GAS TURBINE MATERIALS by ywp5Yn

VIEWS: 160 PAGES: 51

									GAS TURBINES




                                  480 MW GE H series power
Rotor of a modern steam turbine   generation gas turbine


                                               Sumber : wikipedia
PENGARUH TEMPERATURE
Harga Material GAS TURBINES

                   Temperature tinggi
                   Material mahal
                   Memerlukan metode
                    pendinginan yang baik
                   Menurunkan biaya
                    material
                   Tegangan,
                    temperature, dan korosi
Karakteristik pada GAS TURBINE

   Creep/rupture
       Deformasi yang terjadi
        akibat temperatur tinggi
        dan pembebanan
        konstan
Creep/Rupture cont.

                     PLM = T (20 + log t) x 0.001
Ductility and Fracture

   Ductility dipengaruhi oleh :
       Ukuran grain,
       Bentuk spesimen, dan
       Teknik manufacturing
   Material Ductile  terjadi elongasi sebelum
    fracture
   Material Brittle  tidak terjadi elongasi
Karakteristik pada GAS TURBINE cont.

   Thermal Fatigue
       Mekanisme kegagalan sekunder di dalam blade
        turbin
       Terjadi karena perbedaan temperatur yang tinggi
        pada saat start-up dan shut down
   Corrosion
       Terjadi akibat oksidasi
   Erosion
       Terjadi akibat tumbukan partikel yang sangat
        keras pada blade
Material Blade

   Harus tahan terhadap :
       Temperatur tinggi
       Tegangan tinggi
       Lingkungan operasi
   Keuntungan :
       Menaikkan power output 1.5 sampai 2 persen
       Menaikkan efisiensi 0.3 sampai 0.6 persen
   Contoh material : IN-738, U-500
TURBINE Wheel Alloys

                   Material :
                       Cr-Mo-V
                       12 Cr Alloys
                       M-152
                       A-286
                   Coating
                       Menghindari hot
                        Corrotion (Na2SO4)
                       Bahan coating :
                        composite plasma RT-22
TURBINE MATERIALS
Chapter 15
Gas Turbine Lubrication And Fuel
System
Gas Turbine Lubrication Systems

   Sistem pelumasan tunggal biasanya digunakan
    pada heavy-frames gas turbine dan peralatan
    penggerak menggunakan minyak mineral.
   Biasanya menggunakan minyak yang memiliki
    viskositas 32 centistokes(cSt)
   Minyak dengan viskositas tinggi bisa digunakan
    pada temperatur ambient yang tinggi
   Heavy-frame dan power turbine menggunakan oil-
    film bearing
        Aeroderivative gas turbine memiliki 2 system pelumasan:
1.       Digunakan pada aero gas generator
     -      Rotor dibawa pada ball-and-roller antifriction bearing
     -      Menggunakan minyak yang sama dengan yang digunakan
            pada mesin utama
2.       Digunakan pada power turbine dan driven equipment
     -      Menggunakan oil cooler untuk menolak panas yang terlepas
            dari mesin ke atmosfir
     -      Menggunakan minyak yang sama dengan pada heavy-frame
            turbine
Cold-Start Preparations

   Kebutuhan sebelum start dari mesin yang dingin
    sangat bervariasi tergantung pada jenis mesin, tipe
    instalasi, dan lokasi
   Pompa sirkulasi kadang digunakan pada temperatur
    rendah untuk menjaga agar sistem pelumasan tetap
    hangat walau mesin tidak digunakan
   Heater biasanya dipasang pada stator frame dari
    generator untuk menjaga dari kondensasi dan
    perubahan hambatan listrik.
Fuel Systems

   Bahan bakar petroleum yang biasa
    digunakan adalah :
       Naphtha (digunakan di China dan India)
       Number 6 fuel oil (Bunker “C”)
       Crude oil
Liquid Fuels

   Tingkatan yang digunakan untuk liquid fuels
    adalah viskositas dan produk distilasi.
Water and Sediment

