Sistem tenaga turbin uap pada kapal

TUGAS 7 Sistem Transmisi Turbin Uap Fat Fathin hin Muha Muham mma mad d Mahd Mahdh hudhu udhu

4216 42 1610 1010 1007 07

 Jurusan Teknik Sistem Sistem Perkapalan Perkapalan Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Keputih, Sukolilo, Surabaya 60111

1. Introduction Introduction

Prinsip kerja dari Sistem Propulsi Kapal adalah  Motor Induk sebagai sumber daya utama utama memberi memberikan kan daya keluatnya keluatnya ke Propulsor melalui melalui Sistem Transmisi aya ! "esarnya Propul ulso sorr tergantu daya daya yang yang dise disera rap p oleh oleh Prop tergantung ng pada besarnya besarnya e#isiens e#isiensii sistem sistem transmis transmisii Propul ulso sorr ini ters terseb ebut ut!! $aya $aya yang yang dise disera rap p oleh oleh Prop inilah lah yang yang selanj selanjut utnya nya diguna digunakan kan untuk untuk mendorong kapal! Pada Pada Pengop Pengopera erasia sian n kapal kapal di laut% laut% suatu suatu kapal kapal harus harus bisa bisa mempe memperta rtahan hankan kan ke&epata ke&epatan n dinas seperti seperti yang diren&akan% diren&akan% 'al tersebut tersebut mengartikan mengartikan bah(a suatu kapal harus harus memp mempuny unyai ai ran&an ran&angan gan siste sistem m propu propulsi lsi )pengg )penggera erak* k* yang yang mam mampu pu menga mengatas tasii keseluru keseluruhan han resistan&e resistan&e untuk untuk memenuhi memenuhi ke&epeatan ke&epeatan dinas yang diren&anak diren&anakan! an! Pada umumnya% sistem propulsi kapal dibagi menjadi + bagian utama yakni main engine% sistem transm transmisi isi%% dan alat gerak! gerak! Ketig Ketigaa hal bagian bagian terseb tersebut ut merup merupaka akan n suatu suatu yang saling saling berhubungan dan menjadi suatu kesatuan% oleh karena itu kesalahan dalam peran&angan akan mengakibatkan Ke&epatan dinas kapal tidak sesuai dengan yang diren&anakan% ,ntuk itu kita sebagai desaigner harus mengerti betul konsepan sistem transmisi tenaga ini! Pada penerapannya banyak kapal yang menggunakan diesel engine sebagai sistem sistem trans transmi misi si tenag tenagaa nya yang yang menggu menggunak nakan an panas panas kompre kompresi si untuk untuk men&ip men&iptak takan an penyal penyalaan aan dan memba membakar kar bahan bahan bakar bakar yang yang telah telah diinj diinjeks eksikan ikan ke dalam dalam ruang ruang bakar! bakar! -etapi -etapi tidak tidak semua semua kapal kapal mengg mengguna unakan kannya nya!! $i era mo moder dern n ini juga juga terda terdapat pat siste sistem m trasnmisi tenaga selain diesel engine yaitu seperti tenaga turbin uap yang menghasilkan tenaga dari kon.ersi energi baik energi kimia atau energi nuklir! Selain itu juga terdapat tenaga tenaga nuklir nuklir yang energinya energinya dihasilk dihasilkan an dari perpe&ahan perpe&ahan dua inti atom yang tidak tidak stabil stabil meme&ah menjadi dua inti atom yang lebih ke&il! Selain tenaga turbin uap dan nuklir% juga ada tenaga tenaga turbin turbin gas -urbin -urbin yang dengan dengan gas sebagai sebagai #luidan #luidanya ya dan kerjan kerjanya ya gas diperoleh dari pembakaranbahan bakar &air yang mudah terbakar! $alam pemilihan sistem trasnmisi tenaga tersebut akan terdapat kelebihan dan kekurangan dari mesinnya sendiri! 2. Turbin Turbin Uap

-urbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putara putaran n poros poros turbi turbin! n! Poros Poros turbin turbin%% lan lansun sung g atau atau dengan dengan bantu bantuan an roda roda gigi gigi reduks reduksi% i%

Sistem Transmisi Turbin Uap

2

dihubungkan dengan mekanisme yang akan digerakkan! -ergantung pada jenis mekanisme yang digunakan% turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang seperti pada bidang industri% untuk pembangkit tenaga listrik dan untuk transportasi! Pada proses perubahan energi potensial menjadi energi mekanisnya yaitu dalam bentuk putaran poros dilakukan dengan berbagai &ara! Pada dasarnya turbin uap terdiri dari dua bagian utama% yaitu stator dan rotor yang merupakan komponen utama pada turbin kemudian di tambah komponen lainnya yang meliputi pendukunnya seperti bantalan% kopling dan sistem bantu lainnya agar kerja turbin turbin dapat dapat lebih lebih baik! baik! Sebua Sebuah h turbi turbin n uap meman meman#aat #aatkan kan energi energi kinet kinetik ik dari dari #luida #luida kerjanya yang bertambah akibat penambahan energi termal!

