Analisa safety, manajemen resiko dan pengendalian pada sistem pengendalian level LP Drum waste heat boiler di pt pt.petrokimia petrokimia gresik Oleh : Rewijian Gayuh Wisudana
(2407100052)
Dosen Pembimbing : Imam Abadi ST MT 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 gg analisa manajemen j 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 Waste Heat Boiler PT Petrokimia Gresik Gresik” , Surabaya: Teknik Surabaya: Teknik Fisika‐ ITS.,2010
Merpati, Lelita. “Study Risk Management pada Feed Reboiler Heater di Unit VDU dengan Menggunakan metode Hazard and Operabilty Unit VDU dengan Hazard and Operabilty (HAZOP) dan Fault Tree Analysis (FTA)”. Surabaya: Teknik Fisika‐ITS.,2009
Ching, Jianye.” Equivalence between reliability and factor of safety”, Probabilistic Engineering Mechanics vol 24 , 24 pp 159‐171,2009 pp 159‐171 2009 Probabilistic Engineering Mechanics vol
permasalahan •
Bagaimana menentukan nilai safety integrity level (SIL) komponen‐ komponen 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 komponen‐ komponen pada waste heat boiler PT.Petrokimia Gresik dari segi biaya dan waktu yang dihabiskan?
•
p kinerja j sistem p pengendalian g level LP Drum bergantung g g nilai Dampak 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 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 St d d yang digunakan di k adalah d l h IEC 61508 • 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 t h i l • Mengetahui kerugian/resiko yang ditanggung PT.Petrokimia Gresik jika terjadi kegagalan komponen dan biaya y yyangg dibutuhkan untuk retrofit sistem pengendalian level LP Drum • Menganalisa dampak kinerja sistem pengendalian level pada unit LP Drum WHB PT.Petrokimia Gresik 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
0 000 0 0,00040
0,00020
0,00000
Laju kegagalan LIC 22210 Laju kegagalan LIC 22210
Safety Integrity Level Nilai SIL saat t = 8760 dan t = 148920 Instrument
t
λ(t)
PFD
RRF
SIL
LCV 22210
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
00,0000056 0000056
0 02437 0,02437
41 03524 41,03524
SIL 1
148920
0,0003110
23,16000
0,04318
SIL 1
LT 22210 LIC 22210
Nilai SIL total LP Drum l l 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 melakukan preventive maintenance untuk ketiga komponennya. LT 22210 dan melakukan preventive maintenance untuk ketiga komponennya
KEHANDALAN 1,20000
1,00000 1 00000
0,80000
0,60000
Kehandalan LCV 22210 Kehandalan LT 22210
0,40000
Kehandalan LIC 22210
0,20000
0,00000
Tingkatan SIL dapat menunjukkan bahwa semakin rendah nilai tingkatan SIL maka semakin rendah juga kehandalannya,hal y tersebut tentunya y mempengaruhi p g fungsi kerjanya
Preventive maintenance Preventive Maintenance ( LT 22210) T = 700 jam
PREVENTI VE
REAL PLANT
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0 200 0,200 0,100 0,000
NO PREVENTIV E PREVENTIV E REAL PLANT
0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 7800 8400 9000 9600
NO PREVENTI VE
Kehandalan
1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000
Waktu Operasional (jam)
Waktu Operasional (jam)
1,20000
LIC 22210
1,00000 0,80000 0,60000
NO PREVENTIVE
0,40000
PREVENTIVE
0,20000
REAL PLANT
0 00000 0,00000 0 1600 3200 4800 6400 8000 9600 16000 24000 32000 40000 48000 56000 64000 72000 80000 88000 96000 104000
Kehandalan
Preventive Maintenance ( LCV 22210) T = 2300 jam
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 SIL setelah retrofit Instrument
PFD PFD PFD awal redundant Total LCV 22210 0,034561 0,001194 0,00233 1 LT 22210 0,000023 0 000023 0,000063 0 000063
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 MTTF (jam) (j ) Berdasarkan Konsekuensi Resiko Menganalisa resiko berdasarkan kerugian‐kerugian yang diderita perusahaan jika Menganalisa resiko berdasarkan kerugian kerugian yang diderita perusahaan jika terjadi kegagalan dengan jumlah kegagalan sejumlah nilai likelihood
BACK TO TOP MENU
