PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN LEVEL DAN INTERLOCK STEAM DRUM

dokumen-dokumen yang mirip
PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN LEVEL DAN INTERLOCK STEAM DRUM DENGAN DUA ELEMEN KONTROL DI PT. INDONESIA POWER UBP SUB UNIT PERAK.

Perancangan Sistem Pengendalian Level Pada Steam drum dengan Menggunakan Kontroller PID di PT Indonesia Power Ubp Sub Unit Perak-Grati

PERANCANGAN SISTEM CONTROL LEVEL DAN PRESSURE PADA BOILER DI WORKSHOP INSTRUMENTASI BERBASIS DCS CENTUM CS3000 YOKOGAWA

PERANCANGAN SISTEM CONTROL LEVEL

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SIMULASI

Desain Kendali pada Sistem Steam Drum Boiler dengan Memperhitungkan Control Valve

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN LEVEL DAN INTERLOCK PADA STEAM DRUM DENGAN TIGA ELEMENT KONTROL DI PG. GEMPOLKREP - MOJOKERTO

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL SIMULASI

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PEMBAKARAN PADA DUCTBURNER WASTE HEAT BOILER (WHB) BERBASIS LOGIC SOLVER

Rancang Bangun Sistem Pengendalian Level pada Knock Out Gas Drum Menggunakan Pengendali PID di Plant LNG

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL SIMULASI. III, aspek keseluruhan dimulai dari Bab I hingga Bab III, maka dapat ditarik

PENGENDALIAN OPTIMAL PADA SISTEM STEAM DRUM BOILER MENGGUNAKAN METODE LINEAR QUADRATIC REGULATOR (LQR) Oleh : Ika Evi Anggraeni

PERANCANGAN PID SEBAGAI PENGENDALI ph PADA CONTINUOUS STIRRED TANK REACTOR (CSTR)

PENGENDALIAN PROSES EVAPORASI PADA PABRIK UREA MENGGUNAKAN KENDALI JARINGAN SARAF TIRUAN

III.11 Metode Tuning BAB IV PELAKSANAAN PENELITIAN IV.1 Alat Penelitian IV.2 Bahan Penelitian IV.3 Tata Laksana Penelitian...

Perancangan Sistem Kontrol Laju Aliran Bahan Bakar Serta Rasio Pembakaran Berdasarkan Nilai Steam Quality Pada Steam Generator

Perancangan Sistem Pengendalian Tekanan dan Laju Aliran Untuk Kebutuhan Refueling System Pada DPPU Juanda-Surabaya

Ir.Muchammad Ilyas Hs DONY PRASETYA ( ) DOSEN PEMBIMBING :

BAB III DINAMIKA PROSES

Tabel 1. Parameter yang digunakan pada proses Heat Exchanger [1]

Sedangkan untuk hasil perhitungan dengan parameter tuning PID diperoleh :

Sadra Prattama NRP Dosen Pembimbing: Dr. Bambang Lelono Widjiantoro, ST, MT NIP

Rancang Bangun Sistem Kontrol Level dan Pressure Steam Generator pada Simulator Mixing Process di Workshop Instrumentasi

TUGAS AKHIR RESUME PID. Oleh: Nanda Perdana Putra MN / 2010 Teknik Elektro Industri Teknik Elektro. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Padang

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

Institut Teknologi Sepuluh Nopember PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN TEKANAN DAN FLOW UNTUK KEBUTUHAN REFUELING SYSTEM PADA DPPU JUANDA SURABAYA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Penelitian sebelumnya berjudul Feedforward Feedback Kontrol Sebagai

pengendali Konvensional Time invariant P Proportional Kp

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 1

Makalah Seminar Tugas Akhir

BAB II DASAR TEORI. kontrol, diantaranya yaitu aksi kontrol proporsional, aksi kontrol integral dan aksi

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

Studi Pemodelan Bond Graph dan Perancangan Pengontrol Proportional + Integral untuk Level Boiler dan Temperatur Penukar Kalor pada Sistem Miniplant

APLIKASI KONTROL OPTIMAL LQG UNTUK PENGENDALIAN WATER LEVEL STEAM DRUM BOILER Di PG. Kebon Agung Malang Jawa Timur

SISTEM BOILER DENGAN SIMULASI PEMODELAN PID

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 1

DESAIN SISTEM KENDALI TEMPERATUR UAP SUPERHEATER DENGAN METODE FUZZY SLIDING MODE CONTROL

PERANCANGAN SISTEM KENDALI BOILER MENGGUNAKAN ALGORITMA PID PADA PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) OMRON

BAB I PENDAHULUAN. Dalam proses PLTU dibutuhkan fresh water yang di dapat dari proses

Aplikasi Kendali PID Menggunakan Skema Gain Scheduling Untuk Pengendalian Suhu Cairan pada Plant Electric Water Heater

