LEVEL DAN SISTEM PROTEKSI PADA PERTAMINA (PERSERO) RU IV CILACAP

Transkripsi

1 PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN LEVEL DAN SISTEM PROTEKSI PADA KNOCK OUT DRUM 260V106 DI PT PERTAMINA (PERSERO) RU IV CILACAP Oleh : Fitri Noer Laili ( ) Pembimbing : Hendra Cordova, ST, MT

2 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Knock Out Drum 260V106 Prinsipkerjaberdasarkangaya gravitasi Pengendali yang digunakan adalah on-offoff controller Plant sering dimatikan apabila level melebihi setpoint Apabila kompressor diotomatisasi dengan kondisi valve membuka saat level melebihi setpoint maka akan terjadi gangguan Diperlukan perancangan sistem pengendalian dan proteksi.

3 PERUMUSAN MASALAH Bagaimana memodelkan proses pada Knock Out Drum 260V106. Bagaimana merancang sistem pengendalian level pada Knock Out Drum 260V106 dengan menggunakan Fuzzy Logic Controller dan PID controller. Bagaimana merancang sistem proteksi (SIS) pada Knock Out Drum. Bagaimana mengetahui dinamika pengendalian dan proteksi pada proses yang yang telah dibuat simulasinya pada Knock Out Drum. Bagaimana menentukan besarnya Safety Integrity Level (SIL) pada Knock Out Drum 260V106.

4 BATASAN MASALAH Plant yang menjadi objek studi adalah Knock Out Drum 260V106 pada Lube Oil Complex (LOC) III di PT Pertamina RU IV Cilacap. Data-data proses diambil pada saat kondisi normal operasi. Metode Inferensi Fuzzy yang digunakan adalah Mamdani (max-min). SIS berorientasi pada kondisi overlevel. Analisa yang dilakukan adalah analisa tentang performansi sistem pengendalian dan proteksi. TUJUAN PENELITIAN Untuk melakukan perancangan sistem pengendalian level dan sistem proteksi pada Knock Out Drum 260V106 melalui simulasi untuk mengetahui dinamika proses yang terjadi.

5 METODOLOGI PENELITIAN Data Pemodelan PID controller tidak tidak Fuzzy Logic Controller Ess 2% Ess 2% ya Analisa Performansi sistem pengendalian dan proteksi ya

6 P&ID KNOCK OUT DRUM 260V106 T PERTAMINA RU IV CILACAP

7 DIAGRAM BLOK SISTEM PENGENDALIAN DAN PROTEKSI Dimana: SP = setpoint e = error h (t) = Process Variabel (level) MV = measured Variabel

8 PEMODELAN PROSES PADA KNOCK OUT DRUM Pemodelan matematis sistem pengendalian level: Aliran yang melewati control valve : Persamaan di atas dilinearisasikan dengan menggunakan Deret Taylor, sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut: Dengan memisalkan: Persamaan model matematis pengendalian level dapat disederhanakan menjadi:

9 Persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi: Dengan mentransformasikan ke dalam Laplace dan memasukkan data didapatkan persamaan sebagai berikut:

10 TAMPILAN MODEL PROSES

11 PEMODELAN MATEMATIS LEVEL TRANSMITTER Fungsi Tranfer Level Transmitter:

12 PEMODELAN MATEMATIS CONTROL VALVE Fungsi Tranfer Level Transmitter:

13 PERANCANGAN SISTEM SS PENGENDALIAN 1. Tuning PID Controller Digunakan Metode Zieger-Nichols (Kurva S) dengan nilai Kp=19 Ti=12 Td=3 dan menghasilkan respon tidak stabil. Dilakukan tuning parameter dengan metode eksperimen. Respon Stabil dengan nilai Kp= -8.5 Ti= -2 Td= -12 PI Controller PID Controller

14 FUZZY LOGIC CONTROLLER

15

16 Pembuatan Aturan Fuzzy Berdasarkan strategi pengendalian pada Knock Out Drum, maka dapat disusun suatu rule sebagai berikut: Metode Pengambilan Keputusan teknik pengambilan keputusan yang digunakan adalah metode max-min (mamdani) Defuzzifikasi Metode defuzzifikasi yang digunakan adalah metode centroid.

