Perpustakaan Digital ITB

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang berperan penting dalam mendukung ketahanan energi nasional serta menyediakan suplai listrik yang stabil sebagai sumber energi baseload. Dalam sistem pembangkit ini, turbin uap merupakan komponen utama yang berfungsi mengubah energi termal dari uap panas bumi menjadi energi mekanik yang kemudian dikonversi menjadi energi listrik melalui generator. Keandalan dan efisiensi operasi turbin sangat bergantung pada kondisi komponen sudu turbin yang bekerja pada kondisi operasi yang ekstrem, yaitu temperatur tinggi, tekanan tinggi, serta lingkungan kimia yang agresif. Pada sistem pembangkit panas bumi, uap yang digunakan untuk menggerakkan turbin sering kali mengandung gas non-kondensabel seperti karbon dioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S), yang berpotensi menciptakan lingkungan korosif dan mempercepat proses degradasi material. PLTP Lahendong Unit 1 di Sulawesi Utara merupakan salah satu pembangkit panas bumi yang memiliki peran penting dalam sistem kelistrikan regional dengan kapasitas terpasang sebesar 20 MW. Unit pembangkit ini mulai beroperasi secara komersial pada tahun 2001 dan telah beroperasi selama lebih dari dua dekade. Seiring dengan meningkatnya akumulasi jam operasi, komponen-komponen kritis pada turbin mengalami proses penuaan material yang dapat memengaruhi integritas struktural dan keandalannya. Sudu turbin merupakan salah satu komponen yang paling rentan terhadap kerusakan karena secara langsung terpapar aliran uap berkecepatan tinggi serta berbagai kontaminan kimia yang terkandung di dalam fluida panas bumi. Kondisi ini menyebabkan sudu turbin berpotensi mengalami berbagai mekanisme kerusakan seperti creep, korosi, erosi, fatigue, dan stress corrosion cracking (SCC), yang dalam jangka panjang dapat memicu terjadinya kegagalan struktural komponen. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis bentuk-bentuk kerusakan yang terjadi pada sudu turbin PLTP Lahendong Unit 1 serta mengevaluasi umur sisa komponen berdasarkan mekanisme degradasi material yang terjadi selama operasi. Pendekatan penelitian dilakukan melalui analisis kerusakan menggunakan data inspeksi Non- Destructive Test (NDT), evaluasi perubahan mikrostruktur material menggunakan metode in-situ metallography, serta analisis numerik menggunakan simulasi metode elemen hingga (finite element method). Analisis tersebut mempertimbangkan parameter operasi aktual pembangkit seperti temperatur uap, ii tekanan operasi, serta durasi operasi yang diperoleh dari data log sheet operasional pembangkit. Metode inspeksi material yang digunakan dalam penelitian ini meliputi berbagai teknik pengujian non-destruktif seperti ultrasonic test (UT), magnetic particle test (MPT), dan penetrant inspection untuk mendeteksi adanya cacat permukaan maupun cacat internal pada material sudu turbin. Selain itu, pengujian metalografi in-situ dilakukan untuk mengamati perubahan mikrostruktur material yang terjadi akibat paparan temperatur tinggi dan tegangan jangka panjang selama masa operasi turbin. Melalui pengamatan mikrostruktur, indikasi kerusakan akibat creep dapat diidentifikasi melalui keberadaan microvoids, cavities, oriented cavities, maupun microcracks yang terbentuk pada batas butir material. Perubahan mikrostruktur tersebut menjadi indikator penting dalam mengevaluasi tingkat kerusakan material dan memperkirakan sisa umur pakai komponen. Hasil analisis menunjukkan bahwa degradasi material pada sudu turbin dipengaruhi oleh kombinasi faktor termal, mekanis, dan kimia dari lingkungan operasi panas bumi. Interaksi antara temperatur tinggi, tegangan jangka panjang akibat gaya sentrifugal turbin, serta lingkungan korosif dari gas-gas non-kondensabel dapat mempercepat proses degradasi material pada sudu turbin yang terbuat dari Martensitic Stainless Steel (SS 410). Dalam kondisi operasi jangka panjang, proses creep dapat menyebabkan pembentukan rongga mikro (microcavities) yang kemudian berkembang menjadi retakan mikro dan retakan makro yang berpotensi menyebabkan kegagalan struktural komponen apabila tidak terdeteksi secara dini. Melalui pendekatan analisis terpadu yang menggabungkan inspeksi material, evaluasi mikrostruktur, serta simulasi numerik, penelitian ini memberikan gambaran komprehensif mengenai kondisi degradasi aktual pada sudu turbin serta estimasi sisa umur operasionalnya. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi dasar dalam penerapan strategi pemeliharaan berbasis kondisi (condition-based maintenance) serta perencanaan pemeliharaan turbin yang lebih efektif dan efisien. Dengan demikian, keandalan operasi PLTP Lahendong Unit 1 dapat tetap terjaga sekaligus meminimalkan risiko kegagalan komponen yang tidak terprediksi serta meningkatkan umur pakai aset pembangkit secara keseluruhan.