1
ANALISA KEANDALAN, KEAMANAN DAN MANAJEMEN RESIKO PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS BLOK 2.2 DI PLTGU PT. PJB UP GRESIK DENGAN MENGGUNAKAN PENDEKATAN KUANTITATIF (Anugrah Okta Wisandiko, Imam Abadi) Jurusan Teknik Fisika – Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih – Sukolilo, Surabaya 60111 Abstrak Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) di PLTGU PT PJB UP Gresik merupakan salah satu pembangkit listik yang memanfaatkan bahan bakar berupa gas dan minyak. Unit PLTG beroperasi satu hari penuh dalam setahun, dimana sampai saat ini unit PLTG telah beroperasi selama 17 tahun. Namun selama 17 tahun unit PLTG itu beroperasi, masih sering mengalami beberapa permasalahan yaitu kegagalan melakukan start up dan proses produksi listrik yang akan mempengaruhi kinerja unit PLTG. Oleh sebab diperlukan evaluasi kinerja dari unit PLTG dengan dilakukan penelitian untuk dianalisa keandalan,keamanan dan manajemen resiko dari setiap komponen-komponen unit PLTG. Langkah awal yang harus dilakukan adalah dengan identifikasi komponen-komponen utama yang terdiri dari Generator, Kompresor, Combuster, Turbin, DDC, Exhaust Damper, Auxiliary System. Selanjutnya dilakukan pengumpulan dan pengolahan data maintenance serta dilanjutkan perhitungan terhadap data-data tersebut sehingga akan didapatkan nilai keandalan,keamanan dan manajemen resiko. Berdasarkan hasil penelitian didapat bahwa komponen Combuster memiliki nilai keandalan terendah yaitu 0,27 dan tingkat keamanan yang rendah (SIL 1) dengan biaya yang harus dikeluarkan oleh pihak perusahaan selama satu tahun untuk melakukan perawatan pada unit Combuster adalah sebesar Rp. 21.246.696. Jadi dapat ditarik kesimpulan bahwa untuk meningkatkan kinerja dari unit PLTG diperlukan penjadwalan preventive maintenance yang tepat serta desain sistem interlock yaitu Fuel Supply Gas Pressure dengan parameter PALL antara 15 kg/cm2 hingga 21 kg/cm2 dan Pressure Trip kurang dari 15 kg/cm2 dan lebih dari 21 kg/cm2 . Kata kunci: PLTG, Keandalan, Keamanan dan Manajemen Resiko
I. PENDAHULUAN
P
embangkit
Listrik
Tenaga
Gas
(PLTG)
merupakan salah satu pembangkit listrik yang memanfaatkan bahan bakar gas dan minyak. Selain menghasilkan listrik PLTG juga mampu menghasilkan gas buang yang digunakan sebagai sumber energi di unit PLTGU. Dalam proses menghasilkan listrik Pembangkit Listrik Tenaga Gas memiliki beberapa komponen utama antara lain Kompresor, Turbin Gas, Combuster, dan Generator. Semua komponen tersebut terintegrasi menjadi satu kesatuan sistem unit yang bekerja untuk dapat menghasilkan listrik. Dalam proses produksinya, unit PLTG sangat dipengaruhi oleh evaluasi kinerja dari setiap komponen komponen yang terlibat didalam unit PLTG tersebut. Dimana evaluasi kinerja unit tersebut dapat ditinjau dari segi keandalan, keamanan dan
resiko-resiko yang ditimbulkan dari berbagai permasalahan yang ada dalam unit PLTG. Permasalahan yang sering terjadi dalam unit PLTG ini yaitu kegagalan start pada saat unit PLTG akan dioperasikan. Kegagalan start tersebut terjadi dikarenakan adanya kegagalan ataupun kerusakan pada komponenkomponen yang ada didalam unit PLTG. Dimana dampak dari kegagalan tersebut dapat menyebabkan unit PLTG mengalami trip dan tidak dapat melakukan produksi listrik. Dari sinilah timbul gagasan untuk melakukan evaluasi kinerja unit PLTG ini dari segi keandalannya. Dimana keandalan PLTG ini berkaitan dengan frekuensi waktu kegagalan komponen-komponen pada saat melakukan start dan proses produksi listrik. Sementara itu keandalan juga sangat berkaitan dengan faktor maintainability dan availability yang berguna untuk mengetahui lifetime komponen dan perkiraan waktu dari suatu komponen untuk dilakukan maintenance ataupun penggantian komponen. Kemudian keandalan dari setiap komponenkomponen unit PLTG juga akan mempengaruhi tingkat keamanannya pula . Dimana tingkat keamanan (Safety Integrity Level) tersebut sangat berkaitan dengan komponen Safety Instrument System yang terdapat pada unit PLTG. Dari sinilah diperlukan peninjauan kembali terhadap tingkat keamanan / SIL dari unit PLTG. Selain ditinjau dari segi keandalan dan keamanannya, dalam melakukan evaluasi kinerja unit PLTG juga harus meninjau dari segi resikoresiko yang dapat merugikan pihak perusahaan. Dimana peninjauan resiko tersebut bertujuan untuk melakukan tindakan pencegahan ketika komponen-komponen didalam unit PLTG mengalami kerusakan. Permasalahan yang dihadapi dalam tugas akhir ini adalah bagaimana menganalisa keandalan, keamanan , evaluasi resiko dari komponen-komponen unit PLTG dengan menggunakan pendekatan kuantitatif serta bagaimana menentukan penjadwalan preventive maintenance yang tepat dan mendesain sistem interlock yang tepat untuk sistem pengamanan apabila terjadi bahaya pada unit PLTG. Sehingga diharapkan dari analisa keandalan, keamanan dan manajemen resiko akan berguna bagi perusahaan dalam melakukan evaluasi kinerja dari komponen unit PLTG dan dapat memberikan rekomendasi penjadwalan ulang preventive maintenance secara tepat yang pada akhirnya dapat meminimalisir frekuensi kerusakan komponenkomponen didalam unit PLTG .
