Section : 3

TURBINE ENGINE

OBJECTIVES

Setelah menyelesaikan materi pelajaran ini para peserta akan bisa :

  1. Menjelaskan fungsi dari turbine engine dalam kaitannya dengan compressor package.
  2. Menjelaskan bagaimana cara kerja turbine engine.
  3. Menyebutkan 5 nama engine support system.
  4. Mengenali sub-assemblies dari Centaur turbine engine.
  5. Menjelaskan fungsi dari sub-assemblies pada Centaur turbine engine.
  6. Mengenali turbine engine accessories.
  7. Menjelaskan fungsi dari turbine engine accessories.

Figure35

Gambar 3 – 1. Cutaway View of Centaur Turbine Engine

FUNCTION

Centaur Turbine engine menghasilkan mechanical energy dalam bentuk moment putar untuk memutar boost compressor.

HOW GAS TURBINE ENGINES WORK

Gas Turbine Engine pada dasarnya adalah engine penghasil panas dimana energy dibangun dan dikonversi ke mechanical energy melalui proses thermodinamika untuk menghasilkan tenaga putar ( cycle ). Putaran ini disebut Brayton Cycle

Gerakan putar tersebut adalah :

Udara di kompressi. ( Compression )

Bahan bakar dicampurkan ke dalam udara yang sudah di kompressi dan dinyalakan.
( Combustion)

Udara mengembang, gas hasil pembakaran mengembang dan masuk ke nozzles. (Expansion)

Pembuangan gas hasil pembakaran dikeluarkan ke udara bebas. ( Exhaust )

Figure36

Gambar 3 – 2. Power Transfer Diagram

NOTE

Di bagian terakhir dari text ini terdapat gambar cross section dari engine untuk dipergunakan sebagai reference.

OPERATIONAL DESCRIPTION

Thermodynamic process berlangsung secara terus menerus. Terdapat kesinambungan aliran udara yang di-kompresi dari compressor section, kesinambungan pembakaran yang terjadi di ruang bakar ( combustion chamber ) menghasilkan output power secara terus menerus dari turbine section.

        Udara dihisap masuk ke compressor section melalui saluran udara ( air inlet ) oleh compressor rotor, pertama energy disalurkan ke compressor rotor oleh starter motor, dan kemudian diambil alih oleh turbine section setelah mulai terjadi pembakaran.  



        Udara yang di-kompressi melalui diffuser dimana sebagian energy kinetic-nya dirubah ( di-konversi ) ke pressure energy dan masuk ke ruang pembakaran     ( combustion chamber ) dimana fuel di-injeksikan kedalam udara bertekanan tersebut.

ENG_CRO3

Gambar 3 – 3 Simplified Turbine Engine Airflow Diagram

Selama engine start cycle, torch ( api ) terjadi di ruang bakar ( combustion chamber ) yang dinyalakan oleh spark plug yang mendapat pasokan fuel dari fuel line tersendiri.

Torch ( api ) kemudian menyalakan campuran fuel dan udara yang memasuki ruang bakar ( combustion chamber ). Torch akan mati jika sudah berlangsung pembakaran dengan sendirinya.

Kelangsungan pembakaran akan terus terjadi jika terdapat cukup aliran udara yang telah di-kompresi dan fuel. Naiknya temperatur dengan cepat menghasilkan kenaikan velocity yang sangat cepat pula dengan pressure yang cukup konstan.

Hasilnya, gas panas mengembang di turbine section dimana gerakan putar atau kinetic energy dari turbine rotor yang dihasilkan oleh dua acting force pada turbine blade. Tenaga dorong ( impulse ) dan reaksi menghasilkan gas dengan velocity tinggi memutar 2 gas producer dan power turbine rotor.

Rotor dari Gas producer terpisah satu sama lain dengan rotor power turbine, 2 stage dari gas producer memutar engine compressor dan accessoriesnya saja. Sedangkan single stage power turbine rotor menyerap energy yang ada dan melepaskan gas serta memberikan tenaga untuk menjalankan equipment melalui drive shaft.

Selama acceleration / deceleration forward stages dari compressor akan lebih efficien dibandingan dengan aft stages, dari ketidak seimbangan ini dapat menimbulkan stagnate yang akan mengakibatkan stall. Untuk mencegah stall, variable vane assemblies berada pada posisi pembukaan minimum selama acceleration / deceleration, hambatan volume udara dapat mencegah terjadinya stall. Sekali speed naik, 2 section dari compressor akan balance dan variable vanes akan bergerak ke pembukaan maksimum.

Bleed valve terbuka selama acceleration / deceleration untuk mengurangi back pressure dari kelebihan udara yang selanjutnya akan mencegah stall.

Figure44

Gambar 3 – 4. Centaur Turbine Engine

AIR FLOW AND COMBUSTION

Udara yang di kompresi oleh compressor masuk ke diffuser. Disini udara mengembang, yang mengakibatkan menurunnya kinetic energy dan naiknya static pressure.

Udara bertekanan dari diffuser mengalir ke combustor dan terbagi menjadi 2 fungsi :

(1) Kira-kira se-perempat ( 25 % ) akan bercampur dengan fuel dan dibakar;

(2) Sedangkan tiga per-empatnya ( 75 % ) akan bercampur dengan gas panas hasil pembakaran yang berfungsi sebagai selimut udara untuk melindungi combustor dan juga sebagai media pendingin untuk menurunkan temperatur dari first stage nozzle dan turbine disc.

eng_combustor1_cutview

Gambar 3 – 5. Air / Gas Flow Through Combustor and Turbine

Sebagian udara dingin mengalir diantara combustion chamber dan combustion housing. Ini sangat penting untuk menekankan bahwa aliran udara “dingin” yang dimaksud adalah memang dingin jika dibandingkan dengan tingginya temperatur udara pada proses pembakaran.

Lubang dan bagian atas yang berlubang di kubah combustion chamber memberikan udara awal (primary air) untuk pembakaran.

Lubang pada bagian dalam dan luar dari liner adalah untuk aliran udara kedua ( secondary air ) dimana langsung memberikan selimut insulasi untuk mencegah api menyentuh permukaan bagian dalam dari liner.

Tambahan udara ini juga menjamin adanya pembakaran sempurna, dan juga melemahkan sebagian panas dari fuel yang telah terbakar, dengan maksud menurunkan temperatur gas yang menuju ke turbine.

Hasil dari proses pembakaran adalah naiknya velocity dan mengembangnya gas keseluruh turbine section.

Proses pembakaran tidak bermaksud hanya untuk menaikan tekanan ( pressure ). Performance dari turbine ditentukan oleh kecepatan merambatnya gas yang bergerak menuju turbine section.

Turbine section hampir sama dengan compressor section; terdiri dari beberapa set rotating airfoils yang terletak diantara stationary component yang disebut nozzle. Tetapi bagaimanapun fungsi dan operasinya dari turbine section adalah berlawanan dengan compressor section.

Compressor section merubah mechanical energy

( motion ) menjadi tekanan ( pressure ); Sedangkan turbine section meng-konversi velocity menjadi mechanical energy.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here