## ANALISA PRESTASI KERJA TURBIN UAP PADA BEBAN YANG BERVARIASI

## Soelaiman, Sofyan, Novy Priyanto
Jurusan Mesin, Universitas Muhammadiyah Jakarta
Abstrak. Kebutuhan  konsumen  akan  daya  listrik  bervariasi  dari  waktu  ke  waktu  yang menyebabkan  beban  mekanis  yang  dipikul  oleh  poros  Turbin  turut  bervariasi  pula. Perubahan  pada  beban  mekanis  ini  menyebabkan  perubahan  langsung  pada  kerja  yang dilakukan oleh poros Turbin.
Pengurangan atau penambahan beban dari beban rancangan akan menurunkan unjuk kerja  suatu  Turbin  yang  dalam  hal  ini  dilihat  dari  nilai  konsumsi  kalor  per  daya  yang dihasilkan  terminal  generatornya  atau  Heat  Rate  Turbin  pada  variasi  titik  pembebanan tertentu.
Dengan mengetahui prestasi kerja Turbin pada beban yang bervariasi maka kita dapat mengetahui  batas-batas  (range)  beban  yang  masih  dapat  dipikul  oleh  suatu  Turbin  uap dengan Heat Rate Turbin yang cukup rendah.
Pada  kondisi  normal  Turbin  unit  1  -  4  UBP  Suralaya  memiliki  unjuk  kerja  yang  baik pada beban operasi puncak 400 MW atau lebih, dimana pada beban tersebut konsumsi kalor turbin  atau Heat Rate Turbin cukup rendah berkisar  antara 1833,278 – 1871,901 Kcal/kWh. Heat Rate tertinggi terjadi bila turbin dioperasikan pada beban rendah 260 MW dengan nilai Heat Rate mencapai 1958,554 Kcal/kWh.
Kata kunci: turbin uap

## PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Turbin  uap  adalah  suatu  penggerak  mula  yang  mengubah  energi  potensial  uap menjadi  energi  mekanis  dalam  bentuk  putaran  poros  turbin.  Poros  turbin  dihubungkan  baik secara  langsung  atau  dengan  bantuan  roda  gigi  reduksi  dengan  mekanisme  yang digerakkan. Tergantung pada mekanisme yang digerakkan, turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri, untuk pembangkit listrik, dan untuk transportasi.
Pada  pembangkit  listrik  tenaga  uap  (PLTU)  kerja  mekanis  yang  dilakukan  oleh  turbin dikonversikan menjadi energi listrik pada generator. Dari generator inilah daya listrik disuplai kepada konsumen. Kebutuhan konsumen akan daya listrik ini bervariasi dari waktu ke waktu yang  menyebabkan  beban  mekanis  yang  dipikul  oleh  poros  turbin  turut  bervariasi  pula. Perubahan  pada  beban  mekanis  ini  menyebabkan  perubahan  langsung  pada  kerja  yang dilakukan oleh poros turbin.
Turbin  dituntut  harus  mempunyai  kemampuan  untuk  beroperasi  dengan  kestabilan yang  cukup  dalam  jangka  waktu  yang  luas  dari  keadaan  tanpa  beban  hingga  ke  beban penuh. Karena adanya hubungan langsung antara daya yang dihasilkan turbin dengan aliran massa uap melalui turbin tersebut, maka setiap variasi beban pada terminal generator akan langsung mempengaruhi laju aliran uap, bertambah atau berkurang tergantung pada apakah beban tersebut bertambah besar atau mengecil.
Pada kondisi beban yang konstan ada hubungan yang tetap antara momen putar yang dibangkitkan  oleh  sudu-sudu  gerak  dengan  jumlah  uap  yang  mengalir  melalui  turbin.  Jika beban  berubah  hubungan  ini  tidak  dapat  lagi  dipenuhi  karena  momen  putar  yang dibangkitkan  tidak  lagi  sesuai  dengan  beban  yang  dipikul,  sehingga  akan  terjadi  kenaikan atau penurunan putaran poros turbin yang sebenarnya tidak dikehendaki.
Dengan  menggunakan  suatu  alat  kontrol  suplai  uap,  kecepatan  putar  poros  turbin dapat  dijaga  tetap  konstan  pada  nilai  tertentu  tanpa  dipengaruhi  oleh  bervariasinya  beban. Jumlah uap  yang mengalir akan selalu sesuai dengan beban  yang dipikul oleh poros turbin. Semakin  besar  beban  yang  dipikul  maka  aliran  uap  bertambah  besar  dan  begitu  pun sebaliknya. Jadi dapat dikatakan turbin akan mengkonsumsi uap sesuai dengan beban yang dipikul.

