Dalam kenyataannya siklus sistem turbin uap yang menyimpang dari siklus ideal (Rankine), antara lain adanya beberapa faktor dibawah ini :
· Kerugian dalam ketel uap juga terjadi kerugian tekanan. Dengan demikan air masuk kedalam ketel harus bertekanan lebih tinggi dari pada tekanan uap yang harus dihasilkan, sehingga memerlukan kerja pompa yang lebih besar pula.
· Kerugian energi di dalam turbin terutama karena adanya gesekan antara fluida kerja dan bagian dari turbin sedangkan kerugian kalor ke atmosfer sekitar tidak begitu besar jika dibandingkan dengan kerugian gesekan.
· Kerugian di dalam pompa
· Kerugian didalam kondensor, yang dalam hal ini relatif kecil salah satu diantaranya adalah proses pendinginan dibawah temperatur jenuh dari air kondensat yang keluar dari kondensor.
Turbin uap menghasilkan putaran karena aliran uap yang tetap masuk ke nozzle dan ditekan dengan tekanan rendah. Uap tersebut masuk ke steam jet, disini kecepatan uap dinaikkan, sebagian energi kinetik dari uap tersebut dikirim ke sudu-sudu turbin yang mengakibatkan terdorong sudu-sudu turbin untuk berputar. Besar dan kecilnya beban sangat berpengaruh sekali terhadap uap yang akan dihasilkan, bila beban cukup tinggi, maka jumlah uap yang dibutuhkan juga besar dan sebaliknya. Pengaturan jumlah uap yang masuk kedalam turbin ini dilakukan oleh kontrol valve yang bekerja 3 tingkatan yaitu :
Turbin uap pada PLTU menjadi 3 tingkatan yaitu :
· Tubin tekanan tinggi (high pressure turbine)
· Turbin tekanan menengah (intermedete pressure turbine)
· Turbin tekanan rendah (low pressure turbine)
Prinsip kerja turbin adalah sebagai berikut :
Uap kering dari final superheater yang mempunyai temperatur dan tekanan tinggi yang dialirkan ke turbin tekanan tinggi. Didalam turbin ini terdapat sudu-sudu gerak yang mempuyai bentuk sedemikian rupa sehingga dapat mengekspansikan uap. Energi yang diterima sudu-sudu turbin digunakan untuk menggerakan poros turbin. Disini terjadi perubahan energi, maka temperatur uap akan turun dan perlu diadakan pemanas ulang didalam reheater. Dari heater masuk ke intermadete pressure turbine dan akan menggerakkan sudu-sudu inetermadete pressure turbine dan low pressure turbine, sehingga dari gerakan sudu-sudu ini akan memperkuat gerakan poros turbin. Poros turbin dihubungkan dengan poros generator menggunakan kopling tetap (fixed coupling). Dari generator terjadi perubahan energi dari energi mekanis menjadi energi listrik.
Hal yang utama selama start dan pembenanan adalah pemanasan yang perlahan-lahan dan merata pada bagian-bagian kritis yang dari logam turbin seperti TSV, 1 stage nozzle bowl pasage.I shell area, rotor turbin tekanan tinggi dan rotor turbin tekanan menengah. Untuk menghasilkan laju pemanasan yang merata ini untuk membatasi tegangan, start turbin menjadi 4 tingkatan-tingkatan utama berdasarkan suhu metal dan uap yaitu :
· Cold Start : dari shutdown dimana temperatur inner casingnya dibawah 180°C
· Warm Star : dari shutdown selama 1 bulan lebih kurang 55 jam dan temperatur inner casingnya antara 180°C sampai 350°C
Warm Start dibagi menjadi 2 yaitu :
- Warm up I start : dari shutdown dimana temperatur inner casingnya dibawah 180°C sampai 250°C
- Warm up II start : dari shutdown dimana temperatur inner casingnya dibawah 250°C sampai 350°C
· Hot start : dari shutdown selama semalam dengan temperatur tekanan tinggi inercasingnya antara 350°C sampai 500°C
· Very hot start : setelah unit trip dan temperatur tekanan tinggi inner casingnya diatas 500°C
Keempat kategori serta tersebut terbagi menjadi 2 tipe, yaitu :
· Tipe pertama dimana by pass turbin tidak digunakan
· Tipe kedua dimanan by pass turbin digunakan
Bagian utama dari turbin adalah :
a. Rotor turbin terdiri dari rotor untuk tekanan tinggi, menengah, rendah, tiap-tiap rotor ditahan oleh 2 bantalan journal (bantalan luncur). Bantalan no 1 dan 2 berfungsi untuk mendukung rotor tekanan tinggi sedangkan bantalan no 3 dan 4 berada pada tekanan tinggi tersebut dari baja panduan chrom mobliden dan vanadium vanadium yang tahan terhadap tekanan tinggi dan tegangan kelemahan. Rotor untuk tekanan rendah terbuat dari baja panduan nikel chrom mobliden dan vanadium yang mempunyai ketahanan besar terhadap gesekan temperatur rendah. Tiap-tiap rotor ditempat dari baja panduan pejal dan difabrikasi untuk bentuk poros, cakra, bantalan, piringan penahan dan kopling pliens.
