TESIS ANALISIS DAN OPTIMALISASI PROTEKSI VIBRASI PADA POMPA INJEKSI SENTRIFUGAL EMPAT STAGE PADA WATERFLOOD LAPANGAN MINYAK RINGAN Oleh: Moh. Ishak NRP : 2209204806
PROGRAM MAGISTER BIDANG KEAHLIAN ELEKTRONIKA INDUSTRI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Outline Pendahuluan Dasar Teori Metodologi Penelitian Hasil dan Analisa Data Kesimpulan
1
Latar Belakang Dalam Industri Perminyakan diperlukan suatu teknologi untuk mengoptimalkan pengangkatan minyak Salah satu teknologinya adalah Waterflood
2
Latar Belakang - Proses Injeksi Water ke Reservoar Gas Conditioning
To Gas Compressor
Driver
Shipping Tank
Wash Tank
Clarifier Tank
Compressor
ONPLOT
Cooler
Water Treating Plant
Cooler
PG&T cooler
Balance/ Surge Tank
Gas Boot
Water Injection Pump ‘Recycle’ Tank
WATERFLOOD
Disposal Well
OFF PLOT
Tubing
Well Test
Directional
Submersible Pump
Production Wells Vertical
Pressurized Water
Water Injection Well
Off Plot Piping Network
3
Latar Belakang Telah terjadi pergeseran base pompa injeksi yang menyebabkan vibrasi Terjadi kerusakan pada pompa dan kopling
4
Perumusan Masalah Untuk mengetahui sumber-sumber vibrasi pada pompa sentrifugal empat stage Untuk mengetahui pola-pola spektrum vibrasi pada pompa sentrifugal empat stage Bagaimana menganalisa sistem proteksi vibrasi pada pompa sentrifugal empat stage dengan menggunakan FFT dan Neural Netwotk
5
Manfaat Penelitian Dapat meningkatan kehandalan pompa dan motor. Dapat memperpenjang lifetime pompa dan motor. Dapat menurunkan biaya pemeliharaan. Dapat menjaga produksi minyak. Menjadi referensi pada desain pompa sentrifugal multi stage.
6
Latar Belakang Sistem Vibrasi Kontrol Saat ini Sinyal vibrasi dari sensor sampai ke sistem tampilan I/O MODULE PROXIMITOR MONITOR DAN INETRFACE MODULE
SENSOR PROXIMITOR PADA NDE POMPA TRANSDUSER
SISTEM TAMPILAN
7
Dasar Teori - Vibrasi Getaran adalah merupakan gerakan osilasi pada sistem mekanik pada titik referensi. Getaran sendiri dapat dibagi menjadi dua bagian besar yaitu getaran yang periodik maupun acak. Fs = - kx X(t) = A sin (2π fn t )=A sin (ω.t)
8
Sensor Vibrasi
Accelerometer MEMS (Micro-Electro Mechanical System) MEMS (Micro-electro Mechanical System) adalah merupakan sebuah sensor percepatan yang memiliki struktur Capacitance untuk mendeteksi adanya perubahan percepatan (Acceleration).
Jika ada percepatan pada MEMS maka :
9
Sensor Vibrasi
Accelerometer MEMS (Micro-Electro Mechanical System)
Dari persamaan yang terakhir dapat dikatakan bahwa percepatan (Acceleration) dapat dipengaruhi oleh besarnya perbedaan kapasitansi dari dalam MEMS. Sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah ADXL330 10
Fast Fourier Transform Suatu bentuk transformasi yang digunakan untuk merubah sinyal dari domain waktu ke domain frekuensi .. SINUS MURNI
SINUS CACAT
11
Tinjauan Pustaka Spektrum Vibrasi
Sumber : IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 51, NO. 6, DECEMBER 2002
Empat pola spektrum vibrasi : 1. Kondisi Unfault 2. Kondisi Unbalance 3. Kondisi Misalignment 4. Kondisi Looseness 12
Neural Network Back Propagation Klasifikasi pola-pola vibrasi akan menggunakan network Back Propagation
Neural
13
Pompa Sentrifugal
14
Metodelogi Penelitian Perancangan dan pembuatan Prototipe Pompa Sentrifugal Pengambilan data untuk pola-pola spektrum Vibrasi dengan menggunakan FFT : Unfault Unbalance Misalignment Looseness Klasifikasi menggunakan neural network back propagation Pengukuran data Lapangan
15
Perancangan Prototipe Blok Diagram
16
Metodolagi Pengukuran Kondisi Unfault Pompa dapat beroperasi secara kontinyu. Salah satu ciri kondisi ini yaitu kopling pompa dapat dengan mudah diputar secara manual dengan tangan.