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

UJI PERFORMANSI PADA SISTEM KONTROL LEVEL AIR DENGAN VARIASI BEBAN MENGGUNAKAN KONTROLER PID

RESPON SISTEM DITINJAU DARI PARAMETER KONTROLER PID PADA KONTROL POSISI MOTOR DC

BAB 4 SIMULASI MODEL MATEMATIS CSTR BIODIESEL

Syahrir Abdussamad, Simulasi Kendalian Flow Control Unit G.U.N.T Tipe 020 dengan Pengendali PID

BAB 2 LANDASAN TEORI

RANCANG BANGUN SELF TUNING PID KONTROL PH DENGAN METODE PENCARIAN AKAR PERSAMAAN KARAKTERISTIK

DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM CENTUM CS3000

Desain PI Controller menggunakan Ziegler Nichols Tuning pada Proses Nonlinier Multivariabel

SISTEM PENGONTROLAN TEKANAN UDARA PADA RUANG TERTUTUP

IDENTIFIKASI DAN DESAIN CONTROLLER PADA TRAINER FEEDBACK PRESSURE PROCESS RIG Satryo Budi Utomo, Universitas Jember

BAB II LANDASAN TEORI. berefisiensi tinggi agar menghasilkan produk dengan kualitas baik dalam jumlah

Materi 9: Fuzzy Controller

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

PERANCANGAN REMOTE TERMINAL UNIT (RTU) PADA SIMULATOR PLANT TURBIN DAN GENERATOR UNTUK PENGENDALIAN FREKUENSI MENGGUNAKAN KONTROLER PID

Perancangan Sistem Kontrol PID Untuk Pengendali Sumbu Azimuth Turret Pada Turret-gun Kaliber 20mm

SISTEM PENGATURAN MOTOR DC MENGGUNAKAN PROPOTIONAL IINTEGRAL DEREVATIVE (PID) KONTROLER

LOGO OLEH : ANIKE PURBAWATI DOSEN PEMBIMBING : KATHERIN INDRIAWATI, ST.MT.

PEMODELAN SISTEM PENGENDALI PID DENGAN METODE CIANCONE BERBASIS MATLAB SIMULINK PADA SISTEM PRESSURE PROCESS RIG

Rancang Bangun Self Tuning PID Kontrol ph Dengan Metode Pencarian Akar Persamaan Karakteristik

PERANCANGAN SISTEM KONTROL ph PADA SEMIBATCH REACTOR DENGAN MENGGUNAKANFUZZY LOGIC CONTROL UNTUK STUDI KASUS PENETRALAN CH3COOH DAN NaOH

Oleh : Dia Putranto Harmay Dosen Pembimbing : Ir. Witantyo, M.Eng. Sc

BAB II LANDASAN TEORI

BAB 2 DASAR TEORI. Universitas Indonesia. Pemodelan dan..., Yosi Aditya Sembada, FT UI

BAB II KONSEP PERANCANGAN SISTEM KONTROL. menyusun sebuah sistem untuk menghasilkan respon yang diinginkan terhadap

DAFTAR ISI. Lembar Persetujun Lembar Pernyataan Orsinilitas Abstrak Abstract Kata Pengantar Daftar Isi

Dosen Pembimbing : Hendro Nurhadi, Dipl. Ing. Ph.D. Oleh : Bagus AR

PERANCANGAN SISTEM KENDALI BERJARINGAN MENGGUNAKAN METODE DECOUPLING DAN KONTROLER STATE FEEDBACK UNTUK SISTEM MIMO PADA BOILER PLANT SIMULATOR

QUALITY OF SERVICE PID PREDIKTIF PADA NETWORKED CONTROL SYSTEM DENGAN VARIABEL WAKTU TUNDA DAN KEGAGALAN PENGIRIMAN DATA MONDA PERDANA

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN TEMPERATUR MENGGUNAKAN ALGORITMA PID SELF TUNING

INTRGRASI SISTEM KONTROL DAN SAFETY PADA LAJU PIPA BAHAN BAKAR BOILER BERBASIS STATE FLOW DIAGRAM. Arufiko Septanto, Hendra Cordova

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: ( Print) 1

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

SISTEM KENDALI POSISI MOTOR DC Oleh: Ahmad Riyad Firdaus Politeknik Batam

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

PERANCANGAN ATTEMPERATURE REHEAT SPRAY MENGGUNAKAN METODE ZIEGLER NICHOLS BERBASIS MATLAB SIMULINK DI PT. INDONESIA POWER UBP SURALAYA

DESAIN KONTROL PID UNTUK MENGATUR KECEPATAN MOTOR DC PADA ELECTRICAL CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION (ECVT)

Simulasi Control System Design dengan Scilab dan Scicos

Kontrol PID Pada Miniatur Plant Crane

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN LEVEL MENGGUNAKAN METODE INTERNAL MODEL CONTROL (IMC) PADA DEAERATOR 101U PLANT AMONIAK PT.

