BAB IV PENGUMPULAN DATA DAN ANALISA DATA

Transkripsi

1 BAB IV PENGUMPULAN DATA DAN ANALISA DATA 1.1 Pengumpulan Data Pada pembahasan Bab IV ini dilakukan pengumpulan data-data yang ada dilapangan. Pengambilan data diambil pada beban daya, pembangkit listrik, peralatan penunjang pembangkit, dan relay yang ada pada Central Processing Platform Beban Daya Berikut ini adalah data beban dalam keadaan full load yang dibebankan pada pembangkit. Data beban yang diambil diperoleh dari Lift Gas Platform (LGP), Drilling Production Process Alpha (DPP-A), Wheelhead Platform Bravo (WHP-B). 1. Lift Gas Platform (LGP) Lift Gas Platform (LGP) adalah salah satu bentuk sistem pengangkatan buatan (artificial lift) yang lazim digunakan untuk memproduksi fluida dari sumursumur minyak bumi. Sistem ini bekerja dengan cara menginjeksikan gas bertekanan tinggi kedalam annulus (ruang antara tubing dan casing), dan kemudian kedalam tubing produksi sehingga terjadi process aerasi (aeration) yang mengakibatkan beratnya kolom fluida dalam tubing, sehingga tekanan reservoir mampu mengalirkan fluida dari lubang sumur menuju fasilitas produksi dipermukaan. Syarat utama dari sistem ini adalah ketersediaan gas bertekanan tinggi yang digunakan untuk proses aerasi fluida dalam lubang sumur. Gas bertekanan tinggi tersebut dapat berasal dari sumur gas yang masih memiliki tekanan tinggi, atau dari sistem kompresi gas dengan menggunakan kompresor. Universitas Mercu Buana 1

2 Tabel 4.1 Tabel Beban Lift Gas Platform No Beban (Load) Tegangan (Volts) 1 Duct Heater (1st Floor) Duct Heater (2nd Floor) Duct Heater (3rd Floor) Duct Heater (4th Floor) Duct Heater (4th Floor) Lift Gas Compressor Lube Oil Heater Gas Generator Lube Oil Heater 8 Duct Heater Glycol Reboiler Immersion Heater Duct Heater (Auxilary Building) Power Generator A Heater Power Generator B Heater Emergency Generator Lube Oil Heater Emergency Generator Lube Oil Pump Daya (Watts) Jumlah Total 2 KW 1 4 KW 1 6 KW 1 20 KW 8 KW 1 2 KW KW KW 1 30 KW 8 KW 1 11 KW 1 8 KW 1 8 KW 1 9 KW 1 25 KW 0 KW 0 9 KW 1 9 KW 1 29 KW 11 KW 1 4 KW 1 5 KW 1 9 KW KW 3 72 KW KW 1 3 KW 6 KW 1 25 KW 1 47 KW 1 78 KW KW KW KW 2 46 KW KW KW KW KW KW 1 6 KW HP KW Universitas Mercu Buana 2

3 15 Emergency Generator Jacket Water Heater KW 1 12 KW Emergency Generator Jacket Water Pump Fire Water Pump Jacket Water Heater Sewage Treatment Unit Panel Main Motor Control Center Room and Living Quarter Equipment Auxilary Motor Control Center Room Equipment JUMLAH 480 3/4 HP 1 0,5595 KW KW 1 4 KW KW 2 14 KW , 614 KW 1 69, 614 KW , 448 KW 1 53, 448 KW 661,3675 KW Gambar 4.1 Contoh skema Lift Gas Platform Universitas Mercu Buana 3

