Section : 5

AIR SYSTEM

OBJECTIVES

Setelah menyelesaikan materi pelajaran ini para peserta akan :

•   Menjelaskan fungsi dari system udara.

• Memberikan gambaran dan mengenali lokasi dari setiap element system udara.

• Memberikan gambaran dan mengenali 4 lokasi dari air pressurizing seal didalam turbine engine.

• Menjelaskan urutan kejadian pada system udara pada saat engine start.

NOTE

Pada bagian akhir schema terlipat kekanan untuk mempermudah referensi.

SYSTEM FUNCTION

Fungsi utama system udara pada turbine engine adalah  untuk menunjang pembakaran.

System udara juga digunakan untuk :

  1. Pressurize oil seals.
  2. Mendinginkan turbine rotor disk dan stage pertama dari nozzle.
  3. Kontrol untuk ber-operasinya fuel system.
  4. Membantu engine untuk menghindari / mencegah terjadinya surge pada critical speed.
  5. Mendinginkan stage pertama turbine blades. System udara pada engine adalah sebagai penunjang terjadinya pembakaran, juga sebagai pressurized oil seal, pendingin disk turbine rotor dan first stage nozzle, juga membantu agar engine beroperasi dengan baik dengan mencegah agar tidak terjadi surge pada speed yang kritis, selain itu juga memberikan control kepada fuel system.
    System supply udara adalah tekanan udara dari hasil compressor discharge ( compressor discharge air pressure ) dengan symbol Pcd.

OPERATIONAL DESCRIPTION

COMBUSTION AIR

System udara ( air system ) mulai bekerja saat rotor dari engine compressor berputar dimana udara bebas dihisap masuk melalui filter. Udara tersebut dikompresi,  bergerak  menuju diffuser dan langsung ke combustion chamber dimana fuel di-injeksikan, campuran fuel dan  udara yang sudah di kompresi atau disebut combustible mixture dinyalakan.

Kejadian tersebut mengubah udara menjadi high velocity, gas panas yang mengembang keseluruh turbine, juga mengubah velocity energy menjadi mechanical energy dan kemudian keluar ke udara bebas melalui exhaust collector.

BLEED AIR

Kelebihan udara dari combustor housing dibuang pada speed engine dibawah 75% untuk membantu agar tidak terjadi surge selama accelerasi dan dec-celerasi. Hal ini dilakukan oleh bleed air valve yang bekerja pada compressor discharge pressure ( Pcd) dan membuang udara langsung ke exhaust collector.

BLEED AIR VALVE

Bleed air valve dari compressor ( Gambar 5 – 1 ), terpasang pada combustor housing assembly adalah pada posisi normaly open, spring loaded piston valve. Valve ini mengurangi back pressure pada compressor saat starting dan mengurangi speed operation dengan jalan mengeluarkan udara bertekanan ke atmosphere melalui exhaust collector

Udara bertekanan ( Pcd ) dari combustor housing menekan piston cylinder. Jika engine start, piston spring akan menekan valve untuk tetap terbuka agar Pcd di bleed off. Pada saat engine speed naik, compressor discharge pressure mulai menggerakan piston, pada kira-kira 22 psig, Pcd sudah cukup untuk menggerakan piston untuk menutup.

Valve benar-benar tertutup, untuk mencegah udara keluar, ini terjadi jika compressor discharge pressure sudah mencapai kira-kira 42 psig dan engine telah mencapai 75% speed.

Dengan cara ini, pada speed rendah sebagian udara dikeluarkan sedangkan pada speed tinggi seluruh aliran udara digunakan untuk kepentingan normal operation dari turbine.

Gambar 5 – 1. Compressor Bleed Air Valve Actuation

CONTROL AIR

Compressor discharge pressure ( Pcd ) memberikan signal kepada fuel control valve. Signal ini digunakan untuk me-regulate aliran fuel untuk mendapat campuran yang tepat dari fuel / air ratio selama accelerasi.

Control air line diambil dari turbine bearing support housing, memberikan pressure kepada Pcd gauge dan juga kepada fuel control valve

Gambar 5 – 2. Air System Plumbing Diagram

TURBINE COOLING AIR

Udara yang keluar dari stage ke 11 digunakan untuk pendinginan turbine. Aliran menuju ke lubang di compressor bearing support housing dan langsung ke turbine rotor center bolt; dari sana udara mengalir ke hub dari tubine rotor discs.

Sebagian udara dialirkan bertahap ke front face dari rotor disc melalui labyrinth seal didalam hub dari setiap interstage nozzle diaphragm dan langsung ke lubang-lubang di gas producer center bolt ke rongga di belakang dari second stage disc.

Sebagian kecil dari udara compressor discharge diarahkan oleh sebuah annular duct ke first stage turbine nozzle diaphragm. Udara naik ke metering holes pada diaphragm dan mendinginkan leading edge dari first stage turbine rotor disc.

