BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Masalah Pemanfaatan Gas Alam sebagai salah satu penghasil energy alternative saat ini, Natural Gas yang sering kita dengar serta kita kenal dengan istilah Gas CNG (Compressed Natural Gas), Gas CNG sendiri sudah mulai banyak dibicarakan dan diaplikasikan dalam dunia industry dan dunia otomotif transportasi. Gas CNG yang berasal dari gas alam, tersusun atas gas metana (CH 4 ) sebagai senyawa kimia paling banyak. Dan berikut adalah senyawa-senyawa kimia penyusun CNG, Hidrogen (H 2 ) = 1,82%, Metana (CH 4 ) = 93,33%, Etilena (C 2 H 4 ) = 0,25%, Karbonmonoksida (CO) = 0,45%, Karbondioksida (CO 2 ) = 0,22%, Nitrogen (N 2 ) = 3,40%, Oksigen (O 2 ) = 0,35%, Hidrogen sulfida (H 2 S) = 0,18%. Sumber Gas alam jenis Natural Gas diperoleh dari suplai salah satu perusahaan BUMN Badan Usaha Milik Negara, yaitu PGN Perusahaan Gas Negara, dengan melalui jalur pipa yang tersambung secara online. Produksi gas CNG dihasilkan oleh sebuah Mother Station atau sering kita kenal dalam istilah bahasa Indonesia sebagai SPBBG Stasion Pengisihan Bahan Bakar Gas. Didalam proses produksi untuk menghasilkan Gas CNG, diperlukan proses yang cukup rumit dikarenakan proses produksi harus melewati beberapa tahapan. Tahapan produksi Gas CNG dimulai dari sistem penyaluran gas secara online, penyaringan gas, pemisahan kandungan air pada gas dengan memakai system Dryer atau pemanasan. Proses pemanasan dilakukan agar diperoleh hasil produksi Gas CNG dengan kualitas yang bagus, proses selanjutnya adalah proses pemampatan atau kompresi Gas alam. Didalam tahapan - tahapan produksi Natural Gas ini, sangat memerlukan beberapa dukungan peralatan CNG diantaranya, alat penyaringan gas dan pemisah kandungan air dengan memakai system dryer, meter dispenser, tekanan kompresi pada mesin compressor, kesetabilan RPM gas engine, kesetabilan switch dan relay seta alat pengontrol lain seperti PLC Programmable Logic Control. Pada proses pemampatan Natural Gas biasanya dilakukan dengan memakai Mesin Compressor Natural Gas yang digerakan oleh motor Gas Engine ataupun 1
Electric Motor Driven yang dikontrol oleh switch dan relay atau jug a bisa dikontrol alat pengontrol seperti PLC Programmable Logic Control. Pada saat proses compressor melakukan pemampatan Natural Gas maka akan menimbulkan tekanan yang sangat tinggi, hal ini menyebabkan alat alat produksi gas CNG harus mempunyai kualitas dan kekuatan yang terjamin dan bisa dipertanggung jawabkan, sehingga keselamatan kerja menjadi prioritas utama. Didalam decade ini banyak sekali kemajuan tehnologi computer, internet dan sebagainya, dari kemajuan tehnologi ini juga sangat berdampak pada kemajuan tehnologi industry terutama tehnologi industry dalam produksi gas CNG. Kemajuan tehnologi produksi gas CNG hal ini terbukti dengan adanya peningkatan yang luar biasa dari hasil industry baik untuk memenuhi ke butuhan Gas untuk umum (industry dan transpotasi) atau memenuhi kebutuhan pribadi (perumahan dan apartemen), selain peningkatan hasil produksi kemajuan tehnologi ini juga meningkatkan kualitas system keamanan dari pengontrol compressor Natural Gas, di era tahun 1996 pengontrolan compressor natural gas hanya melalui switch dan relay akan tetapi diera tahun 2000 pengontrolan compressor natural gas sudah dilakukan oleh PLC, perkembangan dan perubahan tehnologi inilah yang melatarbelakangi penyusuan tugas akhir ini. Didalam SPBBG PT Petrossgas memiliki beberapa alat yang sangat vital dan sangat mempengaruhi hasil produksi Gas CNG, diantaranya yaitu : compressor