STUDI PERFORMANSI SISTEM PENGENDALIAN TEMPERATUR, RELIABILITY DAN SAFETY PADA HEAT EXCHANGER PT. PETROWIDADA GRESIK

Transkripsi

1 STUDI PERFORMANSI SISTEM PENGENDALIAN TEMPERATUR, RELIABILITY DAN SAFETY PADA HEAT EXCHANGER PT. PETROWIDADA GRESIK NOVAN YUDHA ARMANDA DOSEN PEMBIMBING: IR. RONNY DWI NORIYATI M.KES IMAM ABADI, ST, MT Seminar Tugas Akhir

2 Latar Belakang Sistem pengendalian diperlukan dalam proses produksi agar berjalan dengan baik dan output proses produksi memenuhi standar yang diinginkan. Sistem pengendalian dengan instrumen yang handal akan menghasilkan produk yang baik pula. Sistem pengendalian ini harus dilengkapi dengan sistem proteksi, untuk mengantisipasi kegagalan dari sistem pengendalian.

3 Permasalahan Bagaimana menentukan parameter kontroler dan mengetahui performansi dari respon sistem melalui suatu simulasi dari model matematis plant heat exchanger yang telah didapatkan. Bagaimana menentukan jenis distribusi kegagalan dari setiap komponen instrumen dari heat exchanger. Bagaimana menentukan besarnya Safety Integrity Level (SIL) dan menunjukkan pengaruh fungsi reliability terhadap respon sistem pengendalian.

4 Tujuan Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk melakukan studi performansi melalui simulasi yang terintegrasi antara proses, sistem pengendalian, keandalan dan sistem proteksi pada Heat Exchanger HT-3120.

5 Batasan Masalah Plant yang menjadi objek penelitian adalah Heat Exchanger HT-3120 di PT. Petrowidada Gresik. Sistem kontrol dinamik berorientasi pada pengendalian temperatur O-Xylene. Data-data proses, failure dan safety diperoleh dari perusahaan. Untuk data failure dimulai tanggal 21 Agustus 2001 sampai 9 Maret Dalam Tugas Akhir ini tidak dibahas masalah energi looses perpindahan kalor dari steam ke O-Xylene.

6 Metodologi Penelitian

7 Pembahasan 1. Pengendalian 2. Reliability 3. Safety

8 Pemodelan Matematis Heat Exchanger Berdasarkan 2 hukum kesetimbangan yakni kesetimbangan massa dan kesetimbangan energi dapat digunakan dalam memodelkan Heat Exchanger secara matematis. 1. Hukum Kesetimbangan Massa d( Ah) Fi F dt 2. Hukum Kesetimbangan Energi d[ Ahc p ( T dt T ref )] Fc i p ( T i T ref ) Fc p ( T T ref ) Q

9 Sehingga fungsi transfernya adalah : Ti ( s) 1 1 T ( s) Q( s) ( S 1) ( S 1) F c i p Gambar Model Simulink Heat Exchanger

10 Fungsi Alih Temperature Transmitter Secara umum fungsi alih dari temperatur transmitter dapat didekati dengan persamaan dibawah ini: T ( s) KTT I( s) s 1 TT Maka diperoleh Gain transmitter Time constant Jadi fungsi alih temperature transmitter:

11 Fungsi Alih Control Valve Fungsi transfer control valve dapat didekati dengan persamaan sebagai berikut : Dimana: K v = K cv. K actuator sehingga menjadi:

12 Gambar Pemodelan Simulink Temperatur Transmitter Gambar Pemodelan Simulink Control Valve

13 Diagram Blok Sistem Pengendalian Temperature

14 Validasi Sistem Pengendalian Gambar grafik hasil validasi sistem secara close loop. error terbesar hasil validasi diatas yakni sebesar 0,81% pada saat flow O-Xylene = 0, m 3 /s