2 II. D ASAR TEORI A. Konsep Keandalan Keandalan didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu komponen atau sistem untuk melaksanakan fungsi yang diperlukan di dalam lingkungan dan kondisi operasional tertentu untuk periode waktu yang telah ditentukan [9]. Jadi, keandalan merupakan salah satu aspek yang dapat mempengaruhi keberhasilan proses produksi. Keandalan menjadi sangat penting karena akan mempengaruhi biaya pemeliharaan yang pada akhirnya akan mempengaruhi profitabilitas perusahaan. Secara umum ada dua metode yang dipakai untuk melakukan evaluasi keandalan suatu sistem, yaitu: a. Metode Kualitatif Metode kualitatif merupakan metode analisa secara quality dari suatu mode dan dampak kegagalan, seperti Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), Failure Mode, Effect and Criticality Analysis (FMECA), Fault Tree Analysis (FTA) dan Reliability Centered Maintenance (RCM). b. Metode Kuantitatif Metode kuantitatif merupakan metode analisa yang dilakuakan secara perhitungan matematis. Metode ini dapat dilakukan melalui perolehan data perawatan (maintenance record) terhadap waktu kegagalan (time to failure) dan waktu perbaikan (time to repair) dari suatu komponen atau sistem. B. Laju Kegagalan Laju kegagalan () adalah banyaknya kegagalan per satuan waktu. Laju kegagalan dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara banyaknya kegagalan yang terjadi selama selang waktu tertentu dengan total waktu operasi komponen atau sistem. [3] Dalam beberapa kasus, laju kegagalan dapat ditunjukkan sebagai penambahan atau Increasing Failure Rate (IFR), sebagai penurunan atau Decreasing Failure Rate (DFR), dan sebagai konstan atau Constant Failure Rate (CFR), pada saat fungsi laju kegagalan (t) adalah fungsi penambahan, penurunan atau konstan. 1) Distribusi Laju Kegagalan: a. Distribusi Normal Distribusi normal yang sering disebut juga dengan distribusi gaussian adalah salah satu jenis distribusi yang paling sering digunakan dalam menjelaskan sebaran data. Jika distribusi waktu antar kegagalan suatu komponen atau sistem mengikuti distribusi normal, maka: [10] Fungsi keandalannya adalah:
R (t ) 1 (
t )
(2.1)
Waktu rata-rata kegagalannya adalah: MTTF=
(2.2)
yang kedua parameter skala (), sama dengan standar deviasi. Jika distribusi waktu antar kegagalan mengikuti distribusi lognormal, maka: [10] Fungsi keandalannya adalah:
R (t ) 1 (
1 t ln ) tmed
(2.3)
Waktu rata-rata kegagalannya adalah:
2 MTTF= exp( ) 2 c.
(2.4)
Distribusi Weibull Distribusi weibull telah digunakan secara luas dalam teknik keandalan. Karakteristik distribusi weibull adalah: [10] Jika distribusi waktu antar kegagalan suatu komponen atau sistem mengikuti distribusi weibull, maka: [10] Fungsi keandalannya adalah:
t R (t ) exp
(2.5)
Laju kegagalannya adalah:
t (t )
1
(2.6)
Waktu rata–rata kegagalannya adalah:
1
MTTF = + 1
(2.7)
d. Distibusi Eksponensial Fungsi padat peluang (probability density function) distribusi eksponensial adalah:[10]
f (t ) e
(t )
, t > 0, λ > 0 , t ≥ γ
(2.8)
Jika distribusi waktu antar kegagalan suatu sistem mengikuti distribusi eksponensial , maka:[10] Fungsi Keandalan distribusi eksponensial adalah
R (t ) e
(t )
(2.9)
Laju kegagalan distribusi eksponensial adalah
(t ) (2.10)
b. Distribusi Lognormal Karakteristik distribusi lognormal mempunyai dua parameter yang pertama parameter lokasi () dan
Waktu rata–rata weibull adalah
kegagalan
distribusi
3
MTTF
menurut standard IEC 61508/61511 atau ISA 84, terdapat 4 tingkatan SIL yaitu Tabel 2.1 Safety Integrity Level [Wright, Ph.D.,Raymond, 1999]
1
(2.11) C. Maintainability Maintainability didefinisikan sebagai kemungkinan bahwa suatu sistem atau komponen yang gagal diperbaiki pada interval (0,t) [9]. Persamaan maintainability untuk distribusi weibull ditunjukkan pada persamaan 2.12. [10] t
(2.12) M(t) = 1 e Persamaan maintainability untuk distribusi lognormal dapat dilihat pada persamaan 2.13.[10] t ln t 2 1 M(t) = exp 0 t 2 2 2 dt (2.13)
Persamaan maintainability untuk distribusi normal ditunjukkan pada persamaan 2.14. [10] t M (t ) 0
1t exp 2 2
1
2
(2.14)
Persamaan maintainability untuk distribusi eksponensial dapat dilihat pada persamaan 2.15.[10] (2.15) M (t ) 1 e ( t ) . D. Availability Availability didefinisikan sebagai probabilitas bahwa sebuah item akan tersedia saat dibutuhkan (dengan berbagai kombinasi aspek-aspek keandalannya, kemampurawatan, dan dukungan perawatan), atau proporsi dari total waktu bahwa sebuah item tersedia untuk digunakan [10]. Secara practical, availability yang berubah terhadap waktu dapat dihitung menggunakan persamaan seperti persamaan 2.16. [10] A(t ) 1 exp t (2.16) dimana: = failure rate dari waktu antar kegagalan
= 1/MTTR.
Berikut ini salah satu metode kuantitatif untuk menentukan PFD dari sebuah SIF [Wright, Ph.D.,Raymond, 1999]
PFD AVG _ element RRF
1 PFD
element Ti element 2
(2.17)
(2.18)
Dimana : λ = laju kegagalan (failure rate) komponen Ti = Test interval (Ti) RRF = Risk Reduction Factor F. Manajemen Resiko adalah suatu proses untuk mengetahui, menganalisa serta mengendalikan resiko dalam setiap kegiatan atau aktivitas perusahaan yang diaplikasikan untuk menuju efektivitas manajemen yang lebih tinggi dalam menangani kesempatan yang potensial dan kerugian yang dapat mempengaruhi perusahaan. Risk Assessment Risk Assessment atau penilaian resiko merupakan proses identifikasi nilai kerusakan (severity), analisis serta evaluasi resiko. Kriteria Likelihood Resiko Kriteria resiko yang berdasarkan frekuensi kerusakan komponen, maksudnya adalah nilai yang menunjukkan seberapa sering kegagalan terjadi pada suatu komponen dari unit PLTG dalam kurun 17 tahun waktu operasional.
E. Safety Integrity Level Safety Integrity Level (SIL) adalah tingkatan range keamanan dari suatu equipment berbasis instrument (Safety Instrumented System - SIS) [Mefredi_csfe, 2007], atau nilai ukur dari performansi suatu peralatan-peralatan yang mengkonfigurasi safety instrumented system (SIS) seperti sensor, logic solver, dan final element. SIL merepresentasikan besarnya probabilitas of failure on Demand (PFD) atau probabilitas kegagalan dari komponen safety instrumented system (SIS) ketika ada permintaan [ISA 84.01, 2007]. Yang dimaksud dengan permintaan disini adalah permintaan proses kepada SIS ketika terdapat suatu bahaya seperti overtemperature, overspeed, overvibration, loss of flame yang mengijinkan agar proses di amankan dengan cara men-trip-kan keseluruhan proses. dimana
(2.19) Nilai Likelihood = Kriteria Konsekuensi Resiko - Kerugian berdasarkan biaya perbaikan merupakan biaya yang ditanggung perusahaan karena adanya perbaikan terhadap kerusakan yang terjadi pada masing-masing komponen. - Kerugian berdasarkan waktu (Discontinuity days) Merupakan waktu yang hilang atau terbuang ketika peralatan rusak. Risk Analysis Dimana perkiraan biaya yang harus dikeluarkan pihak perusahaan apabila suatu peralatan mengalami kerusakan.Perhitungan Resiko Tenaga Kerja (RTK) dengan persamaan dibawah ini:
4 RTK = Likelihood x MTTR x Total upah perjam.....(2.20)