Gas, Gas Engine penggerak compressor, PLC Programmable Logic Control. Compressor Natural Gas adalah merupakan suatu alat yang berfungsi untuk memproduksi dan menghasilkan Natural Gas yang bertekanan tinggi. Natural Gas yang dimampatkan ( bertekanan tinggi ) berfungsi agar Natural Gas tersebut bisa dimasukan ke dalam tabung tabung penyimpanan Gas, baik itu tabung penyimpanan untuk kendaraan pribadi dan kendaraan transportasi umum serta untuk mensuplai kebutuhan energy untuk industry yang dikirimkan melalui beberapa sekumpulan tabung yang diangkut oleh truck atau yang disebut dengan GTM Gas Transport Module, CNG Compressed Natural Gas yang dihasilkan akan disalurkan melalui pipa instalasi tekanan tinggi menuju Gas Cooler dan diteruskan ke Dispenser. Kestabilan kerja dari Compressor Gas sangat diperlukan karena alat ini bekerja 24 jam nonstop, didalam Compressor Gas terdapat komponen yang setiap 2
saat bergesekan, sehingga menimbulkan panas, aus dan kerusakan, sehingga alat ini sangat memerlukan perawatan berkala agar umur dari setiap komponen Compressor Natural Gas bisa lebih lama dan tidak mudah rusak. Gas Engine penggerak Compressor adalah merupakan suatu alat berbentuk mesin yang berbahan bakar gas yang berfungsi sebagai penggerak dari Compressor Gas agar poros engkol bisa berputar sehingga system compressor bekerja normal menghasilkan gas bertekanan tinggi. Gas Engine terdiri atas beberapa komponen yang bekerja secara bergesekan terus menerus dan komponen bertegangan tinggi arus DC, alat atau komponen bertegangan tinggi arus DC ini digunakan oleh mesin untuk melakukan proses pembakaran pada saat setelah akhir langkah kompresi, sehingga dari pembakaran ini menghasilkan gerakan putaran engkol dari mesin, putaran engkol dari mesin ini dimanfaatkan untuk menggerakan Compressor Gas guna untuk memampatkan Natural Gas agar dapat menghasilkan gas bertekanan tinggi. Gas Engine sebagai salah satu penggerak kompresor, pada saat ini SPBBG PT Petross Gas menggunakan type Gas Engine yang diproduksi oleh Doosan GV 180 TIC, peralatan ini adalah merupakan product Doosan, DAEWOO Industry, CO. LTD Korea, yang sudah menjadi satu packet dengan alat pengontrolnya, baik pengontrol dengan menggunakan switch dan relay ataupun dengan memakai pengontrol PLC. PLC Programmable Logic Control control adalah merupakan suatu kumpulan alat electronic yang berfungsi mengontrol system produksi Gas CNG. Ada beberapa system pengontrolan yang dilakukan PLC, diantaranya : 1. Mengontrol beberapa katup buka dan tutup (valve ) diantaranya ; katup buka tutup untuk jalur Gas sumber dari PGN, katup buka tutup gas engine, katup buka tutup tangki pengumpul gas yang tersisa (blowdown), katup buka tutup dispenser pengisian ke pelanggan. 2. Mengontrol batas tekanan Natural Gas. 3. Mengontrol kipas pendingin gas CNG (heat exchanger). 4. Mengatur dan mengontrol kerja Gas Engine. 5. Mengontrol temperature dan tekanan setiap tahapan kompresi pada Compressor natural Gas. 6. Mengontrol pompa oli compressor Natural Gas. 3
Alat pengontrol kerja alat produksi CNG baik berupa switch dan rely serta yang menggunakan PLC (Programmable Logic Control) control yang digunakan oleh SPBBG PT Petross Gas adalah dengan memakai product dari LS, LG Electric Industry, CO. LTD Korea. Pengontrolan yang dilakukan oleh switch dan relay ataupun oleh control PLC Programmable Logic Control ini sangat menentukan hasil dari produksi Gas CNG serta keamanan dari alat alat poduksi gas CNG. Didalam tugas akhir ini akan banyak dibahas tentang proses perubahan tehnologi yang terjadi