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO KONSENTRASI TEKNIK ELEKTRONIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS GUNADARMA

Muhammad Riza A Pembimbing : Hendra Cordova ST, MT. NIP :

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Perancangan dan Simulasi MRAC PID Control untuk Proses Pengendalian Temperatur pada Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)

BAB 5 KOMPONEN DASAR SISTEM KONTROL

PERANCANGAN SISTEM KONTROL ph BERBASIS SINTESA REAKSI INVARIAN DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY PADA STUDI KASUS TITRASI ASAM HCl DAN BASA NaOH

PENERAPAN FUZZY LOGIC CONTROLLER UNTUK MEMPERTAHANKAN KESETABILAN SISTEM AKIBAT PERUBAHAN DEADTIME PADA SISTEM KONTROL PROSES DENGAN DEADTIME

IMPLEMENTASI SENSOR KAPASITIF DALAM SISTEM KONTROL KADAR ETANOL

yang dihasilkan sensor LM35 karena sangat kecil. Rangkaian ini adalah tipe noninverting

Disain Kontroler Kaskade Pada Sistem Pressure Process Trainer Feedback

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

IMPLEMENTASI MICROKONTROLLER UNTUK SISTEM KENDALI KECEPATAN BRUSHLESS DC MOTOR MENGGUNAKAN ALGORITMA HYBRID PID FUZZY

KONTROL CASCADE GENERALIZED PREDICTIVE UNTUK BOILER DRUM LEVEL BY ASTRIATONO ( )

PERANCANGAN SISTEM KENDALI SLIDING-PID UNTUK PENDULUM GANDA PADA KERETA BERGERAK

PERANCANGAN TRAINER PID ANALOG UNTUK MENGATUR KECEPATAN PUTARAN MOTOR DC

IV. PERANCANGAN SISTEM

PERANCANGAN SISTEM KESEIMBANGAN BALL AND BEAM DENGAN MENGGUNAKAN PENGENDALI PID BERBASIS ARDUINO UNO. Else Orlanda Merti Wijaya.

Presentasi Tugas Akhir Bidang Studi Teknik Sistem Pengaturan Jurusan Teknik Elektro - ITS

X Sistem Pengendalian Advance

Transkripsi:

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN LEVEL DAN INTERLOCK STEAM DRUM DENGAN DUA ELEMEN KONTROL DI PT. INDONESIA POWER UBP SUB UNIT PERAK ( Wahid Abdurrahman, Hendra Cordova ST,MT, Dyah saitri ST, MT) Jurusan Teknik Fisika FTI ITS Surabaya Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 6 Telp : +63-594788 Fax : +63-59366 E-mail : ahid_its@yahoo.co.id Abstrak Pada dasarnya proses pembangkitan listrik terdiri dari beberapa bagian antara lain proses pada desalination (penyaringan air laut menjadi air taar), boiler, turbin, pembangkitan listrik di generator,dll. Salah satu yang paling utama dan penting adalah proses pada steam drum. Pada Steam drum apabila level terlalu rendah akan timbul kerusakan pada steam drum dan apabila level terlalu tinggi maka akan berbahaya karena akan membuat sistem yang bekerja menjadi shutdon/trip.maka dari itu diperlukan suatu sistem pengendalian untuk menjaga level dari steam drum tersebut,salah satunya dengan sistem pengendalian level mode kontrol dengan dua elemen kontrol.pada penelitian ini,penentuan parameter kontrol PID yang dilakukan adalah dengan Ziegler-Nichols.Dari hasil pengujian dan analisa sistem pengendalian level dan interlock.dengan menggunakan metode ziegler-nichols diperoleh nilai Kp:,7,Ti:,5,danTd:,765.kemudian didapatkan baha respon sistem pengendalian level dan interlock stabil dengan settling time :47 s,maksimum overshootnya yaitu sebesar :8,6%, rise time ( Tr ) : s, Peak time (Tp) :45 s,dan delay time : 7 s. Kata Kunci : Steam Drum, Level, Ziegler-Nichols. Pendahuluan Proses pembangkitan listrik terdiri dari beberapa bagian antara lain proses pada desalination (penyaringan air laut menjadi air taar), boiler, turbin, pembangkitan listrik di generator,dll. Salah satu yang paling utama dan penting adalah proses pada steam drum. Steam drum sendiri adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi untuk menampung air dalam pembuatan uap, dimana temperaturnya cukup tinggi dan berupa campuran air serta uap. Air yang masuk pada steam drum akan berubah menjadi uap akibat adanya pemanasan oleh sistem pembakaran. Kualitas uap salah satunya dipengaruhi oleh level dari air yang ada di dalam steam drum. Apabila level terlalu rendah akan timbul kerusakan pada steam drum dan apabila level terlalu tinggi maka akan berbahaya karena akan membuat sistem yang bekerja menjadi shutdon. Maka dari itu diperlukan suatu pengendalian level yang dapat menjaga kondisi yang diinginkan agar tetap stabil terhadap perubahan level yang terjadi pada steam drum. Permasalahan yang timbul pada tugas akhir ini adalah bagaimana merancang sistem pengendalian level dan interlock steam drum dengan dua elemen control di PT INDONESIA POWER UBP SUB UNIT PERAK. Tujuan yang ingin dicapai dari tugas akhir ini adalah Merancang sistem pengendalian level dan interlock steam drum dengan dua elemen control di PT INDONESIA POWER UBP SUB UNIT PERAK. Batasan permasalahan yang diperlukan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut : Sifat sifat ( properties ) masing- masing fluida adalah konstan. Model proses yang digunakan didekati dengan persamaan matematika linier. Variable yang dikontrol adalah level dari steam drum boiler. Sistem pengendalian level dan interlock steam drum menggunakan dua elemen kontrol yaitu laju massa uap dan level steam drum.. Teori Penunjang. Steam drum Steam drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi untuk menampung air dalam pembuatan uap, dimana temperaturnya cukup tinggi dan berupa campuran air serta uap. Tujuan dari drum level control adalah menjaga agar level drum (tinggi permukaan air dalam drum) tetap pada setpoint-nya alaupun terjadi perubahan beban ataupun gangguan/disturbance lainnya. Level drum yang terlalu rendah bisa menyebabkan terjadinya panas berlebih (overheated) pada boiler tubes sehingga tubes bisa menjadi rusak/bengkok/bocor. Sebaliknya level

