pembangkitlistriktenagaairjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/turbin_plta-autosaved.pdfciri...

29
4/26/2017 1 Pembangkit Listrik Tenaga Air Skema Bendungan Reservoir Intake Pipa Pesat Generator + Turbin, Surge tank Spillway Release

Upload: vuongkhanh

Post on 15-May-2019

224 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

1

Pembangkit Listrik Tenaga Air

Skema Bendungan

Reservoir

Intake

Pipa Pesat

Generator + Turbin,

Surge tank

Spillway

Release

Page 2: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

2

Turbin

Suatu turbin dapat direncanakan dengan baik bila diketahui tinggi energi, yaitu tinggi mika

air ditambah tinggi kecepatan tepat di muka turbin, namun hanya tinggi netto

Ada 2 (dua) macam turbin:

turbin Impuls, misal turbin PELTON dan turbin BANK I

turbin Reaksi, misal FRANCIS, KAPLAN, dan PROPELLER

Perencanaan suatu turbin memerlukan pengertian – pengertian tinggi energi seperti:

tinggi bruto atau tinggi tersedia

tinggi netto

tinggi efektif

Page 3: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

3

Jenis Klasifikasi Turbin

Turbin

Reaksi

Francis

Kaplan

Propeler

Sudu Tetap

Sudu dapatdiatur

Impuls

Pelton

TurbinBank I

Tipe Turbin PLTA

• A. Turbin Kaplan (Propeler)

Ciri-ciri turbin Propeller menurut boyle (1996:204-205) adalah : Turbin Kaplan (Propeler) Memerlukandebit air yang sangat besar Ketinggian muka air hanya beberapa meter Kecara teknis bentiknya lebihsederhana tapi membutuhkan perubahan kekuatanyang sangat besar untuk merubah sudut blade. Model sudut dengan blade membelit dengan bagianpusat. Prinsip kerjanya yaitu dimana sebuah turbinKaplan berlari secara penuh dibawah permukaan air sehingga tekanan yang berbeda melewati sudu-sudu.sedangkan model rumah turbinanonym(2002)pada poros vertical memerlukanrumah turbin berbentuk spiral atau rumah keong.

Page 4: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

4

• B. Turbin Pelton

Ciri-ciri turbin Pelton secara umum adalah: Roda terdiri dari mangkok-mangkok yang dipasang pada pinggir roda(kadir,1982:123). Membutuhkan debit air yang kecil tetapi memerlukan tinggi mukaair yang tinggi yaitu lebih dari 200m (anonym,2002). Ttipe ini pada dasarnyaberoperasi didalam atmosfer tekananudara normal (boyle,1996:205). Padaporos mendatar memerlukan salurantertutup dengan di beton dan diameter cukup besar dimana turbin ar berbentuksungkup supaya air tidak menyemburkeluar

• C. Turbin Francis ciri-ciri turbin Francis secara umumadalah: Turbin Francis Memerlukanvolume air yang cukup banyakdengan tinggi muka air antara 30-200m. Untuk poros vertical denganmenggunakan rumah turbin model spiral atau rumah keong. Bentuknyalebih rumit karena memiliki berbagaijenis sudu(sdu jalan,sudu atur dansudu tetap ). Sedangkan prinsipkerjanya enurut boyle (1996:205) adalah turbin bergerag secara penuhdibawah permukaan air sehingga adatekanan yang berbeda ketikamelewati sudu jalan.

Page 5: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

5

Pilihan jenis Turbin dari besarnya putaran spesifik

Ns = 9 hingga 25, turbin PELTON dengan 1 pancaran

Ns = 25 hingga 60, turbin PELTON dengan lebih dari 1 pancaran

Ns = 40 hingga 400, turbin FRANCIS

Ns = 260 hingga 860, turbin KAPLAN

Ns = 340 hingga 680, turbin PROPELLER

Ciri – Ciri Mesin Hidraulik

No Turbin Bentuk NS

(putaran/menit)

N11

(putaran/menit)

Q11

(m3/detik)

H (efektif)

Maks (m)

1.