4 2. Drilling Production Process Alpha (DPP-A) Driiling Production Process Alpha (DPP-A) adalah salah satu bentuk kegiatan pengeboran yang merupakan proses pembuatan lubang kedalam tanah agar hydrocarbon yang berada dibawah tanah mengalir ke permukaan. Limbah yang dihasilkan selama pengeboran adalah batu (cutting) yang disisihkan untuk membuat lubang, fluida untuk mengangkat cutting ke permukaan dan bahanbahan lain yang ditambahkan ke fluida untuk mengatur sifat fluida agar sesuai dengan kondisi batuan yang akan dibor. Gambar 4.2 Contoh Skema Drilling Production Process Universitas Mercu Buana 4

5 Setelah dilakukan pengeboran tersebut kemudian langkah berikutnya adalah proses produksi dimana hidrokarbon yang mengalir ke permukaan diolah dan digunakan. Air sering ada bersama-sama hidrokarbon. Air mengandung banyak kontaminan, mencakup hidrokarbon (terlarut dan tersuspensi) serta materi organic (seperti padatan terlarut dan tersuspensi). Sejumlah bahan kimia (chemical) juga digunakan selama proses produksi untuk memastikan berjalan efisien. Selama kegiatan pengeboran dan produksi, sejumlah polutan (polusi) diemisikan ke udara. Sumber utama dari polutan (polusi) adalah emisi dari combustion engine. Sumber lainnya relative sedikit seperti fugitive emission dan aktivitas remediasi. Tabel 4.2 Data Beban Drilling Production Process Alpha (DPP-A) No Beban (Load) Tegangan (Volts) Daya (Watts) Jumlah Total 1 Main Motor Control Center Room Equipment ,614 KW KW 2 Reject Oil Pump Motor HP KW 3 Oil Shipping Pump Motor HP KW 4 Swapp Vessel Pump Motor HP KW 5 Low Pressure Prodeced Water Pump Motor HP KW 6 Pressurization Fan Motor 480 1,5 HP KW 7 AHU Fan Motor HP KW 8 Compressor HP KW 9 Unit 1 Condenser Fan Motor HP KW 10 Hypochrolite Generator Blower HP KW 11 Low Pressure Scrubber Pump Motor HP KW 12 Service Water Pump Motor HP KW Universitas Mercu Buana 5

6 13 High Pressure Flare Scrubber Pump Motor HP KW 14 Jet Water Pump Motor HP KW 15 Pressuritation Fan Motor 480 1,5 HP KW 16 AHU Fan Motor HP KW 17 Compressor HP KW 18 Condenser Fan Motor HP KW 19 VRU Compressor HP KW JUMLAH 1, KW 3. Whellhead Platform Bravo (WHP-B) Whellhead Platform Bravo (WHP-B) adalah berfungsi sebagai penggeboran lanjut minyak/gas maupun pengeboran awal. Lama operasi tergantung jumlah sumur dan jenis pengeboran (dalam jangka bulanan dan tahunan) dimana pengeboran 1 sumur berkedalaman 1000 meter diperlukan waktu 2 bulan. Untuk tipe yang dipakai adalah struktur terpasang atau terapung seperti jack up. Setelah pengeboran selesai dapat dipakai sebagai Whellhead Platform yang menghubungkan sumur dengan anjungan produksi. Gambar 4.3 Contoh Skema Whellhead Platform Universitas Mercu Buana 6

7 Gambar 4.4 Whellhead Platform Tabel 4.3 Data Beban Whellhead Platform Bravo (WHP-B) Tegangan (Volts) Daya (Watts) Jumlah Total No Beban (Load) Main Motor Control 1 Center Room ,614 KW KW Equipment 2 HVAC Condensing HP KW 3 Clean Up Pump HP KW 4 Scale Inhibitor Injection Pump HP KW 5 Diesel Transfer Pump HP KW 6 Fresh Water Pump HP KW 7 Jet Water Pump HP KW 8 Air Handling Unit Pump HP KW 9 Pressurization Fan HP KW Universitas Mercu Buana 7

