PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PEMBAKARAN PADA DUCTBURNER WASTE HEAT BOILER (WHB) BERBASIS LOGIC SOLVER

Transkripsi

1 PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PEMBAKARAN PADA DUCTBURNER WASTE HEAT BOILER (WHB) BERBASIS LOGIC SOLVER Oleh : AMRI AKBAR WICAKSONO ( ) Pembimbing: IBU RONNY DWI NORIYATI & BAPAK TOTOK SOEHARTANTO

2 Latar Belakang Pressure terukur Firing Temperatur terukur Plant

3 Permasalahan Bagaimana merancang logic solver yang dapat mensupervisory variabel tekanan dan temperatur untuk dijadikan sebagai acuan dalam mengendalikan aliran bahan bakar ke dalam duct burner.

4 Tujuan Akan dilakukan perancangan controller berbasis logic solver untuk mengendalikan laju aliran bahan bakar di duct burner Waste Heat Boiler(WHB) dengan menggunakan acuan range temperatur atau range tekanan hasil dari supervisory.

5 Batasan Masalah Objek yang dibahas lebih kepada sistem injeksi bahan bakar ke dalam Waste Heat Boiler(WHB). Kontroler untuk mengatur bukaan control valve bekerja atas dasar program yang mengacu pada range temperatue terukur dan/atau tekanan terukur. Tanpa ada perubahan instrument yang digunakan pada sistem injeksi bahan bakar. Simulasi akan dilakukan dengan simulink. Temperatur yang dijadikan referensi adalah temperatur pada duct burner. Tekanan yang dijadikan referensi adalah tekanan pada superheater.

6 Alur Penelitian Start Studi literatur Pemodelan plant Menentukan hubungan antara pressure, temperatur, dan flow Perancangan kontroler berbasis logic solver Simulasi dengan MATLAB simulink Pengujian dan analisa Penyusunan laporan tugas akhir End

7 Pemodelan Plant kontroler aktuator plant

8 Diagram Blok

9 Perancangan Logic Solver Kondisi Tidak No Temperatur Tekanan If T = C and If P tidak= 65 Bar P sebagai referensi opening percentage valve Deskripsi Aksi Aksi 1 B S Tekanan sebagai referensi 2 S B Tidak If T tidak= C Temperatur sebagai referensi and and 3 B B Tidak ada aksi If P = 65 Bar 4 S S T sebagai referensi opening percentage valve Start Data temperatur dan data tekanan Penentuan variabel referensi opening percentage valve end If T = C If P = 65 Bar Tekanan dan temperatur sebagai referensi Tidak ada aksi (default) Tidak If T tidak= Aksi C and If P tidak= 65 Bar Ya Ya Ya Ya Keterangan : B : Sesuai set point S : Melanggar set point P dan T sebagai referensi opening percentage valve Deskripsi Kondisi Tidak

10 Lanjutan (Perancangan Logic Solver)...2 deskripsi kondisi decisions kondisi inisialisasi kondisi

11 Lanjutan (Perancangan Logic Solver)...3 sinyal u yang diperlukan untuk mencapai set point tekanan deskripsi aksi sinyal u yang diperlukan untuk mencapai kondisi aman temperatur

12 Lanjutan(Perancangan Logic Solver)...3

13 Duct Burner

14 Lanjutan (Duct Burner)...2

15 Superheater P.V = n. R. T

16 Lanjutan (Superheater)...2

17 Control Valve mb b 39, m U s U s s K s 1,7853s s 1 v

18 Temperature Transmitter

19 Pressure Transmitter P P oy ox K P s 1 P

20 Temperatur (C) Flow (Kg/s) Arus (ma) Tekanan (Bar) Pengujian Open Loop P yang Diinginkan Grafik Respon Uji Open Loop Superheater Grafik Respon Uji Open Grafik Sinyal Uji P Loop Step Max Control Valve Open yang Loop Mampu Dicapai Respon tekanan superheater Set point tekanan Respon open loop control valve T yang Diinginkan Waktu (s) Representasi sinyal U Grafik Respon Open Loop Laju Duct Bahan Burner Bakar Maksimum yang Mampu Dicapai Respon Temperatur Duct Burner Set Point T max. yang Mampu Dicapai

21 Temperatur (C) Flow (Kg/s) Tekanan (Bar) Uji Penambahan Bahan Bakar Grafik Respon Uji Penambahan Bahan Bakar 10% Superheater. Grafik Sinyal Uji Penambahan Bahan Bakar 10% Sinyal uji penambahan bahan bakar 10 % Perubahan respon Kenaikan 10% laju bahan bakar Respon tekanan superheater Grafik Respon Uji Penambahan Bahan Bakar 10% Duct Burner Respon tempertur duct burner Perubahan respon

22 Tekanan (Bar) Flow (Kg/s) Temperatur (C) Uji Pengurangan Bahan Bakar 10 % 800 Grafik Respon Uji Pengurangan Bahan Bakar 10% Duct Burner Grafik Sinyal Uji Pengurangan Bahan Bakar 10% Respon temperatur duct burner Perubahan respon Sinyaluji pengurangan bahan bakar 10% Perubahan respon Grafik Respon Uji Pengurangan Bahan Bakar 10% Superheater Respon tekanan superheater Perubahan respon

23 Pengujian Logic Solver No Aksi U (ma) m dot (Kg/s) Temperatur Duct burner ( 0 C) Tekanan.Superheater (Bar) Daerah sp Press ,9 53, , , , , ,9 604,1 66, ,9 616,1 71, ,9 628, ,9 640,2 79, ,9 652,3 84, ,8 664,3 88, ,8 676,4 92, ,8 688,4 97, ,8 700,5 101, ,7 712,5 105, ,7 724,6 110, ,7 736, ,7 748,7 118, ,7 760,8 123,1 Daerah sp temp.