drum yang terlalu tinggi akan menyebabkan pemisahan air dan steam dalam drum tidak sempurna sehingga kualitas steam yang dihasilkan kurang (banyak mengandung air/basah).ada tiga alternative/jenis drum level control, yaitu: ) Single element drum level control; ) To-element drum level control; 3) Three-element drum level control.. Algoritma Controller PID Controller PID merupakan algoritma control konvensional yang banyak digunakan dalam berbagai unit pengendalian proses karena mempunyai struktur yang relatif sederhana dan performansi yang baik pada daerah operasi yang luas. Controller PID merupakan kombinasi dari 3 pengendali yaitu : Pengendali Proportional, Pengendali Integral dan Pengendali Derivative yang disusun secara paralel sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3. Ketiga jenis pengendali ini memberikan respon yang berbeda beda pada proses orde satu, proses orde dua dan proses orde banyak. Ketiga jenis pengendali ini masing masing mempunyai kelebihan dan kekurangan. Pengendali Proportional masih meninggalkan offset, hal ini disebabkan oleh sifat dasar pengendali proportional yang masih tetap membentuk error untuk menghasilkan output. Oleh karena itu untuk menghilangkan offset diperlukan pengendali lain yang dapat menghasilkan output alaupun sudah tidak ada lagi input. Sifat unik inilah yang hanya dimiliki oleh pengendali integral, tetapi kemampuan pengendali integral menghilangkan offset tidak disertai dengan kemampuan bereaksi secara cepat, kelemahan ini semakin nyata kalau pengendali tersebut digunakan untuk elemen proses temperatur. Untuk mempercepat kemampuan bereaksi maka diperlukan pengendali derivative, sehingga kekurangan yang ada pada pengendali integral dapat ditutupi. Jadi ketiga mode pengendali Proportional, Integral dan Derivative masing masing berguna untuk mempercepat reaksi sistem, menghilangkan offset dan mendapatkan energi ekstra di saat saat aal perubahan load. P kerusakan pada pipa pipa yang ada di dalam boiler. Sebaliknya bila level fluida terlalu rendah maka akan menghasilkan fluida gas (steam) yang terlalu kering sehingga steam yang dihasilkan tidak akan mampu memutar turbin secara maksimal..4 To element control Pada strategi to element control digunakan dua variable yaitu, level liquid dalam drum dan laju aliran steam untuk menopang keseimbangan. Level diukur dan error terhadap set point dikirim ke dalam penjumlahan matematik sebagai satu dari dua variable proses. Variabel proses kedua adalah laju aliran steam yang diukur dan dijumlahkan ke dalam penjumlahan matematik dengan variable level. Hasil penjumlahan ini masuk ke dalam controller dan kemudian sinyal control mengaktuasikan bukaan feedater control valve. Ketika laju aliran steam adalah dinamis, hasil dari penggunaan strategi ini adalah baha strategi ini dapat merasakan kenaikan atau penurunan permintaan load sebelum level liquid dalam drum mulai untuk berubah. Strategi ini kemudian menambah atau mengurangi keluaran dari penjumlahan matematik sesuai dengan kondisi yang ada untuk menstabilkan reaksi drum level controller pada feedater control valve. Ketika laju aliran steam normalnya adalah variabel yang lebih besar, strategi ini dapat dengan mudah mengatasi kesalahan dari pengukuran level ketika ada perubahan permintaan. R(s) + - E(s) I + + + m(s) FeedBack D Gambar Diagram blok controller PID.3 Sistem Pengendalian Level pada Steam Drum Variabel dinamik yang harus dicontrol pada Boiler Steam Drum agar proses pemisahan dapat berlangsung secara optimal adalah level fluida cair di dalam Steam Drum. Level fluida yang terlalu tinggi akan menyebabkan fluida gas (steam) yang dihasilkan akan mengandung uap air sehingga akan membahayakan proses berikutnya disamping itu juga akan menyebabkan Gambar Skema to element control pada steam drum