2.

3.

PELTON

FRANCIS

KAPLAN

Satu Pancaran

Pelahan

Normal

8 Daun6 Daun5 Daun

4 Daun3 Daun

9 sampai 11

11 sampai 17

17 sampai 25

50 sampai 100100 sampai 150150 sampai 190

190 sampai 250250 sampai 300240 sampai 450330 sampai 560390 sampai 690490 sampai 750570 sampai 920

39,8 - 39,4

39,4 - 38,9

38,9 - 37,6

60,8 - 63,6

63,6 - 67,5

67,5 - 72,6

85 – 145

100 – 155110 - 170

120 – 180

135 - 200

0,007 - 0,011

0,011 - 0,024

0,024 - 0,055

0,1 - 0,35

0,35 - 0,59

0,59 - 0,830,930 - 1,2200,930 - 1,220

1,600 - 2,200

2,000 - 2,350

2,350 - 2,450

1800 - 1650

1650 - 700

700 - 350

410 – 280280 – 150

150 – 100503520156

Page 6: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

6

Karakeristik TurbinRasio Kecepatan

Kecepatan Satuan

Debit Satuan

Daya Satuan

Kecepatan Spesifik

Diameter Spesifik

selain itu perlu diketahui beberapa pengertian sbb:

1.Efisiensi

P = µ . 9,8 . Q Hnetto kW

Hnetto = Perbedaan tinggi muka air dikurangi kehilangan tinggi oleh friksi, tikungan dsb.

µ = efisiensi, perbandingan antara energi yang keluar turbin dengan energi yang masuk turbin

(yang diberikan aliran air (kira – kira sebesar 80 – 95%)).

2. Faktor Kecepatan (Speed factor = )

n2gH

turbin(m/det)μPutaranKecepatan

µ = Wr

W = kecepatan sudut (radian/detik)

r = jari – jari turbin (bagian yang berputar)

atau dapat dengan :

nH84,6

permenitputaranxdiameter

nH84,6

ND N = banyaknya putaran turbin permenit

D = Diameter = konstanta untuk suatu turbin tertentu

Page 7: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

7

nH84,6

ND:dari Konstanta)(a

a

ND

)(84,6

NDH

2

22

2

22

n

n

11H

DNN

3. Kecepatan Satuan (Unit Speed)

Kecepatan Satuan adalah kecepatan turbin (bagian yang berputar) yang geometris serupa

(homologous) pada Hnetto = 1 meter dan D = 1 meter

Maka :

Kecepatan satuan (Hn = 1 meter dan D = 1 meter)

n

n

2gHμatau2gH

μkecepatanfaktoratau:dari

konstantab2gHDeD1/4πbμ n22

n2n11

HD1m)D1m,(H

4. Debit Satuan (Unit Discharge)

Debit satuan adalah debit (m3/detik) turbin yang geometris serupa (homologous) pada Hnetto = 1

meter dan D = 1 meter

Rasio Kecepatan

• Rasio kecepatan (Φ) adalah perbandingan antara keliling linear turbinpada ujung diameter nominalnya dibagi dengan kecepatan teoritis air melalui curat dengan tinggi terjun sama dengan tinggi terjun yang bekerja pada turbin

Page 8: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

8

Kecepatan Satuan (Nu)

Debit Satuan

Page 9: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

9

nn HjHgρμP

n2 2gHDe

3/2

n2

nn2 HDmH2gHDejP

3/2

n2n11HD

p1meter)D1meter,(HP

5. Daya Satuan (Unit Power)

Daya satuan adalah daya yang dibangkitkan oleh turbin yang geometris serupa (homologous)

pada Hnetto = 1 meter dan D = 1 meter

atauHDmpdari3/2

n2

3/4

n

1/2

3/2

n H

pt

Hm

pD

N

HqD n

2/1

3/4

n

1/21/2

n

H

pt

N

qH

1/2

3/4

n

1/2

n

p

HHSN

3/4

n

1/2

nH

pN1kw)p1meter,(HNs

6. Putaran Spesifik (Spesific Speed)

Putaran Spesifik Ns adalah besarnya putaran turbin yang geometris serupa (homologous)

