Studi Sistem Kontrol Dan Instrumentasi Level Pada Bak Menara Pendingin Di Pt. Pertamina (Persero) Refinery Unit (Ru) Vi Balongan, Indramayu

 

STUDI SISTEM KONTROL DAN INSTRUMENTASI LEVEL PADA BAK MENARA PENDINGIN di PT. PERTA PERTAMINA MINA (PERSERO) REFINERY UNIT (RU) VI BALONGAN, INDRAMAYU Lazyo Rahmando1) dan Sumardi, ST.MT2) JurusanJln. Teknik Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Prof. Elektro, Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia  E-mail :[email protected]

Abstrak PT. Pertamina (Persero) merupakan perusahaan minyak dan gas milik negara yang mengolah minyak mentah menjadi Bahan Bakar Minyak (BBM) dan Non Bahan Bakar Minyak (NBBM). Perusahaan ini telah berdiri sejak tahun 1957, dan mengalami banyak perubahan nama perusahaan, hingga pada tahun 2003 menjadi PT. Pertamina (Persero). Untuk memasok kebutuhan energi di dalam negeri, PT. Pertamina (Persero) membangun tujuh unit pengolahan minyak yang tersebar di Indonesia, salah satunya adalah RU VI VI Balongan yang terletak di Indramayu, Jawa. Barat Dalam menjalankan suatu proses, PT. Pertamina RU VI Balongan telah dilengkapi dengan banyak sistem kontrol loop tertutup, salah satu contohnya adalah sistem pengontrolan level air pada Cooling Water System. Sistem pengontrolan level air ini bertujuan untuk menjaga level air agar tetap sesuai dengan set point yang ditetapkan agar tidak merusak  pompa dan sesuai kebutuhan pada proses, kontrol valv valvee 56-LV-001 dig digunakan unakan un untuk tuk mengatur level air sedangkan sensor sensor element yang digunakan adalah tipe displacement.  Kata kunci : Cooling water system, Instrument, Displacement.

Abstract PT. Pertamina (Persero) is a state oil and gas company that process crude oil into fuel oil (BBM) and Non Fuel Oil (NBBM). This company has been established since 1957, and have many change company name, until 2003 became to PT Pertamina (Persero). To supply energy needs, PT. Pertamina Per tamina (Persero) built seven units of refinery unit oil and gas spreads in Indonesia, one of them is Refinery Unit VI Balongan that is located in Indramayu, West Java. In carrying out a process, PT. Pertamina RU VI Balongan has been equipped with many closed loop control system, for example is control system for water level in Cooling Water System. Water level control system is intended to keep level of water to the specified set point so it is not dangerous for pump and process need. Control Valve 56-LV-001 is an actuator that is used to control c ontrol the level of water, while the sensor element that used us ed is type displacement.  Keyword : Cooling water system, Instrument, Displacement.

1.Pendahuluan 1.1 Latar Belakang PT. PERTAMINA (persero) RU VI Balongan dibangun pada tanggal 1 September 1990. Kapasitas total yang dihasilkan dari kilang ini adalah 125000 BBL per stream day. Start up kilang minyak PT. PERTAMINA (persero) RU VI Balongan dilaksanakan pada bulan Agustus 1994, tetapi baru diresmikan oleh Bapak Presiden Soeharto pada tanggal 24 Mei 1995. Pengembangan yang sedang di laksanakan pada semua bidang sangat membutuhkan tenaga ahli terutama tenaga ahli yang mempunyai kemampuan di bidang rekayasa teknologi dan kopetensi keterampilan profesional. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro menjadi salah satu Fakultas yang dikenal dan diakui di Nasional

 

1) 

Mahasiswa Teknik Elektro UNDIP

2)  Dosen Teknik Elektro UNDIP 

maupun Internasional, dalam menghasilkan lulusan yang  profesional dan kompetitif. Di dalam dunia industri, dituntut suatu proses kerja yang aman dan berefisiensi tinggi untuk menghasilkan  produk dengan kualitas dan kuantitas yang baik serta deng dengan an waktu yang telah ditentukan.

1.2

Tujuan

Adapun tujuan penulisan laporan praktek industri ini adalah sebagai berikut: 1.  Mempelajari sistem kontrol dan instrumentasi pada 56 - LC - 001 A/B di PT. PERTAMINA PE RTAMINA (Persero) RU  – VI Balongan. 2.  Untuk mengetahui secara umum alat-alat yang dipakai sistem air pendingin CWSRU 56 - -ZTVI101 di dalam PT. PERTAMINA (Persero) Balongan.

