BAB I PENDAHULUAN. Gambar 1.1 Diagram tulang ikan penyebab derating kategori kualitas batu bara rendah

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Permasalahan Pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), fluktuasi daya listrik terbangkitkan sangat berhubungan erat dengan kualitas dan kuantitas batu bara yang merupakan bahan bakar utamanya. Saat daya yang dibutuhkan tidak mencapai target maka perusahaan akan terkena pajak atau derating. Salah satu derating diakibatkan oleh formasi mill yang kurang optimal dalam penyaluran kualitas bahan bakar ke dalam ruang bakar sehingga pelepasan kalor dari batu bara kurang cukup banyak untuk menghasilkan uap yang dibutuhkan untuk memutar generator sesuai target produksi daya. Sebagai contoh formasi penyaluran batu bara dengan perbandingan pemakaian jenis batu bara kualitas medium (MRC) dengan kualitas rendah (LRC) 3:1 dimana mill E menyalurkan LRC berbeda dibanding saat mill A yang menyalurkan LRC. Beberapa penyebab yang menjadi akar masalah derating kategori kualitas batu bara ditunjukkan oleh digram tulang ikan pada Gambar 1.1 Gambar 1.1 Diagram tulang ikan penyebab derating kategori kualitas batu bara rendah 1

2 2 Performa mill merupakan salah satu alat krusial dalam rentetan proses produksi uap. Dengan berjalannya waktu, keadaan alat di lapangan secara aktual tidak bisa dipadankan 100% dengan kondisi teoritis. Banyak hal yang menyebabkan turunnya performa sehingga lima mill dengan spesifik sama di tiap unit pembangkit pada PLTU 3 Lontar tidak bisa dioperasikan dengan perlakuan yang sama untuk menghasilkan parameter serupa. Pengenalan pola karakter mill tidak bisa difahami dengan cepat. Saat mill dioperasikan dengan operator baru maka mill akan diperlakukan sesuai SOP yang mungkin kurang sesuai dengan karakter aktual mill karena operator baru belum memahami penurunan performa semua mill yang dioperasikan. Untuk mencapai hasil yang optimal dalam pola pengoperasiannya maka operator harus memahami karakteristik mill tersebut di lapangan, misalnya mill mana yang lebih cepat panas, pada temperatur berapa tiap mill biasanya mengeluarkan pyrite yang membara dan lain sebagainya. Tiap mill menyalurkan batu bara ke lapisan yang berbeda pada ruang bakar. Perbedaan formasi penyaluran jenis batu bara ke dalam ruang bakar juga mempengaruhi kualitas proses pembakaran dan jumlah daya listrik yang dibangkitkan. Perbedaan kualitas performa mill membuat para operator dapat menentukan formasi mill yang optimal hanya jika mereka sudah memahami karakter mill yang dioperasikannya. Tiap kali tanggung jawab pengoperasian diberikan kepada operator baru, mereka akan membutuhkan waktu untuk mempelajari pola karakter mill sampai dapat menentukan pola formasi yang optimal. Disamping itu pemahaman tiap operator mungkin berbeda, terlihat dari pengambilan keputusan saat menentukan formasi mill tidak 100% sama sehingga dibutuhkan suatu sistem otomasi yang dapat mempelajari pola formasi mill untuk dijadikaan sebagai acuan. Suatu sistem kontrol konvensional belum bisa mengenali suatu pola sehingga tidak dapat memprediksi dan merencanakan suatu tindakan. Jaringan syaraf tiruan merupakan sistem komputasi yang meniru sistem jaringan syaraf otak manusia, sehingga dapat mempelajari suatu pola seperti manusia.

3 3 Jaringan syaraf tiruan merupakan sistem komputasi yang meniru sistem jaringan syaraf otak manusia. Diperkirakan otak manusia tersusun dari neuron yang saling berkoordinasi untuk mengolah sinyal yang diterimanya (Sayekti, 2012). Proses pembelajaran akan lebih cepat saat pola ini dirangsangkan ke otak secara terus menerus seperti halnya seorang anak yang lebih dulu bisa berbicara bahasa ibunya (mother tongue) walaupun belum mengetahui tulisan dan kaidah tatabahasa. Dengan kemampuan yang dimiliknya, jaringan syaraf tiruan merupakan pendekatan yang efektif untuk menyelesaikan beberapa masalah seperti klasifikasi kanker serviks (Anggriyani, 2015), prediksi harga saham (Jaya dkk, 2015) dan pengenalan sidik jari (Dwijayani dan Kurniasari, 2014). Dengan demikian sistem jaringan syaraf tiruan dapat dilatih untuk mempelajari pola dari dampak pengoperasian mill terhadap pencapaian daya sehingga sistem dapat memprediksi pola formasi yang optimal sesuai dengan kondisi performa peralatan. Dikatakan optimal saat dapat mencapai daya dengan kemungkinan pemakaian kualitas batu bara paling rendah dan paling sedikit namun kondisi mill tetap aman. Pada proyek akhir ini rancangan jaringan syaraf tiruan dilatih untuk mempelajri pola dari dampak dari beberapa formasi penyaluran variasi batu bara terhadap daya yang terbangkitkan sesuai performa lima mill yang dioperasikan di UJP 3 Lontar. Terdapat lima mill dimana satu mill dikondisikan standby. Rekaman data per jam dari pengoperasian mill selama 3 bulan dijadikan sebagai data pelatihan sistem. Algoritma pembelajaran akan sangat berpengaruh terhadap kualitas jaringan syaraf tiruan. Algoritma yang digunakan ialah scaled conjugate gradient, dimana jaringan akan menemukan bobot neuron secara cepat (Demuth dan Beale, 2012). Setelah disimulasikan ternyata sistem kurang dapat mengenali beberapa pola terlihat dari error yang cukup besar pada beberapa titik dikarenakan data yang dipelajari kurang rinci. Walaupun demikian secara keseluruhan sistem dapat mempelajari dengan cukup baik khususnya saat mill A, mill D atau mill E pada kondisi standby karena pola ini lah yang sering terekam oleh sistem. Dengan demikian memungkinkan bagi operator untuk menentukan pola yang optimal