pada pengontrol gas engine dan compressor Natral Gas generasi pertama GEO 250 HP yang masih menggunakan pengontrol switch dan relay yang mengalami perubahan serta perbaikan menuju ke generasi kedua GEO CII 350HP yang menggunakan control PLC (Programmable Logic Control) 2. Rumusan Masalah Berdasarkan Latar Belakang dapat dirumuskan beberapa masalah antara lain: a. Bagaimana proses perubahan tehnologi pengontrolan sistem kerja dari gas engine dan compressor natural gas dalam sistem produksi gas CNG b. Bagaimanakah proses penerapan aplikasi pemanfaatan program PLC untuk meningkatkan keamanan dan hasil produksi gas CNG. 3. Batasan Masalah Batasan masalah dalam pembuatan Tugas Akhir ini adalah: a. Analisa sistem pengontrolan cara kerja gas engine dan compressor natural gas dengan menggunakan aplikasi switch dan relay. b. Analisa sistem pengontrolan cara kerja gas engine compressor natural gas dengan menggunakan aplikasi PLC Programmable Logic Control. c. Analisa unjuk kerja dari perubahan dan perbaikan tehnologi pengontrol kerja dari gas engine dan compressor natural gas. 4. Tujuan Penelitian a. Untuk menambah pengetahuan semua pembaca pada umumnya dan untuk menambah pengetahuan penulis pada khususnya, masalah perubahan tehnologi industry dalam produksi Gas CNG Compressed Natural Gas sebagai penghasil energi altenatif. 4
b. Agar semua pembaca bisa lebih mengetahui semua manfaat, safetyness dari Gas CNG Compressed Natural Gas sebagai Gas alternatif untuk pemenuhan semua kebutuhan manusia. c. Dari penulisan dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan tambahan pengetahuan pembaca dan penulis tentang aplikasi PLC Programmable Logic Control dalam membantu mempermudah pengontrolan dari sebuah sistem produksi, baik itu untuk produksi Gas CNG ataupun produksi lainya. 5. Metodologi Penelitian Metode penelitian yang digunakan untuk menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini adalah dengan menggunakan : a. Metode kajian pustaka. Studi pustaka dilakukan untuk memperoleh informasi tentang teori dasar, prisip kerja, dan pemograman pada PLC Programmable buku manual LS PLC, Diktat perkuliahan serta beberapa sumber lain yang berhubungan dengan pokok pembahasan Tugas Akhir. - PENGENALAN PLC Programmable Logic Controller Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses kerja sebuah alat sebuah mesin. Proses yang dikontrol PLC ini dapat berupa data kerja dari beberapa sensor untuk dirubah menjadi sebuah data perintah ke actuator yang dilakukan secara kontinyu, seperti pada system servo untuk mengatur RPM gas engine atau hanya melibatkan kontrol dua keadaan antara keadaan aktif dan keadaan tidak aktif yang dilakukan secara berulang ulang, seperti yang sering kita jumpai pada mesin sistem konveyor, pengaturan temperatur tungku (boiler) dan alat lainnya. Pada gambar 1.1 dibawah ini memperlihatkan konsep dasar dalam system pengontrolan yang dilakukan oleh sebuah PLC secara umum, baik untuk pengontrolan system produksi Gas CNG ataupun untuk industry lainya. 5
Gambar 1.1 Diagram konseptual aplikasi PLC Walaupun istilah PLC secara bahasa berarti pengontrol logika yang dapat diprogram, tapi pada kenyataannya PLC secara fungsional tidak lagi terbatas pada fungsi-fungsi logika saja. Sebuah PLC dewasa ini dapat melakukan perhitunganperhitungan aritmatika yang relative kompleks, fungsi komunikasi, dokumentasi dan lain sebagainya, sehingga dengan alasan ini dalam beberapa buku manual, istilah PLC sering hanya ditulis sebagai PC - Programmable Controller saja. Untuk lebih memahami prinsip kerja alat