~ Pelaksanaan Turbin Air
Pelaksanaan Elektrikalmekanikal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Pemilihan Turbin
v Turbin impuls (cross-flow, pelton & turgo)
untuk jenis ini, tekanan pada setiap sisi sudu geraknya lrunnernya - bagian turbin yang berputar - sama.
v Turbin reaksi ( francis, kaplanlpropeller)
Daerah
aplikasi berbagai jenis turbin air relatif spesifik. Pada beberapa
daerah operasi memungkinkan digunakan beberapa jenis turbin. Pemilihan
jenis turbin pada daerah operasi yang overlaping ini memerlukan
perhitungan yang lebih mendalam. Pada dasarnya daerah kerja operasi
turbin menurut Keller2 dikelompokkan menjadi:
Low head powerplant: dengan tinggi jatuhan air (head) :S 10 M3
Medium head power plant:: dengan tinggi jatuhan antara low head dan
high-head High head power plant: dengan tinggi jatuhan air yang memenuhi
persamaan
H ≥ 100 (Q)0-113
dimana, H =head, m Q = desain debit, m 31s
Secara umum hasil survey lapangan mendapatkan potensi pengembangan
PLTMH dengan tinggi jatuhan (head) 6 - 60 m, yang dapat dikattegoirikan
pada head rendah dan medium.
Tabel Daerah Operasi Turbin
2. Kriteria Pemilihan Jenis Turbin
Pemilihan
jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari
jenis-jenis turbin, khususnya untuk suatu desain yang sangat spesifik.
Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan
mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem
operasi turbin, yaitu :
v
Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yang akan
dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang
mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai contoh : turbin pelton
efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara turbin propeller
sangat efektif beroperasi pada head rendah.
v Faktor daya (power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit yang tersedia.
v
Kecepatan (putaran) turbin ang akan ditransmisikan ke generator.
Sebagai contoh untuk sistem transmisi direct couple antara generator
dengan turbin pada head rendah, sebuah turbin reaksi (propeller) dapat
mencapai putaran yang diinginkan, sementara turbin pelton dan crossflow
berputar sangat lambat (low speed) yang akan menyebabkan sistem tidak
beroperasi.
Ketiga faktor di atas seringkali diekspresikan sebagai "kecepatan spesifik, Ns", yang didefinisikan dengan formula:
Ns = N x P0.51W .21
dimana :
N = kecepatan putaran turbin, rpm
P = maksimum turbin output, kW
H = head efektif , m
Output turbin dihitung dengan formula:
P=9.81 xQxHx qt (2)
dimana
Q = debit air, m 3 ldetik
H = efektif head, m
ilt = efisiensi turbin
= 0.8 - 0.85 untuk turbin pelton
= 0.8 - 0.9 untuk turbin francis
= 0.7 - 0.8 untuk turbin crossfiow
= 0.8 - 0.9 untuk turbin propellerlkaplan
Kecepatan
spesifik setiap turbin memiliki kisaran (range) tertentu berdasarkan
data eksperimen. Kisaran kecepatan spesifik beberapa turbin air adalah
sebagai berikut:
Dengan
mengetahui kecepatan spesifik turbin maka perencanaan dan pemilihan
jenis turbin akan menjadi lebih mudah. Beberapa formula yang
dikembangkan dari data eksperimental berbagai jenis turbin dapat
digunakan untuk melakukan estimasi perhitungan kecepatan spesifik
turbin, yaitu :
Dengan mengetahui besaran kecepatan spesifik maka dimensi dasar turbin dapat diestimasi (diperkirakan).
Pada perencanaan PLTMH ini, pilihan turbin yang cocok untuk lokasi yang tersedia adalah :
Pemilihan jenis turbin tersebut berdasarkan ketersediaian teknologi
secara lokal dan biaya pembuatan/pabrikasi yang lebih murah dibandingkan
tipe lainnya seperti pelton dan francis. Jenis turbin crosstlow yang
dipergunakan pada perencanaart ini adalah crossfiow T-14 dengan diameter
runner 0.3 m. Turbin tipe ini memiliki efisiensi maksimum yang baik
sebesar 0.74 dengan efisiensi pada debit 40% masih cukup tinggi di atas
0.6. Sementara untuk penggunaan turbin propeller open flume pabrikasi
lokal ditetapkan efisiensi turbin sebesar 0.75.
Penggunaan kedua jenis turbin tersebut untuk pembangkit tenaga air skala
mikro (PLTMH), khususnya crossfIlow T-14 telah terbukti handai di
lapangan dibandingkan jenis crossfiow lainnya yang dikembangkan oleh
berbagai pihak (lembaga penelitian, pabrikan, import).
Putaran turbin baik propeller open flume head rendah dan turbin
crossflow memiliki kecepatan yang rendah. Pada sistem mekanik turbin
digunakan transmisi sabuk flatbelt dan pulley untuk menaikkan putaran
sehingga sama dengan putaran generator 1500 rpm. Efisiensi sistem
transmisi mekanik flat belt diperhitungkan 0.98. Sementara pada sistem
transmisi mekanik turbin propeller open flume menggunakan sabuk V,
dengan efisiensi 0.95.
|