Analisis Keandalan Pada Boiler PLTU dengan Menggunakan Metode Failure Mode Effect Analysis (FMEA)

Transkripsi

1 Analisis Keandalan Pada Boiler PLTU dengan Menggunakan Metode Failure Mode Effect Analysis (FMEA) Weta Hary Wahyunugraha Teknik Sistem Pengaturan Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013

2 Bab I Pendahuluan

3 Pendahuluan Latar Belakang Boiler merupakan salah satu peralatan penting dalam pembangkitan tenaga listrik Keluaran boiler harus selalu konsisten dalam masa operasi peralatan Penurunan kinerja dari boiler yang disebabkan oleh kegagalan yang terjadi pada masa operasi Belum adanya sistem informasi yang mencakup kejadian kegagalan pada masa operasi boiler dan peralatan pendukungnya.

4 Pendahuluan Permasalahan Adanya kegagalan yang terjadi pada boiler mempengaruhi kinerja dari boiler tersebut. Kegagalan sebuah peralatan yang berdampak pada peralatan lain atau kegagalan tersebut disebabkan oleh kegagalan sebuah peralatan. Tidak tersedianya informasi yang cukup untuk mendukung kegiatan perawatan dan perbaikan komponen. Dalam kegiatan perawatan belum terdapat prioritas perawatan terhadap peralatan yang memiliki dampak besar terhadap keberlangsungan sistem.

5 Pendahuluan Batasan Masalah Data yang digunakan berupa data bentuk kegagalan dan time to failure dari tiap-tiap peralatan boiler dan sistem pendukungnya yang didapat dari PT. Indonesia Power. Analisis yang dilakukan yaitu secara kuantitatif dengan matematis perhitungan keandalan dan secara kualitatif dengan metode FMEA Perawatan peralatan yang dilakukan harus diprioritaskan menurut keandalan dari peralatan. Sistem pendukung yang digunakan yaitu menggunakan bahasa program PHP dan MySQL berdasarkan masukan data kerusakan serta hasil analisis sesuai dengan FMEA worksheet.

6 Pendahuluan Tujuan Penelitian Mengidentifikasikan failure mode, failure cause, dan failure effect dari kegagalan fungsi, menentukan komponenkomponen kritis,meningkatkan keandalan peralatan. Memberikan informasi kepada penggguna tentang adanya kegagalan sehingga mencegah kegagalan untuk berikutnya. Mengidentifikasi sejauh mana tingkat kefatalan, keseringan kejadian dan sistem deteksi untuk mendukung nilai keandalan peralatan.

7 Bab II Dasar Teori

8 Boiler Dasar Teori

9 Dasar Teori Boiler Walltube, Boiler Insulation, Furnace, Main burner, Soot blower system, Mechanical Safety Valve, Boiler Drum, FD Fan

10 Dasar Teori Boiler Feed Pump (BFP) Pompa, Discharge Motor Valve, Inlet Strainer,Motor, Bearing motor, Stator motor, Mechanical Seal, Rotor Motor, Control System

11 Dasar Teori Marine Fuel Oil Pump Pompa, Motor,Line piping & auxiliries, Heater Set, MFO Header

12 Dasar Teori Superheater Air Heater Elemen Air Heater, Bearing, Radial Seal, Air Heater Motor

13 Dasar Teori Keandalan Probabilitas bahwa suatu sistem tersebut berfungsi dengan baik untuk melakukan tugas tertentu. Keandalan suatu sistem merupakan ukuran probabilitas yang merupakan fungsi dari waktu sehingga untuk mengetahui keandalan sistem tersebut diperlukan suatu fungsi yang disebut fungsi keandalan atau R(t). Mean Time To Failure Keandalan dari suatu sistem seringkali diberikan dalam bentuk angka yang menyatakan ekspektasi masa pakai sistem tersebut, yang dinotasikan E [T] dan sering disebut dengan rata-rata waktu kerusakan atau Mean Time To Failure (MTTF)

14 Dasar Teori Laju Kerusakan Laju kerusakan (h(t)) menyatakan banyaknya kerusakan yang terjadi tiap satuan waktu atau laju proporsi kerusakan sesaat untuk komponen yang bertahan sampai dengan saat itu. Karakteristik kerusakan DFR ( Decreasing Failure Rate) CFR ( Constant Failure Rate ) IFR ( Increasing Failure Rate)

15 Dasar Teori Model Probabilitas Komponen Distribusi Weibull 2 parameter Distribusi ini dikembangkan oleh Weibull. Fungsi keandalannya diberikan sebagai berikut: R( t) exp t Di mana : = disebut dengan slope/kemiringan dari fungsi Weibul. > 0. = disebut scala parameter (menentukan karakteristik dari life time). > 0. Laju kerusakan : t MTTF h t 0 ( t) exp t MTTF 1 dt

