Analisa safety, manajemen resiko dan pengendalian pada sistem pengendalian level LP Drum waste heat boiler di pt.petrokimia gresik Oleh : Rewijian Gayuh Wisudana (2407100052) Dosen Pembimbing : Imam Abadi, ST. MT NIP. 19761006 199903 1 002
Latar Belakang Mengutamakan Safety untuk mengurangi kegagalan plant penghasil produksi dan keselamatan pekerja dengan analisa safety Sebuah pabrik didirikan berdasar asas ekonomi yaitu dengan modal seminimnya untuk menghasilkan produk semaksimal mungkin,untuk mencapai tujuan tersebut maka dapat dilakukan dengan memaksimalkan 3 elemen penting yaitu efisien,akurat dan safety Mengefisiensikan pengeluaran sebuah plant yang beroperasi menggunakan analisa manajemen resiko Menganalisa dampak instrument yang memiliki nilai kegagalan sekian terhadap keakuratan sistem pengendalian yang ada
P&ID WHB PT.PETROKIMIA GRESIK
Tinjauan Pustaka Bagus, Andhika. Study Reliability Safety and Quality pada Instumen di Waste Heat Boiler PT Petrokimia Gresik, Surabaya: Teknik Fisika ITS.,2010 Merpati, Lelita. Study Risk Management pada Feed Reboiler Heater di Unit VDU dengan Menggunakan metode Hazard and Operabilty (HAZOP) dan Fault Tree Analysis (FTA). Surabaya: Teknik Fisika ITS.,2009 Ching, Jianye. Equivalence between reliability and factor of safety, ProbabilisticEngineering Mechanics vol 24, pp 159 171,2009
permasalahan Bagaimana menentukan nilai safety integrity level (SIL) komponenkomponen pengendalian level LP Drum pada waste heat boiler PT. Petrokimia Gresik dan meningkatkannya hingga menjadi standar yang ditentukan? Menganalisa resiko resiko yang terjadi dari kegagalan komponenkomponen pada waste heat boiler PT.Petrokimia Gresik dari segi biaya dan waktu yang dihabiskan? Dampak kinerja sistem pengendalian level LP Drum bergantung nilai p j p g g g tingkatan SIL LP Drum waste heat boiler PT. Petrokimia Gresik melalui simulasi MATLAB?
Batasan Masalah Unit yang dianalisa adalah LP Drum waste heat boiler Data data yang digunakan diperoleh dari data maintenance tahun 2005 2011,data kuisioner untuk mendapatkan data overhaull dari tahun 1993 sd. 2005 dan wawancara dengan petugas yang menangani permasalahan yang terkait Standard d yang digunakan adalah dlhiec61508 Analisa manajemen resiko dibatasi pada segi biaya dan waktu Analisa pengendalian hanya ditekankan pada penyimpangan respon sistem terhadap set point
TUJUAN Menghasilkan SIL yang komprehensif pada pengendali level LP Drum dengan standard yang ada untuk pabrik petrochemical Mengetahui kerugian/resiko yang ditanggung PT.Petrokimia Gresik jika terjadi kegagalan komponen dan biaya yang dibutuhkan untuk retrofit sistem pengendalian level LP Drum Menganalisa dampak kinerja sistem pengendalian levelpadaunitlpdrumwhbpt.petrokimiagresik yang berkorelasi dengan nilai SIL
Metodologi Penelitian SIL MANAJEMEN RESIKO PENGENDALIAN
Laju Kegagalan 0,00120 0,00100 0,00080 0,00060 Laju kegagalan LCV 22210 Laju kegagalan LT 22210 0,00040000 0 Lajukegagalan LIC 22210 0,00020 0,00000
Safety Integrity Level Nilai SIL saat t = 8760 dan t = 148920 Instrument t λ(t) PFD RRF SIL LCV 22210 LT 22210 LIC 22210 Nilai SIL total LP Drum 8760 0,00010 0,42235 2,36768 SIL 1 148920 0,00095 70,9785 0,01409 SIL 1 8760 0,00008 0,36122 2,76839 SIL 1 148920 0,00035 26,1389 0,03629 SIL 1 8760 0,00000560000056 0,0243702437 41,03524 SIL 1 148920 0,0003110 23,16000 0,04318 SIL 1 t PFD RRF SIL 8760 0,80794 1,2377156 SIL 1 148920 120,2774 0,0083141 SIL 1
Retrofit Sistem LP Drum Untuk meningkatkan SIL dilakukan retrofit sistem pengendalian level LP Drum dengan meredundantkan instrument yang memiliki nilai SIL belum standart,yaitu LCV 22210 dan LT 22210 dan melakukanpreventive maintenance untukketigaketiga komponennya.