## LANDASAN TEORI
Salah  satu  unsur  terpenting  dari  sistem  pembangkit  tenaga  uap  adalah  bagian penggeraknya yaitu Turbin. Bagian inilah yang akan mengubah energi potensial uap menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros. Poros turbin baik secara langsung atau dengan perantaraan  gigi-gigi  reduksi  dihubungkan  dengan  mekanisme  yang  digerakan.  Tergantung dari jenis mekanisme yang digerakkan maka turbin uap dapat dipakai pada berbagai bidang industri, pembangkit listrik dan transportasi.
Turbin  uap  dapat  diklasifikasikan  dalam  beberapa  kategori  yang  berbeda  antara  lain menurut jumlah tingkat tekan, arah aliran uap, posisi silinder, metode pengaturan prinsip aksi uap,  proses  penurunan  kalor,  tekanan  uap  sisi  masuk,  dan  pemakaiannya  dibidang  industri sebagai berikut :
1.   Menurut Jumlah Tingkat Tekanan
a.   Turbin satu tingkat dengan satu atau lebih tingkat kecepatan yang biasanya berkapasitas kecil. Turbin jenis ini biasanya digunakan untuk menggerakan kompresor dan mesin-mesin lain yang serupa.
b.  Turbin impuls dan reaksi bertingkat; turbin ini dibuat dalam jangka kapasitas yang luas mulai dari yang kecil hingga yang besar.
2. Menurut Arah Aliran Uap
a.  Turbin Aksial uap mengalir dalam arah sejajar terhadap sumbu turbin.
b.  Turbin Radial uap mengalir dalam arah yang tegak lurus terhadap sumbu turbin.
3.   Menurut Posisi Silinder
a.  Single Cylinder, yaitu turbin dengan satu silinder
b.  Tandem silinder
c.   Cross Cylinder
4.   Menurut Metode Pengaturan
a.  Turbin dengan Pengaturan pencekikan (Throttling) uap  segar  masuk  melalui  satu  atau  lebih  katup  pencekik  yang  dioperasikan serempak
b.  Turbin dengan pengaturan nosel uap segar masuk melalui dua atau lebih pengatur pembuka yang berurutan.
c.  Turbin dengan pengaturan pelangkauan
5.   Menurut Prinsip Aksi Uap
a.  Turbin Impuls energi potensial uap diubah menjadi energi kinetik didalam nosel atau laluan yang dibentuk oleh sudu-sudu diam yang berdekatan kemudian di dalam sudu-sudu gerak energi kinetik uap diubah menjadi energi mekanis.
b.  Turbin Reaksi Aksial Ekspansi uap terjadi diantara laluan sudu baik sudu pengarah maupun sudu gerak.
6.   Menurut Proses Penurunan Kalor
a.  Turbin Kondensasi (Condensing Turbine) Adalah turbin yang uap bekasnya didinginkan kembali dikondenser. Selanjutnya air yang keluar dari kondenser dipakai kembali untuk air pengisi ketel.
b.  Turbin Tekanan Lawan (Back Pressure Turbine) Adalah  turbin  yang  uap  bekasnya  tidak  didinginkan  di  kondenser  tetapi  dipakai untuk keperluan industri dan pemanasan.
c.  Turbin Tumpang
Adalah  jenis  turbin  tekanan  lawan  yang  uap  buangnya  dipakai  untuk  turbin kondensasi tekanan menengah dan rendah
7.   Menurut Kondisi Uap Masuk Turbin
a.  Turbin tekanan rendah yang memakai uap dengan tekanan 1,2 sampai 2 atm.
b.  Turbin tekanan menengah yang memakai uap sampai tekanan 40 atm.
c.  Turbin tekanan tinggi yang memakai uap pada tekanan di atas 40 atm.
d.  Turbin tekanan sangat tinggi, yang memakai uap pada tekanan 170 atm atau lebih dan temperatur diatas 550º C.
e.  Turbin tekanan super kritis yang memakai uap dangan tekanan 225 atm atau lebih.
8.   Menurut Pemakaiannya di Bidang Industri
a.  Turbin stasioner yaitu Turbin yang tidak dapat dipindah tempat biasanya digunakan sebagai penggerak alternator pada pembangkit listrik.
b.  Turbin  yang  tidak  stasioner  yaitu  turbin  dengan  kepesatan  yang  bervariasi biasanya digunakan pada kapal-kapal uap, lokomotif dan lain-lain.
Siklus  yang  mendasari  siklus  kerja  suatu  sistem  pembangkit  daya  uap  adalah  siklus Rankine.  Siklus  ini  diterima  sebagai  siklus  standar  untuk  pembangkitan  daya  uap.  Siklus Rankine dapat kita bedakan menjadi 2 macam :

