$'k~u l!l?~j>:-z- -...

22
Laporan Penelitian Pengaruh Jenis Aktuator terhadap Respon Sistem Pengatur Governor-Servohidraulik. pada Turbin . . Air y.,8,-5.r :?- ..: -,.-.,,-c: %.---~r-~.u 7.r7?c+q?~ , . . . , 3; , < . L,! . : , . : ,! I. :.!!.,<,,<?.f7 .- :. . . C . 7 . , .. . . . I . 5 . . ,. . . $'k~u /-tT P P : ,~<N(,~PL.~.I J.tfi\$ 1.. -----,-. ,,~-E~INDA-P . FP' Pi/! . L!L?~J>:-Z- :! 19 h,;\,i~r . . ... . . ;I . -----.?a. : - 1 .. Apt - ~E~I~~LII~A~I . . .- ___. - -- .qr . . ! - J - iJ*kj.j,~.,/~~~ - (k, / 2 ~ 5 . . .. , .. _. ...--.- O]eh:1,3 - 5 ' .,. ,." . , , > . .L _ , , / ., -,.. ~.-(.. . .. .--. . - - .--,.- :.. - --.-.----. .; .. . . . 1. I. . . ii / \I, :. . 7' ;: , +\ 2.; ; , - ! ; . , * Waskito :.'!ic:2 :',, .:A 2. .=. ,.- -- .:/-d- .,. .. ;! : ; ,.. .:. ,. . . , .., - . . . . , .." :? .; .> ..,; ;... .> > ''. ..- ..:( , .I,..:. .;. .,----' !j- B \ 'Dr<,~~~&~pfl:, n.?. :;! 'L'\ ---.--, 7 -- .. _ .. . . - . -. . z- -- -...- rgjp:". ja; 5sa&,. 5 . ,."; ' ,&. *- Penelitian ini dibiayai oleh: Dana DIWDIKS U!liversitas Negeri Padang Tahun Anggaran 1999 Surat Perjanjian Pelaksanaau Penelitinn Nolllor : 2751/K12/KU/Rutill/l999 Tanzgal 9 Agiistus 1999 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI PADANG TAHUN 2005

Upload: hatuong

Post on 07-Feb-2018

227 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

Laporan Penelitian

Pengaruh Jenis Aktuator terhadap Respon Sistem Pengatur Governor-Servohidraulik.

pada Turbin . . Air y . , 8 , - 5 . r : ? - ..: -,.-., ,-c: % . - - - ~ r - ~ . u 7 . r 7 ? c + q ? ~

, . . . , 3; , <. L,! .: , . : ,! I. :.!!.,<,,<?.f7

.- :. . . C . 7 . , . . . . . I . 5 . .

, . . . $'k~u /-tT P P : , ~ < N ( , ~ P L . ~ . I J.tfi\$ 1. . -----,-. , , ~ - E ~ I N D A - P . FP' Pi/! . L!L?~J>:-Z-

:! 19 h,;\,i~r . . ... ... . ;I . -----.?a.

: - 1 .. A p t - ~ E ~ I ~ ~ L I I ~ A ~ I . . .- ___. - -- .qr . .!- J - i J * k j . j , ~ . , / ~ ~ ~ - ( k , / 2 ~ 5 . . . . , .. _. ...--.-

O]eh:1,3 - 5 '

.,. ,." .,,>. .L _,,/ . , -,.. ~.-(.. . .. . - - . . - - .--,.- :.. - --.-.----. .; . . . . . 1. I. . . i i /

\ I , :. . 7 ' ;: , +\ 2.; ;,-!;., * Waskito :.'!ic:2 :',, .:A 2. .=. ,.- -- . : / - d - .,. .. ; ! : ; ,.. .:. ,. . . ,

.., - . . . . , .." :? .; .>

..,; ;... . > > ''. ..- ..:(

, .I,..:. .;. .,----' !j-

B \ 'Dr<,~~~&~pfl:, n.?. ::;! 'L'\ ---.--, 7 -- ~ .. _ .. . . -

. -. . z- -- -...- rgjp:". ja; 5sa&,. 5 . ,..";',&. * -

Penelitian ini dibiayai oleh: Dana DIWDIKS U!liversitas Negeri Padang Tahun Anggaran 1999

