1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Penyusunan tugas akhir ini terinspirasi berawal dari terjadinya kerusakan pada mesin boiler satu burner dengan dua bahan bakar natural gas dan solar bekapasitas 10 ton/jam disalah satu Plant di PT.Gajah Tunggal Tbk. disebabkan sistem kontrol yang tidak berfungsi, sehingga mengakibatkan over heating atau panas berlebih pada ruang bakar yang merusak mesin boiler, juga efek domino yang disebabkan oleh over heating tersebut akan berakibat sangat fatal bahkan mengancam keselamatan manusia. Alasan dijadikannya objek penyusunan tugas akhir dari mesin boiler berkapasitas 10 ton/jam ini adalah untuk menghindari kejadian yang serupa, dikarenakan tidak hanya biaya perbaikan yang relatif mahal jika terjadi kerusakan, tetapi juga faktor keselamatan dan keamanan lingkungan sekitar. Pada dasarnya sistem kontrol dari fabrikasi awal sudah memadai bagi operasional mesin boiler dan keselamatan manusia, akan tetapi masih diperlukan sitem pengaman bertingkat untuk menghindari hal yang tidak diinginkan. Bukan hanya itu, penyusunan tugas akhir ini juga nantinya diharapkan bisa lebih memudahkan operator mesin boiler dalam pengoperasian dan pengawasan, juga 1
2 perancangan modifikasi ini diharapkan bisa menghemat biaya pembuatan panel kontrol mesin boiler, karena menggunakan gabungan spare part bawaan mesin boiler tersebut dan spare part lokal yang ada pada stok gudang dan relatif mudah didapat. Pada intinya penyusunan tugas akhir ini diharapkan bisa memperbaiki sistem sebelumnya baik dari faktor keselamatan manusia, perawatan, operasional mesin boiler dan efisiensi biaya pembuatan panel kontrol, sehingga bisa dijadikan contoh bagi panel kontrol mesin-mesin boiler lainnya. Gambar 1.1 Boiler plant system energy flow diagram 1.2 Rumusan Masalah Dalam tugas akhir ini akan dilakukan perancangan modifikasi sistem kontrol pada panel boiler dengan bahan bakar natural gas dan solar berkapasitas
3 10 ton/jam pada PT.Gajah Tunggal Tbk. Perancangan diutamakan pada sistem keselamatan manusia dan operasional mesin tersebut, maka rumusan masalah yang terkait dengan hal tersebut diatas adalah sebagai berikut : 1. Pada rangkaian modifikasi panel boiler akan ditambahkan komponen smart relay untuk mengurangi pemakaian rangkaian konvensional, sehinga bagaimana input dan output yang akan digunakan, juga innstruksi dasar atau bahasa program dari smart relay tersebut agar compatible dengan rangkaian conventional yang digunakan? 1. Alasan mengapa menggunakan smart relay tidak menggunakan PLC (programmable logic controller) sebagai komponen kendali utama modifikasi panel kontrol boiler? 2. Pada pengawasan sistem otomasi pompa air pengisian (water feed pump), level air dikendalikan menggunakan water level controller and limiter dengan menggunakan sistem magnetic switch dan water level electrode guna menciptakan sistem pengamanan bertingkat, sehingga bagaimana menggabungkan kedua alat kontrol tersebut agar bisa berfungsi sesuai dengan perancangan? 3. Indikasi apa saja yang menyebabkan mesin boiler gagal pembakaran dan shut down seketika? 4. Komponen penganti apa saja yang digunakan untuk proses modifikasi panel kontrol ini, agar sesuai dengan rancangan yang diharapkan? 5. Pada sistem otomasi pembakaran burner boiler dikendalikan menggunakan pressure control yang difungsikan sebagai capacity regulator burner dengan cara pengendaliannya tergantung dari kondisi
4 tekanan uap pada tabung boiler, sehingga bagaimana perancangan dari pressure control tersebut agar kondisi tekanan uap bisa stabil? Flame Sensor Flame sensor Power Supply Supply Pressure Tranducer Pressure tranducer Fan Blower Burner Fan blower burner Oil Oil Pressure pressure return piping Return Piping Gas Pressure Switch Gas Pressure switch LGK Burner Control Unit BURNER CONTROL UNIT ( LGK ) Servo Motor Servo motor Ignitor / Ignitor Ignition Unit Modulating Control Modulating control Solenoid Valve Solenoid valve Pressure Switch Pressure Switch Control water Feed feed pump Pump Water Level Control Water level Control Input Unit Smart Relay Smart Relay Output Unit Alarm and Foult Output alarm & collective foult Gambar 1.2 Boiler control block diagram 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dari penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Mekanisme cara kerja dari perpaduan burner control unit, motor servo dan flame sensor merupakan hasil fabrikasi yang sudah diprogram secara electric - mechanical terperinci dan rumit, sehingga pembahasannya hanya sebatas input dan output yang digunakan dengan penjelasannya pada skema dasar rangkaian.
