perancangan turbin pelton untuk pembangkit listrik...
Post on 10-Nov-2020
14 Views
Preview:
TRANSCRIPT
i
PERANCANGAN TURBIN PELTON UNTUK PEMBANGKIT
LISTRIK MICRO-HYDRO
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Lalu Is Satriadi
NIM : 201010120311049
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMADIYAH MALANG
2017
iii
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN TURBIN PELTON UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK
MICRO-HYDRO
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagi Salah Satu Persyaratan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjan
Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Nama : Lalu Is Satriadi
NIM : 201010120311049
Malang, 20 Juli 2017 Yang Telah disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
(Ir. Herry Supriyanto, MT) (Ir. Ali Mokhtar, MT)
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Daryono, MT)
iv
BERITA ACARA
BIMBINGAN TUGAS AKHIR ( TA )
Nama : Lalu Is Satriadi
Nomer Induk : 201010120311049
No. ST. Pemb. TA : E.3.d/338/FT/UMM/X/2016 Tgl. ST. TA.
Keluar : 3.oktober - 2016
Judul TA : Perancangan Turbin Pelton Untuk Pembangkit Tenaga Listrik
Mikro-Hydro
Pembimbing I : ( Ir.Herry Supriayanto,MT )
NO Tgl
Konsultasi
Uraian Asistensi TTD
Dosen Pembimbing I
1-3 20-10- 2016
28-11-2016
Pendahuluan
- Lanjut
- Lanjut
4-5 3-03-2017 - Lanjut
6-7 5-03-2017 - Lanjut
8-10 7-03-2017
15-03-2017
- Perbaiki perhitungan gaya
- Buat kesimpulan di Gambar
11-12 10-04-2017 - Buat makalah seminar
Mengetahui Malang, 24 Juli 2017
Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing I,
(Ir. Daryono, M.T.) (Ir.Herry Supriyanto, MT) NIP.108.8909.0124 NIP.108.9109.0234
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246Telp. (0341) 464318 – 21Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246Telp. (0341) 464318 – 21Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
v
BERITA ACARA
BIMBINGAN TUGAS AKHIR ( TA )
Nama : Lalu Is Satriadi
Nomer Induk : 201010120311049
No. ST. Pemb. TA : E.3.d/338/FT/UMM/X/2016 Tgl. ST. TA.
Keluar : 3.oktober - 2016
Judul TA : Perancangan Turbin Pelton Untuk Pembangkit Tenaga
Listrik Mikro-Hydro
Pembimbing II : ( Ir.Ali Mokhtar,MT )
NO Tgl
Konsultasi
Uraian Asistensi TTD
Dosen Pembimbing II
1-3 24-10-2016 Pada dasarnya topic di setujui
Sumbernya cari data potensi yang ada.
4-5 28-11-2016 Setelah grafik penentuan tipe turbin
6-7 28-02-2016 Dapat di gambar di bab empat
8-10 21-03-2017 Dapat di lanjutkan untuk gambar
11-12 11-04-2017 Dapat di lanjut keseminar hasil
Mengetahui Malang, 24 Juli 2017
Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing II
(Ir. Daryono, M.T.) (Ir. Ali Mokhtar,MT)
NIP.108.8909.0124 NIP.108.9109.0234
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246Telp. (0341) 464318 – 21Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
vi
SURAT PERYATAAN TIDAK PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Lalu Is Satriadi
NIM : 201010120311049
Tempat/ Tanggal Lahir : Montong Gamang 15 - 05 - 1992
Program Studi : Teknik Mesin
Jenjang Studi : S1
Dengan ini menyatakan bahwa :
1. Tugas Akhir ini adalah murni merupakan gagasan, rumusan dan
perancangan saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain kecuali arahan dari
Tim Dosen Pembimbing.
2. Dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya atau pendapat yang ditulis
atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan
mencantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan menyerahkan nama
pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka.
Demikianlah peryataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila
kemudian hari terbukti peryataan ini tidak benar, maka saya bersedia
menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yang telah diberikan
melalui karya tulis ini, serta sanksi lainnya sesuai dengan norma yang berlaku
di perguruan tinggi ini.