3. Metodologi Penelitian Adapun tahapan - tahapan dalam menyelesaikan penelitian ini adalah sebagai berikut: Gambar 3 Metodologi Penelitian 3. Pengambilan data Plant dari Steam drum Pada pengambilan data plant Steam drum didapatkan data berdasarkan karakteristik dari plant tersebut. Pada input Steam terdapat dua input yaitu Q laju air (ater) dan Q adalah laju steam yang keluar dari steam drum. Pada output steam drum terdapat satu output yaitu yang berupa ketinggian level pada steam drum.kemudian data spesifikasi dari steam drum seperti Panjang,diameter dan Volume dari steam drum.datadata ini nantinya akan dipergunakan sebagai acuan untuk melakukan pemodelan dan merancang simulasi dari pengendalian level dan interlock Steam drum. 3. Diagram Blok Sistem Diagram blok sistem untuk pengendalian level air pada Steam drum dapat ditunjukkan pada gambar seperti dibaah ini: Gambar 4 Diagram blok sistem pengendalian level Steam Drum 3.3 Pemodelan Matematis Level Steam Drum 3 Pada dasarnya pengendalian level air pada steam drum harus dijaga konstan pada ketinggian tertentu. Bila ketinggian level air pada steam drum terlalu rendah (Lo Water) atau terlalu tinggi (High Water), maka sistem akan mengalami kondisi trip, yaitu suatu kondisi yang memerlukan penghentian beroperasi sampai kondisi dari level di steam drum bisa terjaga konstan mendekati set point. Biasanya pada kondisi ini membutuhkan restart ulang agar sistem bisa berjalan secara normal. Kondisi high ater sendiri sangat berbahaya bagi proses selanjutnya, dimana masukan dari turbin yang berupa steam akan bercampur dengan air yang berasal dari steam drum yang berada dalam kondisi high ater. Sehingga akan mengakibatkan korosi dan bahkan kerusakan pada steam turbin. Sedangkan kondisi lo ater juga sangat berbahaya bagi steam drum sendiri, karena dalam kondisi kekurangan air steam drum akan mempunyai pressure yang lebih kecil dari pada pressure normalnya. Dibaah ini adalah gambar dari pengendalian level pada steam drum : Gambar 5 Sistem pengendalian level pada steam drum Dimana : q : Flo Air masuk (Kg/s) q : Flo Steam Keluar (Kg/s) h( : Ketinggian air (meter) LT : Level Transmiter LC : Level Controller FC : Flo Controller FT : Flo Steam transmitter Pemodelan matematis dari system pengendalian level adalah sebagai berikut : dm( q( vq ( ( 3. ) Dimana : dm : perubahan massa air (m 3 ) : perubahan aktu (sekon) ρ : massa jenis air (kg/m 3 ) ρ v : massa jenis uap air (kg/m 3 ) q : Flo Air masuk (Kg/s) : Flo Steam Keluar (Kg/s) q