   Keberadaan air dan sedimen dalam bahan
    bakar dapat menyebabkan fouling pada
    sistem pengendalian bahan bakar.
   Sedimen menyebabkan aliran bahan bakar
    terhalang
   Air menyebabkan korosi dan emulsi
Carbon Residue

   Parameter ini adalah indikator dari material
    karbonisasi yang tersisa dalam bahan bakar
    setelah mengembunkan semua komponen
    kecuali udara.
Trace Metallic Constituents and Sulfur

   Kontaminan pada bahan bakar dapat berupa
    larutan maupun non-larutan. Berikut ini
    merupakan kontaminan yang umum :
       Vanadium
       Lead
       Sodium dan potassium
       Calcium
       Sulfur
Gaseous Fuels

   Gaseous fuels yang paling umum adalah
    natural gas dalam pipa.
Gas Fuel System

   Fuel gas yang digunakan sebagai bahan
    bakar harus bebas dari cairan kondensat dan
    partikel-partikel padat.
Gas Fuel System

   Sistem gas fuel digunakan karena nozzle
    yang dipakai tidak cocok untuk liquid fuel
    droplet.
   Hal ini karena droplet memiliki heating value
    20-70 kali lebih tinggi dari gas fuel.
   Jika memakai liquid droplet menyebabkan
    thermal stresses, metal melting, dan
    kerusakan komponen.
Starting

    Ada 2 sumber energi yang biasa digunakan untuk
     menyalakan turbin gas
1.   Stored Energy. Termasuk baterai, udara
     terkompresi dalam botol, gas terkompresi dari pipa
     gas, dan minyak hydraulic dari accumulator (aki)
2.   Active Energy. Termasuk listrik dari motor atau
     generator dan mesin pembakaran dalam untuk
     menyalakan turbin gas secara langsung.
Intake System

   Hal yang harus diperhatikan :
       Impurities in inlet air
           Change compressor characterisitic
           Reduce eficiency
           Erosi lapisan
       Filtration
           Menyaring kotoran
       Ambient air condition
           Dijaga agar tidak terjadi fouling
       Fexible sealing bands
           Dijaga agar tidak terjadi crack karena menyebabkan udara
            yang tidak tersaring masuk dan dapat merusak engine.
FILTER
   Air Inlet Section
    Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam
    udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:
1. Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana
    didalamnya terdapat peralatan pembersih udara.
2. Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau
    partikel yang terbawa bersama udara masuk.
3. Pre-Filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada
    inlet house.
4. Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian
    dalam inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk
    ke dalam kompresor aksial.
5. Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada
    saat memasuki ruang kompresor.
6. Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur
    jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan.
Compressor Cleaning

   Membongkar kembali bagian kompresor
    untuk membersihkan blade pada rotor
   Ground shell yang diinjeksi ke inlet
    menggunakan high-velocity air stream
   Liquid wash
   Crank cleaning
   On-line atau fired washing
GAS TURBINE BEARINGS
AND SEALS

   Kelompok 4
JOURNAL BEARINGS

   Semua turbin gas
    industri
    menggunakan
    journal bearing.
   Journal       bearing
    memberikan       radial
    support          untuk
    rotating equipment.
   Tipe-tipe      journal
    bearing:
BEARING DESIGN PRINCIPLES

   Di journal bearing, full film fluida memisahkan
    stationary bushing dari rotating journal.
    Pemisahan ini didapat dengan memberikan
    tekanan pada fluida di ruang clearance
    sampai gaya fluida menyeimbangkan beban
    bearing. Fluida harus terus mengalir ke
    bearing dan menjaga tekanan di dalam film
    space.
BEARING DESIGN PRINCIPLES
   4 method of lubrication in a fluid-film bearing
BEARING DESIGN PRINCIPLES

