## SINERGI Polmed : JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN
Homepage jurnal: http://ojs.polmed.ac.id/index.php/Sinergi/index

## ANALISIS PERFORMANSI TURBIN UAP KAPASITAS 1,95 MW DI PT PERKEBUNAN LEMBAH BHAKTI ASTRA AGRO LESTARI TBK
Hendrico Petrus Immanuel Sinaga a , Cahyo Trisedyo Utomo b , Efrata Tarigan a
a Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Medan, Jl. Almamater No.1, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota medan, Sumatera Utara 20155, Indonesia
b PT. Perkebunan Lembah Bhakti Astra Agro Lestari Tbk, Lembah Bhakti, Rimo, Aceh Selatan, Nangroe Aceh Darussalam, 24477, Indonesia
E-mail: hendricosinaga@students.polmed.ac.id
I N F O A R T I K E L

## Riwayat artikel:
Diajukan pada 15 Februari 2022 Direvisi pada 04 Maret 2022 Disetujui pada 22 Maret 2022 Tersedia daring pada 05 April 2022
Kata kunci:
Turbin uap, daya, efisiensi Keywords:
Steam Turbine, Power, Efficiency A B S T R A K
Turbin  uap  pada  pabrik  kelapa  sawit  merupakan  sumber  utama  pembangkit  tenaga listrik. Turbin tersebut dapat berkerja dikarenakan adanya uap yang diperoleh dari boiler . Sistem  pembangkit  tenaga  uap  merupakan  suatu  kebutuhan  penting  untuk keberlangsungan sebuah pabrik kelapa sawit dalam peroses pengolahannya. Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan  selanjutnya  diubah  menjadi  energi  mekanik  dalam  bentuk  putaran  poros  turbin. Perhitungan daya dan efisiensi turbin dalam hal ini sangat diperlukan untuk mengetahui penurunan  performa  kinerja  turbin  sebagai  dasar  perbaikkan  atau  bahan  dasar pertimbangan  dalam  pengoperasian  turbin  sehingga  turbin  dapat  berkerja  secara maksimal. Bahwa besar kecilnya efisiensi isentropik dipengaruhi oleh selisih dari kerja turbin tiap aliran massa uap terhadap kerja isentropik turbin, semakin kecil selisihnya makan  efisiensi  akan  semakin  besar  sedangkan  jika  semakin  besar  selisihnya  maka efisiensi akan semakin kecil dan jika tekanan masuk turbin, suhu masuk turbin dan suhu keluar turbin lebih kecil dari spesifikasi, maka efisiensi dan daya isentropiknya memiliki nilai lebih kecil dari spesifikasinya. Berdasarkan data yang diperoleh dari lapangan dapat diketahui  bahwa  efisiensi  turbin  uap  adalah  sebesar  46,745%  serta  daya  isentropik sebesar 2972,1451kW. Bahwa laju aliran massa uap , tekanan masuk, temperatur masuk dan temperatur keluar sangat berpengaruh terhadap performansi turbin uap.
A B S T R A C T
Steam turbines in palm oil plants are a major source of electric power. These turbines can  run  due  to  steam  from  the  boiler.  A  steam-generating  system  is  an  essential requirement for the sustainability of a palm oil plant in its programming policies. The steam  turbine  is  an  initial  drive  converting  potential  energy  into  kinetic  energy, subsequently converted into mechanical energy in turbine rotation. Therefore, the power and  efficiency  of  turbines  are  needed  to  identify  turbine  performance  reduction  to improve  or  consider  how  the  turbines  operate  in  maximizing  turbine  operation.  The magnitude of isentropic efficiency is affected by the difference between turbine work of each stream of steam mass, where the smaller the difference between feeding efficiency, the  smaller  the  efficiency  and  the  temperature  in  turbines.  Based  on  the  field  data obtained, it is discovered that the steam turbine efficiency is 46,745% , and isentropic power is 2972,1451kW . The flow rate of the steam mass, the input pressure, the input temperature, and the output temperature significantly affect the turbine performance.