Jika m V dan dv LdA maka persamaan (3.) akan menjadi : LdA( q( vq ( (3.) Dimana : A : luasan steam drum (m ) L :perubahan ketinggian permukaan air (m) Untuk luasan dinding samping Steamdrum, maka digunakan hubungan pendekatan antara luas berdasaran lingkaran dengan bentuk persegi dan dari hasil perhitungan diperoleh : da =.8 Ddh. dh.8 LD q( vq ( (3.3) Sedangkan persamaan untuk aliran air yang masuk melalui control valve adalah sebagai berikut : P( q ( Cv f ( (3.4) S Dimana :q ( : laju aliran air yang masuk melalui control valve (m3/s) C v : koefisien control valve P : pressure drop yang melalui control valve S G : spesific gravity fluida Sedangkan pressure drop pada control valve diperoleh dengan persamaan : P P gh (3.5) G P Dimana :P : pressure dalam HP drum (kg/m ) P : pressure sebelum meleati control valve(kg/m ) : massa jenis air (kg/m 3 ) g : percepatan gravitasi (m/s ) h : tinggi permukaan air dalam drum (m) Jika persamaan (3.5) disubsitusikan ke dalam persamaan (3.4) maka diperoleh : P ( gh( P q( Cv f ( (3.6) S Persamaan (3.6) disubstitusikan ke dalam persamaan (3.3), maka akan menghasilkan persamaan sebagai berikut : da P ( gh( P.8 LD Cv f ( vq ( (3.7) S Agar dapat menyelesaikan persamaan (3.7) maka persamaan (3.7) harus dilenearisasi terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan deret Taylor, dimana komponen yang tidak linear akan dilinerisasikan terhadap f dan p pada kondisi tunak (steady state).adapun persamaan deret Taylor adalah sebagai berikut : G G 4 y y f x ss ( x x ) f x ss ( x Dengan persamaan diatas maka persamaan (3.6) dapat disusun sebagai berikut : q q q q ( f f ) ( p p) (3.8) f p ( f, p) ( f, p) Dimana q adalah fungsi non linear dari variabel fungsi non linear dari variabel proses f (flo yang melalui control valve) dan p (perbedaan pressure antara drum dan control valve) atau dapat ditulis sebagai q (f, p) sehingga bila diturunkan terhadap f dan p menjadi sebagai berikut : p Cv f q q Cv ( f f ) ( P gh P) / ( p p) (3.9 SG SG Dimana : p : kondisi tunak dari p f : kondisi tunak dari f Dalam kondisi tunak tidak terjadi perubahan massa sehingga dm, maka persamaan kesetimbangan menjadi : q ( q ( ) v t q( vq ( (3.) Dengan memisalkan : K Cv p Cv f K P gh P S S G Q ( q q) P ( p p) P P P Bila persamaan (3.9) disubsitusikan ke persamaan (3.7) menjadi :.8 dh LD ( K Q) vq (3.) dh v.8ld ( K Q) Q (3.) dh v.8ld K Q Q (3.3) Apabila disederhanakan persamaan (3.3) menjadi : dh H AQ AQ (3.4).8LD K Dimana : A A K g K g K g Hasil akhir dari pemodelan sistem pengendalian level adalah : G x ) v

H A A Q Q s s (3.5) Pemodelan pressure steam drum dp( C q( vq( (3.6) Dimana : C : kapasitansi tangki dp : perubahan pressure steam (bar) : perubahan aktu (sekon) q : flo air masuk (Kg/s) q : flo uap air keluar (Kg/s) ρ : massa jenis air (kg/m3) ρ v : massa jenis uap air (kg/m3) Dimana massa jenis uap air adalah : MP v RT (3.7) Persamaan (3.7) disubtitusikan ke dalam persamaan (3.6) maka didapatkan hasil sebagai berikut : dp( MP C q( q( RT (3.8) Untuk dapat menyelesaikan persamaan (3.8) maka harus dilinierisasikan sehingga didapat persamaan berikut : dp( M C q( ( Pq ( qp( ) RT (3.9) misal : K M, maka : RT dp( C KqP( q( K Pq ( (3.) Maka jika persamaan (3.) ditransformasi Laplace akan didapat : CsP s) kq P( s) Q K PQ ( ) (3. ( s Sehingga persamaan model matematis untuk pressure adalah sebagai berikut : K P P Q Q (3.) Cs kq Cs kq 3.4 Sensor dan transmitter level Jenis transmitter yang digunakan adalah differential pressure transmitter. Transmitter ini bekerja dalam range - mm (,7 meter) dan keluarannya adalah sinyal listrik dengan range 4- ma,dan dari hasil kalibrasi,transmitter ini memiliki time konstan sebesar, detik. Gain dari transmitter ini adalah : Span keluaran ( ma) (3.3) G L Span masukan ( meter) Dengan memasukkan data dari transmitter level maka didapat : ( 4) ma ma (3.4) G L, 85 (,7) meter meter 5 Sedangkan untuk mendapatkan fungsi transfer dari transmitter level ini digunakan persamaan : LL GL (3.5) I L T c dimana : G L : gain transmitter T c : time constant transmitter Time constant dari transmitter adalah, detik, maka fungsi transfer transmitter level adalah : LL,85 (3.6) I L.s 3.5 Flo Steam transmitter Jenis sensor yang digunakan untuk mengukur laju massa uap yang keluar dari steam drum PLTU PT. Indonesia Poer sub unit Perak adalah differential transmitter. Jenis ini memanfaatkan perbedaan tekanan untuk menghitung laju massa uap keluaran dari steam drum. Range pengukuran yang mampu dilakukan adalah 8 ton/jam (, kg/detik) sedangkan keluarannya berupa arus sebesar 4- ma. Data ini diambil dari hasil kalibrasi. Transmitter. Time konstan yang di peroleh dari hasil kalibrasi adalah sebesar, detik. Nilai gain transmitter : G V 4 ma,7, kg / det (3.7) sehingga pemodelannya : I( s),7 L( s),s (3.8) 3.6 Elemen Pengendali Akhir Elemen pengendali akhir merupakan bagian akhir sistem pengendalian yang berfungsi mengubah variabel yang dimanipulasi sehingga diperoleh kondisi yang dikehendaki. Ada bermacam-macam elemen pengendali akhir, dalam plant ini elemen pengendali akhir berupa control valve.adapun yang harus diketahui dalam menentukan control valve adalah : Karakteristik control valve Gain control valve Rangeability Fungsi transfer Fungsi tranfer dari control valve dapat dinyatakan dalam orde satu sebagai berikut : KCV Gcv (3.9) Tcvs dimana :K cv : gain control valve T cv : time constant control valve laju aliran maksimum K CV (3.3) perubahan tekanan masukan Dari penelitian di lapangan diperoleh data sebagai berikut : Untuk control valve feedater :