15 Respon Sistem Pengendalian Gambar Pemodelan Simulink Parameter PID Pabrik Gambar Respon Sistem Parameter Pabrik maximum overshoot (Mp) sebesar 31,01 % time settling 1165 s error steady state sebesar 0,1%

16 Pengujian Dengan Tracking Set Point Gambar Respon Uji Sistem Dengan Tracking Set Point

17 Uji Penambahan Load Gambar Penambahan Load Pada Simulink Gambar Respon Uji Sistem Dengan Penambahan Laju Aliran Steam

18 Uji Pengurangan Load Gambar Pengurangan Load Pada Simulink Gambar Respon Uji Sistem Dengan Pengurangan Laju Aliran Steam Back

19 Reliability Tabel 1 Data Time To Failure TE-1162 Failure Date 22/01/2004 Plan Start Date TTF (day) TTF (hours) Distribusi Eksponential dengan 1 parameter yakni λ = 0, /02/ /02/ /08/ /10/ /01/ /09/ MTTF MTTF 553,

20 Reliability Tabel 2 Data Time To Failure TV-1162 Failure Date 20/01/2004 Plan Start Date TTF (day) TTF (hours) /01/ /02/ /10/ /08/ /09/ /01/ /09/ MTTF MTTF 474, ,85 Distribusi Weilbull dengan 2 parameter yakni β = 0, dan η =10718,3595

21 Reliability Tabel 3 Data Time To Failure TIC-1162 Failure Date Plan Start Date TTF (day) TTF (hours) Distribusi Eksponential dengan 1 parameter yakni λ=0, /01/ /02/ /10/ /08/ /01/ /09/ MTTF MTTF

22 Reliability TE-1162 Gambar simulink matlab dengan fungsi Reliability distribusi Eksponential Gambar grafik reliability fungsi waktu untuk TE-1162

23 Reliability TV-1162 Gambar simulink matlab dengan fungsi Reliability distribusi Weilbull Gambar grafik reliability fungsi waktu untuk TV-1162

24 Reliability TIC-1162 Gambar simulink matlab dengan fungsi Reliability distribusi Eksponential Gambar grafik reliability fungsi waktu untuk TIC-1162 Back

25 Safety Gambar Flowchart Proteksi Temperature

26 Safety Gambar Pemodelan Stateflow Proteksi Temperatur

27 Safety Gambar respon sistem proteksi dalam proses pengendalian

28 Safety Integrity Level Nilai SIL saat t = 8760 jam dan t = jam Tag Name t (jam) λ (t) PFD RRF SIL TE-1162 TV-1162 TIC , , ,932 SIL , , ,3068 SIL , , ,5647 SIL , , ,5345 SIL , , ,9435 SIL , , ,41267 SIL1 Nilai SIL Total HT-3120 t (jam) PFD total RRF SIL , ,2289 SIL , ,15787 SIL1

29 INTEGRASI MODEL SIMULINK HT-3120

30 Hubungan antara pengendalian, reliability dan safety Gambar Respon Sistem Dengan Kondisi SIL 1 Gambar Respon Sistem Dengan Kondisi SIL 2

31 Kesimpulan Berdasarkan simulasi hasil riil plan dengan parameter Kp = 2.2,Ti =66 s,td = 30 s diperoleh Mp 31,01 %, time settling 1165 s, Ess 0,1 %. Berdasarkan data kegagalan tiap komponen diperoleh jenis distribusi kegagalannya untuk TE-1162 dan TIC-1162 termasuk dalam distribusi eksponential dengan 1 parameter sedangkan untuk TV-1162 termasuk distribusi weilbull dengan 2 parameter. Perhitungan PFD total dari sistem pada saat Ti=8760 jam atau 1 tahun yakni 0,81373 sedangkan pada saat Ti=83712 jam yakni 6,33429, sistem yang saat ini tersedia di heat exchanger HT-3120 dikategorikan sebagai sistem yang mempunyai SIL 1.

32 Terima Kasih,,,