sehingga pada Hnetto 1 meter menghasilkan daya 1 kw

Page 10: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

10

Daya Satuan

Kecepatan Spesifik

Page 11: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

11

Diameter Spesifik

Page 12: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

12

Operasi ReservoirReservoir Operation Applied

to Hydropower Systems

Pola Operasi Tampungan PLTA

Page 13: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

13

Pipa Pesat

Perencanaan Pipa Pesat

• Untuk membawa air dari bak penenang ke turbin diperlukan pipa yang mampu menahan tekananyang cukup tinggi, pipa ini disebut juga pipa pesat. Dasar perancangan pipa pesat ini adalah samadengan perencanaan tangki dan vessel (bejana tekan); akan tetapi karena governor kontrol dankatup operasi turbin dapat mengakibatkan tekanan tiba tiba seperti water hammer makaperencanaannya perlu diperhatikan.

• Apabila jarak antara bak penenang dan turbin pendek, pipa pesat yang digunakan satubatang pipa untuk satu turbin. Sedangkan untuk pembangkit yang mempunyai head yang tinggiatau jarak antara turbin dan bak penenang panjang maka digunakan satu batang pipa khususuntuk melayani beberapa turbin.Ada beberapa jenis dan bahan pipa pesat yaitu:

• Pipa Carbon (Pipa baja)

• Pipa spiral welded steel (Pipa baja spiral)

• Pipa PVC

• Pipa rolled welded steel (pipa baja gulung)

• (Sharma K.N. Dandekar. M.M; 1991)

Page 14: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

14

Kriteria Perencanan Pipa Pesat

• Tekanan Hidrostatik

• Perhitungan Diameter Dalam Pipa

• Perhitungan Tebal Pipa Pesat

• Perhitungan Gaya Hidrolika

Perhitungan mayor losees.

Perhitungan minor loses

• Perhitungan Head Efektif

• Perhitungan Daya Keluaran dan pemilihan Turbin

Δt

Vm.

Δt

VVm.

Δt

ΔVmm.aF 12

PERHATIAN KEJADIAN PADA PERHITUNGAN PIPA:

- Katup turbin ditutup tiba – tiba

- Bila air diam, katub dibuka dengan tiba – tiba

a. Bila air dalam turbin mempunyai kecepatan V dan katup turbin tiba – tiba ditutup

(arah gaya berlawanan dengan arah aliran)

dengan: A = luas penampang = massa jenisl = panjang pipa/kolom air yang terhenti selama t

.Vl.A.F

Page 15: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

15

? tl

Tam bahan p

K atup

Δt

.Vl.

A

FP

tg.

l.V

ρg

P

t

lVp

Tambahan tekanan :

h tambahan :

ternyata : makin kecil t makin besar tambahan tekanan.

Bila adalah kecepatan tambahan tekanan (kecepatan gelombang yang hendak timbul)

h tambahan =

g

Vp.V

t

g

V1)Vp(V

εrl

Δl

Vp

V;

Δt

ΔlV;

Δt

lVp

Bila pipa ditutup sebagian maka:

h tambahan =

V = kecepatan pada waktu permulaan

r = resultan perpanjangan spesifik

h tambahan =

g

r.Vp

g

Vp.V

tg

lV 2

ρεr

PVp;

g

εrVp

ρg

P 2

Page 16: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

16

Er

Pr

d

δEs.

1

Ew

1

Er

1

dan Er = resultan modulus elastisitas

Ew = modulus elastisitas air = 2.07Gpa

Es = Modulus elastisitas bahan pipa = 215Gpa (unt baja)

= tebal pipa

d = diameter dalam pipa

harga ekstreem

Er

1diperoleh dengan mengabaikan term kedua

P

Ew

ρ

Er

Er

P

ρεr

PVp

1400m/det1000

2,07.109

jadi Er diambil sebesar Ew

maka =

Tambahan tekanan diusahakan agar tidak melebihi:

50 persen pada H sampai 50 m

25 persen pada H dari 50 – 150 m

15 persen pada H melebihi 250 m

Page 17: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

17

Bila waktu penutupan turbin lebih panjang maka diperlukan alat penatur tekanan.