Aliran maksimum : 8 t/h (5.55 kg/s) Aliran minimum : 46 t/h (34.6 kg/s) Sehingga ( 5.55 34.6) kg / s K CV 5.46 m / s (3.3) (3 ) kg / m Gain transduser (I/P) diperoleh dengan persamaan : Span output ( kg / m ) G (3.3) T Span input ( ma) ( 3 ) kg / m G T.875 kg /( m ma) (3.33) ( 4) ma Maka Gain total dari control valve diperoleh dengan persamaan : K G. K V T CV kg cm K V.875 5. 46 cm. ma s kg K V.4 (3.34) s. ma Konstanta aktu dari control valve diperoleh berdasarkan aktu stroke, perubahan fraksional terhadap bukaan valve dan perbandingan konstanta aktu pada stroking time valve yang mempunyai hubungan sebagai berikut : TCV TV ( V R) (3.35) Dimana : T CV : konstanta aktu (time constan control valve. T V : time stroke skala penuh (8 detik untuk level dan 6 detik untuk pressure). V : fraksi perubahan posisi control valve. R : Perbandingan konstanta pada stroking time valve (untuk diafragma adalah,3 dan untuk piston adalah,3). Dari persamaan diatas dan dengan memasukkan data plant yang ada, maka didapat time constant control valve sebesar.3 detik untuk sistem pengendalian level.maka dengan memasukkan data-data diatas didapat fungsi transfer dari control valve : Untuk sistem pengendalian level.4 G CV (3.36).3s 4. Pengujian dan analisa hasil simulasi 4. Simulasi Open Loop Proses Uji open loop proses ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik proses pada kondisi loop terbuka,berikut adalah simulasi open loop Control valve, Grafik Respon open loop control valve dengan Sinyal 4 ma Grafik Respon open loop control valve dengan Sinyal ma. 4. Simulasi Open loop hubungan Level dalam Steam drum Dari gambar simulasi open loop diatas dapat dinyatakan baha ketika level dari steam drum mengalami kenaikan,maka pressure dalam steam drum juga mengalami kenaikan. Begitu juga apabila level dalam steam drum mengalami penurunan,maka pressure dalam steam drum mengalami penurunan.berikut adalah hasil respon uji open loop hubungan level dan pressure di dalam steam drum : Grafik 3 Respon level pada uji Open loop hubungan Level dan Pressure dalam Steam drum 6

Grafik 4 Respon pressure pada uji Open loop hubungan Level dan Pressure dalam Steam drum 4.3 Tuning Nilai Kp,Ti dan Td Metode ziegler-nichols. Nilai kestabilan sistem menggunakan metode routh houritz. Didapatkan nilai KP kritis sistem (Kcr) adalah 36,. Periode (Pcr) adalah, detik. Setelah itu, berdasarkan tabel. maka diperoleh nilai parameter PID metode zieglernichols sebagai berikut: Kp =,6.(36,)=,7 Ti = (,).,5=,5 Td = (,).,5=,765 4.4 Respon sistem pengendalian level dan interlock steam drum Diberikan masukan berupa sinyal step dengan set point sebesar,7 meter, dan,9 meter. ini merupakan set point yang sesuai dengan kondisi operasi normal yang ada di lapangan. Gambar 5 Desain sistem pengendalian level dan interlock steam drum.8.6 Level ( meter ).4. -. 5 5 5 3 Grafik 6 Respon sistem (,7 meter ) 7