Risk Evaluation Merupakan tahap evaluasi yang mana dapat membandingkan antara proses identifikasi dan analisis dari resiko sehingga akan didapat suatu hasil sebagai bahan pertimbangan untuk menjawab masalah-masalah atau mengatasi resiko G. Pembangkit Listrik Tenaga Gas Proses produksinya pada PLTG yaitu dimulai dari pada Turbin Gas, dengan menjalankan motor starter (penggerak awal) memutar kompresor untuk memampatkan udara pada ruang bakar kemudian diinjeksikan bahan baker gas bumi atau HSD, kemudian dinyalakan dengan igniter (untuk awal pembakaran) sehingga terjadi pembakaran di ruang bakar. Setelah gas hasil pembakaran mampu memutar turbin, kompresor dan generator secara otomatis motor starter akan mati pada putaran 2100 rpm. Putaran Turbin kompresor terus naik sampai 3000 rpm (full speed no load), selanjutnya generator menghasilkan energi listrik untuk diparalel dengan jaringan interkoneksi Jawa-Bali.[14] Daya maksimum listrik yang dihasilkan satu unit PLTG ini adalah sebesar 110 MW. Disamping menghasilkan listrik, turbin gas juga mengeluarkan gas buang yang masih bertemperatur diatas 500 ºC, gas inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk proses produksi pada Pembangkit Listik Tenaga Gas Uap III. M ETODE
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian
A. Program Utama Penelitian Program penelitian ini disusun berdasarkan tahapantahapan yang direpresentasikan sebagai berikut: Obrservasi Lapangan dan Studi Literatur Observasi lapangan merupakan pengamatan secara langsung dilokasi yang dijadikan objek dalam pengerjaan tugas akhir ini yaitu di PLTGU PT PJB UP Gresik. Studi literatur berupa pemahaman secara teoritis tentang studi proses PLTG dan identifikasi komponen-komponen PLTG. Pengambilan Data Mengumpulkan data berupa data maintenance Gas Turbin yang berupa data history kegagalan dan perbaikan pada seluruh komponen yang terdapat pada unit PLTG. Pengolahan Data Pada tahap ini, data-data yang diperoleh akan diolah secara kuantitatif. Data yang digunakan adalah data maintenance yang berupa data kegagalan dan perbaikan komponen-komponen unit PLTG yang bisa didapatkan dari dari komputer database dan Work Order book .
B. Tahap Pengolahan Data Pada tahap ini, data-data yang diperoleh akan diolah secara kuantitatif . Data yang digunakan adalah data maintenance yang berupa data kegagalan dan perbaikan komponen-komponen unit PLTG yang bisa didapatkan dari dari komputer database dan Work Order book .
Flowchart program utama penelitian dapat dilihat pada gambar 3.1
1) Pengolahan Data Secara Kuantitatif Pengolahan data secara kuantitatif meliputi hal-hal sebagai berikut: Penentuan Time to Failure Data yang digunakan adalah data maintenance PLTG yang berupa data waktu kegagalan dari Januari 2006 – Juli 2010 dan data Overhaul tahun 1993 – tahun 2010. Penentuan Distribusi Time to Failure Penentuan distribusi waktu antar kegagalan bertujuan untuk mendapatkan harga kemungkinan terjadinya kerusakan pada waktu tertentu. Penentuan distribusi time to failure dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan software ReliaSoft Weibull++ Version 6. Berikut ini langkah-langkah penentuan distribusi waktu antar kegagalan: Dimasukan data antar kegagalan yang akan dicari distribusinya.
5
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
Kehandalan vs Waktu ( Kompresor) R(t) Positio ner IGV R(t) Regula tor IGV 148920
122640
96360
70080
43800
7200
17520
5040
2880
0
720
Kehandalan
Mulai dilakukan uji distribusi dengan memilih option distribution wizard untuk mendapatkan parameter uji average goodness of fit (AVGOF) dimana semakin besar nilai pada kolom ini mengindikasikan ketidaksesuaian hasil uji distribusi, parameter uji average of plot fit (AVPLOT) yang menunjukkan ukuran yang digunakan untuk mengeplot nilai hasil uji distribusi dan parameter uji likelihood function (LKV), nilai yang paling kecil merupakan nilai terbaik untuk hasil uji distribusi.
Waktu Operasional (jam)
46
38
30
22
14
8
4
0
R(t) PI manifold
148920
122640
96360
70080
43800
7200
5040
Rs (t) Flame Scanner R(t) CV 147A 17520
148…
122…
96360
70080
43800
7200
17520
5040
2880
0
720
Kehandalan
R(t) Turni ng Devic e
Ignitter
2880
0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
Rp (t) Kehandalan vs Waktu ( Combuster) 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0
Kehandalan vs Waktu ( Generator ) 1,000
M(t) Regul ator IGV
Waktu Perbaikan (Jam) Grafik 3.4 Maintainability komponen-komponen Kompresor
720
4.1 Evaluasi Kuantitatif Evaluasi kuantitatif ini dilakukan dengan menggunakan software Reliasoft Weibull ++ version 6 dari data history kerusakan dan perbaikan komponen-komponen yang ada didalam unit PLTG. Evaluasi ini digunakan untuk menentukan keandalan sebagai fungsi waktu {R(t)}, maintainability {M(t)},dan availability {A(t)} dan keandalan dengan preventive maintenance.
