data turbin LP:
  * Jumlah turbin 		: 2 buah (LP1 dan LP2)
  * Jumlah sudu-sudu 		: 8 tingkat sudu reaksi 
  * Arah ekspansi uap LP1	: kedepan dan kebelakang
  * Arah ekspansi uap LP2	: kedepan dan kebelakang

Turbin HP didesain sedemikian rupa sehingga menghasikan resultan gaya aksial yang sama dengan turbin IP, arah gaya aksial pada turbin HP kebelakang sedangkan turbin IP kedepan sehingga saling mengimbangi. Pada turbin tekanan rendah pasangan LP1, turbin 1 arah gaya aksial kebelakang dan turbin 2 kedepan, karena kondisi fisik keduanya sama maka gaya aksial nol. Hal yang sama terjadi pada pasangan LP2.

==== 4.1 Stator ====
Stator turbin pada dasarnya terdiri dari dua bagian, yaitu casing dan sudu diam (fixed blade). Namun untuk tempat kedudukan sudu-sudu diam dipasang diafragma.

=== 4.1.1 Casing ===
Casing atau shell adalah suatu wadah berbentuk menyerupai sebuah tabung dimana rotor ditempatkan. Pada ujung casing terdapat ruang besar mengelilingi poros turbin disebut exhaust hood, dan diluar casing dipasang bantalan yang berfungsi untuk menyangga rotor. Pedestal yang berfungsi untuk menempatkan bantalan sebagai penyangga rotor juga dipasangkan pada casing. Umumnya salah satu pedestal diikat (anchored) mati kepondasi. Sedang yang lain ditempatkan diatas rel peluncur (Sliding feet) sehinggga casing dapat bergerak bebas akibat pengaruh pemuaian maupun penyusutan (turbine expansion).
Biasanya pedestal yang diikat pada pondasi adalah pedestal sisi tekanan rendah atau sisi yang berdekatan dengan generator (generator end). Sedang sisi yang lain dibiarkan untuk dapat bergerak dengan bebas. Ketika temperatur casing dan rotor naik, maka seluruh konstruksi turbin akan memuai. Dengan penempatan salah satu pedestal diatas rel peluncur, maka seluruh bagian turbin dapat bergerak dengan bebas ketika memuai.

== a. Konfigurasi Casing ==
  * Casing utuh untuk turbin ukuran kecil
  * Casing terpisah (Split Casing) untuk turbin ukuran besar, ada 2 bagian atas dan bawah yang diikat dengan baut

== b. Rancangan Casing ==
  * Single casing - Turbin dengan single casing umumnya diterapkan pada rancangan turbin-turbin lama dan kapasitas kecil.