## 1. PENGANTAR
Energi  merupakan  unsur  yang  sangat  penting  dalam  usaha  meningkatkan  kuantitas  hidup  masyarakat.  Seiring  dengan meningkatkan taraf hidup atau kuantitas dari masyarakat, kebutuhan terhadap energi sangat diperlukan, sekarang ini konsumsi energi sangat berhubungan langsung dengan tingkat kuantitas kehidupan penduduk serta derajat industrilisasi suatu negara. Salah satunya energi yang paling  banyak  digunakan  oleh  manusia  dalam  sehari-hari  adalah  energi  listrik,  sebab  sumber  energi  sangat  efektif  atau  efisien  untuk dikonversikan menjadi bentuk energi yang lain seperti suatu pembangkit tenaga listrik yaitu turbin uap penggerak generator. Energi listrik merupakan suatu unsur yang sangat penting bagi masyarakat, karena energi listrik bisa menyangkut hampir semua aspek kehidupan yang selalu dibutuhkan setiap harinya. Didalam pabrik, energi listrik dimanfaatkan untuk mengoperasikan peralatan-peralatan mesin yang ada di  pabrik.  Salah  satu  mesin  konversi  energi  yang  digunakan  untuk  menghasilkan  energi  listrik  adalah  turbin uap.  Turbin  uap tersebut digerakkan oleh suatu tenaga mula yang menggunakan tenaga uap. Dimana uap yang dari boiler dimanfaatkan untuk memutar sudu-sudu turbin yang dihubungkan dengan poros untuk memutar generator (Siska Andini, 2017). Pada pabrik kelapa sawit PT. Perkebunan Lembah Bhakti menggunakan sistem pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) untuk memenuhi kebutuhan listrik yang dibutuhkan pabrik khususnya dalam  pengolahan  kelapa  sawit  (TBS)  menjadi  minyak  mentah  ( Crude  Palm  Oil )  dan Palm  Kernel  Oil (PKO)  dan  kebutuhan  listrik perumahan-perumahan yang ada diperkebunan. Turbin uap pada pabrik kelapa sawit merupakan sumber utama pembangkit tenaga listrik. Turbin tersebut dapat berkerja dikarenakan adanya uap yang diperoleh dari boiler. Bahan bakar boiler yang digunakan untuk menghasilkan uap seperti serabut ( fiber )  dan  cangkang  ( chell ).  Dimana  bahan bakar  tersebut sangat  mudah  diperoleh karena  merupakan limbah dari pengolahan  sawit  sehingga  instalasi  ini  sangat  mudah  dan  hemat  biaya  operasionalnya.  Dari  pemamparan  diatas  jelas  bahwa  siste m pembangkit  tenaga  uap  merupakan  suatu  kebutuhan  penting  untuk  keberlangsungan  sebuah  pabrik  kelapa  sawit  dalam  peroses pengolahannya memproduksi CPO dan PKO. Dalam setiap stasiun proses pengolahan kelapa sawit, turbin uap memiliki peran penting dan berpengaruh terhadap kinerja dari keseluruhan sistem.

## 1.1. Pengertian turbin uap
Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Sebelum dijadikan energi mekanik energi potensial uap terlebih dahulu dikonversikan menjadi energi kinetik dalam nozel (pada turbin implus) dan sudu-sudu gerak (pada turbin reaksi) pada Gambar 1 (PT Perkebunan Lembah Bhakti, 2021). Energi mekanik yang dihasilkan dalam bentuk putaran poros turbin dapat secara langsung atau dengan bantuan roda gigi reduksi  dihubungkan  dengan  mekanisme  yang  digerakkan  yaitu  poros  generator.  Dimana  energi  mekanik  yang  diteruskan  pada  poros generator diubah menjadi energi listrik untuk pembangkit tenaga listrik. Turbin secara umum diklasifikasikan kedalam tiga jenis yaitu: turbin impuls, turbin reaksi dan turbin gabungan (impuls reaksi), yang tergantung pada cara perolehan pengubahan energi potensial menjadi energi kinetik semburan uap (Shlyakhin, P., 2015).
Gambar 1: Turbin uap PT Perkebunan Lembah Bhakti. (PT Perkebunan Lembah Bhakti, 2021 )

## 1.2. Prinsip Kerja Turbin Uap
Prinsip kerja dari turbin uap yaitu uap masuk ke dalam turbin melalui nozel . Nozel tersebut berfungsi mengubah energi panas dari uap menjadi energi kinetis. Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam noze l, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nozel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nozel . Uap yang memancar keluar dari nozel diarahkan ke sudu-sudu turbin  yang  berbentuk  lengkungan  yang  dipasang  disekeliling  rotor  turbin.  Uap  yang  mengalir  melalui  celah  antara  sudu  turbin  itu dibelokkan mengikuti arah lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar poros turbin yang menghasilkan energi mekanik pada Gambar 2 (Karmana, G.G., 2017).
Gambar 2 : Sistem Kerja Turbin Uap. (Karmana, G.G. 2017)

## 1.3. Kerugian Energi pada Turbin Uap
Kerugian energi yang terjadi pada turbin uap ketika beroperasi adalah (Shalyakin, P., 2015):
a. Kerugian Internal
Kerugian internal adalah kerugian energi panas pada saat uap mengalir masuk ke dalam turbin, yang termasuk dalam kerugian ini antara lain:
1) Kerugian pada katup pengatur uap masuk nozel .
2) Kerugian pada nozel atau sudu pengarah.
3) Kerugian pada sudu gerak turbin.
4) Kerugian kecepatan uap keluar nozel .
5) Kerugian akibat kebasahan uap.
6) Kerugian pada pipa buang.
b. Kerugian Eksternal Kerugian eksternal adalah kerugian yang tidak mempengaruhi kondisi uap, yang termasuk dalam kerugian ini adalah:
1) Kerugian gesekan (kerugian mekanis).
2) Kerugian ventilasi.
3) Kerugian akibat kebocoran uap pada perapat labirin.

