STUDI RELIABILITY, SAFETY, DAN QUALITY PADA WASTE HEAT BOILER (WHB) DI PT.PETROKIMIA GRESIK

Transkripsi

1 STUDI RELIABILITY, SAFETY, DAN QUALITY PADA WASTE HEAT BOILER (WHB) DI PT.PETROKIMIA GRESIK Oleh : Andhika Bagus P (NRP ) Pembimbing: 1. Ir. Ronny Dwi Noriyati, M.Kes 2. Dr. Ir. Totok Soehartanto, DEA JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2 Latar Belakang Waste Heat Boiler (WHB) merupakan komponen penting bagi proses di pabrik 1 (urea) WHB trip Pabrik 1 shutdown

3 Latar Belakang Umur Waste Heat Boiler yang sudah tua harus dianalisa keandalan Instrumentasinya

4 Permasalahan Bagaimana menentukan tiap-tiap loop pengendalian dalam sistem Waste Heat Boiler PT. Petrokimia Gresik Bagaimana menentukan nilai reliability untuk tiap loop pengendalian Bagaimana menentukan PFD pada tiap loop pengendalian Bagaimana menentukan tingkat SIL pada Waste Heat Boiler PT. Petrokimia Gresik Bagaimana menentukan kualitas dari process variable pada Waste Heat Boiler PT. Petrokimia Gresik.

5 Tujuan penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah dilakukan analisa kinerja instrumen pada Waste Heat Boiler melalui perhitungan reliability, safety, dan quality dan akan dilakukan penentuan nilai Safety Integrity Level-nya.

6 Batasan Masalah Boiler yang dianalisa adalah Waste Heat Boiler PT. Petrokimia Gresik Data yang digunakan diperoleh dari data maintenance dan/atau database (OREDA) Standard yang digunakan adalah ISA S84.01, IEC 61508, dan IEC Hasil penelitian berupa program berbasis Excel yang dapat menganalisa SIS pada setiap komponen penyusun Waste Heat Boiler

7 Metodologi Penelitian STUDI LITERATUR STUDI LAPANGAN & PENGAMBILAN DATA LAPANGAN IDENTIFIKASI INSTRUMEN & KOMPONEN LOOP PERHITUNGAN FAILURE RATE & DISTRIBUSI DATA EVALUASI RELIABILITY DENGAN PM PERHITUNGAN MAINTAINABILITY DAN AVAILABILITY PERHITUNGAN PFD & PENENTUAN SIL PENYUSUNAN QUALITY CONTROL CHART KESIMPULAN

8 Data maintenance Didapatkan data maintenance untuk beberapa instrumen WHB. Tabel tanggal kerusakan Untuk instrumen yang tidak diketahui data kerusakannya, maka sebagai gantinya, digunakan data failure rate dari OREDA (Offshore Reliability Data-2002)

9 Data Proccess Variable Data PV merupakan data selama 1 bulan yang didapatkan dari DCS WHB Data PV Data PV ini digunakan untuk membuat grafik quality control.

10 Studi Literatur Reliability : Probabilitas untuk tidak mengalami kegagalan atau dapat melaksanakan fungsinya selama periode waktu tertentu. Keterangan : F(t) = Cumulative Distribution Function (CDF) R(t) = Reliability Function f(t) = Probability Density Function (PDF)

11 Studi Literatur (lanj.) The Bathtub Curve Fase burn-in (DFR) Diakibatkan kerusakan dalam manufaktur, retak saat pengelasan, patah, pengendalian terhadap kualitas yang rendah, serta kontaminasi. Fase Useful life (CFR) Diakibatkan oleh lingkungan, beban yang tidak tetap, kesalahan manusia, serta kuasa Tuhan Fase Wear out (IFR) Diakibatkan oleh kelelahan, korosi, penuaan, gesekan, dan beban yang berulang.

