A. Pengertian PLTG
Pembangkit
Listrik Tenaga Gas (PLTG) merupakan
sebuah pembangkit energi listrik yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas
sebagai penggerak generatornya. Turbin gas dirancang dan dibuat dengan prinsip
kerja yang sederhana dimana energi panas yangdihasilkan dari proses pembakaran
bahan bakar diubah menjadi energi mekanis danselanjutnya diubah menjadi energi
listrik atau energi lainnya sesuai dengan kebutuhannya.Sistem PLTG menggunakan
prinsip siklus Brayton yang dibagi atas siklus terbuka dan siklustertutup. Pada
siklus terbuka, fluida kerja adalah udara atmosfer dan pengeluaran panas
diatmosfer karena gas buang dari turbin dibuang ke atmosfer. Adapun kekurangan
dari turbingas adalah sifat korosif pada material yang digunakan
untuk komponen-komponen turbinnyakarena harus bekerja pada temperature tinggi
dan adanya unsur kimia bahan bakar minyakyang korosif (sulfur, vanadium dll),
tetapi dalam perkembangannya pengetahuan materialyang terus berkembang hal
tersebut mulai dapat dikurangi meskipun tidak dapat secarakeseluruhan
dihilangkan. Dengan tingkat efisiensi yang rendah hal ini merupakan salah
satudari kekurangan sebuah turbin gas juga dan pada perkembangannya untuk
menaikkanefisiensi dapat diatur/diperbaiki temperature kerja siklus dengan
menggunakan materialturbin yang mampu bekerja pada temperature tinggi dan
dapat juga untuk menaikkanefisiensinya dengan menggabungkan antara pembangkit
turbin gas dengan pembangkit turbinuap dan hal ini biasa disebut dengan
combined cycle.
1. Bagian-bagian PLTG
1).Transfer pump, pompa yang berfungsi
untuk memindahkan fluida yang berupa HSD oildari tank menuju ruang bakar.
2). Kompressor, mengambil udara atmosfer dan merubahnya
menjadi udara bertekanantinggi untuk membantu proses pembakaran di
ruang bakar.Kompresor terdiri dariintake air filter, Inlet Guade Van (IGV),
sudu-sudu tetap dan sudu-sudu jalan yang berjumlah 19 stages. Adapun
fungsinya untuk menarik udara luar masuk ke ruang bakarsebagai proses
pembakaran dan media pendingin.
3). Combustion Chamber, ruang bakar yang berfungsi sebagai tempat pembakaran bahan bakar pada system turbin gas.
3). Combustion Chamber, ruang bakar yang berfungsi sebagai tempat pembakaran bahan bakar pada system turbin gas.
4). Turbine, gas turbin yang berfungsi untuk
mengekspansi gas panas hingga menghasilkanenergi mekanis untuk menggerakkan
generator
5). Generator, berfungsi untuk menghasilkan energi
listrik.
2. Sistem Penyusun Gas Turbin.
1). Fuel Oil System (Sistem Bahan Bakar).
HSD Oil (High Speed Diesel) digunakan
sebagai bahan bakar pada
sistem pembakaran pada PLTGU ini. Sistem pembakaran tersebut dimulai dari
tangki penampungan (HSD Oil Tank) yang dipompa menggunakan Transfer Pump denganmelalui
flowmeter untuk perhitungan pemakaiannya. Selanjutnya untuk mendapatkanhasil
pembakaran menjadi lebih sempurna diperlukan tekanan cukup besar,
untukmendapatkan hasil tersebut digunakan Main Oil Pump yang terpasang dan
berputarmelalui hubungan poros turbin gas dengan Accesories Gear atau Load
Gear. Untukmengatur jumlah aliran bahan bakar yang masuk ke ruang bakar diatur
dengan ControlValve (CV), selanjutnya aliran bahan bakar tersebut dikontrol
lagi oleh kombinasi dariPrimary Fuel Throttle Valve dan Secondary Fuel Throttle
Valve.
2). Lube Oil System (Sistem Pelumasan).