Surat Perjanjian Pelaksanaau Penelitinn Nolllor : 2751/K12/KU/Rutill/l999 Tanzgal 9 Agiistus 1999

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI PADANG TAHUN 2005

Page 2: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Turbin air adalah suatu sistem peralatan yang mengubah energi potensial air

menjadi energi rnekanik putaran. Dari energi mekanik putaran yang dihasilkan itu

dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Salah , satu kegunaan yang paling

banyak diterapkan adalah ineinbangkitkan energi listrik, yaitu dengan cara

menghubungkan poros turbin ke generator listrik. Pada akhirnya energi listrik itu

dimanfaatkan untuk keperluan manusia seperti penerangan, alat-alat elektronik, ..

perindustrian, dan sebag$nya.

Sistem pembangkit energi listrik menggunakan turbiil air-generator sangat

efektif diterapkan di daerah yang belum mendapat pelayanan listrik PLN, tetapi

mempunyai sumber air yang cukup potensial untuk dikonversikan energinya.

Daerah-daerah seperti itu cukup banyak d i Sumatera Barat terutama daerah yang

topografinya terdapat dataran tinggi dan rendah. Dengan demikian peluang

kontribusi turbin air-generator sebagai penghasil energi listrik untuk rnembantu

inasyarakat Sumatera Barat sangat besar. .

- -

Uliuran dan jenis turbin air dapat diatur sedenlikian rupa sesuai dengall

karakteristik potensial air yang ada. Penenlpatan suatu jenis turbin yang tidak

Page 3: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

sesuai dengan karakteristik potensial sumber air nlengakibatkan sistem menjadi

tidak efisien.

B. Identifikasi Masalah

Sejauh ini alat-alat Listrik seperti lampu, alat-alat rumah-tangga, dan alat-alat

lainnya j.ang menggunak-an energi listrik, akan beroperasi normal apabila voltase

listrik yang dikonsumsinya relatif konstan. Padahal sistem pembangkit listrik

turbin air-generator sangat sensitif terhadap penlakaian daya ole11 konsumen.

Pemakaian daya yang tidak konstan mengakibatkan perubahan beban pada

generator sehingga mengganggu putaran turbin ~ralaupun debit air yang jatuh

pada turbin konstan. Akibatnya voltase yang didasilkan generator akan berkurang

atau bertambah. Hal seperti ini akan mengganggu peralatan yang memanfaatkan

listrik.

C . Perurnusan M'asalah .-

Untuk keamanan dan kenyamanan penlakai listrik, sebailulya voltase harus

konstan. Kondisi seperti ini hanya dapat tercapai bila pada turbin air dipasang

pengendali yang dapat mengatur putaran selingga voltase yang keluar dari turbin

konstan. Pada penelitian yang sudah dilakukan (Dadang, 1999) respons antara

kelebihan putaran dengan kekurangan putasan berbeda. Padahal untuk

keseimbangan pembebanan mekanik terhadap komponen-ltomponen pengendali

sebaiknya respons antara dua kondisi itu adalah sama.

Page 4: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

Penelitian ini n~encgba nlenggunakan pengendali governor-servohidraulik

~ m t u k mengatur putaran poros turbin agar tetap konstan pada putaran yang

ditentukan. Jellis aktuator yang aka11 digunakan adalah jellis aktuator kerja dua

arah diameter seragam. De~lgan penlakaian aktuator jenis ini aka11 dilihat

bagaimana respons pengendali ketika kelebihan d a d atau kekurangan putaran.