## 2. METODE

## 2.1 Spesifikasi Turbin uap pada PT. Perkebunan Lembah Bhakti
Berikut ini adalah data spesifikasi turbin uap pada PT. Perkebunan Lembah Bhakti dapat dilihat pada Tabel 1 sebagai berikut:
Tabel 1 : Spesifikasi Turbin Triveni pada PT. Perkebunan Lembah Bhakti
Turbine Type Multistage, Back Pressure Power 1950 KW Inlet Steam Pressure 27 bar Inlet Steam Temperature 295 ◦C Exhaust Steam Pressure 4,5 bar Turbine Rotor Speed 7500 rpm Turbine Output Speed 1500 rpm First Critical Speed 14000 rpm Tripping Speed Range 8250-8625 rpm Steam inlet Pipe Size 10” NB ANSI # 600 RF Steam Exhaust Pipe Size 16” NB ANSI # 150 RF Total Turbine Weight 1250 KGS Driven Equipment Alternator Drive

## 2.2 Siklus Rankine
Siklus Rankine merupakan siklus ideal untuk sistem pusat listrik tenaga uap. Gambar 3 (a) dan (b) menunjukkan diagram untuk proses-proses yang terjadi pada siklus Rankine ideal sederhana untuk teknologi subcritica l boiler (Boles, M. A., dan Cengel Y. A., 2014).
(a) (b)
Gambar 3: (a) Diagram alir siklus Rankine Sederhana (b) Diagram T-s siklus Rankine Sederhana (Boles, M. A., dan Cengel Y. A., 2014 )
1 − 2 Kompresi isentropis pada pompa
2 − 3 Penambahan kalor pada tekanan konstan di boiler
3 − 4 Ekspansi isentropis pada turbin
4 − 1 Pelepasan kalor pada tekanan konstan pada kondensor
Selanjutnya, siklus Rankine sederhana dapat dianalisis dengan menggunakan persamaan 1 yang dikemukakan oleh yaitu:
(𝑞 𝑖𝑛 −  𝑞 𝑜𝑢𝑡 ) + ( 𝑤 𝑖𝑛 − 𝑤 𝑜𝑢𝑡 ) = ℎ 𝑒 − ℎ 𝑖 (1)
Persamaan 1 merupakan penyederhanaan dari steady-flow energy equation persatuan massa dengan menganggap bahwa perubahan energi kinetik dan potensial dari uap sangat kecil dan dapat diabaikan. Pada kondisi 1, air masuk ke pompa sebagai cairan jen uh yang kemudian dikompresi secara isentropis hingga tekanannya naik menjadi tekanan kerja boiler . Penambahan tekanan tersebut menyebabkan volume spesifik dan temperatur air naik, seperti ditunjukkan pada diagram T-s persamaan 2 dan 3:
𝑤 𝑝𝑢𝑚𝑝,𝑖𝑛 = ℎ 2 − ℎ 1 (2)
𝑤 𝑝𝑢𝑚𝑝,𝑖𝑛 = 𝑣 (𝑃 2 − 𝑃 1 ) (3)
Pada  kondisi  2,  air  masuk  ke  boiler  masih  dalam  kondisi  cair  jenuh.  Boiler  merupakan  tempat  berpindahnya kalor  dari  reaksi pembakaran boiler ke air, dimana air akan berubah fasanya dari kondisi cair jenuh menjadi superheated vapor (uap jenuh). Kalor tersebut berasal dari reaksi pembakaran bahan bakar yang biasanya berupa batubara, gas, minyak, atau biomassa pada persamaan 4:
𝑞 𝑖𝑛 =   ℎ 3 − ℎ 2 ( Boiler )
(4)
Pada kondisi 3, air keluar dari boiler dan menuju ke turbin dalam kondisi superheated . Pada turbin, uap akan berekspansi secara isentropis  dan  menabrak  sudu-sudu  turbin  hingga  berputar  sehingga  menghasilkan  kerja.  Kerja  tersebut  dapat  digunakan  untuk membangkitkan listrik dengan menghubungkannya dengan generator. Ketika berekspansi dan memutar turbin, tekanan uap akan turun dan kondisi uap berubah dari uap jenuh menjadi fasa campuran (dengan kualitas yang masih cukup tinggi) persamaan 5:
𝑤 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒,𝑜𝑢𝑡 =   ℎ 3 − ℎ 4 (Turbin)
(5)
Pada kondisi 4, uap masuk ke kondensor. Pada kondensor, terjadi pelepasan kalor dari uap menuju ke media pendingin pada tekanan konstan. Pelepasan panas tersebut menyebabkan fasa uap berubah menjadi air dengan kondisi cair jenuh.
Air tersebut kemudian akan masuk kembali ke pompa pada kondisi 1 dan melengkapi siklus persamaan 6:
𝑞 𝑜𝑢𝑡 =   ℎ 4 − ℎ 1 (Kondensor) (6)
Pada diagram T-s, kurva kondisi 2 – 3 merupakan daerah penambahan kalor ke air pada boiler dan kurva kondisi titik 4 – 1 merupakan daerah pelepasan kalor pada kondensor. Selisih antara keduanya (daerah yang dilingkupi kurva siklus) merupakan kerja bersih atau netto yang dihasilkan dari siklus. Efisiensi thermal siklus Rankine pada persamaan 7 dan 8 adalah:
η 𝑡ℎ = 𝑊 𝑛𝑒𝑡 𝑞 𝑖𝑛 = 1 − 𝑞 𝑜𝑢𝑡 𝑞 𝑖𝑛 (7)
𝑊 𝑛𝑒𝑡 = 𝑞 𝑖𝑛 −   𝑞 𝑜𝑢𝑡 = 𝑤 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒,𝑜𝑢𝑡 − 𝑤 𝑝𝑢𝑚𝑝,𝑖𝑛
(8)