KEHANDALAN 1,20000 1,00000 0,80000 0,60000 0,40000 Kehandalan LCV 22210 Kehandalan LT 22210 Kehandalan LIC 22210 0,20000 0,00000 Tingkatan SIL dapat menunjukkan bahwa semakin rendah nilai tingkatan SIL maka semakin rendah juga kehandalannya,hal tersebut tentunya mempengaruhi fungsi kerjanya
Preventive maintenance Preventive Maintenance ( LCV 22210) T = 2300 jam Preventive Maintenance ( LT 22210) T = 700 jam 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 NO PREVENTI VE PREVENTI VE 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 NO PREVENTIV E PREVENTIV E Kehandalan Kehandalan 0,100 0,000 REAL PLANT 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 7800 8400 9000 9600 Waktu Operasional (jam) Waktu Operasional (jam) 1,20000 1,00000 0,80000 LIC 22210 0,60000 NO PREVENTIVE 0,40000 PREVENTIVE 0,20000 REAL PLANT 0,00000 00000 REAL PLANT 0 1600 3200 4800 6400 8000 9600 16000 24000 32000 40000 48000 56000 64000 72000 80000 88000 96000 104000
PERHITUNGAN Nilai PFD LP Drum sebelum Retrofit : 0,80794 Untuk meningkatkan nilai SIL maka dilakukan penurunan PFD dengan cara memparalelkan komponen LCV 22210 dan LT 22210 sesuai dengan rumus dibawah ini,dengan rentang preventive untuk LCV 22210 = 2300 ; LT 22210 = 700 ; LIC 22210 = 15000 PFD paralel = PFD1*PFD2 [IEC 61508]
SIL setelah retrofit Instrument PFD awal PFD redundant PFD Total LCV 22210 0,034561 0,001194 0,00233 LT 22210 0,000023000023 0,000063000063 1 SIL SIL 2 LIC 22210 0,019573 0,001074 BACK TO TOP MENU
Manajemen Resiko Tujuan manajemen resiko adalah mengetahui seberapa besar biaya yang dikeluarkan pihak PT.Petrokimia untuk peningkatan SIL 1 menjadi SIL 2 Berdasarkan Nilai Likelihood Menganalisa resiko resiko yang terjadi berdasarkan perkiraan jumlah kerusakan selama satu tahun,dari nilai likelihood dapat ditentukan berbagai macam perkiraan resiko resiko yang diakibatkan dari kegagalan LP Drum Likelihood = Jam Operasional MTTF (jam) Berdasarkan Konsekuensi Resiko Menganalisa resiko berdasarkankerugian kerugian yang diderita perusahaan jika terjadi kegagalan dengan jumlah kegagalan sejumlah nilai likelihood BACK TO TOP MENU
Berdasarkan Perkiraan Jumlah Kerusakan Selama satu tahun Nama Komponen Likelihood (kali) LCV 22210 0,78 Positioner LCV 22210 0,44 Plug LCV 22210 041 0,41 Seat Ring LCV 22210 0,54 Body LCV 22210 0,54 Gasket LCV 22210 0,57 I/P LCV 22210 0,55 Balance Seal LCV 22210 055 0,55 LT 22210 0,68 Displacer LT 22210 0,31 Transmitter LT 22210 0,14 LIC 22210 0,10 BACK
Konsekuensi Resiko Resiko Berdasarkan Pergantian Komponen Resiko biaya preventive maintenance Nama Komponen Biaya Penggantian Komponen LCV 22210 Rp 75.000.000,00 Positioner LCV 22210 Rp 5.500.000,00 Plug LCV 22210 Rp 34.480.000,00480 000 00 Seat Ring LCV 22210 Rp 4.000.000,00 Body LCV 22210 Rp 21.558.000,00 Gasket LCV 22210 Rp 3.000.000,00 I/P LCV 22210 Rp 2.100.000,00 Balance Seal LCV 22210 Rp 3.600.000,00 LT 22210 Rp 17.000.000,00 Displacer LT 22210 Rp 6.700.000,00 Transmitter LT 22210 Rp 11.505.000,00 LIC 22210 Rp 783.044.000,00 TOTAL Rp 967.487.000,00 Instrument Jumlah pegawai Upah/jam Preventive Per tahun Total LCV 22210 3 Rp 27.696 4 Rp 332.352 LT 22210 3 Rp 19.364 12 Rp 697.104 LIC 22210 3 Rp 20.000 0,6 Rp 36.000 TOTAL Rp 1.065.456