16 Dasar Teori Failure Mode Effect Analysis (FMEA) FMEA merupakan sebuah metodologi yang digunakan untuk menganalisa dan menemukan : o Semua kegagalan-kegagalan yang potensial terjadi pada suatu sistem o Efek-efek dari kegagalan ini yang terjadi pada sistem dan bagaimana cara untuk memperbaiki atau meminimalkan kegagalan-kegagalan atau efek-efeknya pada sistem (Perbaikan dan minimalis yang dilakukan berdasarkan pada sebuah ranking dari severity dan probability dari kegagalan)

17 Dasar Teori Failure Mode Effect Analysis (FMEA) Kriteria FMEA 1. Severity (Tingkat Kefatalan) 2. Occurrence (Tingkat Kejadian) 3. Detection (Tingkat Deteksi) Setelah pemberian rating dilakukan, nilai RPN dari setiap penyebab kegagalan dihitung dengan rumus : RPN = Severity x Occurrence x Detection

18 Dasar Teori Failure Mode Effect Analysis (FMEA) Prosedur Penyusunan FMEA Mengidentifikasi proses atau produk Membuat daftar masalah-masalah potensial yang akan muncul Memberikan tingkatan pada masalah untuk severity, occurrence dan detection. Menghitung risk priority number (RPN) dan menentukan prioritas tindakan perbaikan Mengembangkan tindakan untuk mengurangi resiko

19 Dasar Teori Failure Mode Effect Analysis (FMEA) FMEA Worksheet FMEA worksheet untuk mengetahui laporan dari semua kegagalan adalah sebagai berikut : Item/process Failure Failure effect Failure cause Recommended action Severity Occurrence Detection RPN

20 Bab III Perancangan Sistem

21 Perancangan Sistem Diagram Alir Perancangan Sistem Start Boiler dan peralatan pendukungnya Tentukan peralatan, subsistem dan bentuk kegagalan Informasi efek kegagalan dan penyebab Analisa Kualitatif Penilaian S,O,D dan mengkalkulasi nilai RPN peralatan Data waktu operasi peralatan (t),informasi MTTF peralatan Mendapatkan nilai keandalan R(t) dan laju kerusakan peralatan h(t) Analisa Kuantitatif Laporan dan Rekomendasi kegiatan yang harus dilakukan untuk kegiatan perawatan Stop

22 Perancangan Sistem Analisis Kualitatif FMEA Start Tentukan peralatan, sub peralatan dan bentuk kegagalan Penyebab kegagalan dan dampak kegagalan yang mungkin terjadi Penilaian severity, occurrence dan detection Penghitungan nilai RPN Stop

23 Perancangan Sistem Analisis Kualitatif FMEA Pada tahap analisis kualitatif boiler dan sistem pendukungnya dianalisis dampak dan penyebab kegagalan serta penilaian menurut kriteria FMEA. Tabel Severity (tingkat kefatalan) Rangking Severity Deskripsi 10 9 Berbahaya tanpa peringatan Berbahaya dengan peringatan Kegagalan sistem yang menghasilkan efek sangat berbahaya Kegagalan sistem yang menghasilkan efek berbahaya 8 Sangat tinggi Sistem tidak beroperasi 7 Tinggi Sistem beroperasi tetapi tidak dapat dijalankan secara penuh 6 Sedang Sistem beroperasi dan aman tetapi mengalami penurunan performa sehingga mempengaruhi output 5 Rendah Mengalami penurunan kinerja secara bertahap 4 Sangat rendah Efek yang kecil pada performa sistem 3 Kecil Sedikit berpengaruh pada kinerja sistem 2 Sangat kecil Efek yang diabaikan pada kinerja sistem 1 Tidak ada efek Tidak ada efek

24 Perancangan Sistem Analisa Kualitatif FMEA Tabel Occurence Rangking Occurrence Deskripsi Sangat tinggi Tinggi Sedang Rendah Sering gagal Kegagalan yang berulang Jarang terjadi kegagalan Sangat kecil terjadi kegagalan 1 Tidak ada efek Hampir tidak ada kegagalan

25 Perancangan Sistem Analisa Kualitatif FMEA Tabel Detection Rangking Detection Deskripsi 10 Tidak pasti Perawatan preventif akan selalu tidak mampu untuk mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan. 9 Sangat kecil Perawatan preventif memiliki kemungkinan very remote untuk mampu mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan. 8 Kecil Perawatan preventif memiliki kemungkinan remote untuk mampu mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan. 7 Sangat rendah Perawatan preventif memiliki kemungkinan sangat rendah untuk mampu mendateksi penyebab potensial kegagalan dan mode kegagalan. 6 Rendah Perawatan preventif memiliki kemungkinan rendah untuk mampu mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan. 5 Sedang Perawatan preventif memiliki kemungkinan moderate untuk mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan. 4 Menengah keatas Perawatan preventif memiliki kemungkinan moderately High untuk mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan. 3 Tinggi Perawatan preventif memiliki kemungkinan tinggi untuk mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan. 2 Sangat tinggi Perawatan preventif memiliki kemungkinan sangat tinggi untuk mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan. 1 Hampir pasti Perawatan preventif akan selalu mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan.