Maintainability vs Waktu (Kompresor) 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
Maintainability
IV. HASIL PENELITIAN
Grafik 3.3 Keandalan komponen-komponen Kompresor
Kehandalan
Pada langkah terakhir terdapat implementasi suggestion yang menunjukkan distribusi serta parameter distribusi dari data yang diuji. Pengujian distribusi yang didapatkan meliputi distribusi normal, lognormal, eksponensial 1 parameter, eksponensial 2 parameter, weibull 2 parameter, dan weibull 3 parameter. Sehingga didapatkan distribusi yang paling sesuai dan didapat parameter-parameter kegagalan dari distribusi tersebut.
R(t) 147 B
Waktu Operasional (jam) Grafik 3.5 Keandalan komponen-komponen Combuster
Waktu Operasional (jam) Grafik 3.1 Keandalan komponen-komponen Generator
Waktu Perbaikan (Jam) Grafik 3.2 Maintainability komponen-komponen Generator
46
38
30
22
8
4
0
Maintainability
M(t) Excit er Set
14
46
38
30
22
14
8
4
0
Maintainability
Maintainability vs Waktu (Generator) 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
Maintainability vs Waktu (Combuster) M(t) 1,000 MFOP 0,900 0,800 0,700 0,600 M(t) CV 0,500 135 0,400 0,300 0,200 0,100 M(t) CV 0,000 147B
Waktu Perbaikan (Jam) Grafik 3.6 Maintainability komponen-komponen Combuster
6
Kehandalan vs Waktu ( Turbin)
R(t) Signal Conditio ning
148920
96360
70080
43800
17520
7200
5040
122640
Waktu Operasional (jam) Grafik 3.7 Keandalan komponen-komponenTurbin
2880
R(t) Fuse 0
148920
96360
122640
70080
43800
7200
17520
5040
2880
0
720
Rp (t) Pressure Switch
Kehandalan vs Waktu ( Exhaust Damper)
720
Kehandalan
Rp (t) TE Exhaust
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
Kehandalan
R(t) TE BlaDE Path
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
Waktu Operasional (jam) Grafik 3.11 Keandalan komponen-komponen Exhaust Damper
Maintainability vs Waktu (Turbin)
46
38
30
22
14
8
4
148920
122640
96360
70080
43800
17520
7200
5040
2880
Maintainability vs Waktu (Auxilary System) M(t) TE RCA
46
38
30
M(t) PT Control Oil
22
0 3 6 9 14 20 26 32 38 44 50
Waktu Perbaikan (Jam) Grafik 3.10 Maintainability komponen-komponen DDC
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
14
M(t) Power Supply M(t) DO Card M(t) LSUM
8
Maintainability vs Waktu (DDC)
R(t) PT Control Oil R(t) TE RCA
Waktu Operasional (jam) Grafik 3.13 Keandalan komponen-komponen Auxiliary System
4
Waktu Operasional (jam) Grafik 3.9 Keandalan komponen-komponen DDC
R(t) IAD
0
148920
122640
96360
70080
43800
17520
7200
5040
2880
0
720
R(t) AO Card
Kehandalan vs Waktu ( Auxilary System) 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
0
Kehandalan
R(t) LSU M
Maintainability
0
R(t) CPU DDC R(t) AI Card
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
Waktu Perbaikan (Jam) Grafik 3.12 Maintainability komponen-komponen Exhaust Damper
Kehandalan
Kehandalan vs Waktu ( DDC) 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
M(t) Pilot SV M(t) Coil SV M(t) Fuse M(t) SC
720
Waktu Perbaikan (Jam) Grafik 3.8 Maintainability komponen-komponen Turbin
Maintainability vs Waktu (Exhaust Damper)
Maintainability
0 3 6 9 14 20 26 32 38 44 50
M(t) TE Exhau st
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
Maintainability
Maintainability
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
Waktu Perbaikan (Jam) Grafik 3.14 Maintainability komponen-komponen Auxiliary System
7 Grafik 3.1 hingga Grafik 3.14 menjelaskan grafik keandalan dan maintainability setiap komponen-komponen pendukung unit PLTG memiliki nilai keandalan dan maintainability yang berbeda beda dalam kurun waktu operasional 17 tahun. Ini bisa dilihat dari tren grafik-grafik tersebut, bahwa nilai keandalan setiap komponen semakin lama akan semakin menurun hingga waktu operasional tertentu mencapai nilai 0 %. Untuk nilai Maintainability setiap komponennya semakin lama akan semakin naik, hal itu dikarenakan semakin lama waktu perawatan komponen maka tingkat kualitas kerja komponen-komponen unit PLTG akan semakin baik.