## Siklus Rankine Sederhana
Diagram  dari  sistem  pembangkit  daya  uap  dengan  siklus  Rankine  sederhana  dapat dilihat. pada gambar

## Gambar Pembangkit daya uap dengan siklus Rankine sederhana
Konstruksi meliputi ketel uap, turbin uap, kondensor dan pompa sirkulasi (feed water pump). Uap dihasilkan oleh bagian ketel pada suhu dan tekanan yang tinggi. Uap ini kemudian dipanaskan  kembali  di  pemanas  lanjut  sehingga  temperatur  uap  naik  sampai  melebihi temperatur  jenuhnya  (saturasi).  Uap  yang  super  panas  ini  memasuki  turbin  dan  kemudian diekspansikan dari tekanan yang tinggi ke tekanan yang lebih rendah dan kemudian dialirkan ke kondenser.
Selama ekspansi uap di  dalam turbin, Energi kinetik uap menghasilkan kerja mekanis yang  akan  menggerakan  generator  listrik  (alternator).  Kondensasi  uap  terjadi  pada  tekanan yang  tetap  di  kondensor.  Air  kondensat  kemudian  dipompakan  ke  ketel  oleh  feed  water pump. Diagram T-s dan h-s dapat dilihat pada gambar a dan b.
Gambar a. Diagram T-s untuk siklus                    Gambar b. Diagram h-s untuk Rankine sederhana siklus Rankine sederhana
Keterangan : Proses 1 – 2 adalah proses ekspansi uap dari turbin Proses 2 – 3 adalah kondensasi uap di kondensor. Proses 3 – 4 adalah sirkulasi air oleh feed water pump. Proses 4 – 5 – 6 – 1 adalah pemanasan air di ketel.
Turbin uap Generator Kondensor Pompa Kondensat Ketel Uap 5 4 3 2 6 1 T s h s 4 3 5 6 1 2

## Siklus Rankine Dengan Pemanas Ulang
Efisiensi dari siklus Rankine dapat diperbesar dengan menaikkan tekanan uap  masuk turbin. Tetapi kenaikan tekanan ini juga akan menaikkan kondensasi uap pada bagian tingkat akhir  turbin.  Salah  satu  cara  menghindarinya  adalah  dengan  memanas  ulang  uap  yang hampir mencapai titik kondensasinya. Dengan cara ini kita dapat memberikan tekanan yang lebih  tinggi  pada  turbin  dan  mencegah  kondensasi  yang  berlebihan  pada  tingkat  terakhir turbin  yang  tidak  diharapkan  karena  dapat  merusak  sudu-sudu  turbin.  Diagram  t-s  dan  h-s dapat dilihat pada gambar a dan b.
Gambar a. Diagram T-s untuk                               Gambar b. Diagram h-s untuk siklus Rankine dengan pemanas ulang               siklus Rankine dengan pemanas ulang
Keterangan : 1-2 adalah proses ekspansi adiabatik pada HP turbin 2-3 adalah proses pemanas ulang oleh reheater 3-4 adalah proses ekspansi adiabatik pada LP turbin 4-5 adalah proses kondensasi di kondensor
Uap  dengan  tekanan  P1  dan  temperatur  T1  diekspansikan  ke  tekanan  optimum  P2 pada  turbin  tekanan  tinggi  (high  pressure  turbine)  kemudian  uap  tersebut  dipanaskan kembali  pada  pemanas  ulang  pada  tekanan  yang  tetap  kemudian  diekspansikan  kembali pada turbin tekanan yang lebih rendah (low pressure turbine) sampai tekanan kondenser P4.
Dari  t-s  diagram  dapat  dilihat  bahwa  fraksi  kekeringan  naik  pada  pemanas  ulang. Fraksi kekeringan bertambah dari nilai x’2  ke x2.
Prinsip Aksi Turbin Uap