12 Studi Literatur (lanj.) PFD PLC PFD = Probabilitas suatu sistem akan mengalami kegagalan. PFD Sensor PFD FCE Loop SIL equals: PFD FCE + PFD Sensor + PFD PLC SIL = Safety Integrity Level SIL = konversi nilai PFD ke tabel

13 Studi Literatur (lanj.) Quality Control Chart membantu menentukan apakah proses dalam keadaan terkontrol atau tidak.

14 WHB process HP Steam Condensate Loop 3 Deaerato r Ammonia HP drum Loop 2 Loop 1 Hydrazine LP drum Loop 4 Loop 6 Burner Flash Vessel Loop 5 Blowdown Vessel

15 Loop 1 - LP Drum Level Control DEAERATOR FROM CONDENSATE PUMP LCV LT LIC LP DRUM TO HP DRUM No Loop Instrumen Tag Number Location Service Fluide Suplier Type Body Size Trim Size 1 LT LP Drum LP Drum Level Control Water/Stea m Honeywell STD LIC Control Room LP Drum Level Control - Honeywell TDC LCV Condensate Line LP Drum Level Control Condensate Fisher ET (Globe) 4" 4 3/8"

16 Loop 2 - Deaerator Pressure Control PIC PT DEAERATOR FROM HP DRUM PCV LP DRUM TO HP DRUM No Loop Instrumen Tag Number Location Service Fluide Suplier Type Body Size Trim Size Deaerator Pressure Steam/Wate 2 PT Deaerator Control r Honeywell STG PIC Control Room Deaerator Pressure Control - Honeywell TDC PCV Steam to Deaerator Deaerator Pressure Control Steam Fisher EHS (Globe) 1" 3/8"

17 Loop 3 - Steam Temperature Control TT TO HP STEAM HEADER TIC FROM BOILER FEED WATER PUMP TCV HP SUPERHEATER 2 No Loop Instrumen Tag Number Location Service Fluide Suplier Type Body Size Trim Size 3 TT Main Steam Line Steam Temperature Control Steam Sensycon/Degussa TM110F - - TIC Control Room Steam Temperature Control - Honeywell TDC TCV Steam Coolwater Line Steam Temperature Control Boiler Feedwater Fisher EZ (Globe) 1 1/2" 1/2"

18 Loop 4 - BFW Flow Control LIC FY FIRC FROM BOILER FEED WATER PUMP LT FT No Loop Instrumen Tag Number Location Service Fluide Suplier Type Body Size HP Drum Level 4 LT HP Drum Control Steam Honeywell STD Simon Lust 6"/600# RF FE BFW Line BFW Flow Water Engineering/SEIKO Sched FT BFW Line BFW Flow Water Honeywell STD HP Drum Level LIC Control Room Control - Honeywell TDC FIRC Control Room BFW Flow - Honeywell TDC FCV Boiler Feedwater Line HP DRUM HP Drum Level Control FCV Boiler Feedwater Fisher ET (Globe) 3" Trim Size 2 5/16"

19 Loop 5 - Flash Vessel Level Control TO LP DRUM FROM HP DRUM LT FLASH VESSEL LCV LIC BLOW DOWN VESSEL No Loop Instrumen Tag Number Location Service Fluide Suplier Type Body Size Trim Size 5 LT Flash Vessel Flash Vessel Level Control Water/Stea m Honeywell STD LIC Control Room Flash Vessel Level Control - Honeywell TDC LCV Flash Vessel Flash Vessel Level Control Water Fisher GL (Globe) 1" 0,8"

20 Loop 6 Gas Flow Control FUEL GAS SUPPLY FCV DUCT BURNER FX TIC PIC TT PT TO HP STEAM HEADER HP DRUM No Loop Instrumen Tag Number Location Service Fluide Suplier Type Body Size Trim Size 6 PT Main Steam Line Main Steam Line Pressure Steam Honeywell STG TT Downstream Duct Burner Exhaust Gas Temperature Exhaust Gas Sensycon/Degussa TM110F - - PIC Control Room Main Steam Line Pressure - Honeywell TDC TIC Control Room Exhaust Gas Temperature - Honeywell TDC FCV Fuel Train Flow Control Natural Gas Fisher ED 667 (Globe) 3" 3 7/16