D. Asumsi-Asumsi

Dalanl ~nelakukan peilelitian ini dan analisis akan banyak berhubungan

dengan sistem mekanik dan hidraulik. Ole11 karena itu agar analisis dapat -

dilakukan diperlukan asthsi-asumsi sebagai berikut:

3 Ballan baja dianggap homogen sehingga jilta ada dua kon~ponen yang bahan

dan ukurannya sarna, maka beratnya akan sama pula. Jika komponen ini

dipasang sebagai komponen yang sepasang dan penlasangan konsentris,

maka geometrisnya simetris. ifa at fisik dan rnekanik ballan yang sudah

umum dan disediakan oleh produsen diterima sebagai nilai yang benar.

3 Pada sistem mekanik, benda tidak mengalami deformasi.

3 Pada sistem hidraulik, medium oli adalah zat yang tak lnampu mampat .. -

(incon~ressible)

Page 5: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

BAB I1

THNJAUAN PUSTAKA

A. Sistem Kontrol Lup Tel-tutup (Closet1 Loop Colzti-01 Systeltz)

Sistem kontrol lup tertutup adalah sistenl kontrol yang keluarannya

mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan (Ogata, 1993). Pada

sistem lup tertutup sistem menggunakan umpan balik untuk n~elnperkecil

kesalahan sistem. ~ e c a r a sederhana sistem kontrol lup tertutup digambarkan

dengan blok diagram seperti pada gambar 2.1

1 Gangguan

Masukan -I- ' I I K ~ l i i a r a ~ L L " A L A L A A u.

7 I Plant atau I Pengarur 1 Proses 4 r

Gambar 2.1 Sistem Kontrol Lup Tertutup

Alat Ukur

Dari gambar 2.1 dapat dinyatakan bahwa, sistem kontrol lup tertutup adalah

sistenl yang bekerja secara otomatis. Alat ukur selalu membaca llasil keluaran.

4

Apabila keluaran belum sesyai dengan ynng diingillkan, alat ultur memberi sinyal

kepada pengatur, dan pengatus memberikan aksi terhadap illasukan lalu diproses lagi,

dan seterusnya sampai keluaran memenuhi kriteria yang diingi~dcan.

Page 6: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

Pada kenyataannya, kerumitan sistem kontrol lup tetutup tergantung dari sistem

yang akan dikontrol. Semaltin rurllit sistem yang aIt:~n dilcontrol, nlalta alat ukur dan

pengatur yang digunakan akan senlakin I-uinit pula, begitu pula sebaliknya.

Berdasarkan cara kerjanya alat ukur dan pengatur dapat dikelompokkan atas dua

kelompok, : 1) sisteill mekanik; dan 2) siste~n elektrik. Sistem lnekanik umumnya -

menggunakan komponen relitif besar sehingga lnemerlukan ruang yailg relatif besar,

tetapi relatih mudah dalam sistem peratwatannya. Sedangkan sistem elektrik,

komponennya relatif kecil, sehingga memerlukan 1-uang relatif kecil, tetapi lebih sulit

dalam perawatannya. Dengan perkembangan teknologi komputer, sistem elektrik

lebih banyak dikembangkan, karena lebill praktis dan lebih akurat dalam aksi

pengaturannya.

B. Respon Sistem .. -

Ogata (1 993) mengatakan, sistem yang lnempunyai komponen penyiinpan energi

tidak dapat merespon secara seketika dan altan rnenunjukkan respon transien jika

dikenai masukan tangga atau gangguan. Respon transien sistem kontrol, praktis

- sering lnenunjukkan osilasi teredam sebelum mencapai keadaan tunak (steady stare).

Umulnnya respon transien suatu sistem dinyatakan dalanl bentuk masukan tangga

satuan. Apabila respon tei-hadap I I I ~ S I I ~ ~ I I tangga satuan diketahui, maka secara

inatelnatis dapat dihitung respon terhadap setiap ~nasukan.

Karakteristik respon transien dapat dinyatakan ~nelalui paranleter sebagai berikut: ' -

1) waktu tunda (td), 2) waktu naik (tr), 3) waktu puncnk (tp), 4) lewatan maksimun

5

Page 7: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

(Mp), dan 4) waktu penetapan (ts). Bentuk kunra respon tergantung dari faktor

peredaman sistem. Gambar 2.2 nlenunjukkan kurva respon pada beban impulsa

satuan untuk berbagai faktor peredaman. Jika faktor perednman antara 0 s/d 1, respon

sistem akan memiliki lewatan, tetapi jika faktor peredaman > 1, respon tidak

nlemiliki lelvatan.