5 2. Pembahasannya tidak mencakup mengenai perancangan konstruksi piping dan operasional mekanik seperti jenis dan ukuran pipa air atau cerobong api yang digunakan, cara kerja safety valve, pemilihan jenis pompa pengisian ruang air mesin boiler, fungsi ekonomizer, bak condensate dan sebagainya. 3. Tidak membahas cara perawatan mesin boiler, seperti jadwal dan cara perawatan lorong api, penggunaan jenis obat atau bahan kimia yang digunakan untuk air pada pompa pengisisan dan jenis bahan bakar burner boiler baik nilai kalori atau perbandingan konsumsi bahan bakar dengan air untuk meghasilkan nilai tekanan dan suhu uap tertentu. 4. Tidak membahas besaran setting atau parameter dan cara penggunaan atau pemasangan spare part atau komponen komponen yang digunakan baik pada panel kontrol maupun unit mesin boiler. 5. Studi kasusnya hanya untuk ruang lingkup aplikasi sistem kendali panel kontrol boiler jenis tertentu, terutama untuk panel kontrol mesin boiler dengan jenis dual feul oil and gas burner type RGL70/2-A dengan merk Weishaupt buatan Jerman. 1.4 Tujuan Peneliatian Dari penelitian dan perancangan ini diharapkan akan memperoleh hasil sebagai berikut : 1. Sistem perancangan keamanan bertingkat pada mesin boiler akan mencipakan keselamatan kerja baik operator ataupun lingkungan sekitar terhadap bahaya ledakan dan kebakaran dengan cara penambahan sistem
6 water level control menggunakan magnetic switch, dan pengaman over pressure dengan capacity regulator burner. 2. Dengan modifikasi panel mesin boiler ini, selain pembaharuan spare part yang digunakan juga pengarsipan gambar rangkaian kontrol baru yang lebih mudah dimengerti oleh tehnisi panel listrik, sehingga diharapkan kedepannya akan lebih mempermudah dalam perbaikan jika ada kerusakan atau penambahan modifikasi panel kontrol selanjutnya dengan cara redrawing wiring control setelah modifikasi. 3. Penggunaan smart relay pada perancangan modifikasi panel boiler ini selain akan memudahkan dalam pembuatan wiring control, juga memudahkan operator dalam pengoperasian panel serta memudahkan analisa jika terjadi kerusakan pada alat. 4. Dengan digunakannya spare part lokal yang ada pada stok gudang, diharapkan jika terjadi kerusakan pada alat akan mempercepat proses perbaikan, sehingga tidak menggangu proses produksi. 5. Kinerja atau life time dari peralatan tergantung dari perlakuan terhadap kemampuan alat tersebut, menggunakan peralatan yang tepat guna diharapkan bisa meningkatkan kinerja dari mesin boiler tersebut. 1.5 Metodologi Penelitian Tugas akhir ini menggunakan metodologi penelitian sebagai berikut : a. Studi Pustaka Berisikan pembahasan teoritis melalui studi literatur dari buku-buku instruksi pengoperasian, manual mesin boiler, data sheet spare part, jurnal
7 ilmiah dan hasil pencarian internet yang berkaitan dengan dasar sistem kendali menggunakan smart relay dan sistem kontrol panel pada keselamatan mesin boiler. b. Studi Lapangan Data diambil langsung dari lokasi penelitian berdasarkan tinjauan, hasil pengecekan berkala dan keterangan dari pihak operator mesin boiler yang bertindak langsung sebagai pelaksana lapangan. c. Eksperimen Data diambil berdasarkan percobaan dan analisa sistem masing-masing alat atau spare part, sehingga hasil percobaan akan menentukan layak atau tidaknya alat tersebut untuk digunakan pada sistem keselamatan mesin boiler. 1.6 Sistematika Penulisan Penulisan tugas akhir ini akan dibagi dalam beberapa bagian sebagai berikut : Bab I, Pendahuluan Berisi tentang latar belakang pembuatan tugas akhir, motivasi dan tujuan pembuatan tugas akhir, pembatasan masalahnya, metodologi penulisan serta sistematika yang digunakan dalam penulisan laporan tugas akhir ini. Bab II, Landasan Teori Berisi tentang penjelasan teoritis dalam berbagai aspek terutama mengenai pengertian dari komponen-komponen atau spare part yang akan mendukung ke arah analisis dan perancangan tugas akhir yang dibuat.
8 Bab III, Metodologi Penelitian Yaitu dengan menggunakan metode penelitian gabungan antara metode studi pustaka, studi lapangan, dan eksperimen langsung dengan menjelaskan cara pengambilan dan pengolahan data menggunakan alat-alat analisis yang ada. Bab IV, Bagian Penting Modifikasi Berisi data awal yang selanjutnya diolah menjadi informasi yang akan dibahas pada bagian analisis. Bab V, Analisa Kerja Rangkaian Kontrol / Pemecahan Masalah Membahas tentang keterkaitan antar faktor-faktor dari data yang diperoleh dari masalah yang diajukan kemudian menyelesaikan masalah tersebut dengan metode yang diajukan dan menganalisa peroses dan hasil penyelesaian masalah sesuai dengan skenario yang telah dirancang. Bab VI, Kesimpulan dan Saran Pada bab ini, kesimpulan yang diperoleh dari serangkaian kegiatan terutama pada bagian analisis pengujiannya diungkapkan mengenai jawaban dari masalah yang diajukan penulis yang diperoleh dari hasil penelitian. Selain itu saran-saran pengembangan lebih lanjut dari tugas akhir yang telah dibuat dituliskan pada bab ini.