b. Sudu-sudu turbin mempunyai efisiens sudu yang tinggi, ketepatannya tinggi dan terpercaya. Sudu mempunyai bentuk dan ukuran yang sesuai dengan tingkatannya. Sudu terbuat dari panduan baja chrom yang mempunyai sifat yang ketabanan terhadap tegangan dan kelalahan yang sangat baik dan terhadap kikisan uap dan korosi. Sudu-sudu bagian tekanan menengah diberi slubung (sroud type). Sudu-sudu bagian akhir dimesin dengan tipe cioretial pada pangakalanya yang masuk ke dalam roda (cakra) dan dikunci dengan pen. Logam satelite dipatrikan dengan penggu sudu ini untuk mencegah erosi karena benturan (tumbukan) dengan butiran air karena uap basah. Dalam pengoperasiannya, turbin uap dibantu oleh komponen-komponen sebagi berikut :
- Turning Gear digunakan untuk memutar proses turbin. Tujiuannya untuk mencegah deflesi (lentingan) dari poros karena panas dari uap pada waktu unit beroperasi dan karena sudu-sudu turbin.
- Pipa Crosover berfungsi sebagai penyalur uap dari keluaran turbin tekanan menengah ke turbin tekanan rendah yang dipasang pada casing turbin tersebut. Untuk mencegah gaya dorong akibat beda pemuaian antara casing dan pipa crosover, maka pada sambungan pipa diberikan bellows ekspansi yang lentur.
- Governor adalah untuk mengontrol putaran turbin dan membatasi putarannya pada batas tertentu , pada setiap saat terjadi perubahan beban yang menyebabkan perubahan putaran turbin
- Pengaman putaran lebih dari turbin yang digunakan jika gorvernor kurang sensitif cara kerjanya. Karena apabila gorvernor kurang sensitif, maka putaran turbin akan lebih cepat dan yang diharapkan. Hal ini sangat membahayakan, sehingga diperlukan adanya pengaman berupa nock yang dipasang pada poros. Dan nock ini akan menjulur keluar dan menyentuh tuas yang dipasang sekeliling poros tersebut dan relay akan menghentikan turbin.
- Pengaman bantalan axial berfungsi sebagai pengaman rotot dan mengamankan sudu-sudu agar tidak bergerak kearah axial melebihi batas yang diijinkan path saat berputar. Gerakan axial menyebabkan adanya gesekan antara stator dan rotor, karena sempitnya jarak bebas antara sudu-sudu tetap dengan sudu gerakannya.
- Main Stop Valve terletak didepan turbin path aliran masuk uap utama, yaitu boiler dengan katup kontrol uap. Fungsi utama main stop valve adalah untuk menutup dengan cepat aliran uap ke tubin bila dalam keadaan bahaya, seperti kegagalan path katup kontrol uap atau path waktu kehilangan beban.
- Pengaman Vacuum rendah merupakan pengaman vacuum kondensor yang juga disebut Automatic Vacuum Trip yang merupakan interlock dengan turbin, karena tidak akan dimasuki uap jika tekanan uap keluar turbin pada kondensor naik dan batas-batas yang telah diijinkan.
- Throttle Valve bekerja secara hidrolik, bila terjadi gangguan sehingga unti harus dimatikan, katup akan menutup saluran untuk masuk turbin dengan menggunakan tekanan hidrolik operating mechanism.
- Pengaman tekanan minyak sebagai pelumas juga sebagai media pendingin, sebab itu minyak perlu dikontrol secara cermat, sehingga apabila terjadi pengurangan aliran maka sistem secara interlock akan memerintahkan turbin untuk berhenti.