BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Chevron Corporation merupakan salah satu perusahaan dunia yang bergerak dalam bidang minyak bumi dan gas yang berpusat di California, Amerika Serikat. Di Indonesia perusahaan ini bernama PT. Chevron Pacific Indonesia (PT. CPI) dan berada di bawah kontrak kerja sama dengan Pemerintah Indonesia yaitu melalui Satuan Kerja Khusus Pelaksana Kegiatan Usaha Hulu Minyak dan Gas Bumi (SKK Migas). Proses produksi minyak mentah (crude oil) di PT CPI dimulai dari pendeteksian daerah yang memiliki kandungan minyak. Selanjutnya, dilakukan pengeboran dan pemompaan material ke atas oleh producer well. Material yang terangkat ke atas tidak murni minyak mentah tetapi juga berupa gas dan Basic Sediment and Water (BS&W) yang meliputi material lain seperti air, lumpur, kerikil dan pasir. Dari producer well, material tersebut dikumpulkan di suatu Stasiun Pengumpul yang disebut CGS (Central Gathering Station) dan dipisahkan menurut kegunaan dan kriteria yang diperlukan. Limbah berupa pasir, lumpur dan oily viscous yang dihasilkan dari proses drilling dan proses pemisahan di CGS tidak dapat langsung dibuang agar tidak mencemari lingkungan. Limbah ini dikirim ke SMF (Sand Management Facility) untuk kemudian diolah dan diinjeksikan ke dalam tanah melalui well injection. Bahan waste ini tidak dapat langsung diinjeksikan karena bersifat hampir menyerupai padatan sehingga pompa tidak mampu untuk mengalirkannya. Oleh karena itu sebelumnya limbah-limbah yang hampir menyerupai padatan terlebih dahulu dicampurkan dengan air untuk membentuk slurry dengan konsentrasi tertentu. Untuk memenuhi keperluan injeksi ini, SMF Duri memiliki dua buah Water Surge Tank yang menjadi penyuplai air utama. Air tersebut berasal dari 1
tangki Waste Brine CGS-5 dan didistribusikan oleh pompa sentrifugal melalui pipa menuju ke SMF. Hingga saat ini suplai air ke Surge Tank masih dilakukan secara manual. Pada saat tangki kosong dan operator SMF memerlukan air untuk proses mixing, mereka menghubungi operator di CGS-5 untuk menghidupkan pompa. Sebaliknya ketika level air di tangki hampir penuh maka operator SMF menginformasikan operator CGS-5 untuk mematikan pompa. Kebutuhan air ini sendiri tidak tetap, melainkan bervariasi tergantung kepada jumlah bahan waste yang ingin diinjeksikan pada tiap jam kerja (shift). Kontrol konvensional semacam ini bersifat tidak efisien dan dapat menyebabkan kerusakan pada pompa karena terlalu sering hidup dan mati. Selain itu, limbah ini diproduksi setiap harinya dalam jumlah yang banyak. Dapat dibayangkan jika penginjeksian tidak dapat dilakukan karena kekurangan air sementara tempat penampungan di SMF telah penuh, maka limbah ini akan menumpuk disumbernya. Ini akan berakibat pada proses produksi minyak itu sendiri. Jika tetap diinjeksikan dengan konsentrasi air yang tidak sesuai SOP, maka hal ini akan membahayakan pompa slurry dan instrumentasi yang dilaluinya. Untuk itu, diperlukan suatu perancangan sistem pengendalian level air secara otomatis yang efisien dan aman untuk menjaga level air di dalam Surge Tank tetap stabil sesuai dengan set point yang diberikan. 1.2 Rumusan Masalah Proyek tugas akhir ini diperoleh dengan mengidentifikasi beberapa masalah antara lain sebagai berikut : 1. Bagaimana merancang sistem pengendalian level air di Surge Tank 1001A SMF Duri yang lebih efisien dan aman? 2. Bagaimana membuat pemodelan matematis yang dapat merepresentasikan elemen kontrol? 3. Bagaimana menala parameter kontroler PID yang sesuai agar sistem berjalan dengan baik dan stabil? 2