Preventive Maintenance ( LSUM DDC) 1,000 T= 200 jam 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
R(t) No PM 0 1600 3200 4800 6400 8000 9600 11… 12… 14… 16… 17… 19…
Kehandalan
Evaluasi Keandalan dengan Preventive Maintenance Pada evaluasi ini dilakukan perhitungan preventive maintenance yang paling tepat dari masing-masing komponen unit PLTG. Dimana standart keandalan dengan preventive maintenance adalah 0,8 atau 80 %. Dari hasil perhitungan didapat bahwa komponen yang memiliki preventive maintenance yang paling cepat adalah LSUM DDC. Dikarenakan komponen tersebut selama proses kerjanya sering mengalami kerusakan. Untuk Grafik preventive maintenance dari LSUM DDC dapat dilihat pada Grafik 3.15 dibawah ini
Waktu Operasional (jam) Grafik 3.15 Keandalan dengan Preventive Maintenance pada LSUM DDC Keandalan komponen-komponen utama unit PLTG
148…
96360
70080
43800
7200
17520
5040
720
2880
0
122…
Kehandalan vs Waktu (PLTG 2.2)
Kehandalan
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000
R(t) Generat or R(t) Kompre sor R(t) Combust er R(t) Turbin R(t) DDC
Waktu Operasional (jam) Grafik 3.15 Keandalan komponen-komponen utama unit PLTG Dari Grafik diatas menunjukkan bahwa komponen yang memiliki nilai keandalan yang paling rendah adalah komponen Combuster. Hal itu disebabkan dalam kurun waktu operasional tersebut mengalami laju kerusakan yang cukup tinggi sehingga menyebabkan komponen Combuster
mencapai nilai keandalan 0 persen paling cepat dibandingkan dengan komponen-komponen utama lainnya. Dimana komponen Combuster mencapai nilai 0 persen disaat waktu operasional 5760 jam atau kurang dari 1 bulan. Menurut history kerusakan PLTG, dalam kurun waktu tersebut komponen-komponen Combuster adalah komponen yang paling sering menyebabkan PLTG mengalami trip t 4.2 Analisa Keamanan Analisa keamanan ini berupa penentuan Probabilty Failure on Demand (PFD), Failure Rate (λ) dan Safety Integrity Level (SIL) pada komponen-komponen yang terdapat didalam Combuster Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Analisa Keamanan untuk komponen Combuster pada saat Ti = 148920 jam Komponen
λ (t)
PFD
SIL
Igniter A
0,00006
4,353844
SIL 1
Igniter B
0,00036
26,723
SIL 1
Fuel Nozzle
0,00007
5,428323
SIL 1
PI Manifold
0,00225
167,7686
SIL 1
Flame Scanner 2 A
0,00016
12,06628
SIL 1
Flame Scanner 2 B
0,00052
39,03494
SIL 1
Flame Scanner 3 A
0,20389
15181,73
SIL 1
Flame Scanner 3 B
0,00005
3,361788
SIL 1
Pressure Transmitter A
0,00052
39,03494
SIL 1
Pressure Transmitter B
0,00052
39,03494
SIL 1
Pressure Transmitter C
0,00052
39,03494
SIL 1
DPX BBM
0,00052
39,03494
SIL 1
CV 165
0,00052
39,03494
SIL 1
CV 174
0,00052
39,03494
SIL 1
Fuel oil transfer pump
0,00052
39,03494
SIL 1
CV 147 A
0,01296
965,168
SIL 1
CV 147 B
0,00201
149,7938
SIL 1
CV 135
0,00122
91,07602
SIL 1
Main Fuel Oil Pump
0,00009
6,712704
SIL 1
Vibrasi Pick Up 3 Exhaust Pressure Switch
0,00052
39,03494
SIL 1
0,00052
39,03494
SIL 1
Filter
0,00052
39,03494
SIL 1
Tabel 4.1 merupakan hasil perhitungan analisa keamanan untuk komponen-komponen Combuster pada saat interval waktu 148920 jam. Dimana dari hasil perhitungan tersebut memperlihatkan bahwa pada saat kurun waktu 17 tahun atau 148920 jam komponen yang memiliki nilai laju kegagalan (failure rate) paling besar adalah komponen Flame Scanner 3A dengan nilai sebesar 0,20389. Sementara itu untuk komponen yang memiliki nilai Probabilty Failure on Demand (PFD) paling besar adalah CV 147 A dengan nilai sebesar 965,168, sedangkan untuk komponen yang memiliki nilai Risk Reduction Factor (RRF) paling kecil adalah CV
8 147 A dengan nilai sebesar 0,00104. Dari hasil perhitungan pada dua tabel diatas,terlihat bahwa semakin besar laju kegagalan suatu peralatan maka kemungkinan terjadinya failure akan semakin besar dan tingkat penurunan resikonya akan semakin kecil. Begitu juga dengan semakin sering suatu peralatan dilakukan test maka kemungkinan terjadinya failure akan semakin kecil dan tingkat penurunan resikonya semakin besar Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Likelihood dan MTTR MTTR Nama Komponen Likelihood (jam) Igniter A 19,17 3,65 Igniter B
21,91
3,63
Fuel Nozzle
