Turbine expander adalah perangkat mekanis yang dipergunakan pada proses konversi gas dari phase gas menjadi phase cairan, Turbine expander dapat ditemukan dipabrik penghasil gas alam cair (LNG plant) dan dipabrik penghasil cairan Nitrogen, Oxigen dan Argon (ASU plant). Perangkat ini berfungsi untuk menurunkan suhu dengan cara mengembangkannya (expand), itulah sebabnya dinamakan EXPANDER. Energi yang dipulihkan dalam proses ekspansi kemudian digunakan untuk meningkatkan efisiensi keseluruhan system
Turbine expander beroperasi berdasarkan prinsip ekspansi adiabatik. Dalam proses produksi LNG, gas alam pertama-tama didinginkan dan dikompresi sebelum dimasukkan ke dalam turbine expander. Ketika gas bertekanan tinggi memasuki turbine, gas tersebut mengembang dengan cepat, yang menyebabkan penurunan tekanan dan suhu. Ekspansi yang cepat ini menyebabkan gas mengalami pendinginan lanjutan, hingga dicapai suhu yang mengubah phase gas menjadi phase cair.
Sebagai gambaran proses perubahan cepat tersebut, bisa kita ambil contoh kasus yang terjadi bila kita menusuk pentil ban sepeda yang bertekanan, udara yang keluar dari ban akan terasa dingin karena udara yang bertekanan di dalam ban secara spontan dilepaskan ke tekanan atmosper.
Gas yang di ekspansi pada expander turbine akan memutarkan sudu-sudu turbine, perputaran sudu kemudian di hubungkan dengan perangkat rotating seperti compressor atau generator. Pada LNG plant dan ASU plant expander dimanfaatkan untuk menggerakkan compressor, oleh sebab itu expander menjadi penting, tidak hanya sebagai pendingin tetapi juga sebagai alat untuk efesiensi energi.
Tenaga utama penggerak turbin ekspander adalah ekspansi gas, ketika gas mengembang, gas tersebut mengalami penurunan tekanan dan suhu secara cepat. Ekspansi ini yang menghasilkan energi mekanik dalam bentuk tekanan dan energi kinetik, yang kemudian ditransfer ke sudu-sudu turbine. Saat gas mengalir melalui turbin, gaya dari ekspansi gas menyebabkan sudu turbin berputar. Gerakan mekanik rotor ini sepenuhnya digerakkan oleh energi dari gas, bukan oleh input listrik.
Sudu-sudu turbin didesain sangat presisi agar dapat menangkap energi dari gas yang mengembang, yang umumnya berupa gas bertekanan tinggi yang masuk ke dalam turbin dan gas bertekanan rendah yang keluar. Hal ini lah yang menghasilkan rotasi rotor, yang kemudian dapat digunakan untuk menggerakkan peralatan lain seperti kompresor.
Karena turbin ekspander digerakkan secara mekanis oleh energi dari gas yang mengembang, turbin ini tidak memerlukan daya listrik untuk menjalankan operasinya. Fungsinya sepenuhnya bergantung pada dinamika fluida aliran gas, dan desain komponen-komponen mekanis seperti sudu, bearing dan lain-lain. Jika saja ada komponen yang tidak normal seperti bentuk sudu yang berubah dari desain, maka sudah dipastikan pergerakan turbine akan perganggu, demikian pula jika fluida aliran gas tidak sesuai desain, misalnya karena jumlah flow gas yang mengalir tidak mencukupi, maka sistim rotasi turbine akan terganggu.
Bahkan ada phenomena negatip yang diakibatkan oleh aliran fluida yang kurang yaitu efek own shacking (vibrasi berlebihan yang terjadi pada turbine dan perangkat perangkat di sekitarnya). Adapun perangkat terkait yang sering terdampak adalah baud-baud pada sambungan pipa, akibat own shacking baud dapat menjadi kendor dan lepas, peralatan instrumentasi yang dipasang sepanjang jalur expander, seperti tubing untuk transmitter bisa menjadi kendur dan mengakibatkan kebocoran, control valve yang terpasang sepanjang jalur juga berpotensi mengalami kerusakan akibat own shacking, stem bisa patah, linkage lepas, gigi pressure gauge rontok dll. Solusi dari masalah ini tentu saja dengan mengatur aliran fliuida agar selalu sesuai dengan rekomendasi. Jangan sampai kurang dari jumlah aliran minimum yang di rekomendasikan.