8 10 Hydrate Inhibitor Injection Pump HP KW 11 Air Compressor Cooler HP KW 12 Instrument Utility Air Compressor HP KW JUMLAH KW Note : 1 HP (Horse Power) sama dengan 746 watts = 0,746 KW Maka total daya dari ketiga anjungan adalah : , = 2, KW Pembangkit Listrik Keseluruhannya berupa package container dengan ukuran panjang meter, lebar meter dan tinggi 3 meter. Ruangan atau bangunan tersendiri tersebut terbuat dari plat baja setebal 1.11 cm. Jarak antara package turbin generator adalah 2.5 meter. Gambar 4.5 Turbin Generator Package Universitas Mercu Buana 8

9 4.1.3 Peralatan Penunjang Pembangkit Peralatan penunjang pembangkit yang ada pada Central Processing Platform adalah : a. Brushless Exciter Brushless Exciter adalah penguat yang memberikan penguatan pada rotor yang tidak memerlukan slipring atau sikat yang tidak menimbulkan api. Alat ini sangat cocok dipakai untuk daerah pengeboran minyak karena aman dari percikan api. b. Air Filter Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke dalam kompresor. c. Neutral Grounding Resistor Neutral Grounding Resistor adalah tahanan yang dipasang antara titik netral trafo dengan pentanahan, dimana berfungsi untuk memperkecil arus gangguan. Resistance dipasang pada titik neutral trafo yang dihubungkan Y (bintang/wye). d. Circuit Breaker Circuit breaker atau Pemutus Tenaga (PMT) adalah suatu peralatan pemutus rangkaian listrik pada suatu rangkaian listrik pada semua kondisi, juga termasuk arus hubung singkat, sesuai dengan ratingnya. Juga pada kondisi tegangan normal maupun tidak normal. Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu PMT agar dapat melakukan hal diatas, adalah sebagai berikut : 1. Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara terus menerus. 2. Mampu memutuskan dan menutup jaringan dalam keadaan berbeban maupun terhubung singkat tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus tegangan itu sendiri. 3. Dapat memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi agar arus hubung singkat tidak sampai merusak peralatan sistem, membuat sistem kehilangan kestabilan dan merusak pemutus tegangan itu sendiri. Universitas Mercu Buana 9

10 4.2. Analisa Data Pada pembahasan ini dilakukan analisa data yang ada pada Central Processing Platform. Analisa data yang dilakukan adalah : 1. Analisa Beban Daya. 2. Analisa Sistem Distribusi. 3. Analisa Turbin. 4. Analisa Generator Beban Daya Beban daya yang ada Central Processing Platform (CPP) Offshore Processing Facilities lapangan minyak Ujung Pangkah semenjak beroperasi sampai saat ini tidak mengalami perubahan yang berarti, karena segala sesuatunya telah diperhitungkan sebelum dilakukan produksi minyak. Sebaliknya yang terdapat ada penurunan beban, hal tersebut dikarenakan kuantitas produksi yang semakin lama atau pada waktu tertentu mulai berkurang dan cenderung habis. Mengingat energi yang diproduksi adalah energi yang tidak dapat diperbaharui, sehingga dapat dikatakan penambahan beban di lapangan minyak Ujung Pangkah tidak ada. Berikut ini adalah tabel perbandingan perhitungan beban Full Load dan pembacaan meter beban : Tabel 4.4 Total Beban Keseluruhan NO NAMA ANJUNGAN BEBAN FULL LOAD 1 LIFT GAS PLATFORM (LGP) DRILLING PRODUCTION PROCESS ALPHA (DPP-A) WHELLHEAD PLATFORM BRAVO (WHP-B) JUMLAH Maka perhitungan efisiensi dari pembangkit dilihat dari daya yang tersedia dan beban yang ada yaitu : Universitas Mercu Buana 10