18,82
5,51
Fuel Nozzle
Rp. 350.000,00
Rp. 36.296.921,89
PI Manifold
Rp 70.000,00
Rp. 2.625.462,45
Flame Scanner 2 A
Rp 175.000,00
Rp. 19.318.636,47
Flame Scanner 2 B
Rp 175.000,00
Rp 19.318.636,47
Flame Scanner 3 A
Rp 175.000,00
Rp10.159.222,05
Flame Scanner 3 B Pressure Transmitter A Combuster Pressure Transmitter B Combuster Pressure Transmitter C DPX BBM
Rp 175.000,00
Rp 15.381.911,16
Rp 105.000,00 Rp 105.000,00 Rp 105.000,00
Rp 4.095.019,11 Rp 4.095.019,11 Rp 4.095.019,11
Rp 105.000,00
Rp 4.095.019,11
CV 165
Rp 175.000,00
Rp 9.100.042,48
Rp 175.000,00
Rp 9.100.042,48
Rp 210.000,00
Rp 109.200.509,7
PI Manifold
18,14
2,07
Flame Scanner 2 A
17,90
6,17
Flame Scanner 2 B
17,90
6,17
Flame Scanner 3 A
15,33
3,79
CV 174 Fuel oil transfer pump CV 147 A
Rp 175.000,00
Rp 14.228.262,75
Flame Scanner 3 B
13,78
6,38
CV 147 B
Rp 175.000,00
Rp 14.554.039,73
Pressure Transmitter A
13,00
3,00
Rp 175.000,00
Rp 14.538.414,32
Pressure Transmitter B
13,00
3,00
Pressure Transmitter C
13,00
3,00
DPX BBM
13,00
3,00
CV 165
13,00
4,00
CV 135 Main Fuel Oil Pump Vibrasi Pick Up 3 Exhaust Gas Pressure Switch Filter
CV 174
13,00
4,00
Fuel oil transfer pump
13,00
40,00
CV 147 A
16,32
4,98
CV 147 B
17,10
4,86
CV 135
17,31
4,80
Main Fuel Oil Pump
18,93
4,70
Vibrasi Pick Up 3
13,00
3,00
Exh. Gas Pressure Switch
13,00
3,00
Filter
13,00
8,00
Tabel 4.2 merupakan hasil perbandingan nilai likelihood resiko dan Waktu rata-rata perbaikan komponenkomponen Combuster. Dari hasil tersebut terlihat bahwa komponen Fuel Oil Transfer Pump memiliki waktu rata-rata perbaikan paling besar yaitu sebesar 40 jam dan yang memiliki frekuensi kerusakan terbesar adalah Ignitter B yaitu sebesar 21,91. Dari sini dapat dikatakan bahwa komponen tersebut memiliki kerugian yang sangat besar dalam kurun waktu 17 tahun, dikarenakan komponenkomponen tersebut kehilangan waktu kerja yang cukup besar. Nama Komponen Igniter A Igniter B
Rp 140.000,00
Resiko Tenaga Kerja / 17 th Rp. 9.785.931,29
Rp 140.000,00
Rp 11.141.786,96
Total Upah /Jam
Rp 210.000,00 Rp 140.000,00 Rp 105.000,00 Rp 210.000,00
Rp 18.668.805,11 Rp 5.460.025,49 Rp 4.095.019,11 Rp 21.840.101,94 Rp.361.193.848
Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa Combuster mengalami kerugian dalam kurun waktu 17 tahun sebesar Rp. 361.193.848 atau sebasar Rp. 21.246.696,94 per tahunnya. Evaluasi Resiko Untuk evaluasi resiko pada komponen Combuster ada 5 jenis resiko yaitu antara lain: Flame Out pada Flame Scanner, Manifold Pressure High pada Nozzle, Hunting pada Control Valve BBM , Pressure low-low pada Fuel Supply System, dan Exhaust over temperature pada Exhaust Line Combuster. Dari kelima jenis evaluasi resiko ini Pressure low-low adalah resiko yang paling besar yang dapat menyebabkan unit PLTG mengalami trip. Resiko tersebut disebabkan karena pasokan gas dari manufaktur memiliki tekanan yang sangat rendah. Sehingga didesain sistem Interlock atau pengaman berupa Pressure Alarm low-low dan Pressure Switch. Solusi untuk mengatasi resiko tersebut adalah melakukan kalibrasi atau perawatan secara rutin pada komponen-komponen sistem interlock-nya. Desain Sistem Interlock Desain sistem Interlock ini digunakan sebagai sistem pengaman apabila terjadi bahaya /gangguan pada suatu elemen. Elemen disini adalah Fuel Gas Supply, dimana pada elemen ini terjadi bahaya berupa tekanan yang sangat
9 rendah. Adapun desain sistem interlock untuk Fuel Gas Pressure low-low ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.
Gambar 4.1 Simulasi Sistem Interlock Fuel Gas Pressure low-low Indicator trip ON Gambar 4.1 menjelaskan tentang cara kerja sistem interlock Fuel Gas Pressure low low ketika tekanan masukan berada dibawah batas Pressure trip. Dimana sistem ini bekerja ketika kondisi tekanan gas yang akan masuk ke dalam Combuster dibawah batas tekanan terendah yaitu 15 kg/cm2 . Ketika tekanan gas yang akan masuk kedalam Combuster berada dibawah tekanan terendah tersebut, maka dari sistem interlock tersebut akan mengirimkan sinyal logic 1 kedalam Indicator trip yang secara otomatis indicator trip akan menyala dan akan secara otomatis pula unit PLTG akan melakukan trip/ shutdown.