Malang, 20 Juli 2017
Yang Menyatakan,
Lalu Is Satriadi
NIM : 201010120311049
vii
PERANCANGAN TURBIN PELTON UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA MIKRO HYDRO
Oleh : Lalu Is Satriadi
( 201010120311049 )
Dosen Pembimbing I : Ir. Herry Suprianto, MT
Dosen Pembimbing II : Ir. Ali Mokhtar, MT
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
ABSTRAKSI
Air sumber energi yang dapat didaur ulang yang dapat dibedakan menurut
tenaga air (hydro power). Suatu energi air penggerak listrik penggerak listrik
bergantung kepada energi potensial air yang kemudian dikonversi menjadi enrgi
mekanis melalui sebuah turbin untuk menggerakkan generator listrik . Indonesia
yang mempunyai sungai – sungai yang cukup bayak jumlahnya, dimana sungai
– sungai tersebut sangat besar untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi
terbarukan. Pembangkit listtrik mikro hydro (PLTMH) merupakan solusi yang
tepat untuk dikembangkan dalam hal ini adalah turbin pelton.
Metode yang digunakan dalam perancangan turbin pelton ini adalahpahl
dan beitz dengan urutan studi perencanaan dan lpenjelasan tugas, perancangan
konsep produk, bentuk produk, perancangan detail . Dalam perancangan detailya
sendiri terdiri dari beberapa fase, yaitu studi literatur menghitung daya turbin,
poros, nozzle, bucket, runner dan bantalan.
Dengan metode diatas diperoleh head 150 m dan kapasitas air 0,25 m3 /s.
Dengan daya sebesar 276 KW dengan dimensi diameter pipa 300 mm dengan
tebal plat 5 mm., diameter jarum nozzle 75 mm, diameter runner turbin 520 mm,
diemeter poros 150 mm denga bahan baja S40C dan jumlah 16 buah dengan
panjang 224 mm, lebar 232 mm , kedalamn 72 mm, dan lebar bukaa mangkok 80
mm dengan bahan Aliminium.
Kata kunci : Turbin Pelton, Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hydro (PLTMH)
viii
DESIGN OF PELTON TURBIN FOR MICRO- HYDRO POWER PLANTS
By Then Is Satriadi (201010120311049)
Supervisor I: Ir. Herry Suprianto, MT
Supervisor II: Ir. Ali Mokhtar, MT Department of Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas no. 246 Tel. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
ABSTRACT
Water sources of recyclable energy that can be distinguished by hydro
power. An electric water drive electric drive energy depends on the potential en-
ergy of the water which is then converted into a mechanical energy through a tur-
bine to drive an electric generator. Indonesia, which has quite a large number of
rivers, where these rivers are very large to be used as a renewable energy source.
Micro hydro listtrik generator (PLTMH) is the right solution to be developed in
this case is pelton turbine.
The method used in the design of this pelton turbine is pahl and beitz with
the order of study of planning and duty, product concept design, product form,
detail design. In the detailed design itself consists of several phases, namely litera-
ture studies calculate the turbine power, shaft, nozzle, bucket, runner and bear-
ings.
With the above method obtained head 150 m and water capacity 0.25 m3 /
s. With a power of 276 KW with dimensions of diameter of 300 mm pipe with 5
mm plate thickness, 75 mm diameter nozzle diameter, 520 mm turbine runner di-
ameter, 150 mm shaft diemeter with S40C steel material and 16 pieces with 224
mm length, 232 width Mm, into 72 mm, and the width of the 80 mm bowl with
Aliminium material.
Keywords: Pelton Turbine, Micro Hydro Power Plant (PLTMH)
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan kasih dan sayang-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
yang berjudul “Perancangan Turbin Pelton Untuk Pembangkit Listrik Micro-
Hydro” Maksud dari penyusunan skripsi ini adalah untuk memenuhi salah satu
syarat dalam menempuh ujian sarjana pendidikan pada Fakultas Teknik Program
Studi SI Teknik Mesin di Universitas Muhammadyah Malang.
Dalam penyusunan skripsi ini, banyak pihak yang sangat membantu
penulis dalam berbagai hal. Oleh karena itu, penulis sampaikan rasa terima kasih
yang sedalam-dalamnya kepada :
1. Bapak Ir. Herry supriyanto, MT. selaku dosen pembimbing I.
2. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT. Selaku dosen pembimbing II.