## 2.3 Efisiensi Isentropik
Efisiensi  isentropik  merupakan  kerja  aktual  dan  ideal  dari  suatu  peralatan.  Perpindahan  panas  antara  turbin  dan  lingkungan diabaikan. Termasuk efek energi kinetik dan potensial. Berdasarkan asumsi ini, kerja disetiap aliran massa melalui turbin pada persamaan 9 adalah:
𝑤̇𝑡 𝑚̇ =   ℎ 1 −  ℎ 2 (9)
Keadaan yang ditandai dengan 2 𝑠 pada Gambar 4 Diagram Mollier hanya dapat dicapai jika tidak ada irreversibilitas internal , keadaan ini disebut ekspansi isentropik turbin pada persamaan 10 adalah:
( 𝑊̇ 𝑡 𝑚̇ ) 𝑠 =   ℎ 1 −   ℎ 2𝑠 (10)
Gambar 4: Diagram Mollier (Pudjanarsa, A., dan Nursuhud., D. 2006.)
Dalam ekspansi aktual melalui turbin ℎ 2 > ℎ 2𝑠 dan demikian kerja lebih kecil dari kerja maksimum. Perbedaan ini bisa diukur dengan efisiensi isentropik turbin yang didefinisikan pada persamaan 11:
η 𝑡 = ℎ 1 − ℎ 2 ℎ 1 − ℎ 2𝑠 × 100% (11)
Pembilang dan penyebut dalam rumus ini dievaluasi dalam keadaan inlet dan outlet yang sama. Entalpi Isentropik ℎ 2𝑠 ditentukan dengan persamaan 12-14 sebagai berikut:
a. Entropi outlet (kondisi 2)
𝑠 1 =   𝑠 2 (12)
b. Fraksi Uap
x 2𝑆 = 𝑠 2 − 𝑠 𝑓 𝑠 𝑔 − 𝑠 𝑓 = 𝑠 2 − 𝑠 𝑓 𝑠 𝑓𝑔 (13)
c. Entalpi isentropik (Kondisi 2)
ℎ 2𝑠 =   ℎ 𝑓 +   𝑥 2 ℎ 𝑓𝑔 (14)
Di mana:
η 𝑡 = Efisiensi Isentropik Turbin (%) ℎ 1 = Entalpi Uap masuk (kJ/Kg)
ℎ 2 =Entalpi uap keluar saat kondisi aktual (kJ/Kg) ℎ 2𝑠 = Entalpi uap keluar ideal (kJ/Kg) 𝑠 1 = Entropi Inlet Turbin 𝑠 2 = Entropi Outlet Turbin 𝑥 2𝑠 = Fraksi Uap ℎ 𝑓 = Entalpi cairan jenuh (kJ/Kg)
ℎ 𝑓𝑔 = Entalpi evaporasi (kJ/Kg) ℎ 𝑔 = Entalpi uap (kJ/Kg) 𝑤 𝑡 = Daya Turbin (MW) 𝑚̇ 𝑠 = Laju Aliran Massa Uap (kg/s)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Parameter kinerja mesin
Data-data yang diperlukan dalam melakukan analisis performansi turbin uap pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 2 : Data spesifikasi turbin uap berdasarkan nameplate Power 1950 kW Tekanan uap masuk turbin 27 Bar Temperatur uap masuk turbin 295 o C Tekanan uap keluar turbin 4,5 bar Putaran 7500 rpm Laju aliran uap 30 ton/jam Tabel 3: Data operasisional turbin uap berdasarkan logsheet Power 1000 kW Tekanan uap masuk turbin 25 Bar Temperatur uap masuk turbin 267 o C Tekanan uap keluar turbin 2,9 bar Putaran 7589 rpm Laju aliran uap 26 ton/jam

