Turbin

Turbin

Pada umumnya  Turbin  Pelton  mempunyai  bentuk  Sudu  Mangkok  sedemikian rupa. Maka  pada kesempatasn ini dibuatlah bentuk sudu yang berbeda, yaitu bentuk  Sudu  Silinder  Tertutup  Dibelah  Dua.  Pembuatan  Turbin  Pelton  untuk sistem Pembangkit Listrik Tenaga  Mikro-Hidro (PLTMH) dengan bentuk Sudu Silinder Tertutup Dibelah Dua mempunyai tujuan apakah efisiensi dan daya yang dihasilkan  turbin  serta  generator  dimungkinkan  dapat  meningkat.  Selain  itu memberikan pemahaman yang jelas tentang pembangkit listrik tenaga mikrohidro dari energi potensial fluida menjadi energi listrik. Metode yang digunakan oleh penulis dalam penelitian ini adalah metode studi lapangan, metode perancangan, metode  pembuatan,  serta  metode  pengujian.  Dalam  pengujian  ini  dilakukan perbandingan antara  sudu mangkok dan Sudu Silinder Tertutup Dibelah Dua. Pada putaran yang sama 1500 Rpm  dimana tegangan dipertahankan 220 Volt, maka  Sudu  Mangkok  menghasilkan  Daya  Hidrolik;  Ph   = 685,33  Watt,  Daya kinetik; Pk  = 627,69 Watt, Daya Turbin; Pt  = 612,49 Watt dan Daya Generator; Pg  = 189,17 Watt. Sedangkan untuk Sudu Silinder Dibelah Dua daya maksimal yang dihasilkan ; Ph  = 742,40 Watt, Pk  = 627,52 Watt, Pt  = 612,97 Watt, dan Pg

= 206,77 Watt. Untuk efisiensi, nilai tertinggi pada Sudu Silinder Dibelah Dua, yaitu 97,67 % selisih 0,1 % lebih besar untuk Efisiensi Turbin dan 27,85 % selisih

0,83 % lebih besar untuk Efisiensi Sistem. Dengan demikian sudu dengan bentuk

Sudu Silinder Dibelah Dua lebih efisien digunakan untuk PLMH.

Kata Kunci :  Sisitem    Pembagkit    Tenaga,    Turbin    Pelton,    Efisiensi,    Sudu

Mangkok, Sudu Silinder Dibelah Dua.

PENDAHULUAN

Salah    satu    pembangkit    listrik    tenaga    air    yang    digunakan   untuk memanfaatkan  tenaga  air  dan  yang  bisa  dibuat  adalah  turbin  air.  Salah  satu peralatan pokok dalam suatu pembangkitan listrik tenaga air ialah turbin air Pelton yang berfungsi mengubah  Energi  Potensial berupa energi kecepatan oleh Nozel menjadi Energi Mekanik berupa putaran  pada poros turbin, untuk mendapatkan Energi Listrik maka poros turbin dikopel dengan generator. Dengan melihat latar belakang  tersebut  kami  membuat  simulasi  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro- Hidro (PLTMH) dengan bentuk sudu yang berbeda yaitu Sudu Silinder Tertutup Dibelah  Dua.  Didasari  dengan  alasan  diatas           pembuatan  simulasi  PLTMH mempunyai tujuan utama, yaitu membandingkan karakteristik daya dan efisiensi kedua  sudu  tersebut  pada   turbin  serta  dari  generator.  Diharapkan             dengan penelitian ini masyarakat pada umumnya bisa menggunakan jenis sudu ini karena dilihat dari kontruksinya lebih mudah pengerjaannya. 

METODE PENELITIAN

Waktu pembuatan simulasi sampai dengan penelitian adalah 6 bulan (Maret- Agustus   2005).  Sedang  tempat  pengujian  berada  di  Laboratorium  Teknik Konversi  Energi  Politeknik  Negeri  Semarang.  Metode  yang  digunakan  dalam pembuatan penelitian ini adalah sebagai berikut :

1.  Metode Studi Lapangan

Melaksakan  pengujian  dan  observasi  secara  langsung  dari  pompa  untuk mengetahui  head  dan  debit,  serta  merancang  dan  membuat  instalasi  dari PLTMH. Selain itu  dilakukan peninjauan bentuk sudu dimana perhitungan sudu digunakan sebagai dasar  untuk menghitung kekuatan pemilihan bahan melalui leteratur yang berhubungan dengan PLTMH.

2.  Metode Perancangan

Dengan cara  merencanakan  segala  sesuatu  yang  terkait  dalam  pembuatan Turbin  Pelton  ini misalnya perhitungan dimensi, kekuatan bahan dan jenis bahan yang digunakan.

3.  Metode Pembuatan

Pelaksaan  pembuatan   simulasi   ini   melibatkan   proses-proses   pengerjaan pengecoran,  pemotongan, pengeboran, penyambungan, dan lainnya dengan menggunakan kikir,  gerinda,  mesin-mesin perkakas, dan alat-alat penunjang lainnya hingga sampai proses finising.