pengontrol gas engine dan alat pengontrol compressor natural gas, dalam hal ini penulis akan memaparkan semua teori kerja dari semua alat produksi gas CNG dengan didasarkan atas referensi dari buku manual gas engine yang dikeluarkan oleh Doosan Co. LTD. Dan system kerja dari compressed Natural Gas generasi pertama GEO 250HP dan generasi kedua GEO CII 350HP yang dikeluarkan oleh Kwangshin Machine Indutry.Co.Ltd, didalam suusunan tugas akhir ini akan dibahas semua tentang prinsip kerja pengontrolan dari Gas engine dan Mesin Compressed Natural Gas generasi pertama tipe GEO 250 HP dan generasi kedua tipe GEO CII350HP product dari Kwangshin. 6
Gambar 1.2a Compressed Natural Gas type GEO B250 HP Gambar 1.2b Compressed Natural Gas type GEO B250 HP - Pengenalan prinsip kerja compressor Compressor secara sederhana bisa diartikan sebagai alat atau mesin yang digunakan untuk memampatkan (menekan) udara atau gas. Pada kehidupan seharihari, anda mungkin sering berhubungan dengan compressor seperti hal nya ketika anda ingin memompa ban motor atau mobil anda, hanya saja saja dalam kehidupan sehari-hari biasanya disebut dengan istilah pompa.fungsi compressor adalah untuk meningkatkan energi suatu compressible fluid atau gas dengan memberikan tekanan yang tinggi atau kecepatan yang tinggi atau juga ketinggian yang tinggi kepada fluida atau gas tersebut sesuai dengan hukum bernoulli. 7
Dengan tekanan atau kecepatan yang tinggi, maka kita bisa menggunakan energi ini untuk menggerakkan sebuah benda, contoh nya : pada mesin-mesin pneumatik, kulkas, AC (Air Conditioner) dan sebagainya. Selain itu, compressor juga bisa digunakan untuk menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir yang biasa disebut dengan compressor vacuum. Gambar 1.3 kompressor sederhana. Dasar prinsip kerja sebuah pompa dapat diperumpamaan pada proses pemompaan pada saat tekanan menjadi naik terus sampai melebihi tekanan di dalam ban, sehingga udara mampat dapat masuk ban melalui katup/pentil (valvel), karena diisi udara mampat terus menerus, tekanan di dalam ban menjadi naik. Jadi jelas dari contoh tersebut, proses pemampatan terjadi karena perubahan volume pada udara yaitu menjadi lebih kecil dari kondisi awal. Compresor GEO B250HP adalah alat pemampat atau pengkompresi natural gas ( Gas alam) dengan kata lain kompresor adalah penghasil Gas alam yang dimampatkan. Karena proses pemampatan, gas mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan (1atm). Kerja dari compressor GEO B250HP dimulai dari Natural gas yang mengalir pada katup masuk stage 1 (tahap1), aliran gas ini dari gari gas sumber berasal dari pipa yang tersambung langsung dengan sumber Gas (online), biasanya Natural gas yang masuk pada stage 1 mempunyai tekanan berkisar 2-8 bar, pada stage 1 gas akan dimampatkan sehingga sampai tekanan mencapai 20-50 bar 8
setelah itu gas akan diteruskan ke heat exchanger agar suhu temperature gas bisa terkontrol berkisar antara 100⁰C-130⁰C, setelah tahap penurunan suhu gas, maka gas bertekanan diteruskan ke proses pemampatan tahap 2 atau stage 2 Gambar 1.4 komponen Compressor GEO B250 HP Pada stage 2, ditahap ini aliran gas dari stage 1 akan dimampatkan lagi, sehingga sampai gas mempunyai tekanan mencapai 50-80 bar, setelah itu gas akan diteruskan ke heat exchanger agar suhu temperature gas bisa terkontrol berkisar antara 100⁰C-130⁰C, setelah tahap penurunan suhu gas, maka gas bertekanan diteruskan ke proses pemampatan tahap 3 atau stage 3. Pada stage 3, ditahap ini aliran gas dari stage 2 akan dimampatkan lagi sampai gas mempunyai tekanan mencapai 80-120 bar, setelah itu gas akan diteruskan ke heat exchanger agar suhu temperature gas bisa terkontrol berkisar antara 100⁰C- 130⁰C, setelah tahap penurunan suhu gas, maka gas bertekanan diteruskan ke proses pemampatan tahap 4 atau stage 4. Pada stage 4, ditahap ini aliran gas dari stage 3 akan dimampatkan lagi, sehingga sampai gas mempunyai tekanan mencapai 120-250 bar, setelah itu gas akan diteruskan ke heat exchanger agar suhu temperature gas bisa terkontrol berkisar antara 100⁰C-130⁰C, 9