Pengatur tekanan dibuat sedemikian rupa shg:

Tambahan tekanan sebesar 20 – 25% H < 250 m

Tambahan tekanan sebesar 15 – 20% H > 250 m

A

Tekanan tambahan

Tekanan Hidrostatis

Pipa Pesat

Turbin

B

C

20 - 25 % H

H

Lebih berbahaya lagi bila pembukaan tiba – tiba vakum

Kejadian ini dalam praktek jarang timbul kecuali pada kasus tertentu sbb:

a.alat penutup pecah

b.pipa pecah

c.benda – benda menyumbat (daun – daun dsb) terbawa aliran air tiba – tiba lepas

Page 18: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

18

Perhitungan Kekuatan Pipa

1. tegangan tangensial

2. tegangan searah as pipa

a. momen akibat perletakan pipa

b. perubahan temperatur

c. tegangan tangensial

d. berat kosong pipa

e. pergeseran antara pipa dan perletakkan

f. pergeseran pada sambungan pemuaian (balutan)

g. gaya tekan pada pipa disambungan pemuaian

h. perkecilan pipa

i. gaya seret pipa akibat aliran

j. tegangan searah jari – jari pipa

k. tegangan resultan

Perhitungan kekuatan pipa baja

Kekuatan pipa diasumsi berdasarkan pipa tipis yaitu tegangan tangensial terbagi rata pada tebal

pipa

Pipa tipis bila = 20δ

d

pipatebal

diameter

Tegangan tangensial

Ambil elemen seluas du. dz

N = P. du. dz

P = H. . g

H = tinggi hidrostatis ditambah pengaruh pukulan air

Tegangan menimbulkan gaya sebesar dz

N

p du dz

R

d

Resultan gaya 2 dz sin ½ d

R

dzduδτ

R

dudz.1/2.δ2τ

N

dn

dz

t i

t

t

ii

t

t

t

t

Page 19: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

19

R

dzduδτdzP.dugaya

P.d

δ

P.Rτ

95,085,0,2

.

2

.

bila

w

dP

w

dP

e

Δδ

= diameter paku

= jarak paku

(kekuatan las)

Bila menggunakan paku keling:

Tambahan tebal untuk karat akan menambahkan kekuatan pipa :

3)mm(12τ

p.dδ

20,δ

d

3)mm(110,03Hτ

0,07Hτ

2

w

w

Untuk perhitungan angkutan dan montase diambil berdasarkan tebal minimum.

Tebal minimum untuk pipa adalah :

s/d diameter 0,80 m adalah 5 mm

s/d diameter 1,50 m adalah 6 mm

s/d diameter 2,00 m adalah 7 mm

pada pipa yang lebih besar diberikan perkuatan untuk keperluan angkutan dan montase. Bila

pipa tipis tapi diameter besar, bahaya timbul bila pipa berisi sebagaian air yaitu pada kejadian

pipa sedang diisi/dikosongkan.

tidak dapat dipakai lagi, tetapi digunakan rumus untuk pipa tebal, yaitu rumus empiris:

d dalam mm, w dalam Kg/cm2, H dalam meter, dalam mm

Page 20: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

20

33

243

d

EI

r

EIpo

2

.dp

pada pipa juga timbul tekanan negatif, berarti tekanan dari luar (tekanan udara) lebih besar dari

tekanan air di dalam pipa. Hal ini timbul bila garis muka air terletak lebih rendah dari pipa.

Bila tekanan dari luar po lebih besar, maka menurut mayer :

Rumus tidak dapat digunakan karena ada bahaya lipatan pada pipa tipis.