4.  Metode Pengujian

Metode pengujian meliputi pelaksanan pengambilan data, pengolahan data, dan analisa hasil data pengujian dari hasil pembuatan PLTMH.

Dasar perhitungan pembuatan sudu :

 Kecepatan nominal Runner ; v (m/det) 

Data yang diperlukan  dalam pengujian ini adalah :

1.  Beda tekanan pada orifismeter.

2.  Tekanan discharge pompa.

3.  Tekanan input Nozel.

4.  Besarnya arus yang mengalir saat pembebanan pada generator.

5.  Besarnya nilai putaran generator.

6.  Besarnya nilai tegangan generator.

7.  Suhu air pada saat pengujian.

Langkah-langkah pengujian :

1.  Persiapkan Simulasi PLTMH dengan Turbin Silinder Tertutup Dibelah Dua dan perlengkapannya.

2.  Lakukan pengecekan alat-alat yang akan digunakan dalam pengambilan data.

3.  Buat tabel untuk mencatat hasil pengujian.

4.  Ukur temperatur air.

5.  Persiapkan Pompa dan perlengkapannya.

6.  Hidupkan pompa dengan meng-On-kan saklar   kemudian tarik handle pada motor bensin sampai pompa hidup.

7.  Buka katup-katup Manometer Pipa U manometer input Nozel.

8.  Buka katup buangan / bypass agar tekanan pada pipa tidak terlalu tinggi akibat tekanan output air pada pompa.

9.  Buka   katup   masukan   Nozel,   sehingga  air  akan  menumbuk  sudu  dan mengakibatkan runner berputar.

10. Sambil  mengatur  bukaan  katup,  tambah  gas  untuk  pompa  dengan  cara menggeser tuas  gas searah jarum jam sampai gas setengah penuh, apabila putaran masih belum 1500 Rpm maka gas  ditambah hingga putaran mencapai

1500 Rpm dan pada generator menunjukkan tegangan sampai 220 Volt.

11. Catat nilai penunjukkan Tachometer, Amperemeter, Voltmeter, Manometer input Nosel, dan Manometer Pipa U (∆x).

12. Berikan variasi beban dengan menggunakan lampu pijar pada generator maka putarannya  akan turun, atur bukaan katup sehingga penunjukkan voltmeter kostan pada nilai 220 Volt catat nilai parameter seperti nomor 11.

13. Setelah data didapat, turunkan beban lampu pijar secara satu persatu, diiringi dengan penutupan katup sampai turbin berhenti dan kurangi gas pada motor bensin bersamaan penutupan katup.

14. Setelah itu katup tutup penuh dan matikan pompa dengan penggerak motor bensin dengan meng-Off-kan saklar pada motor bensin.

15. Lepas peralatan dan kembalikan peralatan ke tempat semula.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian yang diperoleh seperti pada tabel hasil pengujian selanjutnya diolah melalui  perhitungan untuk memperoleh besarnya Daya Hidrolik, Daya Kinetik, Daya  Turbin,  Daya  Generator,  Efisiensi  Turbin  dan  Efisiensi  Sistem.  Contoh perhitungan  yang  dilakukan  dengan  mengambil  data  pengujian  Sudu  Silinder Dibelah Dua pada beban kosong (nomor 1) diketahui :

ESIMPULAN

Dari perhitungan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

Besarnya daya yang dihasilkan oleh sistem dipengaruhi oleh head (H), debit (Q), percepatan  grafitasi (g) dan pembebana generator pada tegangan yang konstan. Karena itu pada tiap pengujian akan didapat daya semakin besar dengan kenaikan debit dan head dan beban generator.

Pada pemberian tegangan konstan 220 Volt dan putaran 1500 Rpm, Daya Kinetik pada Sudu Mangkok lebih tinggi dari Sudu Silinder Tertutup Dibelah Dua dengan selisih 0,17 Watt, tetapi Daya Hidrolik, Daya Turbin, dan Daya Generator terlihat lebih tinggi pada Sudu Silinder Dibelah Dua, selisih dayanya sebesar 57,07 Watt,

0,48 Watt, dan 17,60 Watt. Sedang untuk efisiensi, value tertinggi pada Sudu 

Silinder Dibelah Dua, dengan selisih 0,1 % untuk Efisiensi Turbin dan 0,83 %

untuk Efisiensi Sistem.

Daya dan efisiensi yang dihasilkan Turbin dipengaruhi oleh faktor-faktor tertentu,  seperti peralatan pendukung, sifat fluida, kekasaran permukaan sudu, kontruksi instalasi, human error dan faktor lain yang tidak bisa diprediksi.

Secara umum terlihat bahwa Sudu Silinder tertutup Dibelah Dua lebih unggul dari pada Sudu Mangkok.