Sistem pelumasan digunakan untuk melumasi bearing
turbin gas, bearing generator, dan juga untuk menyuplai minyak untuk sistem
hidraulik pada main stop pump (AOP). Main stop pump (AOP) distart untuk menyuplai minyak dalam bearingturbin
gas dan generator, untuk selanjutnya turbin gas diputar pada putaran turning
gear pada putaran 3 rpm. Hal ini bertujuan agar start up gaya geser (friction
force) yangterjadi diantara metal bearing dengan poros turbin gas dan generator
dapat dikurangi.Setelah turbin gas mulai start dan putaran mulai naik sampai
putaran nominalnya, makasupply minyak pelumasan diambil alih dari AOP ke Main
Lube Oil Pump (MOP).Dimana, Main Lube Oil Pump ini diputar melalui hubungan
antara Accessories gearatau Load gear dengan poros turbin.
3). Hydroulic
System (Sistem Hidraulik).
Sistem hidraulik digunakan untuk menggerakkan Main
Stop Valve. Dan valve bahan bakar HSD (147 A&B) (135 A) dan
valve bahan bakar gas (170)&(165).DimanaMain Stop Valve berfungsi
untuk menghentikan laju aliran bahan bakar minyak saatunit terjadi gangguan dan
atau untuk membuka saluran bahan bakar pada sistem pemipaan bahan
bakar. Mekanisme pengoperasian (membuka dan menutup) Main StopValve
diperlukan hydroulic system dengan minyak bertekanan, dimana supply
minyakhidraulik diambil dari pipping system pelumas turbin gas.
4). Cooling
System (Sistem Pendingin).
Tingginya temperatur minyak pelumas setelah digunakan
melumasi bearingturbin dan bearing generator akan masuk ke lube oil cooler
untuk didinginkan olehsistem pendingin minyak pelumas dengan media pendinginnya
adalah air. Setelahdigunakan sebagai media pendingin minyak pelumas, air tadi
akan berubah
menjadi bertemperatur tinggi kemudian akan didinginkan di dalam ACWC (Air Cooler WaterCooler)
yang sistemnya mirip dengan radiator.
5). Starting
System (Sistem Start).
Peralatan Start (Starting System) di dalam
turbin gas digunakan sebagai penggerak mula, hal ini
diperlukan karena pada saat start kondisi turbin masih belummampu menggerakkan
generator dan kompressor dikarenakan belum terjadinya
pembakaran. Starting turbin gas
memerlukan momen yang besar karena berat dariturbin dan generator sehingga
dipasang pony motor yang di pasang secara seri denganstaring motor.
Mula-mula starting device dioperasikan untuk menggerakkan turbin
gasdan generator. Pada putaran tertentu, kompressor telah
menghasilkan udara bertekanan,dan pembakaran dilakukan di ruang bakar. Gas
hasil pembakaran tersebut dapatmenggerakkan turbin. Jika hal itu tercapai, maka
starting device dilepas dari porosturbin dan generator.
6). Bahan bakar untuk pengoperasian PLTG.
Bahan bakar yang digunakan berupa solar
(HSD atau High Speed Diesel)dialirkan dari kapal tanker ke dalam rumah pompa
BBM HSD kemudian dipompa lagidengan pompa bahan bakar untuk dimasukkan dalam
ruang bakar sehinggamenghasilkan energi pemutar turbin gas. Penggerak awal
turbin gas sebelumdigerakkan oleh energi gas hasil pembakaran adalah motor
listrik (starting motor) yang berfungsi memutar kompresor sebagai
penghisap udara luar.
B.
PRINSIP OPERASI PLTG
Turbin gas suatu PLTG berfungsi untuk mangubah energi yang
terkandung di dalam bahan bakarmenjadi mekanis. Fluida kerja untuk memutar Turbin Gas adalah gas panas yang diperoleh dari prosespembakaran.
Proses pembakaran memerlukan tiga unsur utama yaitu :
1. Bahan Bakar
2. Udara
3. Panas
Dalam proses pembakaran ini bahan bakar disuplai oleh pompa bahan bakar
(fuel oil pump) apabila digunakan bahan bakar minyak, atau oleh kompresor gas
apabila menggunakan bahan bakar gas alam. Pada umumnya kompresor gas disediakan
oleh pemasok gas tersebut. Udara untuk pembakaran diperoleh dari kompresor
utama, sedangkan panas untuk awal pembakaran dihasilkan oleh ignitor (busi).