I = momen inersia pelat dengan tebal dan panjang l, terhadap as simetrisnya = 1/12.l.3

Dengan faktor keamanan sebesar n maka:3 o3

o2E

npdδsehingga)

d

δ2E(

n

1p

Dengan : n = 2 untuk pipa tertutup tanah

n = 4 untuk pipa diluar

pada keadaan vakum po = tekanan udara = 0,1 Mpa dan

E = modulus elastisitas = 200 Gpa dan n = 4 Diperoleh:

0,01ddx102x2x10

4x10dδ 2

5

1

TEGANGAN SEARAH PIPA

H’ H H”

B1L2’

B2 L2”

B3

L3’

L3”

L1’

L1”

Bag. 2

H’, H dan H” adalahTinggi tekanan pada tempat ybs

Gambar skemaPipa Pesat dari Baja

Page 21: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

21

Panjang pipa seluruhnya = L

Panjang bagian L1 = L1’ + L1’’

Jarak perletakkan b1

Berat sendiri sepanjang b1 = Go

Berat sendiri sepanjang L1’= Go’

Berat sendiri sepanjang L1”= Go”

a. moment akibat perletakkan pipa

Mmax : M = 1/12 (Gs + Gw) b cos

b = jarak perletakkan

Gs = berat pipa sepanjang b

Gw = berat air sepanjang b

= sudut kemiringan

1/2d

2δδ1/64R(d1/64Rd

1/2d

IS

42

...(2δ21/64Rd.2δ1/64Rd1/64Rd1/64RdI 22344

8

δRd 3

4

δRd

8.1/2d

δRdS

23

δ3Rd

cosβGw)b(Gs

4

δRd

cosβGw)b1/12(Gs

S

22

Momen perlawanan potongan pipa dengan tebal = dan diameter luar = d adalah:

Term memakai 2 atau pangkat lebih tinggi diabaikan

Untuk berat diambil bruto (termasuk tambahan tebal untuk karat)

Page 22: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

22

b. Perubahan temperatur

Tegangan akibat perubahan temperatur timbul bila pipa terikat pada 2 blok angker dan tidak

mempunyai sambungan muai

( = koef. Muai, t = kenaikan temp.)

= Et dengan = 1,2 x 10-5/oC ; E = 210 Gpa

Maka: = 2,5t MPA t dalam derajat celcius

tlAE

Fl

c. Tegangan Tangensial

Tegangan tangensial mengakibatkan diameter pipa menjadi lebih besar. Hal ini akan

menimbulkan tegangan searah as pipa, bila pipa ini terikat pada 2 blok angker

a = t, dengan = angka poison, dan untuk pipa baja = 0,3

maka a = t = 0,3t

d. Berat kosong pipa

Berat pipa miring ini menekan pada blok angker sehingga penampang pipa ditempat ini mendapat

tegangan tekan. Gaya tekan Fo = Gs sin

(Gs = berat pipa antara 2 perletakkan) = berat pipa dari blok angker sampai sambungan pemuaian

δdR

Gsεsinβτ

Bila pipa antara kedua blok angker tidak mempunyai sambungan pemuaian maka ½ Fa dipikul

oleh masing – masing blok angker, sehingga pada bagian atas timbul tegangan tarik dan pada

bagian bawah tegangan tekan

Page 23: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

23

e. Pergeseran antara pipa dan perletakkan

Perubahan temperatur perubahan panjang (terjadi pergeseran)

Pergeseran melalui perletakkan sehingga timbul gaya pergeseran

Gaya pergeseran max. adalah f . N

Terjadinya pada keadaan hendak bergerak dan selama benda bergerak.

B adalah jarak 2 perletakkan

Gs berat pipa Gw berat air

Gaya geser F1 = f1 (Gs + Gw) cos

Total gaya geser pada seluruh perletakkan

F1 = f1 (Gs + Gw) cos

Terjadi pada bagian pipa dan blok angker sampai pada sambungan pemuaian.

Gaya geser adalah gaya eksentrik, dengan titik berat pada titik berat busur perletakkan

f. Gaya tekan pada pipa di sambungan pemuaian

Gaya tekan air adalah F3 = p . R.