26 Perancangan Sistem Analisa Kualitatif FMEA Tabel FMEA Worksheet

27 Perancangan Sistem Analisa Kuantitatif Start Tentukan peralatan, sub peralatan dan bentuk kegagalan Nilai MTTF peralatan Masukan waktu operasi (t) Mendapatkan nilai keandalan (R(t)) berdasarkan waktu operasi (t) dan mencari laju kerusakan (h(t)) Stop

28 Perancangan Sistem Laporan START Hasil analisa kualitatif FMEA Hasil analisa kuantitatif (R(t) dan h(t)) Penyimpanan data pada database Menampilkan laporan semua peralatan dan diperingkat berdasarkan R(t), RPN,severity dan occurence STOP

29 Bab IV Pengujian Sistem

30 Pengujian Sistem Pengujian Analisis Kualitatif Peralatan Sub Peralatan Bentuk Kegagalan Penyebab Dampak S O D RPN Boiler Genbank / Walltube Kebocoran genbank tube / walltube Kualitas air yang disebabkan kebocoran condensor Unit derating beban mencapai 50% dan dapat menyebabkan trip unit Boiler Boiler insulation Furnace Main Burner Tube, Bend Tube bocor (indikasi pemakaian air banyak, pengamatan flow Feed Water) Kebocoran boiler insulation Furnace Pressure High Burner Trip Kebocoran flexible hose atomizing steam Gagal Start / gagal penyalaan 1. Fin tube bocor 2. Korosif Plugging elemenelemen air heater Loss Of flame 1.Modul flame rusak 2.Flame scanner kotor 3.Nozzle Spray Buntu Flexible terlalu pendek,kualit as flexible kurang baik,o ring rusak Pilot torch penyalaan kecil,burner travelling yang bisa disebabkan oleh udara instrument maupun gland burner house Unit derating beban mencapai 50% dan dapat menyebabkan trip unit Kerugian kalor yang terbuang Unit trip Derating Burner tidak standby, derating Burner trip, derating

31 Pengujian Sistem Pengujian Analisis Kuantitatif Sub peralatan R(t) h(t) Walltube e t ( t) Boiler Insulation e t ( t) Furnace e t ( t) Main Burner e t ( t) Sub Peralatan R(t) h(t) Walltube Boiler Insulation Furnace Main Burner

32 Pengujian Sistem Perbandingan Keluaran Analisis FMEA dengan Analisis Kuantitatif Peralatan Sub Peralatan Bentuk Kegagalan RPN R(t) Boiler Genbank / Walltube Boiler insulation Kebocoran genbank tube / walltube Tube, Bend Tube bocor (indikasi pemakaian air banyak, pengamatan flow Feed Water) Kebocoran boiler insulation Furnace Furnace Pressure High Main Burner Burner Trip Kebocoran flexible hose atomizing steam Gagal Start / gagal penyalaan

33 Pengujian Sistem Pengujian Perangkat Lunak Pengujian ini berguna untuk mengetahui keluaran dari perangkat lunak yang digunakan dalam menganalisa keandalan. Tampilan halaman muka dibawah ini mencakup informasi halaman awal web, profil perusahaan, informasi boiler, FMEA, Laporan FMEA.

34 Pengujian Sistem Pengujian lainnya yaitu melihat keluaran dari analisis FMEA dimana masukan yang diberikan berupa jenis peralatan, sub peralatan dan bentuk kegagalan. Masukan yang diberikan memberikan keluaran berupa informasi dampak, penyebab, rangking severity, occurrence, detection, RPN dan MTTF.

35 Keluaran pada perangkat lunak untuk analisa kuantitatif Pengujian Sistem

36 Laporan Pengujian Sistem

37 Bab V Kesimpulan dan Saran

38 Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Pada penelitian tentang analisis FMEA pada Boiler PLTU dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu : Analisis kuantitatif yang dilakukan pada sebuah peralatan menunjukkan bahwa keandalan pada boiler dan peralatan pendukungnya mengalami penurunan keandalan selama masa operasi peralatan. Analisis FMEA mampu untuk memberikan informasi dampak kegagalan dan penyebab kegagalan dari suatu bentuk kegagalan serta memberikan peringkat untuk tingkat kefatalan (Severity), tingkat kejadian (Occurence) dan tingkat deteksi (Detection) pada masing-masing bentuk kegagalan. Perangkat lunak yang dibuat penelitian ini sudah mampu untuk melakukan analisis keandalan secara kualitatif dan kuantitatif. Tetapi perangkat ini masih belum bisa menunjukkan hubungan secara spesifik tentang keandalan dengan metode FMEA dikarenakan keterbatasan dalam hal data kerusakan peralatan dari perusahaan yang masih kurang informatif.

39 Kesimpulan dan Saran Saran Pengembangan perangkat lunak dengan membuatnya lebih dinamis sehingga pada tiap overhaul tidak dibutuhkan FMEA yang baru lagi Membuat interface FMEA berupa simulasi plant sehingga dapat membantu memonitoring kerja peralatan berdasarkan keandalannya secara virtual. Penggabungan FMEA dengan RCM sehingga dapat memprediksi kegagalan yang terjadi di masa yang akan datang serta interval perawatan berdasarkan keandalannya.

40 Terima Kasih