Kurva Respon lmpulsa Satuan I

! Waktu (t) -

Gambar 2.2 Kurva Respon Impulsa Satuan pada Berbagai faktor Peredaman

Respon masukan illlpulsa dapat dinyataka~i sebagai turunan dari respon masukar~

tangga. Perbandingan respon dengan masukan tangga dan masulcan satuan impulsa

sebagaimana dinyatakaxl oleh Belljamin (1992) digambarkan pada gambar 2.3.

Page 8: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

/ Respon dengan Zero

Waktu ( t )

Galnbar 2.3 Respon Masukan Tangga dan Impulsa

C . Pengaturan pada Turbin Air

Daya yang dihasilkan oleh turbin air sangat dipengaruhi oleh tigal hal, yaitu;

1) debit, 2) head air, dan 3) kondisi beban. Debit yang besar clan head yang tinggi

akan lnenghasilkan daya yang besar, sebaliknya debit yang kecil dan head rang

rendall akan menghasilkan daya yang kecil. Selain itu daya yangkeluar dari turbin

akan berbeda pula walaupun debit dan head tetrap, jika kondisi tuirbin dalam

keadaan berbeban atau tidak berbeban. Sebab daya yang keluar dari turbin

berbanding langsung dengcin putaran poros turbin. Pada saat beban besar, putaran

poros turbin aka11 berkurang dan akai~ bel-tambah jika beban berberkurang. Ketika

keadaan bebali besar, maka voltase yang dihasilkan akan berkurang pula,

sebaliknya jika beban berkurang, voltasc altan naik akibat bertambahnya putaran.

Bahkan pada kondisi turbin tiba-tiba tidak berbeban, akan dapat terjadi yufal-nl2

liar. dari turbin.

Page 9: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

Dua jenis keadaan itu tidak diingillkan, karena dapat nlelllbuat

ketidaknyamanan penlakai dan kerusakan konlponen-kompone elektronik yang

menggunakan energi listrik dari sistem turbin tersebut. Keadaan yang diinginkan

adalah putaran poros tuirbin harus tetap pada putaran yang telah ditentukan dalaln

keadaan kondisi beban telap atau terjadi perubahai~ beban.

Untuk suatu sistem turbin, biasanya head selalu tetap, tetapi debit dapat

berubah-ubah. Besar-kecilnya debit diatur oleh katup pengatur debit. Pengaturan

katup, ini dapat dilakukan secara manual dan dapat juga dilakukan secara

otomatis. Kedua cara itu sama-sama menggunakan prinsip umpan balik feedback

sysrenl). Perbedaawya terletak pada pengendali, pada cara manual pengendalinya

adalah manusia, sedangkan cara otomatis pengendalinya adalah sejenis peralatan

(pada penelitian ini disebut governor-servohidraulik). Jika sistem turbin melayani

konsumen yang peillakaim eliergi listriknya berubah-ubah, maka sistern otomatis

merupakan pilihan yang efektif dan efisien. Karena setiap p'erubahan beban yang

mengakibatkan perubahan putaran langsung ditanggapi ole11 pengendali yang

selalu. siap me~lgelllbalikan putaran poros turbin ke putaran normalnya. Apabila

pekerjaan itu dilakukan oleh manusia, tentu sangat merepotkan, karena harus

harus ada orang yang selalu siap mengatur posisi katup.