## Gambar Aksi uap terhadap tiga macam benda
Semburan  uap  yang  keluar  dari  nosel  yang  diam  akan  memberikan  gaya  pada  sudu turbin  sebesar  Pu  (kg)  dalam  arah  putarannya.  Gaya  Pu  yang  dihasilkan  oleh  uap  tersebut akan  dikonversikan  menjadi  energi  mekanis  pada  pinggir  sudu  Kerja  yang  dilakukan  oleh  1 kg uap pada sudu per detik :
W = Pu . u dimana u adalah kecepatan keliling sudu (m/det) Gaya  yang  diberikan  oleh  uap  ke  sudu-sudu  turbin  dari  mekanika  kita  ketahui  bahwa; Perubahan momentum selama periode tertentu adalah sama dengan gaya yang diberikan :
7 6 5 9 8 1 T s 3 2 X 2 ’ X 2 h s 7 5 8 1 2 3 4 X 2 ’ X 2
  2 1 c c g G P t u   
dengan :  = Periode gaya yang bekerja pada sudu (per detik)
G   = Jumlah masa uap yang mengalir dari nosel (kg/det) g = Percepatan gravitasi (m/det2) c1  = Kecepatan teoritis uap pada sisi keluar nosel (m/det) c2   = Kecepatan uap meninggalkan sudu turbin (m/det) Dengan memasukkan nilai  = 1 dan G = 1, maka :
) c - (c g 1 . Pu 2 1t  
Untuk ketiga kasus pada gambar diatas supaya kita mudah dalam mengevaluasi besar gaya yang bekerja pada masing-masing jenis sudu, dimisalkan c1t = 196,2 m/det, kecepatan uap keluar nosel adalah sama uantuk ketiga kasus diatas dan kita menganggap ketiga benda A, B dan C adalah diam.

##  Kasus A
Kecepatan    uap  c1i  menubruk  benda  A  dalam    arah    tegak  lurus  terhadap  permukaan benda A sehingga uap mengalami perubahan arah sebesar 900. Proyeksi kecepatan c2 terhadap arah gaya P1 = 0 besarnya gaya P1 yang bekerja pada sudu :
kg 20 0) - (196,2 81 . 9 1 P 1  
 Kasus B Dengan mengabaikan kerugian akibat gesekan pada permukaan yang melengkung akan diperoleh c2 = -c1t. Maka besar gaya P2 yang bekerja pada sudu adalah :
kg 40 196,2) (196,2 81 . 9 1 P 2   
 Kasus C
Dengan  mengabaikan  kerugian-kerugian  pada  permukaan  sudu  seperti  pada  kasus  B maka diperoleh c2 = -c1t. Tetapi semburan uap pada sisi masuk atau sisi keluar sudu tidak lagi sejajar dengan arah gaya P3. Oleh sebab itu harus dihitung proyeksi c1t dan c2 terhadap arah aksi gaya P3. Kecepatan proyeksi dihitung sebagai berikut :
c1t = c1t Cos 30º =  192,6  x  0, 866 = 170 m/det
c2 = c2 Cos 30o = 192,6  x   0,866  =  -170 m/det
Besar gaya yang bekerja pada sudu :
kg 34,7 170) (170 81 . 9 1 P 3   
Dari  ilustrasi  yang  diberikan  diatas  ternyata  gaya  maksimum  diperoleh  pada  kasus  B dimana  semburan  uap  yang  mengalir  sepanjang  permukaan  sudu  mengalami  pembalikan arah  sebesar  180o.  Akan  tetapi  dalam  pembuatan  turbin  uap  aliran  yang  demikian  itu  tidak mungkin  didapat  oleh  karena  itu  dalam  praktek  seperti  yang  ditunjukan  oleh  kasus  C, semburan  uap  diarahkan  dengan  sudut  tertentu  sisi  masuk  atau  sisi  keluar  sudu-sudu geraknya. Sudut ini dibuat sekecil mungkin biasanya berkisar antara 11o – 16o.