Resiko Berdasarkan biaya pekerja BACK Nama Komponen Likelihood/tahun MTTR Jumlah Tenaga Upah (kali) (jam) Kerja per jam Total LCV 22210 0,78 0,882534 3 27696,00 Rp 56.888,29 Positioner LCV 22210 0,44 0,887743 3 27696,00 Rp 32.740,77 Plug LCV 22210 0,41 0,960851 3 27696,00 Rp 32.412,77 Seat Ring LCV 22210 0,54 0,869786 3 27696,00 Rp 38.796,28 Body LCV 22210 0,54 1,000000 3 27696,00 Rp 44.669,69 Gasket LCV 22210 0,57 1,089248 3 27696,00 Rp 51.732,54 I/P LCV 22210 0,55 1,000000 3 27696,00 Rp 45.827,66 Balance Seal LCV 22210 0,55 1,000000 2 27696,00 Rp 30.551,77 LT 22210 0,68 0,568477 3 19364,00 Rp 22.474,13 Displacer LT 22210 0,31 0,598121 2 19364,00 Rp 7.140,59 Transmitter LT 22210 0,14 0,500000 3 19364,00 Rp 4.050,07 LIC 22210 0,10 0,400000 3 20000,00 Rp 2.398,69 TOTAL Rp 369.683
P&ID LP Drum
Model Matematis LP Drum Berdasarkan kesetimbangan massa dapat digunakan untuk memodelkan LP Drum secara matematis Hukum Kesetimbangan Massa Dimana: Maka: Keterangan:
Fungsi Alih LCV 22210 Secara umum fungsi alih dari level control valve dapat didekati dengan persamaan dibawah ini: Mencari nilai Kv Maka Nilai Gain Total Nilai K: Gain I/P:
Mendapatkan Nilai Time Konstan LCV 22210 Untuk mendapatkan time konstan efektif control valve,diperoleh berdasarkan hubungan waktu stroke,perfreksional terhadap posisi valve dan perbandingan konstanta inferent terhadap waktu stroke yang dinyatakan Maka Fungsi Alih LCV 22210
Fungsi Alih LT 22210 Secara umum fungsi alih dari level transmitter dapat didekati dengan persamaan dibawah ini: Gain Transmitter Maka Fungsi Alih Transmitter
Model Simulasi LP Drum Data Plant Untuk menentukan nilai Kp,Ti,Td yang Kp: 2,43 baru maka dilakukan uji dengan matode Ti :1,20004 open loop Ziegler Nichols Td :0,1
Hasil Uji Open Loop ZN Dari grafik tersebut maka dapat menentukan Nilai L sebesar 1 dan Nilai T sebesar 3 maka: Tipe Kontroller Kp Ti Td P T/L 0 PI 0,9 T/L L/0,3 0 PID 1,2 T/L 2L 0,5L P = 3,6 Ti = 2 Td = 0,5
Simulasi PID controller pada LP Drum Parameter Ti Parameter Td
Pengujian Hasil Simulasi Untuk menentukan apakah nilai Kp,Ti,Td dan kevalidan hasil simulasi maka dilakukan beberapa pengujian,berikut merupakan beberapa pengujian yang dilakukan Uji Trekking Set Point Uji Penambahan Load Pada LCV 22210 Uji Pengurangan Load Pada LCV 22210 Hasil Dampak nilai SIL Terhadap Pengendalian Uji Noise Pada LT 22210 BACK TO TOP MENU
Uji Tracking Set Point Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampu mengejar set point yang ditentukan BACK
Uji Penambahan Load Pada LCV 22210 Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampu kembali menuju set point jika terdapat penambahan load yang tidak diinginkan BACK
