Perancangan Turbin Uap Impuls Satu Tingkat Untuk Kapasitas Daya 5 MW Dengan Kondisi Tekanan Uap Masuk 65 kg/cm2, Dan Temperatur Uap Masuk 500 Derajat Celcius

Galih Sucipto Dananjaya, Prof. Ir. Sutrisno, MSME, Ph.D.

2009 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Pembangkit listik dengan menggunakan turbin uap backpressure banyak dijumpai di industri-industri, karena selain dapat membangkitkan listrik untuk oprasional pabrik uap keluaran turbin dapat dimanfaatkan untuk proses produksi. Salah satu industri yang dapat menggunakan turbin ini adalah industri pembuatan ban. Dimana uap keluaran turbin dapat digunakan pada proses curing yaitu proses pencetakan ban. Maka untuk memenuhi kebutuhan listrik pabrik dan kebutuhan uap untuk proses produksi, dirancang turbin uap dengan kapasitas kecil dan uap keluaran turbin dapat dimanfaatkan untuk proses pencetakan ban. Dalam perancangan ini dirancang turbin uap yang dapat menghasilkan daya sebesar 5 MW dengan kondisi uap masuk bertekanan 65 kg/cm2 dan bertemperatur 500 oC. Tekana uap keluaran turbin dipilih sebesar 18 kg/cm2 agar dapat digunakan untuk proses pencetakan ban. Uap akan mengalami penurunan kalor di dalam nosel yang diubah menjadi energi kinetik untuk menggerakan sudu. Perhitungan penurunan kalor yang terjadi dalam proses dianggap terjadi secara adiabatis dan polytropis. Putaran yang dihasilkan turbin sebesar 3000 rpm. Pada perancangan ini dipilih jenis turbin uap impuls dengan tiga tingakat kecepatan. Nosel yang digunakan adalah nosel konvergendivergen dengan sudut (?1) 20o . Jumlah sudu pada masing-masing tingkatanya berfariasi yang dipasang pada sebuah cakram berbentuk konis. Pemilihan poros adalah poros bertingkat dengan memperhitungkan defleksi, defleksi puntir dan putaran kritisnya. Jenis bantalan yang digunakan adalah bantalan luncur aksial dan radial. Sedangkan untuk pengaturan uap dipilih sistem pengaturan tidak langsung dengan menggunakan servomotor jenis piston.

Power plants utilizing back-pressure steam turbines are commonly found in industrial settings because, in addition to generating electricity for plant operations, the turbine's exhaust steam can be utilized in production processes. The tire manufacturing industry is one such sector that can employ this type of turbine; the exhaust steam is suitable for use in the curing process—the stage where tires are molded. Consequently, to meet both the plant's electricity demands and its steam requirements for production, a small-capacity steam turbine has been designed to allow the exhaust steam to be harnessed for tire molding. This design specifies a steam turbine capable of generating 5 MW of power, operating with inlet steam conditions of 65 kg/cm² pressure and a temperature of 500°C. The turbine exhaust pressure is set at 18 kg/cm² to ensure suitability for the tire molding process. Within the nozzle, the steam undergoes a heat drop, converting thermal energy into kinetic energy to drive the turbine blades. Calculations regarding this heat drop assume adiabatic and polytropic processes. The turbine is designed to operate at a rotational speed of 3,000 rpm. An impulse-type steam turbine with three velocity stages was selected for this design. Convergent-divergent nozzles with an angle (?1) of 20° are utilized. The number of blades varies across each stage, and they are mounted on a conical disc. A stepped shaft configuration was chosen, with design considerations accounting for deflection, torsional deflection, and critical speed. Axial and radial sliding bearings are employed. Finally, an indirect control system utilizing a piston-type servomotor was selected for steam regulation.

Kata Kunci : turbin uap impus, backpressure,5 MW.