/ambar 1! -urbin ,ap -urbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin! Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen lain% dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan! -ergantung dari jenis mekanisme yang digerakka digerakkan n turbin turbin uap dapat digunakan digunakan pada berbagai berbagai bidang industri industri%% seperti seperti untuk pembangkit listrik! 2.1 Komponen-komponen Turbin Turbin Uap 1! Sha#t Seals Sha#t seals adalah bagian dari turbin antara poros dengan &asing yang ber#ungsi untuk men&egah uap air keluar dari dalam turbin mele(ati selasela antara poros dengan &asing akibat perbedaan tekanan dan juga untuk men&egah udara masuk ke dalam turbin )terutama turbin P karena tekanan uap air yang lebih .akum* selama turbin uap beroperasi!

Sistem Transmisi Turbin Uap

3

/ambar 2! Sha#t seal -urbin uap menggunakan sistem labyrinth seal untuk sha#t seals! Sistem ini berupa bagian yang berkelakkelok pada poros dan &asingnya yang kedua sisinya saling bertemu se&ara berselangseling! ntara labyrinth poros dengan labyrinth &asing ada sedikit rongga dengan jaraj tertentu! Sistem ini bertujuan untuk mengurangi tekana tekanan n uap air di dalam dalam turbi turbin n yang yang masuk masuk ke selase selasela la labyri labyrinth nth sehing sehingga ga tekanan antara uap air dengan udara luar akan men&apai nilai yang sama pada titik titik terte tertentu ntu!! Selai Selain n adanya adanya siste sistem m labyri labyrinth nth seal% seal% ada satu satu siste sistem m tam tambah bahan an bernama sistem seal  gland steam! Sistem ini bertugas untuk menjaga tekanan di labyrinth seal pada nilai tertentu terutama pada saat start up a(al atau shut do(n turbin dimana pada saat tersebut tidak ada uap air yang masuk ke dalam turbin uap! 2! -urbine "earings "earing 3 bantalan pada turbin uap memiliki #ungsi sebagai berikut Menahan diam komponen rotor se&ara aksial Menahan berat dari rotor Menahan berbagai ma&am gaya tidak stabil dari uap air terhadap sudu turbin Menaha Menahan n gaya gaya kineti kinetik k akibat akibat dari dari sisasi sisasisa sa ketid ketidaks aksei eimba mbanga ngan n atau atau ketidakseimbangan ketidakseimbangan karena kerusakan sudu )antisipasi* Menahan gaya aksial pada beban listrik yang ber.ariasi   





 5enis bearing yang digunakan digunakan dalam desain turbin uap yaitu thrust bearing% bearing% journal bearing% dan kombinasi antara keduanya! Selain itu juga dibutuhkan sebuah sistem pelu peluma masa san n meng menggu guna nakan kan oli% oli% yang yang se&a se&ara ra teru terusm smen ener erus us disi disirk rkul ulas asii dan dan didinginkan untuk melumasi bearing yang terus mengalami pergesekan pada saat turbin uap beroperasi normal!

Sistem Transmisi Turbin Uap



/ambar +! 5ournal "earing +! "alan&e Piston Pada turbin uap% ada 0 gaya reaksi dari sudu yang berputar menghasilkan gaya aksial terhadap sisi belakang dari silinder pertama turbin% gaya inilah yang perlu dila(an oleh sistem balan&e piston! 4! -urbine Stop 8al.es tau disebut juga 9mergen&y Stop 8al.e karena ber#ungsi untuk mengisolasi turbin dari supply uap air pada keadaan darurat untuk menghindari kerusakan atau juga o.erspeed! ! -urbine :ontrol 8al.e "er#ungsi untuk mengontrol supply dari uap air yang masuk ke dalam turbin sesuai dengan sistem kontrol yang bergantung pada besar beban listrik! 6! -urning $e.i&e dalah suatu mekanisme untuk memutar rotor dari turbin pada saat start a(al atau pada saat setelah shut do(n untuk men&egah terjadinya distorsi3bending akibat dari proses pemanasan atau pendinginan yang tidak seragam pada rotor! 2.2 Klasifikasi Turbin Uap -urbin ,ap dapat diklasi#ikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda berdasarkan pada konstruksinya% prinsip kerjanya dan menurut peoses penurunan tekanan uap sebagai berikut