3. Kedua Orang Tua saya yang selalu senantiasa mendo’akan saya.
4. Saudara-saudara saya terutama kakak yang selalu memberikan semangat
pada saya
5. Seluruh Dosen dan staf pengajar dijurusan teknik mesin universitas
muhammadiyah malang.
6. Teman-teman teknik mesin2010 khususnya kelas B selalu memberi
motivasi dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Semua pihak lain yang telah turut ikut membantu dalam menyelesainkan
tugas akhir ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa memberikan balasan yang sebesar-
besarnya atas segala kemurnian hati dan kebaikan kepada pihak yang telah
membantu .
Saya menyadari bahwa dalam membuat laporan ini masih banyak
kekurangan dan keterbatasan dalam pembuatan tugas akhir ini, untuk itu saya
sangat berterimakasih atas saran dan kritik yang bersifat membangun sehigga
dapat meningkatkan kemampuan saya di masa yang akan datang.
Malang, 19 April 2017
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
POSTER ......................................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iii
BERITA ACARA ........................................................................................... v
SURAT PERYATAAN TIDAK PLAGIAT ................................................ vi
ABSTRAKSI .................................................................................................. vii
ABSTRACT .................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ................................................................................... ix
DAFTAR ISI .................................................................................................. x
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar belakang .............................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ........................................................................ 4
1.3 Tujuan Perancangan ..................................................................... 4
1.4 Batasan Masalah ........................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 5
2.1 Energi Air ..................................................................................... 5
2.2 Jenis – jenis PLTA ...................................................................... 6
2.2.1 PLTA jenis terusan aliran sungai (run-of-river) .................. 6
2.2.2 PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond) ........... 6
2.2.3 PLTA dengan menggunakan waduk (reservoir) ................ 7
2.2.4 PLTA jenis pompa – generator (pomped storage) .............. 8
2.2.5 PLTA Hydroseries .............................................................. 9
2.3 Karakteristik Turbin ..................................................................... 11
2.3.1 Kecepatan Spesifik (ns) ....................................................... 12
2.3.2 Efisiensi Turbin ................................................................... 12
2.3.3 Perubahan Debit air dan Efisiensi dengan Perubahan
Kecepetan ............................................................................ 14
2.3.4 Kecepatan Lari .................................................................... 16
xi
2.3.5 Kapasitas ............................................................................. 17
2.4 Prinsip Pembangkit Tenaga Air ................................................... 18
2.5 Debit Air ....................................................................................... 18
2.5.1 Penentuan Debit Air ............................................................ 19
2.5.1.1 Debit Maksimum ..................................................... 19
2.5.1.2 Jumlah Air Pasti ...................................................... 19
2.6 Head Turbine Air ......................................................................... 20
2.6.1 Gross Head .......................................................................... 20
2.6.2 Net Head atau Effektif Head .............................................. 20
2.7 Klasifikasi Turbin ......................................................................... 20
2.7.1 Dilihat dari segi pengubahan momentum fluida kerjanya .. 20
2.7.1.1 Turbin Impuls........................................................... 20
2.7.1.2 Turbin Reaksi .......................................................... 21
2.7.2 Berdasarkan Head dan Kapasitas Air ................................. 21
2.7.3 Berdasarkan Kecepatan Spesifik (ns) .................................. 22
2.7.4 Berdasarkan Model Aliran Masuk Air Runner .................. 22
2.7.4.1 Turbin Aliran Tangensial ........................................ 23
2.7.4.2 Turbin Aliran Aksial ............................................... 23
2.7.4.3 Turbin Aliran Aksial – Radial ................................. 24
2.8 Konstruksi Turbin Air .................................................................. 24
2.8.1 Konstruksi Turbin Pelton ..................................................... 24
2.8.1.1 Diagram Alir Perpindahan Energi Pada Turbin’
Pelton ...................................................................... 27
2.8.1.2 Nozzle ..................................................................... 27
2.8.1.2.1 Diameter Jet ................................................ 28
2.8.1.3 Runner dan Bucket (mangkok) ............................... 29
2.8.1.3.1 Diameter runner .......................................... 30