Proses pembakaran dilaksanakan didalam Combustion Chamber (ruang bakar). Energi
mekanis yang dihasilkan oleh turbin gas digunakan untuk memutar generator
listrik, sehingga diperoleh energi listrik. Tentu saja untuk dapat berjalannya
operasi PLTG dengan baik perlu dilengkapi dengan alat-alat bantu, kontrol,
instrumentasi, proteksi, dan sebagainya.
Gambar 1.1
SIKLUS PLTG:
1.
Fuel Station.
2.
Pumping House.
3.
Fuel Pump.
4.
Electrik Power Diesel.
5.
Air Filter.
6.
Compressor.
7.
Combustor.
8.
Gas Turbin.
9.
Stack.
10.
Generator Main Transformer.
11.
Switch Yard.
12.
Sutet.
13.
Gas Line.
Udara dengan tekanan atmosfir ditarik
masuk ke dalam compressor melalui katup, udaraditekan masuk ke dalam
compressor. Udara ditekan masuk ke dalam combustor dengantekanan 250 Psi
dicampur dengan bahan bakar dan di bakar dalam ruang bakar
dengantemperatur 2000 – 30000F. Gas hasil pembakaran yang
merupakan energi termal dengantemperature dan tekanan yang tinggi yang suhunya
kira-kira 9000C . Dari energi panas yangdihasilkan inilah kemudian akan
dimanfaatkan untuk memutar turbin dimana didalam sudu-sudu gerak dan sudu-sudu
diam turbin, gas panas tersebut temperature dan tekananmengalami penurunan dan
proses ini biasa disebut dengan proses ekspansi. Selanjutnyaenergi mekanis yang
dihasilkan oleh turbin digunakan untuk memutar generator
hinggamenghasilkan energi listrik. Siklus kerja dari PLTG biasa dsebut dengan
siklus Brayton.Siklus tersebut dapat digambarkan sebagai berikut :
Siklus PLTG berurut sebagai berikut :
1). Pertama-tama udara ditekan dengan kompresor ke Ruang bakar
2). Di Ruang bakar udara dibakar dengan bahan baker gas alam
3). Udara yang dibakar akan menghasilkan gas dengan
tekanan dan temperature yang sangat tinggi.
4). Selanjutnya gas dialirkan ke turbin untuk memutar turbin, generator
dikoppel secara langsung dengan turbin, dengan demikian bila turbin berputar
maka generator berputar. Kompressor juga seporos dengan turbin. Jadi tekanan
gas yang dihasilkan dari ruang bakar selain memutar turbin juga untuk
memutar compressor.
5). Selanjutnya gas dari turbin dibuang kembali ke udara.
Siklus Brayton terbagi menjadi dua, yaitu:
1. Siklus Brayton Terbuka (Open Cycle Gas Turbine).
1. Siklus Brayton Terbuka (Open Cycle Gas Turbine).
Udara segar pada kondisi ambien (atmosfir)
disedot masuk ke dalamkompresor, dimana terjadi peningkatan suhu dan tekanan.
Udara bertekanan tinggidiproses di dalam ruang pembakaran, dimana bahan bakar
dibakar pada tekanankonstan. Gas temperatur tinggi yang dihasilkan kemudian
masuk turbin, di mana gastemperatur tinggi dan bahan bakar dibakar pada tekanan
atmosfer sehinggamenghasilkan tenaga. Gas buang yang dihasilkan turbin dibuang
keluar (tidakdisirkulasikan kembali), menyebabkan siklus harus diklasifikasikan
sebagai siklusterbuka.
2. Siklus Brayton Tertutup (Close Cycle Gas Turbine).
2. Siklus Brayton Tertutup (Close Cycle Gas Turbine).
Cara kerja turbin gas siklus tertutup, secara keseluruhan hampir sama
dengansiklus terbuka, yaitu di sini proses kompresi dan ekspansi tetap sama,
akan tetapi proses pembakaran digantikan oleh masukan kalor tekanan
konstan dari sumbereksternal, dan proses pembuangan digantikan
oleh pembuangan kalor tekanan konstan pada suhu ambien.
