Pada Pembahsan ini akan membahas tentang Superheated Turbine
Kita tau sendiri karakteristik dari Jenis turbin yang menggunakan superheated steam. Kualitas steam dari Boiler adalah yang utama dan menjadi perhatian kita selama operasional baik pada Operasional Boiler maupun kesigapan kita saat mengoperasikan turbin ketika ada perubahan kualitas steam secara tiba-tiba.
Turbin uap yang menggunakan uap panas lanjut (superheated steam) atau dilapangan sering disebut steam kering. Baik untuk turbine Multi Stage ataupun Single stage.
Keterangan gambar :
(A) Area cair (subcooled Liquid)
(B) Area uap jenuh (saturated steam), dilapangan biasa disebut “steam basah”
(C) Area Uap panas lanjut (superheated steam) dilapangan disebut steam kering
Syarat terjadinya uap panas lanjut/superheated steam (pada boiler) adalah titik pertemuan tekanan dan temperature steam berada di area C (lihat diagram mollier pada gambar 1). Catatan : garis isobar (poin 1, 2, 3 & 4) merupakan garis tekanan. Contohnya, pertemuan garis tekanan dan temperature di titik 4. Titik tersebut berada di area steam kering/superheated steam.
Semakin jauh jarak titik pertemuan antara tekanan dan temperature dari garis uap jenuh (saturated vapor curve) maka semakin tinggi derajat superheated dari steam. Sebaliknya semakin dekat dengan garis saturated vapor curve maka derajat superheated nya semakin rendah.
Setiap aliran steam yang melewati sudu-sudu/blade turbin harus steam kering/superheated. Titik kontrolnya adalah steam yang keluar dari exhaust valve harus dalam bentuk steam kering/superheated.
Jika steam inlet derajat superheated nya sudah mendekati garis saturated vapor curve ( lihat gambar 1), maka akan berpeluang pada wheel berikutnya akan menjadi uap basah (saturated steam), jika menggunakan Multi stage Turbin.
Perhatikan gambar 2, steam melewati Disc Blade no. 1 berlanjut ke no. 2 dan no. 3. Setelah melewati disc blade derajat superheated steam akan turun. Kenapa turun? Karena energi dari steam sudah diambil menjadi energi gerak untuk memutar turbin.
Jika steam yang masuk derajat superheaternya sudah rendah, maka pada disc blade ke 3 berpotensi steam berubah menjadi uap basah. Kenapa demikian? Karena setiap melewati disc blade derajat super heater akan turun.
Inilah yang mendasari kenapa kita harus selalu menjaga tekanan dan temperature inlet steam turbin sesuai dengan standar yang ditetapkan.
Berapa sih standarnya? Silahkan lihat manual book masing-masing turbin yang dipakai. Karena beda merk dan design akan beda standarnya.
Apa akibatnya jika steam basah dipakai di Turbin Uap? Steam basah akan mengakibatkan :
- Effisiensi turbin menurun
- Erosi pada komponen-komponenTurbin
- Mempercepat korosi pada komponen-komponenTurbin
Kenapa itu bisa terjadi? Steam basah akan membawa butiran air (water droplet).
Inilah akar masalahnya. Sebab butiran air akan mengganggu aliran steam, sehingga meningkatkan friction losses (rugi energy akibat gesekan). Butiran air juga membentuk aliran
Inilah akar masalahnya.
Sebab butiran air akan mengganggu aliran steam, sehingga meningkatkan friction losses (rugi energy akibat gesekan). Butiran air juga membentuk aliran cyclone akibat perbedaan densitas sehingga pola aliran tidak sesuai dengan kontur blade. Baik blade diam (fix Blade) atau dilapangan biasa disebut nozzle ataupun blade bergerak (moving blade) dilapangan biasa disebut blade atau sudu-sudu. Lihat gambar 3.
Saat steam basah melewati nozzle maka aliran tidak focus masuk kesudu-sudu tapi akan menyebar, sehingga energy dari steam tersebut tidak optimal untuk menggerakkan wheel tapi malah menghambat putaran. Dan juga akan mengakibatkan gaya tekan arah axial semakin tinggi. Inilah yang menyebabkan effisiensi turbin turun karena aliran steam terganggu dan tidak semua dimanfaatkan utk memutar turbin. Tidak hanya menurunkan effisiensi, steam basah juga menyebabkan gerakan arah axial semakin besar, karena steam tidak masuk sempurna menuju blade.
Akibatnya adalah :
• Umur trust pad pendek
• Berpotensi terjadi gesekan antara rotor wheel dengan casing, jika besar gerakan arah axial melebihi clearance antara disc blade/ wheel dengan casing.
Apalagi akibat steam basah dipakai di turbin? Timbul erosi dan korosi pada komponen turbin. Kok bisa?
Butiran air yang dibawa oleh steam kecepatannya dibawah kecepatan putar dari rotor wheel akibatnya blade akan menabrak butiran air tersebut sehingga menyebabkanerosi. Kita sering mendengaristilah lapangan “steam basah lebih tajam dari steam kering (superheated steam)”. Tajamnya itu karena blade bertabrakan dengan butiran air. Jika butiran airnya besar bukan hanya benyebabkan erosi tapi berpotensi penyebab vibrasi pada turbin dan gerakan arah axial besar (sudah dibahas diatas).
Kenapa seperti itu?
Karena arah aliran steam sudah tidak focus menuju blade sesuai dengan kontur blade tersebut.
Dengan kita biarkan kualitas steam yang digunakan untuk turbin tidak baik atau steam basah maka akan menyebabkan umur pakai komponen turbin akan pendek, seperti blade, trust pad, trust bearing dll. Bahkan juga bisa menyebabkanturbin breakdown.
Catatan : Jika menggunakan steam basah dalam waktu yang lama, maka daya rusaknya akan semakin besar. Apa dasar alasannya? Dari uraian diatas bahwa effisiensi turbin akan turun jika menggunakan steam basah, artinya turbin akan butuh jumlah steam yang lebih banyak dengan daya yang sama. Semakin tinggi beban turbin maka semakin banyaksteam yang dibutuhkan. Jika steam tersebut basah kita sudah bisa membayangkan akibatnya apa.
Solusinya:
Inilah salah satu tugas kita untuk menjaga kualitas steam, darimana datangnya steam? Tentu dari Boiler. Proses di Boiler harus benar-benar di jaga agar tidak terjadi celah penurunan kualitas steam yang dapat mengancam turbin kita.