## Heat Rate Turbin
Heat  rate  turbin  didefinisikan  sebagai  perbandingan  antara  kalor  yang  diberikan  pada siklus  turbin  dengan  daya  listrik  yang  dihasilkan  pada  terminal  generator.  Heat  rate  turbin menunjukan  secara  langsung  seberapa  efisien  suatu  siklus  uap  dapat  mengkonversikan energi panas menjadi energi listrik. Heat rate tidak menunjukan seberapa efisien ketel dalam mengkonversikan  energi  kimia  bahan  bakar  menjadi  energi  kalor.  Perhitungan  Heat  Rate Turbin didasarkan  pada rumus sebagai berikut :
Heat Rate =
generator air uap P Q Q  =    
generator air air uap uap P M h M h   
dimana : Quap   =   energi panas uap dari boiler yang masuk ke turbin (Kcal/jam).
Qair      =   energi  panas  air  yang  masuk  ke  boiler  yaitu  pada  heater  terakhir,  uap keluaran high pressure turbin dan pada superheater dan reheater spray (Kcal/jam).
Pgen    =   Daya keluaran generator pada titik pembebanan yang dipilih (kW). Quap dan Qair dihitung berdasarkan rumus :
Quap = Qms + Qrs + Qaux Qair  = Qfwh + Qcrh + QSHspray + QRHspray dimana : Qms       = energi panas uap utama (Kcal/jam)
Qrs
= energi panas uap pemanasan (Kcal/jam)
Qrs = energi panas uap pemanasan (Kcal/jam) Qrs
= energi panas uap pemanasan (Kcal/jam)
Qcrh = energi panas uap Cold reheat steam (Kcal/jam) QSHspray = energi panas uap Superheater  spray water heater (Kcal/jam) QRHspray = energi panas uap Reheater spray water heater (Kcal/jam)
maka Heat Rate =
generator air uap P Q Q  = Generator rhspray shspray crh fwh aux rs ms P Q Q Q Q Q Q Q ) ( ) ( 7      
maka efisiensi turbin dapat dirumuskan sebagai berikut :
i poros W W   ) ( ) ( ' 2 1 2 1 h h M h h M     ' 2 1 2 1 h h h h    
dimana :  = efisiensi turbin h1  = entalpi uap masuk turbin (Kcal/kg) h2  = entalpi uap keluar turbin teoritis (Kcal/kg) h2’ = entalpi uap keluar turbin aktual (Kcal/Kg)

## METODOLOGI PENELITIAN
Data Perhitungan : 1. Main Steam
2. Reheat Steam 3. Cold Reheat Steam 4. Final Feed Water 5. Auxiliary Steam 6. Superheater Spray 7. Reheater Spray 8. Pemakaian Bahan Bakar Perhitungan :
1. Menghitung Quap = Qms + Qrs + Qaux
2. Menghitung Qair = Q FWH + Q CRH + Q SHspray + Q RHSpray
3. Menghitung keseimbangan  kalor dan masa aliran uap-air 4. Menghitung heat rate turbin 5. Menghitung efisiensi turbin

## Analisa :
1.  Massa aliran uap utama VS beban 2.  Pemakaian bahan bakar VS beban
3.  Efisiensi turbin VS beban
4.  Heat rate turbin VS beban
KESIMPULAN

## ANALISA DAN PEMBAHASAN

## Perhitungan Energi Panas Uap
Perhitungan energi panas uap pada uap utama (main steam), uap pemanasan kembali (reheat  steam)  dan  uap  tambahan  (auxiliary  steam)  dilakukan  dengan  cara  mengalikan massa  aliran  uap  (M)  dengan  entalpi  (h)  yang  didapat  dari  Diagram  Mollier.  Keseimbangan kalor  dan  massa  aliran  uap  ini  dapat  dilihat  pada  Diagram  alir  uap-air  (heat  balance)  pada gambar.
Menentukan Energi Panas Uap Utama Semua data diambil untuk perhitungan beban 100 % pada kapasitas 400 MW. Dari data didapat : tekanan (P)      = 168 Kg/cm² temperatur (T) = 538,21 ºC laju aliran (M)  = 1194,670 Ton/jam = 1194670 Kg/jam maka h dicari dari Diagram Mollier, didapat h = 811,68 Kcal/kg menghitung energi panas uap utama, Qms
Qms  = hms . Mms dimana : Qms =  energi panas uap utama ke HP Turbin (Kcal/jam) hms  =  entalpi uap utama (Kcal/kg) Mms =  massa aliran uap utama (Kg/jam) maka Qms  = hms . Mms = 811,68 Kcal/kg . 1194670 Kg/jam = 969689745,6 Kcal/jam Menentukan Energi Panas Uap Pemanasan Kembali Dari data didapat : P = 38,70 Kg/cm² T  = 538,25 ºC M = 1039,243 Ton/jam = 1039243 Kg/jam dari Diagram Mollier didapat h = 844,66 Kcal/kg menghitung energi panas uap pemanasan kembali, Qrs Qrs = hrs . Mrs dimana : Qrs  = energi panas uap pemanasan ke IP Turbin (Kcal/jam) hrs   =  entalpi uap pemanasan (Kcal/kg) Mrs  =  massa aliran uap pemanasan (Kg/jam) maka Qrs = hrs . Mrs = 844,66 Kcal/kg . 1039243 Kg/jam = 877806992,4 Kcal/jam Menentukan Energi Uap Tambahan Dari data didapat : P = 21,00 Kg/cm² T = 200 ºC M = 0,870 Ton/jam = 870 Kg/jam dari Diagram Mollier didapat h = 667,93 Kcal/kg menghitung energi uap tambahan, Qaux Qaux = haux . Maux dimana :  Qaux =   energi panas uap tambahan ke LP Turbin (Kcal/jam) haux  =   entalpi uap tambahan (Kcal/kg) Maux =   massa aliran uap tambahan (Kg/jam) maka Qaux = haux . Maux = 667,93 Kcal/jam . 870 Kg/jam = 581099,1 Kcal/jam