 

3.

1.3

Untuk mengetahui pengaplikasian teori - teori yang di dapatkan dalam perkuliahan lapangan di PT. PERTAMINA (Persero) RU - VI Balongan.  

Pembatasan Masalah

Untuk memudahkan penyusunan laporan agar lebih terarah, maka penulis membuat batasan masalah untuk  penulisan laporan ini. Batasan masalahnya adalah sebagai  berikut: 1.  Teori dan prinsip dari Level Control dan Sensor tipe  Displacement   2.  Sistem kontrol dan instrumentasi pada 56 - LC - 001 A/B 3.  Alat yang dipakai dalam Sistem Air Pendingin

2.Dasar Teori 2.1 Air Pendingin Sistem pendinginan adalah suatu rangkaian untuk mengatasi terjadinya over heating (panas yang berlebihan)  pada mesin agar mesin bisa bekerja secara stabil. Air  pendingin adalah air yang berasal dari aliran air yang digunakan untuk penghilang panas dan tidak berkontak langsung dengan bahan baku, produk antara atau produk pr oduk akhir. Sistem air pendingin merupakan bagian yang terintegrasi dari proses operasi pada industri untuk  produktifitas pabrik yang kontinu. Sistem tersebut memerlukan pengolahan kimia yang tepat, tindakan  pencegahan dan perawatan yang baik. Kebanyakan proses produksi pada industri memerlukan air pendingin untuk efisiensi dan operasi yang  baik. Air pendingin sistem mengontrol suhu dan tekanan dengan cara memindahkan panas dari fluida proses ke air  pending yang kemudian akan membawa panasnya. Total nilai dari proses produksi akan menjadi berarti jika sistem  pendingin ini dapat menjaga suhu dan tekanan proses dengan baik. Memonitor & mengatur korosi, deposisi,  pertumbuhan mikroba, dan sistem operasi sangat penting untuk mencapai Total Cost of Operation  (TCO) yang optimal (Kumara dkk, 2013).

2.2

Sensor, Transmitter dan Transduser

Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran fisis menjadi tegangan atau arus listrik. Jenis sensor bermacam-macam antara lain sensor suhu atau sensor temperature, sensor cahaya, tekanan,  posisi, gerak dan besaran fisis lainnya. Transmitter   adalah pengubah besaran fisis dari sensing element  menjadi  menjadi sinyal pengukuran yang kemudian ditransmisikan ke control  element, berdasarkan sinyal keluarannya transmitter  dibedakan  dibedakan menjadi dua macam : a.  Pneumatic transmitter , yaitu transmitter   yang mampu mengubah besaran mekanik menjadi sinyal  pneumatic (tekanan) b.   Electric transmitter, di dalamnya terdapat detector armature  yang berfungsi sebagai transducer   yang

Dari sisi pola aktivitasnya, transducer dapat di bagu menjadi dua, yaitu : a.  Transducer  pasif,  pasif, yaitu transducer yang dapat bekerja  bila mendapat energy tambahan dari luar.  b.  Transducer  aktif,  aktif, yaitu transducer yang bekerja tanpa tambahan energy dari luar. Tetapi menggunakan energy yang akan diubah oleh transducer itu sendiri.

2.3

Kontroler

Kontroler merupakan piranti utama yang digunakan dalam menetukan aksi control pada sebuah  plant . Terdapt  bermacam-macam tipe dan aksi pengontrolan, pengontrolan, antara lain : 1.  On – Off Controller Jenis ini memiliki sinyal output maksimum dan minimum, on off saja. Controller ini dapat dikatakn sebagai digital controller , dimana dalam  pengoprasiannya hanya be bekerja kerja dalam konsisi bernilai high atau low 2.  Proportional Controller Jenis controller   ini menghasilkan output yang sebanding dengan inputnya trgantung dari sensitivitasnya. Yang juga tergantung pada  proportional Band (PB). Maksud dari PB yaitu  perubahan input yang yang menghasilkan 100% perubahan output controller. Secara matematis dapat dirumuskan dalam persamaan (1). MV = Kc E + b (1) Dimana Kc : gain controller   E : error B : harga awal manipulated variable Gain controller (K) ditentukan oleh besarnya nilai PB (Proportional Band) dimana hubungan keduanya ditunjukan oleh persamaan (2) K=100/PB Proportional controller   ini mempunyai kelemahan pada model system P, mempercepat time respon akan tetapi mengalami offset yang tinggi. Untuk mengatasinya digunakan Proportional Integral (PI) controller. 3.  Proportional – Integral Controller Proportional integral controller digunakan dalam aksi pengendalian untuk menghilangkan offset yang terjadi pada proportional controller. Perubahan konfigurasi yang ada di PI ini adalah adanya  proportional spring yang melawan proportional  bellows. 4.  Proportional - Integral – Derivative Controller Untuk menutup semua kekurangan dari  pendalian PI maka dibuat suatu pengendali yang menggabungkan unsur kendali secara proportional, integral, dan derivative dimana masing-masing  bertujuan untuk mempercepat reaksi system, menghilangkan offset dan mendapatkan energy tambahan pada saat ke load. Modeini disebut PID controller.