11 Daya yang tersedia = 3500 KW x 2 pembangkit = 7000 KW Efisiensi pada saat beban Full Load : Dari perhitungan yang diperoleh, dapat dilihat bahwa persediaan daya di Central Processing Platform (CPP) lapangan minyak Ujung Pangkah masih lebih dari cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik pada proses produksinya yang secara terus menerus. Bahkan penambahan beban pun masih dapat dilakukan walaupun relative tidak ada Sistem Distribusi Pembangkit listrik di Central Processing Platform (CPP) lapangan minyak Ujung Pangkah melayani tiga buah anjungan sekaligus dengan sistem distribusi radial interkoneksi. Dengan adanya dua buah pembangkit yang berjalan bersama dapat saling memberi supply atau pasokan jika salah satu pembangkitnya mengalami pemutusan hubungan listrik (shut down). Pembangkit berada pada anjungan Lift Gas Platform (LGP). Dua anjungan lainnya yaitu Drilling Production Process Alpha (DPP-A) yang dihubungkan dengan jembatan penghubung sepanjang kurang lebih 100 meter dari Lift Gas Platform (LGP), serta anjungan lainnya adalah Whellhead Platform Bravo (WHP-B) yang berjarak 3500 meter (3,5 Km). Gambar 4.6 Lift Gas Platform Universitas Mercu Buana 11

12 Dari tegangan generator yang dihasilkan sebesar 4160 V, untuk kebutuhan dianjungan Lift Gas Platform (LGP) diturunkan menjadi 480 V dengan dua (2) buah transformator step down dengan rating tegangan 4160 V/480 V dengan daya masing-masing 2000 KVA. Dianjungan Drilling Production Process Alpha (DPP-A) tegangan 4160 V langsung digunakan untuk kebutuhan Vapor Recovery Unit (VRU) Compressor yang berjumlah dua (2) buah. Untuk kebutuhan peralatan yang lainnya tegangan diturunkan menjadi 480 V dengan 2 buah transformator step down dengan rating 4160 V/480 V dengan daya masing-masing 200 KVA. Gambar 4.7 Drilling Production Process Alpha (DPP-A) Pada anjungan Whellhead Platform Bravo (WHP-B), kebutuhan daya listrik dikirim langsung dengan kabel bawah laut (Subsea Power Cable) sepanjang 4000 meter (4 Km) dengan tegangan 4160 V, yang diturunkan dengan transformator step down dengan rating 4160 V/480 V untuk memenuhi kebutuhan peralatan listrik yang ada. Universitas Mercu Buana 12

13 Gambar 4.8 Whellhead Platform Turbin Analisa data yang dilakukan pada turbin adalah pada pada sistem kebutuhan udara dimana dilakukan perhitungan keperluan bahan bakar, panjang pipa emisi gas buang dan pemakaian bahan bakar sehari-hari dan total pemakaian bahan bakar untuk satu bulan selama produksi dilakukan. 1. Sistem Kebutuhan Udara Kegunaan sistem pemasukan udara adalah untuk menyediakan udara yang diperlukan bagi pembakaran bahan bakar. Udara yang diperlukan generator masuk ke saluran udara melalui saringan udara. Saringan udara ini berfungsi untuk menangkap debu, pasir dan benda asing yang terdapat diudara bebas yang mana dapat menyebabkan katup kotor, keausan cincin torak dan lapisan silinder. Saringan udara masuk terutama diperlukan dalam instalasi daya yang udaranya mengandung debu dan pasir. Universitas Mercu Buana 13