## Perhitungan Energi Panas Air
Pada perhitungan energi  panas air pada Cold reheat  steam, Superheater spray  water heater dan Reheater spray water heater adalah sama dengan perhitungan energi panas uap sedangkan perhitungan pada Final feed water dicari melalui keseimbangan kalor dan massa aliran uap-air pada Heater no.7 (Heater terakhir). Keseimbangan kalor dan massa aliran uap- air ini dapat dilihat pada diagram alir uap-air (heat balance) pada gambar. Keseimbangan Kalor Dan Massa Aliran Uap Air
Keseimbangan pada Feed water heater
Gambar Keseimbangan kalor dan massa aliran uap air.
Titik 7 : Feed water heater (FWH)-7 outlet P = 180,51 Kg/cm² T = 245,55 ºC M = 1212,520 Ton/jam = 1212520 Kg/jam dari Diagram Mollier didapat h7 = 254,36 Kcal/kg Titik ex7 : Extraction steam dari Cold reheat steam (CRH) P = 40,45 Kg/cm² T = 328,49 ºC dari Diagram Mollier didapat hex7 = 726,27 Kcal/kg Titik 6 : Feed water heater-6 outlet T = 193,96 ºC dari tabel uap didapat h6 = 197,23 Kcal/kg Titik d7 : Heater-7 drain T = 201,29 ºC dari tabel uap didapat hd7 = 205,12 Kcal/kg maka keseimbangan kalor dan massa aliran uap air adalah sebagai berikut : Qin = Qout Ekstraksi ke Heater-7 + FWH-6 = FWH-7 + Heater-7 Drain Mex7 . hex7 + M . h6 = M . h7 + hd7 Mex7 . hex7 – hd7 = M . h7 – M . h6
Mex7 ( hex7 – hd7 ) = M7 ( h7 – h6 )
Mex7 = 7 7 7 6 7 M h h h h d ex    =     jam Kg kg Kcal kg Kcal / 1212520 / 12 , 205 27 , 726 / 23 , 197 36 , 254    = jam Kg kg Kcal kg Kcal / 1212520 / 15 , 521 / 24 , , 49 
= 0,0944833 Kcal/kg  1212520 Kg/jam
Mex7 = 114562,956 Kg/jam untuk mendapatkan Mcrh maka digunakan rumus :
Mcrh = Mms – Mex7 dimana : Mcrh  = massa aliran uap cold reheat steam dari High Pressure Turbin (Kg/jam) Mms  = massa aliran uap utama (Kg/jam) Mex7 = massa aliran uap dari High Pressure Turbin ke Heater-7 (Kg/jam)
maka Mcrh = Mms – Mex7 = 1194670 Kg/jam – 114562,956 Kg/jam
= 1080107,044 Kg/jam Menghitung energi panas Cold reheat, Qcrh Qcrh = hcrh . Mcrh dimana : Qcrh  =   energi panas uap Cold reheat steam (Kcal/jam)
Heater-7 drain FWH-7 outlet to Economizer FWH-6 to Heater-6
Extraction to Heater-7 from Cold Reheat Steam
Heater- 7
hcrh  =   entalpi uap Cold reheat steam (Kcal/kg) Mcrh =   massa aliran uap Cold reheat steam (Kg/jam) dari data Cold reheat steam didapat : P = 40,45 T = 328,49 ºC dari Diagram Mollier didapat hcrh = 726,27 Kcal/kg maka Qcrh  = hcrh . Mcrh = 726,27 Kcal/kg . 