a! Klasi#ikasi -urbin berdasarkan Prinsip Kerjanya 1! -urbin ;mpulse -urbin ini merubah arah dari aliran #luida berke&epatan tinggi menghasilkan putaran impuls dari turbin dan penurunan energi kinetik dari aliran #luida! -idak ada perubahan tekanan yang terjadi pada #luida% penurunan tekanan terjadi di noegara yang mengalami musim dingin% banyak rumah yang memiliki &erobong asap di atapnya!

1

Sistem Transmisi Turbin Uap

/ambar 1! :erobong di Kapal ! S(it&h"oard 9le&tri&al s(it&h board atau dinamakan panel listrik adalah suatu susunan peralatan listrik 3 komponen listrik yang dirangkai atau disusun sedemikian rupa didalam suatu papan &ontrol )board*sehingga saling berkaitan dan membentuk #ungsi sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan! s(it&hboard mempunyai #ungsi utama yaitu untuk mengoperasikan generator yang meliputi starting % running% stoping% emergen&y stop dan dilengkapi dengan proteksi dan monitoring baik proteksi dan monitoring terhadap diesel engine maupun terhadap alternator )generator*!

/ambar 16! S(it&h"oard di Kapal

Sistem Transmisi Turbin Uap

1!

6! Kondensor Kondensor adalah suatu alat yang terdiri dari jaringan pipa dan digunakan untuk mengubah uap menjadi 9M! Motor asinkron ;9: berbasis metrik )milimeter*% sedangkan motor listrik >9M berbasis imperial )in&h*% dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepo(er )hp* maupun kiloDatt )kD*!

1"

Sistem Transmisi Turbin Uap

/ambar 1A! Motor istrik Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik! Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnet! Sebagaimana kita ketahui bah(a  kutubkutub dari magnet yang senama akan tolakmenolak dan kutubkutub tidak senama% tarikmenarik! Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar% dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap! 7! "aterai "aterai adalah suatu komponen yang digunakan untuk menyimpan daya yang berasal dari energi aksial yang dirubah menjadi energi listrik oleh suatu komponen yang bernama alternator menjadi energi listrik dan dialirkan oleh generator menuju ke s(it&hboard sebelum dialirkan menuju komponen lainnya yang membutuhkan aliran listrik sebagai sumber tenaga agar dapat bekerja!

Sistem Transmisi Turbin Uap

17

/ambar 1B! "aterai di kapal A! Poros Poros3poros balingbaling mempunyai #ungsi sebagai penerus tenaga mekanik dari mesin induk kebalingbaling sehingga dapat menghasilkan tenaga dorong pada kapal! Eang perlu diketahui adalah bah(a kedudukan poros propeller dengan mesin induk adalah harus segaris atau dengan kata lain harus dalam satu garis sumbu! 5ika kelurusan garis atau sumbu poros dan mesin induk belum ter&apai maka perlu dibuat tambahan dudukan untuk mesin atau mengurangi tinggi dengan jalan mengurangi tebal bantalan% asalkan tebal bantalan masih dalam batas yang memenuhi kriteria tebal minimum suatu bantalan! "antalan juga digunakan untuk mengurangi terjadinya getaran pada poros yang mengakibatakan berkurangnya e#ekti#itas poros propeller juga untuk menghindari terjadinya de#ormasi pada poros propeller!

/ambar 20! =angkaina Poros pada kapal Pada umumnya poros balingbaling dibagi menjadi + bagian yaitu% Poros tekan% poros antara% dan yang terakhir poros ekor! "agianbagian ini punya peranan atau #ungsi masingmasing! #ungsi dan penjelasannya adalah sebagai berikut 