24 Error (ma) Error (ma) Lanjutan (Logic Solver) Grafik Sinyal Uji Step pada Logic Solver (Referensi Tekanan) Sinyal uji Memanipulasi 0.5 sinyal 0.4 referensi Terdapat Error pada PV Grafik Sinyal Uji Step pada Logic Solver (Referensi Temperatur) Sinyaluji PV sesuai Set Point

25 Lanjutan (Logic Solver)...3 No Sinyal Step Temperatur Tekanan Sinyal u (ma) , , ,06 Konfigurasi logic solver

26 Uji Close Loop Aktuator Duct Burner Kontroler Superheater

27 Tekanan (Bar) Temperatur (C) Lanjutan (Close Loop) Grafik Respon Close Loop Duct Burner 650 Zona Aman Temperatur 600 respon temperatur duct burner set point temperatur Tekanan Mencapai Set 80 Point Grafik Respon Close Loop Superheater respon tekanan superheater set point tekanan

28 Mode Kontrol P, PI dan PID No Tipe Parameter Kp Ti Td 1 P (Proportional) 1, PI (proportioal Integral) 12, PID (Proportional Integral Derivative) 1,65 1,2 0,3

29 Tekanan (Bar) Temperatur (C) Mode Kontrol P Grafik Respon Duct Burner dengan Mode Kontrol P (Referensi Tekanan) 700 Zona Aman Temperatur respon temperatur duct burner set point temperatur Grafik Respon Superheater dengan Mode Kontrol P (Referensi Tekanan) Maximum Overshoot Tinggi Respon Relatif Lambat respon tekanan superheater set point tekanan

30 Tekanan (Bar) Temperatur (C) Mode Kontrol PI Grafik Respon Duct Burner dengan Mode Kontrol PI (Referensi Tekanan) Zona Aman Temperatur 600 respon temperatur duct burner set point temperatur Grafik Respon Superheater dengan Mode Kontrol PI (Referensi Tekanan) Maximum Overshoot Tinggi 60 Respon Relatif Lambat respon tekanan superheater set point tekanan

31 Tekanan (Bar) Temperatur (C) 700 Mode Kontrol PID Grafik Respon Duct Burner dengan Mode Kontrol PID (Referensi Tekanan) Zona Aman Temperatur respon temperatur duct burner set point temperatur Grafik Respon Superheater dengan Mode Kontrol PID (Referensi Tekanan) Maximum Overshoot Relatif Lebih Rendah daripada Mode Kontrol P dan PI Respon Relatif Lebih Cepat daripada Mode Kontrol P dan PI respon tekanan superheater set point tekanan

32 Tekanan (Bar) Hasil Perbandingan Logic Solver Perbandingan Max. Logic Solver dengan Mode Peak Kontrol P, PI, dan PID No Setling Time Ess Rise Time Overshoot Time (s) (%) (s) (%) (s) ,584-0, ,981 Max. No Overshoot (%) Mode Kontrol P (Referensi Tekanan) Setling Time (s) Peak Ess Rise Time Time (%) (s) (s) 2 27,05 33,367 5,446 0,0026 0,932 No Max. Overshoot (%) PI PID P Mode Kontrol PI (Referensi Tekanan) Setling Time (s) Logic Solver Peak Time proporsional (s) Ess Rise Time (%) (s) 3 27,054 33,367 5,446 0,0184 0,932 Mode Kontrol PID (Referensi Tekanan) Max. No Setling Time Peak Time Ess Rise Time Overshoot (s) (s) (%) (s) (%) ,53 10,355 6,798 0,0092 0,946 logic solver set point proporsional integral proporsional integral derivatif

33 KESIMPULAN 1. Telah dilakukan perancangan kontroler berbasis logic solver pada duct burner Waste Heat Boiler (WHB). 2. Aksi kontroler berbasis logic solver dengan konfigurasi tekanan sebagai referensi menunjukkan respon yang lebih baik dari pada mode kontrol P, PI dan PID. Untuk mode kontrol P dengan tekanan sebagai referensi diperoleh karakteristik respon sebagai berikut : maximum overshoot 27,05 %, settling time (ts) 33,367 s, peak time (tp) 5,446 s, error steady state (ess) 0,00262 %, rise time (tr) 0,9323 s. Untuk mode kontrol PI dengan referensi tekanan diperoleh respon sistem sebagai berikut : maximum overshoot 27,054 %, settling time (ts) 33,367 s, peak time (tp) 5,446 s, error steady state (ess) 0,0184 %, rise time (tr) 0,9323 s. Untuk mode kontrol PID dengan referensi tekanan diperoleh karakteristik respon sebagai berikut : maximum overshoot 8,53 %, settling time (ts) 10,355 s, peak time (tp) 6,7986 s, error steady state (ess) 0,00923 %, rise time (tr) 0,946 s. 3. Untuk konfigurasi logic solver dengan tekanan sebagai referensi utama diperoleh karakteristik respon sebagai berikut: settling time (ts) 6,584 s, error steady state (ess) 0,00484 % rise time (tr) 0,9814 s dengan flow bahan bakar sebesar 101,7 Kg/s.

34 SARAN Konfigurasi referensi input kontroler yaitu proses variabel yang terlibat sebagai pasangan aksi - kondisi dari logic solver dapat diperbanyak dengan mengacu referensi temperatur input exhaust gas, serta tekanan steam input superheater yang senantiasa berubah.

35 Terima Kasih