## 3.2. Analisis Data Turbin Uap Berdasarkan Data Spesifikasi Turbin Uap
Untuk mencari nilai efisiensi isentropik turbin uap berdasarkan spesifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan parameter sesusai data  spesifikasi  yang  tertera  pada nameplat e  turbin  atau manual  book turbin  uap  berupa  tekanan inlet ( P 1 ),  tekanan outlet ( P 2 )  dan temperature inlet ( T 1 ). Efisiensi isentropik turbin dapat ditentukan dengan mencari nilai entalpi inlet ( h 1 ) terlebih dahulu. Nilai entalpi intlet ( h 1 ) dicari menggunakan parameter tekanan inlet ( P 1 ) dan temperatur inlet ( T 1 ). Pada tekanan inlet ( P 1 ) = 27 bar dan temperatur inlet ( T 1 ) = 295 ℃ , maka akan didapat harga ( h 1 ) dan ( s 1 ) dengan melakukan interplosai sebagai berikut:
295℃ 300℃ − 250℃
250℃ = h − 2880,9𝑘𝐽/𝑘𝑔 3009,6𝑘𝐽/𝑘𝑔 −  2880,9𝑘𝐽/𝑘𝑔
45℃ 50℃ = h − 2880,9𝑘𝐽/𝑘𝑔
128,7𝑘𝐽/𝑘𝑔
h                                  =  2996,73𝑘𝐽/𝑘𝑔
Pada tekanan 30 bar dan suhu 295 ℃
295℃ 300℃ − 250℃ 250℃ = h − 2856,25𝑘𝐽/𝑘𝑔 2994,3𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2856,25𝑘𝐽/𝑘𝑔
45℃ 50℃ = h − 2856,25 𝑘𝐽/𝑘𝑔
138,05 𝑘𝐽/𝑘𝑔
h                                  =  2980,495𝑘𝐽/𝑘𝑔
Maka pada tekanan 27 bar dan temperatur 295 ℃
2700kPa 3000kPa − 2500kPa 2500kPa = h 1 − 2996,73𝑘𝐽/𝑘𝑔 2980,495 𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2996,73𝑘𝐽/𝑘𝑔
200kPa 500kPa = h 1 − 2996,73𝑘𝐽/𝑘𝑔 −16,235𝑘𝐽/𝑘𝑔
h 1 =   2990,236𝑘𝐽/𝑘𝑔
Pada tekanan 25 bar dan suhu 295 ℃
295℃ 300℃ − 250℃ 250℃ = S − 6,4107𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 6,6459𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 − 6,4107𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
45℃
50℃ = S − 6,4107𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 0.2352𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
S                                   =  6,6224𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
Pada tekanan 30 bar dan suhu 295 ℃
295℃
300℃ − 250℃ 250℃ =
S − 6,2893𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
6,5412𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 − 6,2893𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
45℃ 50℃ = S − 6,2893𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
0.2519𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾

## S                                  =  6,5160𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
Maka pada tekanan 27 bar dan temperatur 295 ℃
2700kPa 3000kPa − 2500kPa 2500kPa = S 3 − 6,6224𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 6,5160𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 − 6,6224𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
200kPa 500kPa = S 3 − 6,6224𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 −0,0624𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
S 1 =   6,5798𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
Pencarian nilai isentropik berdasarkan data spesifikasi dicari menggunakan parameter tekanan outle t dengan nilai 4,5 bar yang tersedia menggunakan satuan kPa maka nilai tekanan tersebut dikonversikan menjadi 450 kPa. Nilai yang perlu ditentukan adalah entalpi cair-jenuh ( h f ) entalpi penguapan ( h fg ), entalpi uap jenuh ( h g ), entropi cair-jenuh ( S f ) dan entropi uap jenuh ( S g ). Data yang diperoleh sebagai berikut:
h f = 623,14 𝑘𝐽/𝑘𝑔
h fg = 2120,3 𝑘𝐽/𝑘𝑔
h g = 2743,4 𝑘𝐽/𝑘𝑔
S f = 1,8205 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝐾
S fg = 5,0356 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝐾
S g = 6,8561 𝑘𝐽/𝑘𝑔
Nilai  entropi  yang  digunakan  untuk  pencarian  nilai  fraksi  uap  adalah S 1 = S 2 seperti  persamaan  12  dapat  dicari  dengan menggunakan persamaan 13 yaitu sebagai berikut:
X 2s = S 2 − S f S fg = (6,5798 − 1,8205)𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
5,0356𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
= 0,945
Entalpi isentropik (h 2s ) ditentukan dengan menggunakan persamaan 14 dengan menggunakan parameter entalpi cair-jenuh (h f ) , fraksi uap (X 2s ) dan entalpi penguapan (h fg ) sebagai berikut:
h 2s = h f + X 2s . h fg = 623,14 𝑘𝐽/𝑘𝑔  + 0,945 . 2120,3𝑘𝐽/𝑘𝑔 = 623,14 𝑘𝐽/𝑘𝑔 + 2003,6835 𝑘𝐽/𝑘𝑔 = 2626,8235𝑘𝐽/𝑘𝑔
Kerja  turbin  uap  ditentukan  dengan  persamaan  9  dan  diperlukan  parameter  berupa  laju  aliran massa ( 𝑚̇ 𝑠 )  =  30  ton/jam dikonversikan menjadi 8,3 kg/s, entalpi inlet ( h 1 ) dan nilai entapi outlet ( h 2𝑠 ) sebagai berikut:
W isentropik =   𝑚̇ 𝑠 × (h 1 − h 2𝑠 ) =  8,33𝑘𝑔/𝑠 × (2990,236𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2626,8235𝑘𝐽/𝑘𝑔) =  8,33 𝑘𝑔/𝑠 × (369,4125𝑘𝐽/𝑘𝑔) =  3027,226𝑘𝐽/𝑘𝑔
Efisiensi Isentropik ditentukan menggunakan persamaan 11 dengan parameter entalpi inlet ( h 1 ), nilai entapi outlet ( h 2 ) dan entalpi isentropik ( h 2𝑠 ) sebagai berikut:
η turbin    = h 1 − h 2 h 1 − h 2s × 100%
= 2990,236𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2743,4𝑘𝐽/𝑘𝑔
2990,236𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2626,8235𝑘𝐽/𝑘𝑔 × 100%
= 67,92 %