2.4

Control Valve

mengubah besaran mekanik menjadi sinyal elektrik.   Transducer dapat didefinisikan sebagai suatu piranti yang dapat mengubah suatu energy ke bentuk energy lain.

 

Control valve adalah elemen akhir control system loop. Fungsinya untukmengatur aliran fluida yang

 

melewatinya. Valve juga dapat dikatak sebagai actuator akhir dari control system loop yang dilakukan. Ditinjau dari tipe penggeraknya, control valve di bagi menjadi tiga macam: a.  Automatic Valve tipe Pneumatic  b.  Automatic Valve tipe Hydraulic c.  Automatic Valve tipe Electric

Sedangkan kelemahannya adalah mahal dan hanya produksi  berskala besar saja.

2.6  Yokogawa Centum CS 3000

Centum CS (Vigilant Plant ) adalah produk unggulan dari yokogawa dan merupakan smart system yang memiliki  beberapa konsep serta keunggulan dalam hal kemudahan maintenance dan monitoring suatu plant. Centum CS 3000 merupakan produk lanjutan dari Yokogawa Centum CS 2000 dengan beberapa  penyempurnaan, sistemgrafis konfigurasinya, dalam pemakaian,seperti serta sistem dan interfacekemudahan yang lebih  baik. Gambar 3 menunjukan logo Yokogawa Yokogawa Centum VP.

Gambar 3. Logo DCS Yokogawa Centum CS Gambar 1. Control Valve 

2.5  Distributed Control System Distributed Control System (DCS) adalah suatu sistem control yang terintegrasi terdiri dari beberapa controller yang diatur oleh computer station ( Man  Manchine Interfere) untuk mengendalikan, memonitor dan mengatur nilai-nilai proses dilapangan. Sebuah controller  pada DCS disebut juga sebagai Field Control Station  (FCS), Field Control Unit  (FCU),   (FCU), Process Manager , atau sebagainya DCS tersusun dari beberapa bagian, yaitu :  Engineering work station  (EWS), Field Control Unit   (FCU) dan Operation Work Station  (OWS), Operator console, Historian data, Human Interface Station (HIS). Arsitektur DCS dapat dilihat gambar 2.

3.Pembahasan 3.1 Plant Sistem Menara Pendingin Sistem air pendingin terdiri dari menara pendingin (56-K-101 A-F,56-K-102 A-F), jaringan distribusi, side filter   (56-S-101 A-C), 8 buah pompa sirkulasi CW (56-P-101 AF), side filter/start up pumps   (56-P-102) dan kebutuhan fasilitas- fasilitas pembantu yang lain. 56-P-101 C,F,G dan 56-P-102 digerakkan oleh motor, dan 56-P-101 56-P -101 A,B,D,E dan H digerakkan oleh steam turbine.

Gambar 4. HMI Cooling Water System 

Gambar 2. Arsitektur DCS

Keunggulan DCS sebagai teknologi modern saat ini ialah ; 1.  Maintenance mudah 2.  Waktu eksekusi lebih cepat 3.  Bila terjadi fail maka DCS mempunyai fitur redundant  atau  atau memiliki 1 memori yang stand by  mengcover memori yang sedang bekerja. 4.  Ketika akan ditambahkan plant  baru  baru akan lebih mudah instalsi dan programmingnya 

 

Menara dirancang untuk kapasitas 33.400 t/m. Mendinginkan air dari temperature 45,5°C dengan tipe counter flow, induced draft . Menara terdiri dari 12 cell dan fan dilengkapi dengan motor – motor. 12 induced draft   fan Selama normal operasi, air pendingin dipompa oleh 7  pompa dan 1 pompa standby, masing-masing pompa mempunyai kapasitas 700 m3/h dengan tekanan 4.4 kg/cm2. Masing-masing pompa sirkulasi air pendingin dilengkapi dengan auto srat sequence  bila tekanan turun (56-PI-002)  pada header discharge. Air pendingin didistribusikan melalui dua header supply utama, satu untuk on-site area dan yang lain untuk utility area, dan kembalinya melalui dua header kembali ke menara.