Secara diagramatis; pengendali governor-servol~idraulik dapat digambarlcan

seperti pada ganlbar 2.4

Page 10: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

Y -- > Turbin

Air dari

Gambar 2.4 Pengendali Governor Se~~~ohidraul ik

Cara kerja pengendali governor servohidraulik seperti pada gambar 2.4 dapat

dijelaskan sebagai berikut:

Dengall berputarnya poros turbin, maka governor juga aka11 berputar. Pada

pubran normal yang telah ditentukan (dapat di set up), posisi lengan bandul akan

tetap pada jari-jari putarannya, begitu pula posisi aktuator akan diam. Jika terjadi

perubahan putaran - akibat perubahan beban, posisi lengan bandul berubah. Karena -

governor ini dihubungkan oleh selongsong, maka posisi selongsollg akan berubah

pula. Padahal selongsong dihubungkan ke aktuator hidraulik, akibatnya aktuator

akan bergerak. Pergerakan aktuator pang dil~ubungkan dengan katup pengatur

debit air di turbin mengakibatknn katup akan diatur (membesarkan atau

mengecilkan saluran) sampai putarnn ltembali ilorn~al ke putaran yang telah di

tentukan. ..

Page 11: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

Ditinjau dari konstruksi pengendalinya, maka terdapat dua bagian utama,

yaitu: 1) governor, dan 2) aktuator hidraulik. -

1. Governor

Konstruksi governor yang akan digunakan adalah tipe Hartnel dan dapat

digambarkan secara diagramatis pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Skematis Governor

Sebagaimana dijelaskan Raven (1987), dengan berputarnya governor,

maka terdapat gaya efek berupa gaya, inertia (sentrifuga1)'yang besarnya:

dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

siinetris putar, besarnya R = Ri + r, dengan Ri adalah posisi normal dan r

adalah perubahan jrosisi bandul, sedangkan o) adalah ltecepatan sudut

governor

Padahal, antara ltecepatan sudut dengan putaran dapat dinyataltan dengan

hubungan :

10

Page 12: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

dimana : C, adalnh konstanta sedangkan No adalah putaran goxzrnor

Sehingga persamaan 1 dapat ditulis :

Dari geonletris yang.diperlihatkan pada ganlbar 2.2 diperolell hubungan:

Dengan demikian:

2 . Fs= Cf . Cr . R . No ..................................................... - - - a - 3 .

Dimana: Cf = 2 . c,' . m dan C,= bia

Melalui analisis teknik linearisasi diperoleli:

Fs=C1 . r + C2. ..........................

dimana :

- f, adalah bearnya periibahan gaya inertia putaran goverrior.

Padahal berdasarkan prinsip keseinibangan, fs adalah gaya perlawana~i pegas

yang besaimya:

F s = k . x

Sehingga diperoleh hubungan: -

k.x = Cl.r + Cz.n, .

Page 13: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

Dari geon~etris padca gambar 2.2 terlihat bahwa :

Selanjutnya d e ~ l g ~ l a ~ l mensubstitusikan harga r diperoleh persamaan:

dimana : k adalah konstanta pegas dan s adala1-1 defleksi pegas sekaligus

perubahan posisi selongsong.

2. Aktuator ~idrau1ik'-

Konstruksi aktuator hidraulik dapat digambarkan sepel-ti gambar 2.6

berikut:

("2 I

Oli bertekanan Oli bertekanan rendah

Galnbar 2.6 Skematik Aktuator

Bila katup pengatur arah pada sistek hidraulik pada posisi s = 0, saluran

masuk/keluar ke aktuator tel-tutup, sehingga tidak ada gerakan yang dillasilkan.

Apabila s > 0 sebagailnana ditulljukkan. Aktuator akan bergerak ke kiri,

12

Page 14: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

sebaliknya pada s < 0 aktuator akan bergerak ke kanan. Gerakan aktuator k e kiri

atau ke karlan,itu sebenarnya diakibatkan ole11 perilbal~an putar-211 governor. -

Tekanan hidraulik akan mengembalikan posisi aktuator pada keadaan nonnal

(I7ol-mally close).

.Densan lnengganggap alirarl yang melewati saluran orifis pada katup

pengatur arah adalah proporsional terhadap perpindahan x: maka :

dan

Prinsip kontinuitas aliran rnenghasilkan:

dimana : p adalah densiti oli dan A adalah luas piston.