14 Sistem kebutuhan udara yang digunakan di turbin generator ini adalah sebagai berikut. Pada saat mesin mulai berputar, dimana udara telah masuk kedalam turbin melalui inlet menuju kompresor, maka kompresor akan mulai bekerja untuk menghasilkan tekanan. Udara akan diteruskan ke ruang bakar untuk memenuhi kebutuhan pembakaran. Selain menuju ruang pembakaran, udara dari kompresor digunakan untuk mendinginkan rotor kompresor dan turbin, pada tujuan akhirnya udara tersebut akan keluar melalui peredam suara. Urutan kerja dari sistem kebutuhan udara pada turbin diantaranya adalah sebagai berikut : - Turbin mulai berotasi (cranking) - Kompresor bekerja sehingga mulai menghasilkan udara bertekanan. - Pembakaran terjadi. - Pcd (Tekanan kompresor pada 11 th stages / Compressor Discharge Pressure) mengatur kontrol valve bahan bakar. Pcd juga berfungsi untuk member signal kepada kinerja Bleed Air Valve. - Air/Oil seals diberi tekanan untuk membantu kerja sistem pelumasan. - Bleed air valve mulai menutup setelah kecepatan turbin 62% turun dan tekanan signal dari Pcd 22 PSI, Bleed air valve akan menutup rapat setelah kecepatan turbin 75% atau tekanan Pcd 42 PSI. - Udara dingin masuk untuk mendiginkan turbin. - Turbin bekerja pada kecepatan operasinya. Universitas Mercu Buana 14

15 Gambar 4.9 Skema Sistem Kebutuhan Udara Turbin Perhitungan kebutuhan udara untuk keperluan pembakaran bahan bakar adalah sebagai berikut : (4.1) Dimana : Mta 11,5 + 34,5 + 4,32 massa udara secara teoritis (kg) C, H, O, S kandungan dalam bahan bakar dengan keterangan C : Karbon (%) H : Hidrogen (%) O : Oksigen (%) S : Belerang (%) Untuk kandungan dalam bahan bakar adalah : C : 85.6 % H : 12 % O : 0.6 % S : 0.35 % Universitas Mercu Buana 15

16 Dengan demikian : (4.2) = = Kg. Untuk daya mesin sebesar 3500 KW maka : Kebutuhan udara = (4.3a) Dimana : fc : Spesifikasi komsumsi bahan bakar (1/KWH) P Bj Maka diperoleh = : Daya pompa bahan bakar (KW) : Berat jenis udara yaitu sebesar 1.29 (Kg/m³) = 148, m³/jam Untuk kebutuhan daya sebesar mesin sebesar 1800 KW (Full Load) maka : Kebutuhan udara = (4.3b) Maka diperoleh = = 76, m³/jam. Untuk perhitungan pembuangan gas yaitu sebagai berikut : Dimana ρ = : P = Tekanan untuk mendorong gas buang sebesar 1 atm = x 10⁴ Kgf/m² (4.4) Universitas Mercu Buana 16

17 R = Konstanta gas yaitu T = Suhu udara (K) Kerapatan udara pada 29 C adalah : ρ udara 29 C = = Kg/m³ Kerapatan udara pada 300 C : ρ = udara 300 C = = Kg/m³ Maka panjang dari pipa buang adalah : L = P (ρ udara ρ gas) (4.5) Dimana : L = Panjang pipa buang P ρ udara ρ gas Maka diperoleh : = Tekanan untuk mendorong gas buang = Kecepatan udara (Kgf/m³) = Kecepatan gas (Kgf/m³) = m Universitas Mercu Buana 17

18 Dari tampilan operation summary, yang diperoleh dilapangan pemakaian bahan bakar untuk masing-masing turbin Alpha dan Turbin Bravo untuk komsumsi bahan bakar gasnya adalah MBTU dengan perincian sebagai berikut : - Turbin Alpha Daya yang dihasilkan selama 1 hari rata-rata 650 KWH/hari. Komsumsi bahan bakar = MBTU/KWH (4.6a) Dimana satuan komsumsi bahan bakar adalah : BTU = British Thermal Unit CF = Cubic Feet SCF = Standard Cubic Feet MSCF = Million Standard Cubic Feet MBTU = Million British Thermal Unit MMBTU = Million Metric British Thermal Unit BSCF = Billion Standard Cubic Feet BOPD = Barrel of Oil Per Day MMSCFD = Million Metric Standard Cubic Feet per Day Adapun korelasinya adalah : 1 CF : 1 BTU 1 SCF : 1000 BTU = 0, Ton = 0,293 Kwh 1 MSCF : 1000 CF 1 MMSCF : CF 1 BSCF : CF 1 MBTU : 1000 BTU 1 MMBTU : 1000 MBTU = 1 MSCF Dengan demikian 1 MMSCF = 1 x 10⁶ BTU Data tersebut diatas berdasarkan sistem international yang dipakai untuk memproduksi gas alam dalam satuan hari yang digunakan oleh perusahaan minyak dan gas di seluruh dunia. Universitas Mercu Buana 18