setelah tahap penurunan suhu gas, maka gas bertekanan diteruskan ke proses penyimpanan sementara pada cylinder storage dan diteruskan ke dispenser. Dari semua tahapan yang terjadi dikompressor, semua dikontrol oleh PLC secara otomatis, mulai dari pengaturan suhu gas yang melalui heat exchanger, putaran kipas pendingin dengan kecepatanya yang diatur oleh PLC, agar suhu ideal Natural Gas dapat tercapai. Pada saat proses stage 1-4 ini berlangsung data informasi ini akan diteruskan ke PLC melalui data data dari sensor - sensor yang ada, data informasi ini akan dirubah PLC menjadi sebuah perintah ke setiap actuator. Pengontrolan oleh PLC, juga dilakukan pada pengontrolan system tekanan, sehingga tekanan Natural gas tidak mengalamita tekanan yang berlebihan (over preassure), selain itu masih benyak lagi beberapa pengntrolan yang dilakukan oleh PLC, semua proses pengontrolan ini akan dijelaskan dalam tugas akhir ini. Sedangkan untuk compressor yang masih covencional proses pengontrolan dilakukan oleh operator yang dibantu oleh switch dan relay. b. Metode kajian lapangan. Studi lapangan dilakukan untuk memperoleh informasi data data pendukung dari aplikasi PLC Programmable Logic Control pada proses pengontrolan dan pengaturan system produksi Gas CNG Compressed Natural Gas, serta permasalahan yang sering terjadi di lapangan. c. Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN Pada Bab ini akan dijelaskan tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metode pembuatan tugas akhir dan sistematika penulisan laporan. BAB II LANDASAN TEORI Pada Bab ini akan dijelaskan tentang teori-teori dasar tentang PLC beserta bagian dan komponen pendukungnya sebagai pedoman teori dalam pembuatan Tugas Akhir. 10
BAB III PERANCANGAN SISTEM. Pada Bab ini akan dijelaskan tentang perubahan tehnologi dalam mengaplikasikan tehnologi terbaru dari PLC dan juga akan dikupas tentang alasan alasan utama adanya perubahan dan penerapan tehnologi yang masih konvensional pengontrolan dengan peran operator yang dibantu switch dan rely menjadi sistem yang sudah dikontrol oleh PLC dengan secara komputerisasi mulai dari sistem penggerak Gas Engine GV 180 TIC beserta Compressor CNG serta beberapa komponen lainya yang mendukung prses produksi. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA Pada Bab ini merupakan hasil analisa penulis untuk menjelaskan tentang keunggulan dari unjuk kerja compressor generasi kedua GEO CII 350HP yang sudah menggunakan pengontrolan PLC dibandingkan dengan unjuk kerja compressor generasi pertama GEO 250 HP. Selain keunggulan unjuk kerja yang sudah dijelaskan, dijelaskan pula hasil analisa pengaruh dari penggunaan compressor generasi kedua ini ke dalam peningkatan efisiensi kuantitas dan kualitas serta keamanan kerja pada saat produksi Gas CNG, karena pada compressor generasi kedua sudah di control oleh beberapa sensor dan alat deteksi. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Berisikan kesimpulan dan saran, daftar pustaka serta beberapa lampiran sebagai referensi pedoman kerja. 11