Y1 A2 Karena ql = q2, dan PI = p?, ~ n a k a : - -

Yz A1

Akibatnya, jika Al = A2, lnaka y.1 = yl dan Al ;t Az, rnaka yl # yz,

L

Pada penelitian ini, '- A, = A2, sehingga dengzn menggunakan prinsip

keseimbangan yang terjadi pads a1;tuator:

Page 15: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

Dirnana m adalah nlassa piston dail balang, F adalah gaya yang timbul pada

batang aktuator. Selanjutnya Iteseimbnngan tersebut nkan menghasilkan:

Di~nana : 1,adalah llloi~neil inertia nlassa lengan penegndali, dan Fa adalah -

gaya karena tekanan air.

Dengan y = 1 . 8, dan RI = R2, penyelesaian secara sinlultan dari persamaan 6, 7,

8, dan 9 menghasilkan :

Karena persamaan 6 dan 7 adalah non linear, titik operasi harus dipilih dan

pergeseran hams diambil relatif kecil.

Jika y , = konstan dan tidak ada beban pada batang aktuator, yaitu F = 0, maka :

sehingga

Jika y, = konstan dan terdapat beban pada batang aktuator, yaitu F # 0, nlaka :

Dengan mensubstitusikan persaillaan 5 dan 12 diperoleh

Page 16: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

BAB 111 & -

TUJUAN DAN MANFAAT PKBEEkTIAN

A. Tujuan Penelitian

Pengaturan kecepatan putar secarn otonlatis pada sistenl turbin air yang

digunakan untuk pembangkit tenaga listrik sangat penting dilakukan. Sistem

pengaturan ini sudah banyak yang diterapkan, baik secara mekanik maupun

elektrik. Penelitian ini bertujuan untuk melihat respons sistem pengendali

governor-servohidraulik dengan nlenggunakan aktuator kerja dua arah diameter

seragam. Jika sistem pengaturan yang diuji ini menunjuklcan performansi yang

baik, dapat dijadikan salah satu alter~latif dari sistempengaturan yang sudah ada.

Apalagi teknologi yang digunakan pada sistem yang diujikan ini menggunakan

teknologi tepat guna. Sehingga relatif mudah dalam mengoperasikan, merawat

dan perbaikannya.

B. Rlanfaat Penelitian

Manfaat yaiig dapat dipetik dari penelitian ini adalah:

1. Dapat rnenjadi suatu basis-data bagi bidang rancang bangun pengendali

go\~e~nor-ser\~ohid~-ai~li l i untuk 13i.ngaturan kecepatan putar l ~ h u s u s n ~ ~ a pacla

turbin air agar diperoleh voltase listrik yang konstan.

Page 17: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

2. Diperolelu~ya suatu telu~ologi baru untuk melakukan pengenlbangan

teknologi turbili air untuk pembangkit tenaga lixtrik.

3. Biaya pembuatan, perawatanj dan perbaikan sistem pengatur kecepatan putar

turbin air dapat lebilrmurah.

Page 18: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

BAB IV

METODE RENELITIAX

Penelitian ini merupakan penelitian eksperinlen dengan pelaksanaan

penelitian di Laboratoricm Jurusan teknik Mesin Fakultas Tehlik Universitas Negeri

Padang. Pelaksananan penelitiail - dilakukail mengikuti skema diagram alir seperti

pada gambar 3. I .

I Pembuatan Peralatan I Pengukuran dan

Kondisi Beban Kondisi Beban Berlebih , , , rr, Analisis Hasil

Pengujian

Gan~bar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Seluruh ko~npone~i pel-data11 ynng mencakup turbin ail-, govei-nor, aktuator,

dan sistem transmisinya dibuat pada Laboratorium tersebut. Sedangkan Po~t~el .

Pncknge hidrau lik menggunakan po\ver package mili k l14illir7g A~fnclline.

Page 19: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

A. Turbin Air -

Turbin Air dibuat dala~n bentuk model CI-oss-Flolv. Energi potensial air

diperoleh dari air yang dipompa nlelalui reservoar yang disiapkan, sehingga air

terus bersirkulasi.Katup pengatur debit air padn turbin dihubungltan dengan t u x

aktuator. Hal ini din~aksudkan agar katup dapat diatur pembukaann}.a oleh

gerakan aktuator. Ganlbar 3.2 menunjultkan jenis turbin air yang digunakan.