21 Perhitungan Failure Rate & Penentuan distribusi data LT Occurrence Completion TTF TTR hari hari 01/08/ /08/ /05/ /05/ ,021 19/07/ /07/ ,979 0,0625 Nilai failure rate dan model distribusi didapatkan dengan bantuan software Reliasoft weibull ++7 dan EasyFit /03/ /03/ ,9375 0,042 22/11/ /11/ ,958 0, /12/ /12/ ,9167 0, /11/ /11/ ,9167 0,021 MTTF = 849,24 hari TTF = TBF - TTR

22 Perhitungan Failure Rate & Penentuan distribusi data Nilai TTF tadi dimasukkan ke dalam software Dicari distribusinya Didapatkan : Reliasoft Weibull++7: Lognormal 2 parameter EasyFit5.2: Gen. Extreme Value 3 parameter BEDA???

23 Perhitungan Failure Rate & Penentuan distribusi data VALIDASI MODEL DISTRIBUSI MTTF = 849,24 hari perhitungan =? Nilai MTTF perhitungan dibandingkan dengan MTTF software Karena nilai MTTF GEV lebih mendekati MTTF hasil perhitungan, maka model yang digunakan adalah distribusi Gen. Extreme Value MTTF Lognormal= 2324,47 hari MTTF Gen. Extreme Value= 849,23 hari MTTF software

24 Evaluasi Reliability dengan preventive maintenance distribusi exponential λ konstan karakter useful life 2 buah instrumen dengan distribusi Gen. Extreme Value dikelompokkan kedalam masa burn-in.???

25 T=9 Rm(t) < R(t) PM masa wear-out Masa useful life redundancy Masa burn in burn-in testing, QC, screening

26 Grafik reliability WHB Nilai R: tanpa PM t =365 hari 18% dengan PM Nilai R: t =365 hari 0%

27 Perhitungan Maintainability dan Availability Dihitung juga nilai maintainability dan ketersediaan masing-masing instrumen PCV Occurrence Completion TTF hari TTR hari 01/08/ /08/ /05/ /05/ ,01 21/03/ /03/ ,979 0,042 01/11/ /11/ ,958 0,021 MTTR = 0,028 hari MTTR

28 Perhitungan PFD & penentuan SIL PFD WHB Didapatkan nilai PFD total = 0, /tahun Nilai ini berarti dalam 1 tahun operasi WHB, kemungkinan WHB gagal adalah sebesar 0, kali Konversi nilai PFD ke SIL didapatkan nilai SIL 1

29 Penyusunan Quality Control Chart Penyusunan dilakukan dengan 2 cara, dengan menghitung manual, dan menggunakan bantuan sotware Minitab 14 QC chart Grafik Quality LC Axis Title sample UCL LCL x dbl bar UCL = 75,0635 Mean = 75,0029 LCL = 74,94231

30 Hasil akhir Reliability baik kondisi instrumen pada masa useful life & burn-in Process Variable pada WHB dalam kondisi terkendali SIL 1 kurang baik, standard boiler adalah SIL 2

31 R( t) Hasil akhir 1 SIL PFD Semakin besar nilai Reliability maka nilai PFD akan semakin kecil Semakin kecil PFD maka nilai SIL semakin besar R( t) Good PV Quality Loop 1 Loop 6

32 Kesimpulan instrumen WHB memiliki karakter CFR sedangkan 2 buah lainnya DFR 2. PM tidak cocok untuk WHB, karena PM IFR 3. Untuk 1. CFR redundancy 2. DFR burn-in testing, screening, QC, acceptance testing 4. PFD = 0,052247/tahun SIL 1 5. Dari grafik kualitas didapatkan bahwa secara keseluruhan proses WHB dalam keadaan terkendali 6. WHB cukup baik, target SIL 2

33 SEKIAN & TERIMA KASIH