4 4 beberapa jam kedepan dengan lebih objektif, sehingga selain dapat menghindari derating, kondisi mill juga akan terpelihara. B. Rumusan Masalah Permasalahan yang mendasari pembuatan proyek akhir ini dirumuskan sebagai berikut: 1. Bagaimana perancangan sistem jaringan syaraf tiruan untuk mempelajari pola formasi mill dalam menyalurkan variasi kualitas batu bara 2. Bagaimana simulasi sistem jaringan syaraf tiruan untuk mencari formasi mill yang optimal C. Batasan Masalah Pembatasan masalah ini dilakukan untuk membatasi masalah yang diambil oleh penulis, sehingga pembahasan yang diambil tidak sampai meluas diluar pokok bahasan dan penyusunan laporan menjadi sistematis serta mudah dimengerti. Penulisan laporan ini ditekankan pada hal-hal sebagai berikut : 1. Pemilihan data pelatihan diambil dari data yang terekam di Distributed Control System (DCS) PLTU 3 lontar unit 3 sebagai pengenalan karakter mill di lapangan 2. Pembuatan dan pelatihan sistem jaringan syaraf tiruan menggunakan algoritma scaled conjugate gradient dengan aplikasi MATLAB R2013a 3. Jaringan hanya dilatih untuk mengenali dampak pola formasi mill terhadap daya yang dihasilkan saat semua peralatan dioperasikan sesuai batas parameter yang diizinkan D. Tujuan dan Manfaat Tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan tugas akhir ini adalah: 1. Merancang sistem jaringan syaraf tiruan untuk mempelajari pola formasi mill dalam meyalurkan variasi kualitas batu bara 2. Mensimulasikan sistem jaringan syaraf tiruan untuk mencari formasi mill yang optimal

5 5 Manfaat yang didapat dalam pembuatan tugas akhir ini adalah: 1. Operator dapat mencoba beberapa kemungkinan formasi mill yang optimal pada beberapa pola (mill A, D, atau E dalam kondisi standby) 2. Menghemat biaya yang digunakan untuk perawatan mill 3. Menjaga performa mill dan memperpanjang umur pemakaian mill 4. Memberi gambaran laju penyaluran batubara yang harus dipenuhi pada tiap mill dalam mencapai daya sesuai rencana 5. Memperkecil kemungkinan derating E. Metode Pengumpulan Data Metode yang diterapkan dalam melakukan studi kasus hingga penulisan laporan ini antara lain ialah sebagai berikut: 1. Library Research Metode ini dilakukan dengan cara mempelajari dan mengambil data dari pengetahuan pustaka yang bersifat dokumenter dari perusahaan, serta pengembangan data yang terdapat pada literatur yang berhubungan dengan masalah yang menjadi objek penelitian. 2. Field Research Metode ini dilakukan dengan cara mengamati objek secara langsung, yaitu dengan observasi dan interview. a. Observasi Penulis secara langsung mengadakan pengamatan dan mengambil data terkait objek yang detiliti selama proses magang. b. Interview Penulis mengajukan beberapa pertanyaan kepada berbagai pihak (pembimbing di lapangan dan karyawan perusahaan lainnya) terkait masalah yang sedang diteliti.

6 6 F. Sistematika Penulisan Laporan Laporan ini disusun dalam lima bab dengan sistematika sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini akan diuraikan tentang latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah, metode pengambilan data, dan sistematika penulisan laporan. BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini akan diuraikan tentang dasar teori sistem jaringan syaraf tiruan, metode pelatihan syaraf, dan pengoperasian mill untuk proses pembakaran. BAB III METODELOGI Pada bab ini akan diuraikan cara pemilihan data pelatihan yang diambil dari histori pengoperasian mill, langkah pembuatan sistem jaringan syaraf tiruan beserta GUI (Graphical User Interface) untuk simulasi sistem. BAB IV HASIL DAN ANALISIS Pada bab ini diuraikan hasil pelatihan dan hasil pengujian sistem dalam memprediksi atau merencanakan komposisi mil dan laju penyaluran batubara dengan mengacu pada kondisi real time BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini akan disampaikan kesimpulan hasil pembahasan dan saran untuk membuat sistem lebih optimal.