Cara Kerja Mesin Turbin Gas

Gas turbine pada dasarnya adalah engine penghasil panas dimana energy dibangun dan dikonversi ke mechanical energy melalui proses thermodinamika untuk menghasilkan tenaga putar  (CYCLE). Putaran ini disebut Brayton Cycle.

Gerakan putar tersebut adalah

·         Udara di kompresi (Compression)

·         Bahan yang dicampurkan ke dalam udara yang sudah di kompressi  dan dinyalakan (Combustion).

·        Udara mengembang, gas hasil pembakaran mengembang dan masuk ke nozzles (Expansion).

·         Pembuangan gas hasil pembakaran dikeluarkan ke udara bebas (Exhaust).

Operasional

Udara dihisap masuk ke compressor section melalui saluran udara (air inlet) oleh compressor rotor, pertama energy disalurkan ke compressor rotor oleh starter motor dan kemudian diambil alih oleh turbine section setelah setelah mulai terjadi pembakaran. Udara yang dikompressi melalui diffuser dimana sebagian kineticnya dirubah (dikonversi) ke pressure energy dan masuk kedalam ruang pembakaran (combustion chamber) dimana fuel diinjeksikan ke dalam udara bertekanan tersebut. Selama engine start cycle, torch (api) terjadi diruang bakar (combustion chamber) yang dinyalakan oleh spark plug yang mendapat pasokan fuel dari fuel line itu sendiri. Torch (api) kemudian menyalakan campuran fuel dan udara yang memasuki ruang bakar (combustion chamber). Torch akan mati jika sudah berlangsung pembakaran dengan sendirinya.

Kelangsungan pembakaran akan terus terjadi jika terdapat cukup aliran udara yang telah dikompressi dan fuel. Naiknya temperature dengan cepat menghasilkan kenaikan velocity yang sangat cepat pula dengan pressure yang cukup konstan. Hasilnya gas panas mengembang di turbine section dimana gerakan putar atau kinetic energy dari turbine rotor yang dihasilkan oleh dua acting force pada turbine blade. Tenaga dorong (Impulse) dan reaksi menghasilkan gas dengan velocity tinggi memutar 2 gas producer dan power turbine rotor.

Rotor dari gas producer terpisah satu sama lain dengan rotor power turbine, 2 stage dari gas producer memutar engine compressor dan accessoriesnya saja. Sedangkan single stage power turbine rotor menyerap energy yang ada dan melepaskan gas serta memberikan tenaga untuk menjalankan equipment melalui drive shaft.

Selama acceleration / deceleration forward stages dari compressor akan lebih effisien dibandingkan adengan aft stages, dari ketidak seimbangan ini dapat menimbulkan stagnate yang akan mengakibatkan stall. Untuk mencegah stall variable vane assemblies berada posisi pembukaan minimum selama    acceleration / deceleration, hambatan volume udara dapat mencegah terjadinya stall. Sekali speed naik, 2 section dari compressor akan balance dan variable vanes akan bergerak ke pembukaan maksimum.

Bleed valve terbuka selama   acceleration / deceleration untuk mengurangi back pressure dari kelebihan udara yang  selanjutnya akan mencegah stall.

AIR FLOW AND COMBUSTION

Udara yang dikompressi oleh compressor masuk ke diffuser. Disini udara mengembang yang mengakibatkan menurunnya kinetic energy dan naiknya pressure. Udara bertekanan dari diffuser mengalir ke combustor dan terbagi menjadi 2 fungsi :
1. Kira-kira seperempat (25%) akan bercampur dengan fuel dan dibakar.
2. Sedangkan tiga perempatnya (75%) akan bercampur dengan gas panas hasil pembakaran yang berfungsi sebagai selimut udara untuk melindungi combustor dan juga sebagai media pendingin untuk menurunkan temperature dari first stage nozzle dan turbin disc.

                 Sebagian udara dingin mengalir diantara combustion chamber dan combustion housing. Ini sangat penting untuk menekankan bahwa aliran udara dingin yang dimaksud adalah memang dingin jika dibandingkan dengan  tinggi temperature udara pada proses pembakaran. Lubang dan bagian atas yang berlubang di kubah combustion chamber memberikan udara awal (primary air) untuk pembakaran. Lubang pada bagian dalam dan luar dari liner adalah untuk aliran udara yang kedua (secondary air) dimana langsung memberikan selimut insulasi untuk mencegah api menyentuh permukaan bagian dalam dari liner.

                   Hasil dari proses pembakaran adalah naiknya velocity dan mengembangnya gas keseluruh turbin section. Proses pembakaran tidak bermaksud untuk menaikkan tekanan (pressure). Performance dari turbin ditentukan oleh kecepatan merambatnya gas yang bergerak menuju turbin section. Tetapi bagaimanapun fungsi dan operasinya dari turbin section adalah berlawanan dengan compressor section. Compressor section merubah mechanical energy (motion) menjadi tekanan (pressure) sedangkan turbin section mengkonversi velocity menjadi mechanical energy