## 3.3. Analisis Data Turbin Uap Berdasarkan Data Operasional
Untuk mencari nilai efisiensi isentropik turbin uap berdasarkan spesifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan parameter sesusai data operasional yang tertera pada logsheet turbin uap berupa tekanan inlet ( P 1 ), tekanan outlet ( P 2 ) dan temperatur masuk ( T 1 ). Efisiensi isentropik turbin  dapat  ditentukan dengan  mencari  nilai  entalpi inlet ( h 1 )  terlebih  dahulu. Nilai entalpi intlet ( h 1 )  dicari  menggunakan parameter tekanan inlet ( P 1 ) dan temperatur inlet ( T 1 ). Pada tekanan inlet ( P 1 ) = 25 bar dan temperatur inlet ( T 1 ) = 267 ℃ , maka akan didapat harga ( h 1 ) dan ( s 1 ) dengan melakukan interpolasi sebagai berikut:
267℃
300℃ − 250℃ 250℃ = h 1 − 2880,9𝑘𝐽/𝑘𝑔 3009,6𝑘𝐽/𝑘𝑔 −  2880,9𝑘𝐽/𝑘𝑔
17℃ 50℃ = h 1 − 2880,9𝑘𝐽/𝑘𝑔 128,7𝑘𝐽/𝑘𝑔
h 1 =  2924,658𝑘𝐽/𝑘𝑔
Pada tekanan 25 bar dan suhu 267 ℃ :
267℃ 300℃ − 250℃ 250℃ = S 1 − 6,4107𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 6,6459𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 − 6,4107𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
17℃ 50℃ = S 1 − 6,4107𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 0.2352𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
S 1 =  6,4907𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
Pencarian nilai isentropik berdasarkan data spesifikasi dicari menggunakan parameter tekanan outle t dengan nilai 2,9 bar yang tersedia menggunakan satuan kPa maka nilai tekanan tersebut dikonversikan menjadi 290 kPa. Nilai yang perlu ditentukan adalah entalpi cair-jenuh ( h f ) entalpi penguapan ( h fg ), entalpi uap jenuh ( h g ), entropi cair-jenuh ( S f ) dan entropi uap jenuh ( S g ). Pencarian parameter yang diperlukan dapat dicari dengan melakukan interpolasi sebagai berikut:
Mencari nilai h f :
290kPa 300kPa − 275kPa 275kPa = h f − 548,86𝑘𝐽/𝑘𝑔 561,43𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 548,86𝑘𝐽/𝑘𝑔
15kPa 25kPa = h f − 548,86𝑘𝐽/𝑘𝑔 12,57𝑘𝐽/𝑘𝑔
h f =  556,402𝑘𝐽/𝑘
Mencari nilai h fg :
290kPa 300kPa − 275kPa 275kPa = h fg − 2172𝑘𝐽/𝑘𝑔 2163,5𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2172𝑘𝐽/𝑘𝑔
15kPa 25kPa = h fg − 2172𝑘𝐽/𝑘𝑔
8,5𝑘𝐽/𝑘𝑔
h fg =  2166,9𝑘𝐽/𝑘𝑔
Mencari nilai h g :
290kPa 300kPa − 275kPa 275kPa = h g − 2720,9𝑘𝐽/𝑘𝑔 2724,9𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2720,9𝑘𝐽/𝑘𝑔
15kPa 25kPa = h g − 2720,9𝑘𝐽/𝑘𝑔 4𝑘𝐽/𝑘𝑔
h g =  2723,3𝑘𝐽/𝑘𝑔
Mencari nilai S f :
290kPa 300kPa − 275kPa 275kPa = S f − 1,6408𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 1,6717𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 − 1,6408𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
15kPa 25kPa = S f − 1,6408𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 0,0309𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
S f =  1,6593𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
Mencari nilai S fg :
290kPa 300kPa − 275kPa 275kPa =
S fg − 5,3800𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 5,3200𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 − 5,3800𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
15kPa 25kPa = S fg − 5,3800𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 −0,06𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
S fg =  2166,9𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
Mencari nilai S g :
290kPa 300kPa − 275kPa 275kPa = S g − 7,0207𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 6,9917𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 − 7,0207𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
15kPa 25kPa = S g − 7,0207𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 −0,029𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
S g =  7,0033𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
Maka dari interpolasi diatas didapatkan nilai-nilai sebagai berikut:
ℎ f = 556,402𝑘𝐽/𝑘𝑔
h fg = 2166,9𝑘𝐽/𝑘𝑔
h g = 2723,3𝑘𝐽/𝑘𝑔
S f = 1,6593𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
S fg = 5,3440𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
S g = 7,0033𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
Nilai  entropi  yang  digunakan  untuk  pencarian  nilai  fraksi  uap  adalah S 1 = S 2 seperti  persamaan  12  dapat  dicari  dengan menggunakan persamaan 13 yaitu sebagai berikut:
X 2s = S 2 − S f S fg = (6,4907 − 1,6593)𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
5,3440𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
= 0,904
Entalpi isentropik (h 2s ) ditentukan dengan menggunakan persamaan 14 dengan menggunakan parameter entalpi cair-jenuh (h f ) , fraksi uap (X 2s ) dan entalpi penguapan (h fg ) sebagai berikut:
h 2s = h f + X 2s . h fg = 556,402𝑘𝐽/𝑘𝑔   + 0,904 . 2166,9𝑘𝐽/𝑘𝑔 = 556,402𝑘𝐽/𝑘𝑔 + 1958,8776𝑘𝐽/𝑘𝑔 = 2515,2796𝑘𝐽/𝑘𝑔
Kerja  turbin  uap  ditentukan  dengan  persamaan  9  dan  diperlukan  parameter  berupa  laju  aliran massa ( 𝑚̇ 𝑠 )  =  30  ton/jam dikonversikan menjadi 8,3kg/s, entalpi inlet ( h 1 ) dan nilai entapi outlet ( h 2𝑠 ) sebagai berikut:
W isentropik =   𝑚̇ 𝑠 × (h 1 − h 2s ) = 7,22𝑘𝑔/𝑠 × (2924,658𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2515,2796𝑘𝐽/𝑘𝑔) = 7,22𝑘𝑔/𝑠 × (409,3784𝑘𝐽/𝑘𝑔)