Berdasarkan Perkiraan Jumlah Kerusakan Selama satu tahun Selama satu tahun Nama Komponen LCV 22210 Positioner LCV 22210 Plug LCV 22210 Seat Ring LCV 22210 Body LCV 22210 Gasket LCV 22210 I/P LCV 22210 Balance Seal LCV 22210 LT 22210 Displacer LT 22210 T Transmitter i LT 22210 LIC 22210
Likelihood ( ) (kali) 0,78 0,44 0 41 0,41 0,54 0,54 0,57 0,55 0 55 0,55 0,68 0,31 00,14 14 0,10 BACK
Konsekuensi Resiko Resiko Berdasarkan Pergantian Komponen
Nama Komponen
Biaya Penggantian Komponen
LCV 22210
Rp
75.000.000,00
Positioner LCV 22210
Rp
5.500.000,00
Pl LCV 22210 Plug
R Rp
34 34.480.000,00 480 000 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 TOTAL
Resiko biaya preventive maintenance
Rp
783.044.000,00
Rp
967.487.000,00
Instrument
Jumlah pegawai
Upah/jam
Preventive Per tahun
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
Total
Rp 1.065.456
Resiko Berdasarkan biaya pekerja y p j Likelihood/tahun
BACK MTTR
Jumlah Tenaga
Upah
Nama Komponen
Total (kali)
(jam)
Kerja
per jam
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 p 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 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 2 398 69
Rp
369.683
TOTAL
P&ID LP Drum
Model Matematis LP Drum Berdasarkan kesetimbangan massa dapat digunakan untuk memodelkan LP Drum secara matematis Hukum Kesetimbangan Massa H k K i b M Dimana: Maka:
Keterangan:
Fungsi Alih LCV 22210 g Secara umum fungsi alih dari level control valve dapat didekati dengan persamaan dibawah ini: Mencari nilai Kv Nilai K:
Gain I/P:
Maka Nilai Gain Total
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 Maka Fungsi Alih LCV 22210
Fungsi Alih LT 22210 g Secara umum fungsi alih dari level transmitter dapat didekati dengan persamaan dibawah ini:
Gain Transmitter
Maka Fungsi Alih Transmitter
Model Simulasi LP Drum Model Simulasi LP Drum
Data Plant Kp: 2,43 Ti :1,20004 , Td :0,1
Untuk menentukan nilai Kp,Ti,Td yang baru maka dilakukan uji dengan matode open p loop p Ziegler g Nichols
Hasil Uji Open Loop ZN Hasil Uji Open Loop ZN Dari grafik tersebut maka dapat menentukan Nilai L sebesar 1 dan Nilai T sebesar 3 maka: 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
P Parameter Ti t Ti
P Parameter Td t Td
Pengujian Hasil Simulasi g j 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
Hasil Dampak nilai SIL Terhadap Pengendalian
Uji Pengurangan Load Pada LCV 22210 Uji Noise Pada LT 22210
BACK TO TOP MENU
Uji Tracking Set Point
Menunjukkan Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampu mengejar set point yang ditentukan 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 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 Uji Noise Pada LT 22210
Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampu menjaga j agar output sesuaii atau mendekati d k i 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 P Preventive maintenance dilakukan ti i t dil k k minimal 2300 jam atau i i l 2300 j t 95 hari 95 h i sekali k li untuk t k 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 B d Berdasarkan k nilai il i likelihood didapatkan lik lih d did k komponen k d i gasket LCV 22210 dari k 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. 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 biaya Rp 1.065.456/tahun 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. 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 g , y , Bontang”, Surabaya: Teknik Fisika‐ITS., 2009 Ebeling,Charles E. 1997. An Introduction to Reliability and Maintainability Engineering, The McGraw‐Hill Companies, Singapore. Andrija Volkanovski dkk Application of the Fault Tree Analysis for 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. A. R. Qureshi, The role of hazard and operability study in risk analysis of major hazard plant, Snamprogetti Ltd., l f h l Hampshire RG h 21 277, UK
SEKIAN DAN TERIMA KASIH
SEMOGA BERUBAH MENJADI REWIJIAN GAYUH WISUDANA ,ST