17
Metodolagi Pengukuran Kondisi Unbalance Kondisi 1 : Baut 1 dinaikan 2 mm Kondisi 2 : Baut 1 dan 2 dinaikan 2 mm Kondisi 3 : Baut 1,2 dan 3 dinaikan 2 mm Kondisi 4 : Baut 1,2 dan 3 dinaikan 2 mm; dan Baut 4 dinaikan 1 mm
18
Metodolagi Pengukuran Kondisi MisAlignment Kondisi ini didapat dengan cara menurunkan base motor dari kondisi normal.
19
Metodolagi Pengukuran Kondisi Looseness Kondisi 1 : Semua baut base motor dan semua baut base pompa dalam keadaan kendur/longgar. Kondisi 2 : Semua baut base motor dalam keadaan kendur/longgar, sementara semua baut base pompa dipasang kuat
20
Klasifikasi dengan Neural Network Didefinisikan Tabel hubungan pola vibrasi dan klasifikasi untuk neural network adalah sebagai berikut : Pola Vibrasi Unfault (Normal) Unbalance (Ketidakseimbangan) Looseness (Longgar/Kendur) Misalignment (Ketidaklurusan)
Yo 1 0 0 0
Target Y1 Y2 0 0 1 0 0 1 0 0
Y3 0 0 0 1
21
Neural Network Back Propagation
22
Hasil dan Analisa Data
Kondisi Unfault
Kondisi tertinggi terjadi pada frekuensi putaran poros 46.7 Hz
23
Hasil dan Analisa Data
Kondisi Unbalance
Amplitudo pada frekuensi putaran sampai 3x amplitudo kondisi unfault 24
Hasil dan Analisa Data
Kondisi Misalignment
Munculnya harmonik ke-2 yang lebih dominan dari frekuensi putaran 25
Hasil dan Analisa Data
Kondisi Looseness
Munculnya harmonik lain pada frekuensi rendah 26
Hasil Pembelajaran Neural Network Setelah dilakukan pembelajaran dengan NN, maka dilakukan pengujian NN dengan data training itu sendiri sebanyak 10 data. Hasilnya dapat mendeteksi pola vibrasi dengan tingkat ketelitian 100% No.
Data Training
Hasil Neural Network
Hasil (Tepat/Tidak Tepat)
1
Unfault
Unfault
Tepat
2
Unfault
Unfault
Tepat
3
Misalignment
Misalignment
Tepat
4
Misalignment
Misalignment
Tepat
5
Unbalance
Unbalance
Tepat
6
Unbalance
Unbalance
Tepat
7
Looseness
Looseness
Tepat
8
Looseness
Looseness
Tepat
9
Unbalance
Unbalance
Tepat
10
Unbalance
Unbalance
Tepat
27
Hasil Pembelajaran Neural Network Setelah dilakukan pembelajaran dengan NN, maka dilakukan pengujian NN dengan data aktual dari pompa. Hasilnya seperti dibawah ini. Dari hasil pengujian ini, dilakukan pengetesan sebanyak 10 kali. Hasilnya dapat mendeteksi pola vibrasi dengan tingkat ketelitian 90% No.
Pola Yang muncul
Hasil Neural Network
Hasil (Tepat/Tidak Tepat)
1
Misalignment
Misalignment
Tepat
2
Unfault
Unfault
Tepat
3
Misalignment
Misalignment
Tepat
4
Looseness
Looseness
Tepat
5
Misalignment
Unfault
Tidak Tepat
6
Unfault
Unfault
Tepat
7
Looseness
Looseness
Tepat
8
Misalignment
Misalignment
Tepat
9
Looseness
Looseness
Tepat
10
Looseness
Looseness
Tepat
28
Hasil Klasifikasi NN
29
Pngukuran Vibrasi Water Injeksi Pump Lapangan Waterflood
30
Kesimpulan Kondisi unjuk kerja pompa dapat diamati dengan menggunakan spektrum vibrasi Pada kondisi Unbalance, spektrum frekuensi dasar menjadi 3 kali lebih besar dari kondisi normal. Pada kondisi misalignment, spektrum frekuensi harmonik ke-2 dan ke-3 akan lebih dominan. Pada kondisi looseness, spektrum frekuensi dasar akan naik menjadi 2 kali lebih tinggi dari kondisi normal. Tingkat keberhasilan neural network mencapai 90% Dengan menggunakan sistem online spektrum vibrasi berbasis FFT dan neural netwotk pada Water Injection pump (WIP) akan dapat mengetahui lebih awal kondisi-kondisi alignment, unbalance dan looseness 31
Thank You
32