    3 tipe separasi antara journal dan babbit di bearing :
1.   Full-film
2.   Mixed-film (intermediate zone)
3.   Boundary lubrication
BEARING DESIGN PRINCIPLES
   (a), (b), (c) menggambarkan separasi antara journal dan babbit di
    bearing. (d) dan (e) menggambarkan efek dari oil additive.
BEARING DESIGN PRINCIPLES
   ZN/P Curve
BEARING DESIGN PRINCIPLES

   Gambar di atas menjelaskan tentang kondisi
    bearing dengan mem-plotting koefisien friksi dengan
    ZN/P, dimana Z adalah viscositas lubrication di
    centipoises; N, rpm dari journal; dan P, projected
    area unit loading. Friksi terendah didapat ketika full
    film. Di kecepatan yang lebih tinggi, friksi meningkat
    dikarenakan peningkatan gaya geser pada pelumas.
TILTING PAD JOURNAL
BEARING
    Jenis paling populer di mesin modern.
    Kelebihan:
1.   Self-aligning memberikan optimum shaft alignment
2.   Backing material mempunyai konduktivitas thermal
     yang baik jadi bisa menghilangkan panas di oil film
3.   Mempunyai jangkauan beban operasi yang luas.
BEARING MATERIAL

    Secara umum material bearing ialah babbit.
     Kenapa :
1.   Mempunyai karakteristik nonscoring dan
     menempelkan kotoran yang baik.
2.   Tidak akan rusak yang diakibatkan oleh
     momentary rupture dari oil film.
3.   Meminimalisasi kerusakan journal pada
     kejadian failure total.
BEARING AND SHAFT
INSTABILITIES
   Ketidakstabilan yang parah pada journal
    bearing disebut half-frequency whirl. Hal ini
    disebabkan getaran akibat rotasi pusat poros
    di sekitar pusat bearing pada frekuensi yang
    nilainya ½ x kecepatan putar poros.
   Masalah ini dapat diprediksi dan dihindari
    dengan mengganti design bearing.
BEARING AND SHAFT
INSTABILITIES
   Tingkat getaran yang dapat ditoleransi bearing
THRUST BEARING

   Fungsi : untuk menahan semua gaya axial
    yang dikenakan pada rotor dan menjaganya
    pada posisinya.
   Thrust bearing di design untuk menangani
    significant continuous load memerlukan fluid
    film antara permukaan bearing dan rotor.
THRUST BEARING

   3 jenis Thrust Bearing :
THRUST BEARING
    Thrust Bearing Power
    Loss
   daya yang dikonsumsi di
    thrust bearing (max1% of
    total rated power)harus
    diperkirakan secara akurat
    untuk menentukan efisiensi
    turbin dan kebutuhan akan
    suplai oli.
   Karakteristik konsumsi daya
    di thrust bearing w/ shaft
    speed
SEALS

     2 kategori sistem sealing antara rotor dan
     stator :
1.   Noncontacting seals
     biasanya digunakan di high-speed
     turbomachinery
2.   Face seals
     tujuannya untuk mencegah leakage.
SEALS

    Noncontacting
     seals
1.   Labyrinth seals
2.   Ring seals
SEALS

    Noncontacting
     seals
2.   Ring seals
     ideal untuk high
     speed rotating
     machinery
     dikarenakan
     kontak mnimal
     antara
     stationary ring
     dan rotor.
SEALS
     Face Seals
    Unit dasar seal adalah seal head dan seal seat. Seal head meliputi
     housing, end-face member, dan spring assembly.
SEALS
     Face Seals
    Selama dekade terakhir ini, magnetic seals terbukti dapat
     diandalkan dalam kondisi operasi yang berat untuk bermacam-
     macam jenis fluida
    2 jenis shaft seals:
1.   Pusher-type seals
2.   Bellow-type seals
    2 elemen penting mechanical contact shaft seal adalah: oil-to-
     pressure-gas seal dan oil-to-uncontaminated-seal-oil-drain seal
SEALS
SEKIAN TERIMA KASIH

								
To top