1080107,044 Kg/jam = 784449342,8 Kcal/jam Menentukan energi panas pada Feed water heater-7, Qfwh Qfwh = h7 . M7 dimana : Qfwh =   energi panas uap Heater-7 outlet (Kcal/jam) h7   =   entalpi uap Heater-7 (Kcal/kg) M7  =   massa aliran uap Heater-7 (Kg/jam) dari data didapat : P   =   180,51 Kg/cm T   =   245,55 ºC M  =   1212,520 Ton/jam = 1212520 Kg/jam dari Diagram Mollier didapat h7 = 254,36 Kcal/kg maka Qfwh = h7 . M7 = 254,36 Kcal/kg . 1212520 Kg/jam = 308416587,2 Kcal/jam Menentukan Energi Panas Pada Superheater Dan Reheater Menghitung energi panas pada Superheater spray water heater, QSHspray QSHspray = h . M dimana : QSHspray =  energi panas uap Superheater  spray water heater (Kcal/jam) h       =   entalpi uap Superheater spray water heater (Kcal/kg) M     = massa aliran uap Superheater spray water heater (Kg/jam) dari data didapat : T = 142,13 ºC M = 32 Ton/jam = 32000 Kg/jam h = 142,98 Kcal/kg maka QSHspray = h . M = 142,98 Kcal/kg . 32000 Kg/jam
= 4575360 Kcal/jam
Menghitung energi panas pada Reheater spray water heater, QRHspray QRHspray = h . M dimana : QRHspray =   energi panas uap Reheater spray water heater (Kcal/jam) h        =   entalpi uap Reheater spray water heater (Kcal/kg) M       = massa aliran uap Reheater spray water heater (Kg/jam) dari data didapat : T = 142,13 ºC M = 13,120 Ton/jam = 13120 Kg/jam h = 142,98 Kcal/kg maka QRHspray = h . M = 142,98 Kcal/kg . 13120 Kg/jam = 1875897,6 Kcal/jam Sedangkan daya generator dalam perhitungan ini adalah pada titik pembebanan 100 %, yaitu : Pgen = 400 MW = 400000 kW
Heat Rate =
generator air uap P Q Q  = Generator rhspray shspray crh fwh aux rs ms P Q Q Q Q Q Q Q ) ( ) ( 7       = kW jam Kcal 000 . 400 / ) 6 , 1875897 4575360 8 , 784449342 2 , 308416587 ( ) 1 , 581099 4 , 877806992 6 , 969689745 (      
= kW jam kcal 000 . 400 / ) 1099317188
1848077837  =
kW jam kcal 000 . 400 / 748760649 = 1871,901 kCal/kWH
Untuk  mendapatkan  entalpi  pada  perhitungan  efisiensi  turbin,  nilai  h  diambil  dari  uap yang masuk dan keluar pada High Pressure Turbin. Dari data didapat nilai h untuk beban 400 MW adalah sebagai berikut : h1 = 811,68 Kcal/kg h2 didapat dari Diagram Mollier dengan memasukkan nilai tekanan dan temperatur dari uap keluaran High Pressure Turbin atau Cold Reheat steam sebagai berikut :
Data : P = 40,45 Kg/cm2 = 0,4045 bar T = 358,49  C dari Diagram Mollier didapat h2 = 3130 KJ/kg = 747,757 Kcal/kg sedangkan nilai h2’ adalah nilai yang didapat dari data aktual dari hasil pengamatan yaitu h2’ = 726,27 Kcal/kg maka dapat dicari efisiensi turbin sebagai berikut :
' 2 1 2 1 h h h h         kg Kcal kg Kcal / 27 , 726 68 , 811 /
757 , 747 68 , 811     kg Kcal kg Kcal / 41 , 85 / 923 , 63   7484 , 0   % 100 7484 , 0    84 , 74 
 %