## =  2955,7120𝑘𝐽/𝑘𝑔
Efisiensi Isentropik ditentukan menggunakan persamaan 11 dengan parameter entalpi inlet ( h 1 ), nilai entapi outlet ( h 2 ) dan entalpi isentropik ( h 2𝑠 ) sebagai berikut:
η turbin         = h 1 − h 2 h 1 − h 2s × 100%
= 2924,658𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2723,3𝑘𝐽/𝑘𝑔 2924,658𝑘𝐽/𝑘𝑔 − 2515,2796𝑘𝐽/𝑘𝑔 × 100%

## = 49,18 %
Perhitungan yang dilakukan untuk mendapatkan daya dan efisiensi turbin menggunakan data yang diperoleh setiap 1 jam sekali saat turbin uap beroperasi, maka daya dan efisensi yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 4 sebagai berikut:
Tabel 4: Hasil analisis data daya isentropik dan efisiensi isentropik berdasarkan data operasional
Jam (WIB) Tekanan uap masuk (bar) Tekanan uap masuk (𝐏 𝟑 ) (Bar) Tekanan uap masuk (𝐏 𝟒 )℃ Daya isentropik (kW) Efisiensi isentropik (%) 16.00 25 267 2,9 29,557,120 49,18 17.00 26 264 2,9 29,779,200 45,88 18.00 25 265 2,9 29,498,335 48,02 19.00 26 262 2,9 29,715,159 44,71 20.00 26 264 2,9 29,779,200 45,88 21.00 26 266 2,9 29,999,692 46,80

## 3.4. Grafik Perbandingan Daya dan Efisiensi Turbin Berdasarkan Data Spesifikasi dan Data Operasional
Berdasarkan analisis yang telah dilakukan maka dapat dibuat diagram perbandingan daya dan efisiensi turbin berdasarkan data spesifikasi dengan data operasional pada Gambar 5 dan Gambar 6.
Gambar 5: Grafik efisiensi turbin berdasarkan data spesifikasi dan data operasional.
Dari perhitungan efisiensi isentropik turbin berdasarkan data spesifikasi didapatkan efisiensi isentropik sebesar 67,92%, sedangkan berdasarkan data operasional nilai efisiensi isentropik tertinggi pada jam 16.00 yaitu sebesar 49,18% dan nilai efisiensi isentropik terendah pada jam 19.00 sebesar 44,71%.
Gambar 6 : Grafik daya turbin berdasarkan data spesifikasi dan data operasional.
Dari perhitungan daya isentropik turbin berdasarkan data spesifikasi didapatkan daya isentropik sebesar 3016,3237kW, sedangkan berdasarkan data operasional nilai daya isentropik tertinggi pada jam 21.00 yaitu sebesar 2999,9692kW dan nilai daya isentropik terendah pada jam 18.00 sebesar 2949,8335kW