1%

Sistem Transmisi Turbin Uap

a* Poros tekan% adalah poros yang ber#ungsi untuk men&egah timbulnya gaya aksial yang disebabkan oleh adanya gaya dorong dari balingbaling yang dapat mengakibatkan kerusakan pada motor induk! Pada kapalkapal yang berukuran ke&il poros tekan dan bantalan sudah terdapat didalam kotak roda gigi )gear bo@* yang biasanya sudah di hubungkan dengan motor induk! b* Poros antara mempunyai #ungsi untuk menghubungkan poros tekan dengan poros ekor% dimana penyambungnya dilakukan dengan kopling atau #lens! -etapi pada kapalkapal yang menggunakan motor yang letaknya terlalu jauh dari buritan kapal%maka poros antara dapat dipasang lebih dari satu dengan tujuan untuk mempermudah dalam (aktu pemasangan dan pembongkaran pada saat perbaikan &* Poros ekor% bagian poros yang terakhir ini ber#ungsi sebagai tempat dudukan dari balingbaling atau propeller% dimana pada bagian ujung poros ini diberi &ela pengun&i mur dan ulir yang berla(anan arah dengan putaran poros balingbaling agar pada saat balingbaling berputar tidak akan lepas dari kedudukannya! $an untuk men&egah balingbaling bergerak dari posisinya maka dapat dipasang sebuah pen penahan atau pasak yang terletak pada kedudukan balingbaling! "iasanya kekuatan pen3pasak lebih rendah dari material atau bahan dari baling baling dengan tujuan apabila terjadi hentakan atau benturan yang keras terhadap balingbaling pada saat sedang beroperasi% maka pin3pasak tersebut akan lebih dahulu rusak sehingga kerusakan yang lain dapat di hindarkan! ,tuk menghindari terjadinya kerusakan adalah bijaksana jika setiap kali jad(al pen&abutan Poros Propeller disaat kapal melakukan $o&king )umumnya saat Sur.ey Spesial* harus dilakukan pemeriksaan kelurusan dari Poros Propeller!

B! Propeller Propeler)balingbaling* adalah kitiran untuk menjalankan kapal! Kitiran ini memindahkan tenaga dengan mengkon.ersi gerakan rotasi menjadi daya dorong untuk menggerakkan sebuah kendaraan seperti kapal atau kapal selam untuk melalui suatu massa seperti air dengan memutar dua atau lebih bilah kembar dari sebuah poros utama! "ilahbilah dari sebuah propeler berperan sebagai sayap berputar% dan memproduksi gaya yang mengaplikasikan Prinsip "ernoulli dan 'ukum gerak >e(ton% menghasilkan sebuah perbedaan tekanan antara permukaan depan dan belakang bilah tersebut! -ipe suatu kapal sangat berpengaruh terhadap pendesaianan propeller karena untuk beberapa tipe kapal digunakan desian propeller yang khusus! da ma&amma&am jenis propeller yang digunakan dalam kapal% kembali lagi pada kebutuhan dan jenis kapal tersebut% jenis propeller yang biasa digunakan antara lain  a* Fixed Pitch Propeller (FPP) Fi@ed Pit&h Propeller )FPP* atau yang disebut tipe balingbaling dengan pit&h tetap! -ipe propeller ini biasa digunakan untuk kapal besar dengan rpm relati# rendah dan torsi yang dihasilkan tinggi% pemakaian bahan bakar lebih ekonomis% noise atau getaran minimal% dan ka.itasi minimal!

Sistem Transmisi Turbin Uap

1&

/ambar 21! Fi@ed Pit&h Propeller)FPP* Propeller tipe ini adalah jenis balingbaling paling banyak digunakan pada kapal laut! FPP menghasilkan gaya dorong melalui gaya li#t yang dihasilkan oleh blade balingbaling! "agian blade propeller yang digunakan mirip dengan air#il yang bekerja pada beberapa sudut aliran #luida! b* Controllable Pitch Propeller (CPP) :ontrollable Pit&h Propeller ):PP* atau tipe propeller dengan pit&h yang dapat diubahubah! Propeller ini merupakan balingbaling kapal dengan langkah daun propeller yang dapat diubahubah sesuai dengan kebutuhan misalnya untuk rpm rendah biasa digunakan pit&h yang besar dan rpm tinggi digunakan pit&h yang rendah!

/ambar 22 ! :ontrollable Pit&h Propeller ):PP* "alingbaling :PP juga e#ekti# digunakan bila kapal manu.er serta gerak mundur dengan hanya mengubah putaran atau mengubah arah pit&h balingbaling pada putaran konstan! 'al ini se&ara signi#ikan dapat mengurangi (aktu yang dibutuhkan untuk mengubah arah dorong kapal serta dapat men&iptakan pemakaian bahan bakar see#ekti# mungkin! -ipe propeller ini biasanya digunakan oleh kapal ikan dan kapal tug boat! >amun yang perlu diingat bah(a :PP hanya memiliki satu desain pit&h% mengubah posisi pit&h berarti mengurangi e#isiensi balingbaling!

Sistem Transmisi Turbin Uap

2'

&* Azimuth Thrusters 