19 Maka diperoleh: = x 10⁶ x kcal = 859,824 kcal Bahan bakar yang dibutuhkan = BTU/KWH x 650 KWH/hari = MBTU/hari. Dengan demikian bahan bakar gas yang dibutuhkan dalam 30 hari atau satu bulan adalah : MBTU x 30 hari = MBTU. - Turbin Bravo Daya yang dihasilkan selama 1 hari rata-rata = 720 KWH/hari Komsumsi bahan bakar = MBtu/KWH (4.6b) = x 10⁶ x kcal = 859,824 kcal Bahan bakar yang dibutuhkan = MBtu/KWH x 720 KWH/hari = MBtu/hari. Dengan demikian bahan bakar gas yang dibutuhkan dalam 30 hari atau satu bulan adalah : MBTU x 30 hari = MBTU. Jadi kebutuhan bahan bakar gas untuk pembangkit setiap harinya yaitu = MBtu/hari MBtu/hari = MBtu/hari. Maka untuk keperluan bahan bakar gas yang digunakan dalam satu bulan oleh kedua turbin gas tersebut adalah : MBTU MBTU = MBTU. Sedangkan hasil gas produksi setiap harinya dilapangan minyak Ujung Pangkah yaitu = 90 MMSCFD x x 10⁶ = x 10⁶ MBtu/hari. Maka presentase pemakaian bahan bakar gas dari hasil produksi perhari adalah ({ MBtu/hari} / {93.24 x 10⁶ MBtu/hari}) x 100% = 0.050%. Universitas Mercu Buana 19

20 Spesifikasi bahan bakar gas pada pembangkit turbin gas Central Processing Platfom (CPP) adalah : Methane : % Nitrogen : 0.44 % Carbon Dioksida : 0.44 % Ethane : 0.40 % Komponen gas lainnya (Propane, Iso Butane, N-Butane, i- Pentane) : 0.11 % Generator Pada Central Processing Platform (CPP) PT. HESS (Indonesia-Pangkah) Ltd, generator bekerja secara pararel. Kerja pararel generator dikontrol melalui sebuah panel sinkronisasi. Kerja pararel dilakukan secara otomatis setelah mendapatkan signal dari kedua turbine generator package setelah running. Berikut cara operasi pertama kali panel sinkronisasi : Posisi Engine Speed Switch pada kontrol panel turbin dan posisi Pararel Switch pada panel circuit breaker dipastikan berada pada posisi on. Hal tersebut juga dapat dilihat dengan menyalanya lampu petunjuk pada masing-masing panel. Letak posisi Load Control Switch pada unit Control System berada pada posisi on yang di indikasikan dengan nyala lampu Load Control Lamp. Pada panel sinkronisasi pastikan posisi Load Control Switch berada pada petunjuk Auto. Jika kedua turbine generator package running secara bersamaan, maka secara otomatis bekerja pararel setelah mencapai kecepatan 100 %. Pemilihan tegangan untuk generator yang terdapat pada Central Processing Platfom (CPP) lapangan minyak Ujung Pangkah adalah : V Generator = (4.7) Universitas Mercu Buana 20

21 Dimana : P = Daya dalam satuan watt V I = Tegangan dalam satuan volts = Arus dalam satuan Ampere = 3 phasa Maka diperoleh : = = 4160 Volts. = Volts. Tegangan tersebut sesuai dengan tegangan kerja generator yaitu sebesar Universitas Mercu Buana 21