2.8.1.3.2 Bucket (mangkok) ....................................... 30
2.8.1.4 Cassing Turbin (rumah turbin) ................................ 31
2.8.2 Kontruksi Turbin Francis .................................................... 31
xii
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN .............................................. 34
3.1 Prosedur Perancangan oleh Gerhad Pahl and Wolfgang Beitz’s .. 34
3.2 Perancanaan dan penjelasan tugas ................................................. 36
3.3 Perancangan konsep produk .......................................................... 36
3.4 Perancangan bentuk ( embodiment design ) ................................. 36
3.5 Perencanaan detail ......................................................................... 37
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 38
4.1 Data Perancangan. ..................................................................... 38
4.2 Perhiungan Potensial Daya Turbin yang Dihasilkan ................. 38
4.3. Perancangan Pipa Saluran (Penstock) ........................................ 39
4.4 Pemilihan Jenis Turbin .............................................................. 41
4.5 Kecepatan spesifik (ns) ............................................................... 41
4.6 Perhitungan Runner Turbin ....................................................... 45
4.7. Perhitungan Jumlah Mangkok (Bucket) .................................... 45
4.8. Perhitungan Dimensi / Ukuran Mangkok (Bucket) ................... 45
4.9. Perhitungan Gaya Pancar Air Terhadap Mangkok. ................... 47
4.10 Perhitungan poros. ..................................................................... 47
4.11. Perancangan Bantalan ................................................................ 48
4.12. Perancangan Pasak ..................................................................... 49
4.13. Perancangan Baut. ..................................................................... 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 52
5.1 Kesimpulan. ................................................................................ 52
5.2. Saran .......................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Table 2.1. Efisiensi Turbin Pelton( Sumber : Lal, Jagdish, 1975) .................. 13
Table 2.2. Efisiensi Turbin Francis dan Turbin Kaplan .................................. 13
Tabel 2.3. Tinggi jatuh air dan jenis turbin air. Sumber : Lal, Jagdish, 1975 21
Tabel 2.4. Kecepatan Spesifik Turbin Konvensional ...................................... 22
Tabel 4.1 : Pemilihan jenis turbin berdasarkan tinggi jatuh air ...................... 43
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Prinsip Kerja Turbin Air ............................................................ 5
Gambar 2.2. PLTA terusan aliran sungai (run-on-river) ................................ 6
Gambar 2.3. PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond) ................... 7
Gambar 2.4. PLTA yang menggunakan bendungan ....................................... 8
Gambar 2.5. PLTA pompa – generator (pomped storage) .............................. 9
Gambar 2.6. Bendungan Pandan Duri di Desa Suwangi kec. Sakra,
Lombok Timur ........................................................................................ 10
Gambar 2.7. Saluran Irigasi Pandan Duri di Desa Suwangi kec. Sakra,
Lombok Timur ........................................................................................ 10
Gambar 2.8. Peta lokasi Pandan Duri di Desa Suwangi kec. Sakra,
Lombok Timur ........................................................................................ 10
Gambar 2.9. Efisiensi Turbin Menurut Jenis Turbin dan Daya Keluarnya .... 13
Gambar 2.10. Efisiensi dan Debit Sebagai Fungsi Perubahan Kecepatan ...... 14
Gambar 2.11. Efisiensi, Debit dan Daya Keluar sebagai Fungsi Perubahan
Tinggi Jatuh ............................................................................. 16
Gambar 2.12. Turbin Aliran Tangensial ......................................................... 23
Gambar 2.13. Model Turbin Aliran Aksial ..................................................... 23
Gambar 2.14. Model Turbin Aliran Aksial – Radial ..................................... 24
Gambar 2.15. Perubahan tekanan dan tinggi jatuh trbin pelton ...................... 25
Gambar 2.16. Penampang nozzel dan pancaran air ....................................... 25
Gambar 2.17. Konstruksi Turbin Pelton Tegak .............................................. 26
Gambar 2.18. Turbin Pelton Nozzle Tunggal ................................................. 26
Gambar 2.19. Turbin Pelton Nozzle Banyak .................................................. 27
Gambar 2.20. Penampang Nozzle ................................................................... 28
Gambar 2.21. Runner dan Bucket ................................................................... 29
Gambar 2.22. Konstruksi Turbin Francis ........................................................ 31
Gambar 2.23. Turbin Francis Poros Horizontal .............................................. 32
Gambar 2.24. Turbin Francis Poros Vertikal .................................................. 32
Gambar 2.25. Konstruksi Turbin Kaplan ....................................................... 33
Gambar 3.1 : Diagram Aliran Dari Perancangan Turbin Pelton ..................... 35
top related