4. Bagaimana membuat suatu simulator menggunakan perangkat lunak LabVIEW? 1.3 Batasan Masalah Agar pembahasan masalah Tugas Akhir ini lebih terarah, telah ditentukan beberapa batasan atas permasalahan yang akan dibahas. Batasan batasan tersebut antara lain : 1. Level ketinggian air didalam Surge Tank 1001A merupakan variabel yang ingin dikendalikan melalui manipulasi masukan flowrate ke dalam tangki 2. Variabel terukur berupa volumetric flowrate masuk dan keluar tangki, level ketinggian air didalam tangki, sinyal masukan control valve, dan sinyal keluaran dari transmitter. 3. Input flowrate diperoleh dari tangki Waste Brine di CGS-5 dengan asumsi bahwa tangki ini selalu dapat memenuhi kebutuhan air Surge Tank 1001A. 4. Output flowrate dari tangki diperoleh melalui data flowrate maksimal yang diambil dari historical data pada bulan Juni yang disediakan oleh pihak operator SMF. 5. Metode penalaan PID yaitu menggunakan metode Osilasi Ziegler-Nichols 6. Simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak LabVIEW 2014. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian tugas akhir ini antara lain adalah : 1. Merancang sistem pengendalian level air otomatis pada WST 1001A dan menentukan parameter kontroler PID yang sesuai agar sistem berjalan baik dan stabil sesuai dengan set point yang diberikan. 2. Membandingkan hasil yang diperoleh menggunakan sistem pengendalian level secara manual dan otomatis. 3
1.5 Manfaat Penelitian Beberapa manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian tugas akhir ini antara lain adalah : 1. Hasil simulasi dapat menjadi referensi bagi Tim HOOU PT. CPI khususnya para Engineer yang tergabung dalam Control System Modification Project di SMF Duri. 2. Sebagai sarana pembelajaran bagi mahasiswa untuk mengimplementasikan teori sistem kendali dan metode tuning PID secara langsung pada plant. 1.6 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di PT. Chevron Pacific Indonesia, Duri - Riau tepatnya berlokasi di Sand Management Facility (SMF) dan Central Gathering Station 5 (CGS-5). Waktu penelitian dimulai pada tanggal 8 April 2014 hingga berakhir pada 14 Juni 2014. 1.7 Metode Penelitian Dalam penulisan laporan penelitian ini digunakan beberapa metode untuk mendapatkan data-data yang diperlukan sebagai pedoman dalam menulis laporan. Metode-metode tersebut adalah : 1. Studi literatur Studi mengenai CGS-5 dan SMF secara umum, kondisi Plant (dalam hal ini yaitu Water Surge Tank 1001A), instrumentasi yang digunakan serta pemodelan matematis seluruh elemen kontrol yang terlibat didalamnya. 2. Pengumpulan data Mengumpulkan data flowrate input dan output, spesifikasi komponen dan variabel lain yang dibutuhkan berdasarkan kondisi real plant. Informasi ini diperoleh dari operator dan engineer PT. CPI. 3. Pemodelan matematis plant dan penalaan parameter kontroler Melakukan pemodelan matematis dari masing-masing instrumen berupa level control valve, transmitter dan tangki, kemudian melakukan perancangan 4
sistem close loop dan penalaan parameter kontroler PID dengan metode Ziegler Nichols. 4. Pengujian dan analisa Menguji respon masing-masing elemen kontrol dan keseluruhan sistem pengendalian level air dan mengetahui karakteristiknya melalui simulasi menggunakan perangkat lunak (software) Labview 2014 untuk menggambarkan proses yang terjadi pada plant. 1.8 Sistematika Penulisan Laporan Adapun sistematika yang penulis gunakan dalam penulisan laporan penelitian kali ini adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Berisi latar belakang penelitian, permasalahan, batasan masalah, tujuan, manfaat dan lokasi penelitian serta sistematika penulisan laporan penelitian. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Berisi penjelasan tentang dasar sistem kontrol, metode penalaan kontroler PID, pemodelan dan simulasi, fasilitas di PT CPI (CGS- 5 dan SMF) secara umum dan instrumentasi yang terlibat. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Berisi penjelasan mengenai pemodelan matematis dari plant. Hasil akhir dari tahap ini adalah perhitungan dan model yang siap untuk disimulasikan dan dianalisa. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Berisi pembahasan hasil pengujian melalui simulasi dari pemodelan matematis plant. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Berisi kesimpulan yang diperoleh dari bab sebelumnya yaitu hasil dan pembahasan terkait tujuan dari penelitian dan juga saran yang diberikan untuk kajian lebih lanjut dari skripsi ini. 5