Uji Pengurangan Load Pada LCV22210 Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampu kembali menuju set point jika terdapat pengurangan load yang tidak diinginkan BACK
Uji Noise Pada LT 22210 Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampu menjaga agar output sesuai atau mendekati set point jika terdapat gangguan pada LT 22210 BACK
HASIL RESPON NILAI SIL1 MEMPENGARUHI PENGENDALIAN PID PABRIK
HASIL RESPON NILAI SIL1 MEMPENGARUHI PENGENDALIAN TUNING PID
HASIL RESPON NILAI SIL2 MEMPENGARUHI PENGENDALIAN
HASIL RESPON NILAI SIL2 MEMPENGARUHI PENGENDALIAN
KESIMPULAN Tingkatan SIL LP Drum saat ini pada tingkatan SIL 1,maka dilakukan retrofit dengan cara meredundantkan LCV 22210 dan LT 22210 yang menghasilkan SIL 2 Preventive maintenance dilakukan k minimal i l2300 jam atau 95 hari sekali kliuntuk LCV 22210, sedangkan untuk LT 22210 minimal setiap 700 jam atau 30 hari dan LIC 22210 setiap 15000 jam atau 20,83 bulan untuk menjaga agar unit pengendalian tetap pada SIL 2 Berdasarkan nilai i likelihood lih didapatkan komponen dari gasket LCV 22210 mengalami kerusakan paling sering yaitu 0,78 kali/tahun,hal tersebut berbanding lurus dengan kehandalan LCV 22210 sebesar 0,00096 yang merupakan kehandalan terburuk dari lainnya pada saat t = 148920 atau 17 tahun. Untuk meningkatkan SIL PT.Petrokimia Gresik harus mengeluarkan biaya sebesar Rp 92.000.000 untuk mengadakan redundant komponen LCV 22210 dan LT 22210, sedangkan untuk biaya preventive maintenance dibutuhkan biayarp 1.065.456/tahun Nilai tingkatan SIL yang terintegrasi dengan reliability berpengaruh pada keakuratan respon pengendalian,yaitu Fungsi laju kegagalan yang semakin meningkat menyebabkan sistem control tidak mampu mengejar set point yang telah diberikan. Nilai Kp, Ti, Td hasil tuning berturut turut sebesar 3,6 ; 2; 0,5
Daftar Pustaka Bagus, Andhika. Study Reliability Safety and Quality pada Instumen di Waste Heat Boiler PT Petrokimia Gresik, Surabaya: Teknik Fisika ITS.,2010 Merpati, Lelita. Study Risk Management pada Feed Reboiler Heater di Unit VDU dengan Menggunakan metode Hazard and Operabilty (HAZOP) dan Fault Tree Analysis (FTA). Surabaya: Teknik Fisika ITS.,2009 Putro, Hantoro. A. Redesain Basic Process Control System (BPCS) Dan Safety Instrumented Sytem (SIS) Untuk Memenuhi Safety Integrity Level (SIL) Pada Burner Package Boiler Di Pt Pupuk Kaltim Bontang,, Surabaya: Teknik Fisika ITS., 2009 Ebeling,Charles E. 1997. An Introduction to Reliability and Maintainability Engineering, The McGraw Hill Companies, Singapore. AndrijaVolkanovski Volkanovski,dkk, Application of the Fault Tree Analysis for assessment power system reliability, Reliability Engineering and System Safety, Vol 94, 2009,pp 1116 1127. A. R. Qureshi, The role of hazard and operability study in risk analysis of major hazard plant, Snamprogetti Ltd., Hampshire RG 21 277, UK
SEKIAN DAN TERIMA KASIH SEMOGA BERUBAH MENJADI REWIJIAN GAYUH WISUDANA,ST