V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa data pada bab sebelumnya, maka dapat disimpulkan beberapa hal penting dari tugas akhir ini antara lain sebagai berikut : Untuk analisa keandalan, keamanan dan manajemen resiko pada unit PLTG selama satu tahun didapatkan bahwa unit Combuster memiliki nilai keandalan terendah dengan nilai 0,27 dan tingkat keamanan yang rendah (SIL 1) dengan biaya konsekuensi resiko yang harus dikeluarkan oleh PT PJB UP Gresik adalah sebesar Rp. 21.246.696, Untuk setiap komponen-komponen unit PLTG memiliki interval waktu preventive maintenance yang berbeda-beda dengan komponen LSUM DDC adalah komponen yang memiliki interval waktu preventive maintenance tercepat setiap 200 jam sekali dan komponen Vibrasi Pick Up memiliki waktu preventive maintenance terlama dengan interval waktu 19600 jam sekali. Sistem interlock yang tepat untuk sistem keamanan PLTG adalah Fuel Supply Gas Pressure dengan setting Pressure Alarm low-low lebih dari 15 kg/cm2 dan kurang dari 21 kg/cm2. Sedangkan untuk setting Pressure Indicator trip kurang dari 15 kg/cm2 dan lebih dari 21 kg/cm2 Saran yang dapat diberikan berdasarkan serangkaian kegiatan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: Selain dengan melakukan Preventive Maintenance, Untuk meningkatkan keandalan perlu dilakukan sistem Redundant pada setiap komponen-komponen Unit PLTG
VI. DAFTAR PUSTAKA [1].
[2]. Gambar 4.2 Simulasi Sistem Interlock Fuel Gas Pressure low-low PALL ON Gambar diatas menjelaskan tentang cara kerja sistem interlock Fuel Gas Pressure low low, dimana sistem ini bekerja ketika kondisi tekanan gas yang akan masuk ke dalam Combuster dibawah batas tekanan normal yaitu 21 kg/cm2 . Apabila tekanan gas yang akan masuk kedalam Combuster berada dibawah tekanan normal, maka dari sistem interlock tersebut akan mengirimkan sinyal logic 1 kedalam Pressure Alarm Low-Low (PALL) yang secara otomatis PALL akan menyala. Dan selanjutnya sistem interlock akan mengirimkan sinyal logic 0 kedalam indicator trip yang akan secara otomatis indicator trip akan mati.
[3].
[4].
[5].
[6].
Jianye Ching, Equivalence between reliability and factor of safety, Probabilistic Engineering Mechanics vol 24 .2009, pp 159171. Andrija Volkanovski,dkk , Application of the Fault Tree Analysis for assessment power system reliability, Reliability Engineering and System Safety, Vol 94, 2009,pp 1116-1127. D.N.P Murthy, T.Osteras and M.Rausand, Component Reliability Spesification, Reliability Engineering and System Safety, Vol.94, 2009, pp 1609-1617 A. R. Qureshi, The role of hazard and operability study in risk analysis of major hazard plant, Snamprogetti Ltd., Hampshire RG 21 277, UK. Arnljot, H., dan Marvin, R. “System Reliability Theory”. John Wiley & Sons Inc., The Norwegian Institute of Technology, 1994. Bagus, Andhika. “Study Reliability Safety and Quality pada Instumen di Waste Heat
10
[7].
[8].
[9]. [10].
[11].
[12].
[13].
[14]. [15]. [16]. [17].
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 Dhillon, B.S. 2005. Reliability, Quality, and Safety for Engineers, CRC Press, USA Ebeling,Charles E. 1997. An Introduction to Reliability and Maintainability Engineering, The McGraw-Hill Companies, Singapore. Susanto Hari dan Durrijal Hadid. 2009. “ Proses Operasi PLTGU”.Jakarta: Lintang Pancar Semesta Agus Suliyantoko dan Sutomo. 2009. “Pengendalian Operasi PLTU & PLTGU”. Jakarta : Lintang Pancar Semesta Anonim.1992. “ Gresik Combine Cycle Power Plant Maintenence Design Manual Volume 1A ”. Mitshubishi,Ltd Anonim.2007. “ Profil PT PJB UP Gresik ”. PT PJB UP Gresik.
http//www.google.com/ IEC 61508. http//www.google.com/ ISA 84. http//www.google.com/Safety Instrumented Function Wright,Ph.D.,Raymond, 1999. BIODATA PENULIS Nama : Anugrah Okta Wisandiko TTL : Surabaya, 25 Agustus 1988 Alamat : Jl. Mawar No 26 Perum Bp. Wetan Gresik Email :
[email protected]
Pendidikan : SD Muhammadiyah 1 Gresik (1995 – 2001) SMPN 2 Gresik (2001 – 2004) SMA Muhammadiyah 1 Gresik (2004 – 2007) Teknik Fisika ITS (2007 – Sekarang)
