Saat pengembangan pusat tenaga
sungai, turbin air menggunakan roda baling-baling dengan sudu-sudu tetap
yang dituang. Untuk tempat listrik tenaga sungai harus dihitung terlebih dahulu
besarnya perubahan tinggi air jatuh sepanjang tahun. Dan aliran sungai tersebut
bisa diatur dengan memakai bendungan. Makin besar kapasitas air yang mengalir
pada saat air tinggi, akan makin tinggi air jatuh
yang bisa dimanfaatkan, karena tinggi permukaan air atas adalah konstan
sedangkan air kelebihan pada permukaan air bawah akan naik.
Turbin air yang
bekerja pada kondisi tinggi air jatuh yang berubah-ubah mempunyai kerugian,
karena dalam perancangan sudu turbin telah disesuaikan bahwa perpindahan energi
yang baik hanya terjadi pada “titik normal” yaitu pada kondisi perbandingan
kecepatan dan tekanan yang tertentu. Bila terjadi penyimpangan yang besar baik
keatas maupun kebawah, seperti yang terdapat pada pusat tenaga listrik sungai,
maka efisiensi roda baling-baling turbin akan turun.
Keuntungan turbin air
baling-baling bila dibandingkan dengan turbin Francis adalah kecepatan putarnya bisa dipilih lebih
tinggi, dengan demikian roda turbin bisa dikopel langsung dengan generator dan
ukurannya lebih kecil. oleh Kaplan (Bruun, 1876 sampai 1934) turbin kaplan dikembangkan sedemikian rupa sehingga
sudu jalan turbin air tersebut dapat diputar di dalam leher poros. Jadi dengan
demikian sudut-sudut dapat diatur sesuai dengan kondisi operasi turbin air saat ini.
Kontruksi turbin Kaplan dapat dibedakan, sampai alat
pengarah pada hakekatnnya sama dengan turbin Francis. Dan pada leher poros terdapat terdapat kipas sudu
(4 sampai 8 buah yang dapat diputar). Kipas sudu sama seperti baling-baling
atau sayap pesawat terbang yaitu membawa
aliran dengan belokan yang sedikit. Bila untuk pesawat terbang maksudnya
adalah supaya dari gaya dorong yang ada bisa didapatkan gaya ke atas, dengan tahanan yang sedikit
mungkin. Jadi bentuk profilnya memang harus demikian. Tapi dalam turbin Kaplan dimaksudkan untuk mendapatkan gaya
tangensial atau gaya putar yang dapat menghasilkan torsi pada poros turbin air.
Turbin Kaplan dipakai di pusat listrik tenaga air
dengan tinggi air jatuh 80m. Daya yang dihasilkan turbin bisa lebih dari
100.000 kW. Karena sudu pengarah dan sudu jalan dapat diatur, maka turbin
kaplan pada perubahan tinggi jatuh dan kapasitas air besar efisiensi juga
tinggi. Turbin kaplan mempunyai keuntungan yang lebih murah, bila dipakai pada
pusat tenaga listrik yang besar yang terdiri dari beberapa buah turbin air dan
secara sendiri-sendiri masing-masing mesin dioperasikan untuk kapasitas air
yang konstan.
Pada tinggi air jatuh
sampai dengan kira-kira 20 m, rumah turbin air yang berbetuk spiral (rumah
keong) dibuat dari beton, lebih dari 20 m rumah keong tersebut dibuat dari besi
pelat. Turbin air pada Gambar 2.8 terdiri dari roda jalan dan pada poros
yang sama dipasang generator listrik. Air dialirkan masuk dengan melewati rumah
keong yang dibuat dari beton, sudu penyangga (untuk kekuatan rumah keong)
dan sudu pengarah yang dapat diatur.
Sesudah melewati sudu pengarah selanjutnya
masuk ke ruang tanpa sudu, dimana dalam ruang ini aliran air dibelokan
90o. Sudu dari roda jalan dipasang pada leher porosnya sendiri di
dihubungkan dengan poros menggunakan flens. Pada poros bagian ujung, diatasnya
generator, terdapat roda jalan servomotor. Yang terdiri dari torak, rumah dan
tuas yang melalui lubang poros bisa sampai keleher poros. Sudut sudu jalan
diatur dari regulator dengan melalui minyak yang bertekanan dan sesuai dengan
besarnya langkah torak. Pengaturan sudu pengarah dihubungkan dengan pengaturan
sudu jalan, dengan demikian pada waktu bekerja posisi sudu pengarah dan posisi
sudu jalan dapat sebanding dan selaras, sehingga mendapatkan hasil yang
seoptimal mungkin. Fungsi bantalan tekan dalam turbin ini adalah untuk
mendukung beban dari generator, poros, roda jalan, dan gaya geser aksial.
Selain itu generator dan turbin masing-masing mempunyai sebuah bantalan radial
(Dietzel, 1980)
Gambar 2.7 Turbin Kaplan (Patty, 1995)
Gambar 2.6 Roda
baling-baling (Patty, 1995)
0 Komentar