Level ( meter )..8.6.4. Grafik 8 Pengujian respon tracking set point sistem dengan set point,7 meter,,8 meter dan,9 meter. Level ( meter ).8.6.4. -. 5 5 5 3 Grafik 7 Respon sistem (,9 meter ) Pada masukan sinyal step ini dengan set point sebesar,7 meter, dan,9 meter. respon dari sistem menunjukkan respon stabil. Untuk metode zieglernichols didapatkan baha responnya lebih cepat stabil dengan settling time :47 s,akan tetapi untuk maksimum overshootnya yaitu sebesar :8,6%.kemudian untuk rise time ( Tr ) : s, Peak time (Tp) :45 s,dan delay time :7s. 4.5Pengujian melalui masukan tracking set point Pada pengujian melalui masukan tracking set point ini dilakukan dengan cara yaitu yang pertama diubah sebanyak tiga kali dengan nilai sebagai berikut,7 meter,,8 meter dan,9 meter. Kemudian yang kedua diubah sebanyak tiga kali dengan nilai sebagai berikut,7 meter,,6 meter dan,4 meter. Tabel uji tracking set point (,7 meter,,8 meter dan,9 meter) Sp(meter) Ts (s) Tr (s) Tp (s) Td (s) Mp (%),7 47 45 7 8,6,8 34 5 8 3,75,9 7 5 9 7 3,75 -. 4 6 8 4 6 8 Grafik 9 Pengujian respon tracking set point sistem dengan set point,7 meter,,6 meter dan,4 meter. Berikut adalah hasil uji tracking set point Untuk metode Ziegler-Nichols.Dengan set point,7 meter,,8 meter dan,9 meter. Tabel uji tracking set point (,7 meter,,6 meter dan,5 meter) Sp(meter) Ts (s) Tr (s) Tp (s) Td (s) Mp (%),7 47 45 7 8,6,6 5 8 3,75,4 33 5 9 7 5 4.6 Uji Noise Pada pengujian ini terjadi karena ada noise pada pengukuran yaitu berupa kesalahan pengukuran pada transmitter. Kesalahan pengukuran dapat diberikan berupa sinyal random dengan error sebesar %..8 Level ( meter ).6.4. -. 4 6 8 4 6 8 8

Level ( meter )..8.6.4. -. 3 4 5 6 7 8 9 Grafik 4. Respon uji Noise sistem Dari hasil uji noise pada metode didapatkan baha sistem memiliki error steady state 5%. 4.7 Pengujian interlock Sistem Pada sub bab sebelumnya sudah diketahui respon sistem hasil desain. Untuk melengkapi informasi sistem hasil desain maka pada sub bab ini akan dilakukan pengujian terhadap interlock sistem tersebut.yaitu dengan cara memberikan gangguan terhadap level steam drum,dengan memperbesar laju aliran air yang masuk ke dalam steam drum sehingga melebihi dari set point sistem interlock.berikut di baah ini adalah hasil respon dari pengujian sistem interlock. Level ( meter ).4..8.6.4 Grafik 4. Respon sistem interlock 5. Kesimpulan Dari hasil simulasi dan analisa data pada penelitian Tugas Akhir ini, dapat disimpulkan sebagai berikut : Telah dilakukan perancangan sistem pengendalian level dan interlock steam drum dengan dua elemen kontrol di PT. Indonesia Poer Unit Bisnis Pembangkitan perak. Semakin tinggi level dari Steam drum maka semakin tinggi pula tekanan yang terdapat di dalam Steam drum. Sistem interlock akan berjalan ketika ketinggian ( level ) air di dalam steam drum naik melebihi set point dari sistem interlock yaitu,3 meter. Pada metode ziegler-nichols dengan nilai Kp:,7,Ti:,5,danTd:,765 didapatkan baha respon sistem stabil dengan settling time :47 s,maksimum overshootnya yaitu sebesar :8,6%, rise time ( Tr ) : s, Peak time (Tp) :45 s,dan delay time : 7 s. DAFTAR PUSTAKA []Gunterus, Frans. 994. Falsafah Dasar Sistem Pengendalian Proses, Elex Media Komputindo, Jakarta. []Incropera, Frank P. 996. Fundamentals of Heat and Mass Transfer: Fourth Edition, John Willy & Sons, Inc,USA. [3] Marlin, T.E. 995 ProcessControl; DesignProcess and Control System for Dynamic Performance. Ne York : McGra-Hill Company. [4] Ogata, Katshuiko, Teknik Kontrol Automatik I, Prentice Hall Inc, 996. [5] Ogata, Katshuiko, Teknik Kontrol Automatik II, Prentice Hall Inc, 996. [6] Muamar, Aal. 9.Perancangan sistem control level dan pressure pada boiler di orkshop instrumentasi berbasis DCS CENTUM CS3 YOKOGAWA : ITS. -. 3 4 5 6 9

BIODATA PENULIS : Nama : Wahid Abdurrahman TTL : Surabaya, Desember 988 Alamat: Griya kebraon barat 3/CD-3 Surabaya Riayat Pendidikan : 99-998: SDN Kebraon II Surabaya 998-: SMP Negeri Surabaya -4: SMA Negeri 9 Surabaya 4-9: D3T.Instument asi ( ITS ) 9-.: T.Fisika ( ITS)