## Massa Aliran Uap Utama
Dari  hasil  perhitungan  diatas  kita  dapat  menggambarkan  hubungan  antara  massa aliran uap utama dengan perubahan beban sebagai berikut :
Tabel Massa aliran uap utama vs Beban.
Beban, MW 260 300 400 420 Massa aliran uap utama,Kg/jam 774.080 884.027 1.194.670 1.233.717
Massa aliran uap vs Beban 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1 2 3 4 Be ban, M W M a s s a a li ra n u a p , K g /j a m

## Gambar Grafik Massa aliran uap vs Beban

## Pemakaian Bahan Bakar
Dari  hasil  pengamatan  di  lapangan  didapat  data  mengenai  pemakaian  bahan  bakar batu  bara  dengan  kenaikan  beban  dan  kita  dapat  menggambarkan  hubungan  antara pemakaian bahan bakar dengan perubahan beban sebagai berikut :
Tabel Beban vs Pemakaian bahan bakar.
Beban, MW 260 300 400 420 Pemakaian bahan bakar, Kg/jam 113.750 131.250 175.000 183.750
Gambar Grafik Pemakaian bahan bakar vs Beban.

## Efisiensi Turbin
Dari  hasil  perhitungan  diatas  kita  dapat  menggambarkan  hubungan  antara  efisiensi turbin dengan perubahan beban sebagai berikut :
Tabel Efisiensi turbin vs Beban.
Beban, MW 260 300 400 420 Massa aliran uap utama,Kg/jam 86,07 84,84 74,84 74,92
Beban vs Efisiensi Turbin 0 200 400 600 86,07 84,84 74,84 74,92 Efisiensi Turbin, % B eb an , M W Gambar Grafik Beban vs Efisiensi Turbin

## Heat Rate Turbin
Dari  hasil  perhitungan  diatas  kita  dapat  menggambarkan  hubungan  antara  konsumsi kalor turbin (Heat Rate) dengan perubahan beban sebagai berikut :
Tabel Heat Rate vs Beban.
Beban, MW 260 300 400 420 Massa aliran uap utama,Kg/jam 1.958,554 1.914,649 1.871,901 1.833,278
Heat Rate Turbin vs Beban 1750 1800 1850 1900 1950 2000 260 300 400 420 Be ban, M W H e a t R a te T u rb in , K c a l/ k W h Heat Rate, Kcal/kWh
Gambar Grafik Heat Rate Turbin vs Beban

## Pemakaian bahan bakar vs Beban
0 50000 100000 150000 200000 1 2 3 4 Beban, MW P em ak ai an b ah an b ak ar , K g /ja m Beban, MW
Pemakaian bahan bakar, Kg/jam

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa  yang telah dibuat maka dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut :
1.  Heat Rate Turbin unit 1 - 4 UBP Suralaya mencapai 1958,554 Kcal/kWh pada beban 260  MW  dan  pada  beban  300  MW  mencapai  1914,649  Kcal/kWh  kemudian  terus merendah  pada  beban  400  MW  mencapai  1871,901  Kcal/kWh  dan  terakhir  pada beban 420 MW mencapai 1833,278 Kcal/kWh.
2.  Pada kondisi normal Turbin unit 1 – 4 UBP Suralaya memiliki unjuk kerja yang baik pada  beban  operasi  puncak  400  MW  atau  lebih,  dimana  pada  beban  tersebut konsumsi kalor turbin atau Heat Rate Turbin cukup rendah berkisar antara 1833,278 – 1871,901 Kcal/kWh.
3.  Pada beban-beban dibawah 400 MW konsumsi kalornya menjadi sangat tinggi, Heat Rate  tertinggi  terjadi  bila  turbin  dioperasikan  pada  beban  rendah  260  MW  dengan nilai Heat Rate mencapai 1958,554 Kcal/kWh.
4.  Turbin  unit  1 –  4  ini  kurang  baik  untuk  bekerja  pada  beban  yang  berfluktuasi  bila dilihat  dari  kurva  Heat  Rate  vs  Beban.  Sangat  baik  bila  digunakan  sebagai  pemikul beban puncak dengan beban tetap.
5.  Efisiensi  turbin  unit  1 –  4  UBP  Suralaya  mencapai  74,92  %,  pada  beban  420  MW, pada  beban  400  MW  mencapai  74,84%  kemudian  pada  beban  300  MW  mencapai 84,84% dan terakhir pada beban 260 MW mencapai 86,07%.

## SARAN
1.  Turbin unit 1 – 4 UBP Suralaya sebaiknya dioperasikan untuk memikul beban puncak pada  beban  400  MW  agar  biaya  operasionalnya  menjadi  rendah  dan  berdampak ekonomis yang menguntungkan.
2.  Agar  diusahakan  sistem  pemantauan  Heat  Rate  Turbin  secara  periodik  dengan waktu  yang  singkat  dan  dengan  bantuan  perangkat  komputer.  Dengan  cara  ini  kita akan  dapat  memantau  nilai  Heat  Rate  Turbin  setiap  saat  sehingga  kita  akan  dapat memantau unjuk kerja turbin untuk suatu periode tertentu dengan lebih baik.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Dietzel,  Fritz,  Prof.  Dipl.  Ing, Turbin  Pompa  dan  Kompresor ,  Penerbit  Erlangga, Jakarta, 1980.
2.  Husein, Zoeb, Steam Turbin Theory and Design , Tata Mc Graw Hill Publishing Co. Ltd. New Delhi, 1984.
3.  Mitsubishi Heavy Industries, Turbin Design Vol 1 , Instruction Book
4.  Mitsubishi  Heavy  Industries,  Steam Turbine  Maintenance  and  Operation,  Instruction Book.
5.  P. Shlyakhin, Steam Turbines Theory and Design, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1999.
6.  Reynolds  William  C,  Perkins  Henry  C,  Termodinamika  Teknik,  Penerbit  Erlangga, Jakarta, 1996.
7.  Suwarto,  J.H.  BSc, Turbin  PLTU ,  Kursus  Operasi  dan  Pemeliharaan  Termal Angkatan IV, Jakarta, 1986.
8.  SC. Stultz and JB. Kitto, Steam/It's Generation & Use , 40th Edition, New York.