 

Make up level dikontrol oleh kontrol level (56-LC001 A dan B) yang di pasang pada bak menara pendingin (Cooling Tower Basin).

3.2

Proses Pengontrolan Level Air Menara Pendingin

Gambar 5. Diagram Pengontrolan Level Air Menara Pendingin  

 Level Transmitter  yang  yang digunakan untuk mengukur level yang mengalir pada sistem air pendingin ini adalah 56-LT-001 yang merupakan level transmitter yang bertipe displacement. Transmitter   tersebut memiliki pelampung yang berfungsi untuk mengukur level air yang diperoleh dari perbedaan gaya apung bedasarkan hukum archiemedes dan kemudian mengkonversi perbedaan gaya apung itu dalam besaran digital yang dapat menampilkan level  air  pada bak menara pendingin. 

3.2

Proses Instrumentasi Level Air Menara Pendingin

Loop Level Air Menara Gambar 6. Diagram Instrument Loop Pendingin 

Pada Gambar 6 diatas merupakan diagram Instrument loop yang merupakan diagram yang menjelaskan proses instrumentasi pada 56-LC-001 dari wiring kabel dilapangan hingga proses alamat di terminal hingga bisa di akses di control room. Pada bagian ini merupakan bagian pembacaan level air bak menara pendingin dari 56-LT-001 yang akan di transmisikan melalui address 50.JS.002. Selanjutnya wiring dari 56-LT-001 akan masuk M/S Rack no. 720 dengan  bagian Z1 alamat no. 21,22 dan no. no. 81,82. M/S Rack berfungsi sebatas terminal masuk dan keluarnya wiring instrumentasi di lapangan sehingga wiring dapat tertata dengan baik. Selanjutnya wiring dari M/S Rack akan masuk ke EB sebagai media penghubung dengan EFCD Rack no 720 dengan media kabel elco. Kabel

 

elco merupakan sekumpulan kabel serabut halus untuk instrumentasi. EFCD Rack berisi kontroler, ADC dan DAC. Dari kabel elco yang terhubung ke 56-LT-001 selanjutnya sinyal akan di konversi menjadi digital dengan ADC dengan alamat EA1 wiring no R7.2 dan R7.3. Dan selanjutnya akan di olah kontroler dengan alamat F4.1. Selanjutnya setelah data diolah, data akan di tampilkan di HMI di Refinery Central Control Room (RCCR) yang merupakan pusat proses kontrol di PERTAMINA PE RTAMINA RU – VI ini. DCS yang digunakan adalah Manufaktur Yokogawa CS – 3000. Setelah diolah di controller dan ditampilkan di HMI RCCR maka selanjutnya sinyal control dirubah menjadi analog dengan DAC dengan alamat EC0 R7.2 lalu ditransmisikan melalu media kabel elco hingga masuk ke M/S Rack no.742 bagian Z1 alamat no 23,24 lalu terhubung ke kontrol valve 56-LV-001 dengan alamat 50.JS.002.