## 3.5. Pembahasan
Analisis perhitungan daya isentropik dan efisiensi isentropik turbin yang telah dilakukan setiap 1 jam sekali pada PT. Perkebunan Lembah  Bahkti  didapatkan bahwa besar nilai  efisiensi isentropik yang  diperoleh  sebesar  46,745% dan daya  isentropik yang  diperoleh sebesar 2972,1451kW. Adapun analisis efisiensi isentropik turbin uap pembangkit listrik tenaga biomassa  (PLTBM) didapat besar nilai Efisiensi  Isentropik  Turbin  yang  diperoleh  adalah  64,60%  daya  yang  diperoleh  sebesar  5501,43  kW  (Rolando  samosir,  dkk.,  2019). Perbandingan tersebut menyatakan bahwa besar kecilnya efisiensi dan daya isentropik dipengaruhi oleh selisih dari kerja turbin tiap aliran massa uap terhadap kerja isentropik turbin, semakin kecil selisihnya maka efisiensi dan daya isentropik akan semakin besar sedangkan jika semakin besar selisihnya maka efisiensi dan daya isentropik akan semakin kecil dan jika tekanan masuk turbin, suhu masuk turbin dan suhu keluar turbin lebih kecil dari spesifikasi, maka efisiensi dan daya isentropiknya memiliki nilai lebih kecil dari spesifikasinya. Dapat disimpulkan  bahwa  laju  aliran massa uap,  tekanan  masuk,  temperatur  masuk  dan  temperatur  keluar  sangat  berpengaruh  terhadap performansi turbin uap.
44.5 49.5 54.5 59.5 64.5 69.5 jam 16.00 jam 17.00 jam 18.00 jam 19.00 jam 20.00 jam 21.00
data spesifikasi data operasional 2900 2920 2940 2960 2980 3000 3020 3040 jam 16.00 jam 17.00 jam 18.00 jam 19.00 jam 20.00 jam 21.00 data spesifikasi
data operasional

## 4. KESIMPULAN
Analisis  performansi  turbin  uap  di  PT  Perkebunan  Lembah  Bhakti  dilakukan  di  pembangkit  tenaga  listrik  yang  merupakan pembangkit untuk memenuhi kebutuhan listrik yang dibutuhkan pabrik khususnya dalam proses pengolahan kelapa sawit dan kebutuhan listrik perumahan-perumahan yang ada diperkebunan. Adapun efisiensi turbin uap adalah sebesar 46,745% serta daya isentropik sebesar 2972,1451  kW  dimana  laju  aliran massa  uap ,  tekanan  masuk,  temperatur  masuk  dan  temperatur  keluar  sangat  berpengaruh  terhadap performansi  turbin  uap.  Penulis  menyarankan  agar  melakukan  perawatan  seperti  menutup  kebocoran  uap  pada  pipa  dan  katub  serta melakukan perbaikkan yang rutin terhadap komponen-komponen turbin seperti governor , bearing dan lain-lain agar tidak mengurangi performa kerja turbin dan dapat menghasilkan pasokan energi listrik yang maksimal.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan rasa syukur karena berkat dan rahmat yang maha kuasa penulis dapat menyelesaikan artikel ini, serta terima kasih yang  sedalamnya  karena  dukungan  finansial  yang  diberikan  oleh  Direktorat  Akademik  Pendidikan  Tinggi  Vokasi  Direktorat  Jenderal Penididikan  Vokasi  Kementerian  Pendidikan,  Kebudayaan,  Riset,  dan  Teknologi  melalui  Pusat  Penelitian  Pengabdian  Masyarakat, Politeknik Negeri Medan.

## DAFTAR PUSTAKA
Andini, S. (2017), Analisa Performansi Turbin Uap Dengan Kapasitas 1000 kW Pada Pabrik Kelapa Sawit Ptpn IV Unit Usaha Pabatu, Politeknik Negeri Medan.
Boles, Michael A., Yunus A. Cengel.  (2014). Thermodynamics : An engineering 8 th edition . North Carolina . United Stated of America . McGraw - Hill book .
El-wakil, M.M. (1992). Instalasi Pembangkit Daya. Jakarta. Erlangga.
Karmana, G.G. (2017). Rancangan Turbin Uap Penggerak Pompa Air Pengisi Boiler Untuk PLTU kapasitas 689 MW. Politeknik Negeri Bandung.
Pudjanarsa, A., Djati., N. (2016). Mesin konversi Energi. Andi. Yogyakarta.
PT Perkebunan Lembah Bhakti. (2021). Dokumen Astra Agro Lestari Tbk. Aceh Singkil.
Samosir, R., Danial, K., & Eddy. (2019). Analisa Efisiensi Isentropik Turbin Uap Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBM). Jurnal Teknologi Rekayasa Teknik Mesin 1, 1-7.
Shalyakin, P. (2015). Turbin Uap ( Steam Turbines ) Teori dan Rancangan. Jakarta. Erlangga.