• Tekanan hidrostatik dihitung berdasarkan persamaan

• p=ρ×g×hstatis

Page 24: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

24

Fungsi :

• Menghilangkan tambahan tekanan pada terowongan tekan akibat penutupan

turbin tiba-tiba. Cara peredaman dengan gelombang yang hendak timbul dapat

keluar dalam tangki peredam.

• Mengurangi tambahan tekanan pada pipa pesat akibat penutupan turbin tiba –

tiba.

• Memberi tambahan debit supaya bila beban bertambah debit selalu dapat

dipenuhi dengan mengambil dari tangki peredam.

Pemakaian listrik oleh para konsumen tidak tetap dalam sehari, sehingga menyebabkan

perubahan debit dalam terowongan tekan berpengaruh pada adanya gerakan turun – naik

dalam tangki peredam (surge tank). Fluktuasi muka air di dalam tangki peredam sangat terlihat

bila pemakaian listrik menjadi nol karena hantaran tegangan tinggi dari gedung sentral tiba –

tiba putus.

Keadaan demikian di dalam terowongan tekan air masih tetap mengalir, sehingga air di dalam

tangki peredam naik lebih tinggi dari pada ketinggian pada keadaan seimbang. Kemudian air di

dalam tangki peredam turun. Keadaan demikian disebabkan adanya kelembaman (inersia) air

didalam terowongan. Kemudian naik lagi. Turun dan seterusnya hingga pada suatu saat terdapat

keadaan seimbang. Muka air dalam tangki peredam diam. Pada keadaan seimbang debit

menjadi nol, tinggi muka air dalam tangki sama dengan tinggi muka air pada tempat

pemasukan.

Dalam perencanaan suatu tangki peredam harus diperhatikan tinggi muka air maximum harus

lebih tinggi dari muka air tertinggi di tempat pemasukkan. Tinggi muka air terendah dalam

tangki lebih rendah dari muka air terendah di tempat pemasukan.

Bentuk tangki peredam adalah bentuk sumuran dengan penampang konstan. Hubungan dengan

terowongan tekan dapat dilakukan dengan beberapa cara.

Page 25: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

25

P1/?g

P2/?g

Perhitungan Tangki Peredam Sederhana

2g

V

ρg

PZE

2

)2g

V

ρg

pdm.g.(ZE

:1keadaandidm2

111

dh))2g

Vd(

2g

V)

ρg

Pd(

ρg

Pdzdm.g.(ZE

:2keadaandidm

22

111

Panjang terowongan L

Ditinjau titik 1 berpindah ke keadaan titik 2 dengan jarak ds dengan massa air sebesar dm.

Menurut mekanika fluida, persamaan Bernoulli :

ds

)2g

Vd(

ds

)ρg

Pd(Z

ds

dhatau)

2g

Vd(

ρg

dpdzdh

(2)ke(1)alirantinggikehilanganadalahdh2

2

Page 26: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

26

L

h

ds

2g

Vd

L

Z

2

Bila V konstan maka z = h

Bila berubah maka z ≠ h

Karena kelembaman air kecepatan air dalam terowongan tidak segera dapat disesuaikan dengan

pemakaian debit menurut kebutuhan yang dikehendaki pada waktu itu, sehingga:

h)Δt(zL

gΔVatauh)dt(z

L

gdv

dt

dv.

g

1

L

z

L

hjadi

V

1

ds

dt

ds

dt

dt

)2g

Vd(

L

z

ds

)2g

Vd(

L

z

L

h

22

Menurut persamaan kontinuitas:

qt = V . A . t + z . As

q = debit dalam pipa pesat

As = Luas penampang tangki peredam

A = Luas penampang terowongan

z diambil positif bila muka air dalam tangki peredam turun

As

VA)ΔA(qΔz

Page 27: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

27

Contoh perhitungan tangki peredam:

Data PLTA SAGULING JAWA BARAT :

Panjang Terowongan Tekan L = 4667,68 m

Diameter Terowongan Tekan = 5,8 m

Diameter Surge Tank = 12,0 m

Debit maksimum dalam terowongan tekan = 112 m3/detik

Maka:

Luas penampang Surge Tank As = 1/4π122 = 113,10 m2

Luas penampang terowongan tekan A = 1/4π5,82 = 26,42 m2

Jari – jari hidrolis terowongan tekan R = d/4 = 5,8/4 = 1,45m

Faktor Kekasaran n = 0,011

Faktor Saringan = 0,80

Percepatan gaya berat g = 9,81 m/det2

Waktu t diambil 5 detik

Menurut Manning – Strickler

2/3

22

22/3

1/22/3

R

LnVh

h

)Rn

1(

1V2h

L

hS

SRn

1V

Kehilangan tinggi karena saringan = g

V

2

1 2

2

0,92382gμ

1

R

Lnβ

βV)2gμ

1

R

Ln(Vh:maka

24/3

2

2

24/3

22

Perhitungan dilakukan untuk kejadian dari keadaan diam (debit nol), tiba – tiba mengalir debit maximum sebesar 112 m3/detik.

Page 28: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

28

Baris Pertama:

Pada saat permukaan V = 0 dan h = 0, sehingga dengan rumus z.As = qt – V.A t didapat :

0,052034,951.54667,68

9,81h)Δt(z

L

gΔV

4,951113,10

560

As

tqΔz

Baris Kedua : V diambil dari V baris pertama

V = 0 dan V = 0,05203

VAt = 0,05203 . 26,42 . 5 = 6,873

z . As = qt – V A t = 112 . 5 – 0,05203 . 26,42 . 5

= 560 – 6,873 = 553,127

z = 553,127/113,10 = 4,891

Z = Z pada keadaan sebelumnya (Z = 0) disuperposisi dengan z = 4,951 sebesar 4,951 (tanda

plus berarti muka air di dalam surge tank turun)

h = V2

= V2 . 0,4238

= 0,052 . 0,4238 = 0,001

Z – h = Z + Z – h

= 4,951 + 4,891 – 0,001 = 9,841

Peil Z = 4,951

0,1034.5.9,8414667,68

9,81

h)Δt(ZL

gΔV

Page 29: PembangkitListrikTenagaAirjadfan.lecture.ub.ac.id/files/2017/04/Turbin_PLTA-Autosaved.pdfCiri –Ciri Mesin Hidraulik No Turbin Bentuk NS (putaran/menit) N11 (putaran/menit) Q11 (m3/detik)

4/26/2017

29

Baris ketiga:

Bila cara baris kedua digunakan pada baris ke tiga, maka di dapat angka – angka seperti

tercantum pada baris sbb, perhitungan dapat dipermudah dengan menggunakan komputer.

V VAt qt z.As z Z v v h Z-h Peil

0

5

10

-

-

770

775

-

-

1200

1205

-

-

1695

1700

0.000

6.873

20.534

-

-

569.279

566.005

-

-

558.530

559.162

-

-

559.201

559.191

560.00

560.00

560.00

-

-

560.00

560.00

-

-

560.00

560.00

-

-

560.00

560.00

560.00

553.127

539.466

-

-

-9.279

-6.005

-

-

1.470

0.838

-

-

0.799

0.809

4.951

4.891

4.770

-

-

-0.082

-0.053

-

-

0.013

0.007

-

-

0.007

0.007

0.00

4.951

9.842

-

-

5.594

5.512

-

-

8.018

8.031

-

-

7.579

7.586

0.052

0.103

0.153

-

-

-0.025

-0.024

-

-

0.005

0.005

-

-

-0.000

-0.000

0.000

0.052

0.155

-

-

4.309

4.285

-

-

4.228

4.233

-

-

4.233

4.233

0.000

0.001

0.010

-

-

7.870

7.780

-

-

7.576

7.593

-

-

7.594

7.594

4.951

9.851

14.602

-

-

-2.358

-2.321

-

-

0.455

0.455

-

-

-0.008

-0.000

0.000

4.951

9.842

-

-

5.594

5.512

-

-

8.018

8.031

-

-

7.579

7.586

(keadaan seimbang