17 PEMODELAN EL LOGIC SOLVER

18 FLOWCHART LOGIC SOLVER start Inisialisasi data level Pembacaan data level Level >0.9 tidak Level < 0.8 tidak ya ya trip normal alarm stop

19 PENGUJIAN CONTROL VALVE Hasil Pengujian Control Valve dengan Sinyal 4 ma Hasil Pengujian Control Valve dengan Sinyal 20 ma

20 PENGUJIAN ON OFF CONTROLLER Respon Pengendalian Knock Out Drum 260V106 Dari Data Real Plant. HasilSimulasi i on-off controller

21 PENGUJIAN OPEN LOOP KNOCK OUT DRUM

22 PENGUJIAN RESPON PENGENDALIAN Pengendali PID Fuzzy Kondisi Setpoint Mp (%) Ess (%) Kriteria Ts (s) Kualitatif Td (s) Tp () (s) Tr (s)

23 PENGUJIAN TRACKING SETPOINT Pengendali PID Fuzzy Pengendali PID Fuzzy Kondisi Setpoint Kondisi Setpoint Kriteria Kualitatif Mp(%) Ess(%) Kriteria Kualitatif Mp(%) Ess (%) Ts (s) Ts (s)

24 PENGUJIAN SISTEM INTERLOCK Kondisi normal Kondisi alarm Kondisi trip

25 Tabel Hubungan Level Pada Knock Out Drum dengan Kondisi Sinyal Pada Logic Solver

26 PENGUJIAN BEBAN (LOAD) Pengujian beban dilakukan dengan menaikkan beban dari 7.05 m 3 /s hingga 8.46 m 3 /s

27 SIMULASI UNTUK MENGETAHUI BATAS SISTEM PENGENDALIAN BEKERJA sebab terjadinya overlevel difokuskan pada satu sebab saja yaitu penambahan load (laju aliran volume recycle gas hidrogen) menjadikan respon berada di dalam daerah dimana sistem proteksi harus bekerja. kenaikan gangguan (load) > m3/s (50%), kondisi yang terjadi adalah alarm kenaikan gangguan (load ) > 20 m3/s, kondisi yang terjadi adalah trip.

28 KONDISI TRIP

29 PERHITUNGAN SIL Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan maka diperoleh nilai PFD dari masing-masing instrument. Nilai PFD avg sebesar 0,07085/jam memiliki ekivalensi dengan nilai faktor reduksi resiko (Risk Reduction Factor/RRF) sebesar Nilai PFD avg dan RRF tersebut dapat dikonversi ke dalam tingkatan nilai Safety Integrity Level (SIL) 1.

30 Pengujian Efek Failure Rate Instrumen Terhadap Respon Sistem Pengendalian Sistem kontrol terdiri dari instrumen-instrumen, sehingga terlebih dahulu dilihat respon epo keluaran a instrumen fungsi reliability ea dan fungsi waktu. failure rate yang difungsikan ke reliability dan dibobotkan pada instrumen pengendalian Fungsi reliability

31 Representasi fungsi reliability dan efeknya terhadap sistem kontrol

32 KESIMPULAN Secara kualitatif performansi pengendalian dengan menggunakan Fuzzy Logic Controller lebih baik dari pada PID Controller. Nilai performansi terbaik untuk tuning PID Controller diantaranya parameter Kp =-8, Ti= -2, Td=-11 Mp= 30.49%, Ess= 0.34%, Ts= 28.5 s, Tp= 1.96 s, Td= 3.89 s, Tr= 1.19 s. Pengendalian dengan menggunakan Fuzzy Logic Controller menghasilkan nilai Mp=26.8%,Ess=0.39%,Ts=14.9s,Tp=3.69s, Td=1.31s, Tr=3.15 s. Kondisi alarm terjadi pada saat beban dinaikkan hingga 50% atau sebesar 10.57m 3 /s hingga 14.1 m 3 /s. Sedangkan kondisi trip terjadi ketika beban dinaikkan hingga 20 m 3 /s. Sistem proteksi (Safety Instrumented System) pada Knock Out Drum memiliki nilai PFD avg sebesar /jam dengan Risk Reduction Factor sebesar sehingga dapat digolongkan kedalam SIL 1. Semakin besar nilai failure rate dan semakin lama penggunaan instrumen, maka sistem pengendalian akan semakin sulit untuk membawa proses tepat pada setpoint.

33 SARAN Sistem pengendalian yang lebih sesuai untuk menggantikan on-off control yang telah ada pada Knock Out Drum 260V106 di PT. PERTAMINA (Persero) RU IV Cl Cilacap adalah sistem pengendalian dengan menggunakan PID Controller. PID Controller dipilih karena sistem pengendalian dengan menggunakan PID Controller memiliki kriteria kualitatif yang tidak jauh berbeda dengan Fuzzy Logic Controller. Selain itu pula dengan mempertimbangkan segi biaya dan jenis controller yang banyak digunakan di PT. PERTAMINA (Persero) RU IV Cilacap. Efek dari laju kerusakan instrumen (failure rate) dapat dihindari dengan melakukan predictive maintenance dengan cara melakukan penggantian solenoid oid valve setelah pemakaian jam atau sekita 4 tahundanmelakukankalibrasirutinpadalevel transmitter dan control valve sesuai dengan manajemen perusahaan.

34 SEKIAN DAN TERIMA KASIH

35 ANALISA KESTABILAN SISTEM Hasil Tuning Zieger Nichols

36 Hasil Tuning Metode eksperimen

37 TUNING NILAI K

38