Gambar 3.2 Turbin Air

Sistem pembebanan yang dialami poros turbin disimulasikan dengan

menggunakan sistem pengerenlan n~enggunakan sabuk yang dapat diatm

penekanannya. Putaran poros turbin yang menjadi objek pengukuran, diukur C- -

dengan menggunakan tachometer.

B. Go\rerr~or

Governor yang dibuat adalah tipe Hartnel. Governor ini dihubungkan

dengan poros turbin dengan mengg~~nakail trasmisi soda gigi tirus 90' . Apabils

19

Page 20: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

poros turbin berputar, nlaka governor juga berputar. Akibat putaran tersebut,

lensall governor akan berkembang jikn putaran bi.rtnmbah dasi set putara~l norinal

atau nlengecil jika putarau berkurang dari ,set putaran norlnal. Perubahan radius

lengan tersebut n~engakibatkan selongsong akan bergerak naik atau turun dan

gaya penyein~bang pada selongsong ini dilakukan oleh pegas yang dipasang pada

sistenl selollgsong tersebut. Sedangkan bagian selongsong dihubungkan dengan

tuas yang dihubungkan dengan katup pengatur aliran oli. Garnbar 3.3

menunjukkan governor yang dipakai pada penelitian ini. .

Gambar 3.3 Governor

C . Aktuator

Aktuator adalah alat yz11g ~jungnya dihubungkan dengan bagian katup

pengatur debit air pada turbin. hktuator ini berfuxgsi mengatur pembul<aan katup

tersebut agar putaran poros turbin tetap pada yang diinginkan. Aktuator

.anan mempunyai dua sisi penanlpang piston (kiri dan kanan) yang mendapat tel'

Page 21: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

oli yang berasal dari katup pengatur tekana~l oli yang dihubungkan dengan po\ver

pack. Kedua sisi tekan aktuator mempunyai luns yang sanla dengan maksud agar

mempunyai respons yang sama dalam sisteln pengendalian katup pengatur debit

air pada turbin. Gambar 3.4 menunjukkan aktuator yang dipakai.

Galnbar 3.4 Aktuator Dua Arah dengan Penampang Sama

D. Katup Pengatur Arall - -

Katup pengatur arah adalah alat yang berfi~ngsi mengatur arah gerakan

aktuator. Apabila putaran poros turbin masih berada pada putaran normal yang

diinginkan, posisi katup berada pada keadaan noi.1~7~~11~~ close, artinya tidak ada oli

yang mengalir dari saluran keluarnya. Akibatnya aktuator tidak bergerak. Narnun

apabila putaran poros turbin bcrputar tidak pada putaran yang diinginkan

(berlebih atau berkurang), ~nengakibatkan putaran governor juga berubah. posisi

lengan dan selongsong juga akan berubah. Akibatnya posisi ltatup akan bergeser

dan mengalirkan oli ke aktuator,. Aktuator yang mendapat tckanan dari oli akan - -

2 1

Page 22: $'k~u L!L?~J>:-Z- - pustaka.unp.ac.idpustaka.unp.ac.id/file/abstrak_kki/abstrak_LAP-PENELITIAN/WASKITO... · dimana : m adalah massa bandul, R adalah posisi bandul terhadap sumbu

menggerakkanL katup pengatur debit air sehingza diperoleh debit yang

menghasilkan putaran yang diinginkan. Demikiau seterusnya proses pengendalian

itu berlangsung secara otomatis. Galnbar 3.5 nlenunjultkan peralatan secara

keseluruhan.

Gambar 3.5 Peralatan Uji Secara Lengkap

Data yang diperoleh dari pengujian adalah putaran poros yang diukur dengan

tacho meter, naik turunnya selongsong atau pegas diukur dengan penggaris, dan

lamanya waktu yang diperlukan untuk kembali kepada putaran normal diukur dengan

menggunakan stopL~~vatcl~. -