4.Kesimpulan dan Saran 4.1 Kesimpulan Adapun yang dapat kami simpulkan dari hasil kerja  praktek yang telah dilaksanakan adalah sebagai berikut. 1.   pengontrolan level Air bak menara pendingin ini adalah agar menjaga level air pada bak pendingin di ketinggian 3.211 meter dari dasar Bak Air. 2.  Bila level air di bak menara pendingin kurang dari set  point menyebabkan cavitasi / angin masuk sehingga lifetime  dari  pump  untuk mengalirkan air ke proses dan utility berkurang. 3.  Sistem pengontrolan level air pada bak menara  pendingin menggunakan dua instrument  utama,  utama, yaitu : a)   Level Transmitter  sekaligus   sekaligus control dengan tag number  56-LT-001  56-LT-001  Level Control Valve dengan tag number  56-LV b)   56-LV001 4.  Berikut data yang diperoleh saat melakukan  pengamatan sistem pengontrolan level air   di bak menara pendingin. a)  SV atau set variable yang ditetapkan sebesar 75.0%  b)  PV atau process variable yang mengalir sebesar 75.9% c)  %MV atau movement valve sebesar 20.0% 5.  Sistem pengontrolan level air di bak menara  pendingin ini merupakan sistem dengan single loop control yang berupa feedback control. 6.  Metode tuning PID pada pengontrolan level air di bak menara pendingin ini menggunakan metode trial & error.   7.  Terdapat dua mode pengoperasian control valve  56LV-001, yaitu mode AUTO dan mode MANUAL. Ketika  flow yang mengalir di bawah set point , maka control valve  akan membuka katupnya lebih besar hingga  flow  yang mengalir sesuai dengan set point   yang telah ditentukan, begitu juga sebaliknya 8.  Dari ketiga metode untuk analisa respon kontroler PID tidak bisa dilakukan karena kekurangan data  pendukung.

 

4.2 Saran

Biografi

Adapun saran yang diusulkan setelah melakukan kerja praktek di PT PERTAMINA (Persero) RU – VI Balongan yaitu : 1.  Sebisa mungkin perusahaan tetap bisa menumbuhkan sikap profesionalitas terhadap para  pekerja untuk meningkatkan sistem keselamatan dan kesehatan kerja di lingkungan kerja perusahaan. 2.  Melakukan Maintenance dan Over Haul secara rutin dan sesuai denganagar anjuran Vendorproduk untuk menjaga performa dapat pihak memproduksi olahan minyak mentah yang optimal. 3.  Membantu dan mendukung mahasiswa dalam memberikan data yang dibutuhkan sehingga dapat dianalisa sistem yang ada di lapangan sehingga dapat diketahui apakah sistem tersebut sudah  bekerja optimal apa belum. 4.   Human Machine Interface  (HMI) pada  Refinery Central Control Room  (RCCR) sebisa mungkin di lakukan upgrading sehingga semua fungsi dapat di monitor secara lebih detail.

Lazyo Rahmando.  Lahir di Jakarta, 6

Mei

1994.

Saya

telah

 pendidikan dari SD Muhammadiya 12 Pamulang, SMPN 19 Jakarta, SMAN 47 Jakarta

dan

sekarang

[1]

[2]

[3] [4]

[5] [6]

P T. Sholihah, Rifatus. 2015.  Analisa Cooling Water PT. Pertamina RU VI – Balongan. Yogya: Universitas Islam Indonesia ekoharsono.wordpress.com/2012/08/29/mengenalinstrumentasi-04-control-valve-accessories/, diakses tanggal 7 Agustus 2015. http://www.geyosoft.com/2013/dasar-sistem-kontrol, diakses tanggal 10 Agustus 2015 Afrino, Rendi. 2015.  Laporan Pelaksanaan Kerja Praktek PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit  III Plaju – Sungai Gerong. Semarang: Universitas Diponegoro. Handbook Pertamina,  Dasar-dasar Pengukuran  Instrumentasi, 2008. Hariburhayati, Lina. 2015.  Mehitung Material  Balance dan Efisiensi Cooling Water 056-CT101. Yogya: Universitas Pembangunan

 Nasional. Pertamina. 1994. Pedoman Operasi Utilities. Balongan [8] Gumilar, Arie. 2011. Sistem Air Pendingin. Jakarta: STE. [9] Keister, Timothy. 2008. Cooling Water Management  Basic Principles and Technology. New York : ProChemTech International. [10] Ningsih, S.N., 2015.  Laporan Praktik Kerja  Lapangan PT. Pertamina (Persero) RU – VI  Balongan. Bandung : ITN. [11] Roepandi, Opan. 2008. Pengoperasian Sistem Air Pendingin. Surabaya : Pt. Indonesia Power. [12] Ogata, Katsuhiko.2010.  Modern Control  Engineering. New Jersey. Pearson Education. [7]

 

menempuh

 pendidikan di S1- Teknik Elektro di Universitas Diponegoro.

Semarang, 30 September 2015 Mengetahui dan Mengesahkan Dosen Pembimbing

Sumardi,, S.T.,M.T. Sumardi DAFTAR PUSTAKA

menempuh

 NIP 196811111994121001