Gambar 5 – 3. Turbine Cooling Airflow Diagram

NOZZLE COOLING AIR

Udara dari pressure compresor discharge digunakan sebagai pendingin bagi turbine first-stage nozzle. Udara ini di supply dari area sekeliling combustor liner melalui sebuah annular screen pada turbine cooling manifold. 

Udara pendingin kemudian masuk ke hollow first stage nozzles melalui tabung udara yang dipasang pada setiap nozzle segment yang kemudian keluar melalui metering holes pada trailing edge dari setiap first stage nozzle.

Gambar 5 – 4. Nozzle Cooling Airflow Diagram

OIL SEAL AIR

Pada engine mempunyai 4 udara bertekanan ke labyrinth seals untuk mencegah kebocoran lube oil pada bearing agar tidak masuk kedalam engine compressor, combustor dan turbine sections. Udara dari engine compressor discharge  di ambil dari  gas producer turbine bearing support housing pada dua titik yang di routed oleh external air lines melalui orifices ke compressor rotor forward seal dan power turbine oil seal.

Udara dari compressor stage ke 11 di alirkan melalui saluran bagian dalam ke compressor rotor aft oil seal dan gas producer turbine oil seal.

Seal airflow dialirkan ke oil tank dan di keluarkan ke atmosphere melalui lubang oil tank vent. Sebagian dari seal airflow digabungkan dari bearing seal no.1 di keluarkan langsung ke atmosphere, dan sebagian lagi dicampur dengan drain oil dari bearing no.1. Untuk mencegah kelebihan tekanan pada oil tank, labyrinth seal harus dalam keadaan bagus.

Gambar 5 – 5. Engine Oil Seal Pressurizing Airflow Diagram

VARIABLE VANE SYSTEM

Variable vane system ( Gambar 5-6 ) menjaga  maksimum performance dari engine compressor saat starting dan akselerasi dan juga saat normal operation. System bekerja berdasarkan besarnya pressure dari compressor dischage pressure (Pcd).

System ini dikendalikan dengan control pneumatic oleh compressor discharge pressure (Pcd) dan dioperasikan dengan hydraulic untuk perubahan sudut dari inlet guide vanes, first dan second stage vane agar match secara aerodynamic antara lower pressure stage dengan higher pressure stage dari compressor.

Ada dua posisi vane yang bertentangan satu sama lain yaitu, pembukaan minimum dan pembukaan maksimum. Perubahan posisi dari vane ini mengakibatkan perubahan sudut aliran udara ke rotor blade. Sudut menentukan characteristic kompresi khususnya kompresi dari tiap stage.

Dengan perubahan posisi dari variable vane, critical low pressure stages secara otomatis dapat diatasi untuk menjaga aliran udara yang cukup dan performance dari compressor selama starting dan accelerasi dan juga selama normal operation.

Gerakan vane dari pembukaan minimum dan maksimum dilakukan oleh hydraulic cylinder actuator yang dioperasikan oleh tekanan oil dari engine. Supply oil ke dan dari actuator cylinder dikontrol oleh compressor discharge pressure yang bereaksi terhadap bellows yang bekerja melawan tekanan spring untuk mengembalikan posisi servo valve pada actuator.

Dibawah 32 psig compressor discharge pressure
( Pcd ) vanes ada pada posisi pembukaan minimum sedangkan pada tekanan 32 psig vanes mulai bergerak ke pembukaan maksimum.

Gambar 5 – 6. Variable Vane System

. VARIABLE VANE CONTROL ACTUATOR

Vane control actuator terdiri dari hydraulic cylinder dengan actuator piston dan output shaft dan sebuah bellows assembly dengan feedback spring dan servo valve.

Engine lubricating oil pada nominal operating pressure menyebabkan actuator piston extend atau retract actuator output shaft untuk menggerakan vanes. Vanes bergerak sesuai dengan perubahan compressor discharge pressure ( Pcd ); piston actuator mulai bergerak extend pada 32 psig dan extend penuh pada  76.5 psig.

MECHANICAL LINGKAGE

Output shaft dari variable vane control actuator dihubungkan oleh turnbuckle ke lengan lever arm. Tiga turnbuckle menghubungkan lever arm  dengan tiga actuator rings; Setiap ring mempunyai mekanisme yang menghubungkan ke outboard ends dari variable masing-masing.

Setiap actuator ring memutar satu group vane sesuai dengan range-nya yang telah disetel oleh pabrik pembuatnya. Penyetelan vane ini tepat dan menghasilkan sudut yang sangat mempengaruhi tiap-tiap engine dan sudut tersebut di cetak di inlet guide vane support.

Range dari vane rotation dari pembukaan minimum ke maksimum antara -35 sampai + 5 derajat untuk inlet guide vane dan -29 sampai 0 derajat untuk first stage vanes dan -24 sampai 0 derajat untuk second stage vane.

Penyetelan dari setting ini dikontrol oleh turnbuckle yang saling berhubungan dengan mechanical lingkage components.

Gambar 5 – 7 Air System Flow Diagram

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here