JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
1
Proses Perencanaan Perawatan Pada Pompa Lean Amine [Studi Kasus Di HESS (Indonesia – Pangkah) Ltd] Andrila Nuzulul Akbar dan Arino Anzip Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected]
Hess (Indonesia-Pangkah), Ltd merupakan perusahaan yang bergerak dalam bidang eksplorasi dan produksi minyak mentah dan gas. Pompa lean amine 135-P-01A/B yang terdapat pada HESS merupakan salah satu peralatan penunjang proses produksi yang berada pada GPF (Gas Processing Facilities), tepatnya berada pada sistem gas sweetening process yang merupakan proses dihilangkannya kandungan H2S dan CO2 yang ada pada gas, untuk menghilangkan kandungan H2S dan CO2 pada gas diperlukan fluida amine. Pompa lean amine berfungsi sebagai penyirkulasi fluida lean amine. Penilitian ini dilakukan untuk menganalisa kegagalan terhadap failure-nya pompa lean amine untuk mengetahui sebab kerusakan dan bagaimana solusi yang tepat untuk mengatasi kerusakan tersebut. Analisa kerusakan menggunakan metode RCFA dengan skema fault tree analysis untuk mengetahui penyebab dan akar masalah kerusakan yang terjadi pada pompa lean amine. Hasil dari analisa tersebut digunakan untuk melakukan proses perencanaan perawatan. Hasil yang didapatkan setelah melakukan analisa kegagalan terhadap pompa lean amine menunjukan kerusakan NDE bearing adalah pengoperasian pompa lean di bawah kapasitas atau di bawah BEP (Best Effeciency point) yang seharusnya 50 m3/hr, namun pada kenyataannya hanya sekitar 26-29 m3/hr. Pengoperasian pompa di bawah BEP ini yang menyebabkan kerusakan prematur terhadap komponen internal pompa termasuk NDE bearing. Perubahan warna dan bentuk dari komponen NDE bearing dapat diakibatkan kegagalan pelumasan pada bearing. Perubahan warna dari komponen bearing juga akibat dari overheating pada komponen bearing. Rekomendasi dari hasil analisa adalah penggantian minyak pelumas pada bearing yang sebelumnya dilakukan tiap 2000 jam menjadi tiap 1000 jam, karena cepatnya perubahan kondisi pelumas akibat overheating dan juga untuk mengurangi resiko kerusakan komponen kritis pompa serta melakukan modifikasi pada sistem pelumasan, diharapkan ada sistem pendinginan pada sistem lubrikasi bearing. Kata kunci : BEP (Best Efficiency Point), Fault Tree Analysis, Gas Sweetening process, NDE bearing, Perencanaan perawatan, Pompa lean amine , RCFA
I. PENDAHULUAN
H
ESS (Indonesia-Pangkah), Ltd merupakan perusahaan yang bergerak dalam bidang eksplorasi dan produksi minyak mentah dan gas alam serta mengolah dan memasarkan produk-produk tersebut. Terdapat tiga fasilitas pengolahan hasil eksplorasi minyak mentah dan gas alam di Hess (Indonesia-Pangkah), yaitu LPGF (Liquified Petroleum
Gas Facilities), GPF (Gas Processing Facilities) dan OTF (Oil treatment Facilities). Dari hasil pengolahan di tiga fasilitas tersebut akan menghasilkan produk-produk berupa light sweet oil, sales gas dan LPG (Liquified Petroleum Gas). Produk berupa light sweet oil dan LPG nantinya akan dikirim ke konsumen melalui kapal tanker, dan untuk sales gas akan dijual kepada perusahaan pembangkit tenaga listrik di Gresik. Pompa lean amine 135-P-01A/B yang terdapat pada HESS (Indonesia-Pangkah) merupakan salah satu peralatan yang berada pada GPF (Gas Processing Facilities) dan di GPF ini terbagi lagi menjadi beberapa treatment facilities untuk mengolah gas tersebut, yaitu gas sweetening, gas dehydration, dew point control facilities dan akhirnya akan menjadi produk sales gas. Pompa lean amine 135-P-01A/B merupakan peralatan yang berada pada fasilitas gas sweetening process yang merupakan proses dimana dihilangkannya kandungan H2S dan CO2 yang ada pada gas yang berasal dari sumur minyak. Untuk menghilangkan kandungan H2S dan CO2 pada gas diperlukan fluida amine, dimana fungsi utama dari fluida amine itu adalah menghilangkan kandungan H2S dan CO2 yang ada pada gas Pompa lean amine merupakan salah satu peralatan utama yang menunjang keberlangsungan proses produksi di GPF (Gas Processing Facilities), karena pompa ini berfungsi sebagai penyirkulasi fluida lean amine. Fluida lean amine ini akan disalurkan ke lean amine contactor, di lean amine contactor ini lah gas akan berkontak langsung dengan lean amine, dengan adanya kontak dengan lean amine maka kandungan H2S dan CO2 dihilangkan dari gas. Dari proses peniadaan H2S dan CO2, diharapkan kandungan H2S dapat ditekan sampai <10 ppm sebagai spesifikasi sales gas yang diminta oleh konsumen. Dari data yang ada diketahui bahwa sering kali terjadi kerusakan pada pompa lean amine. Kerusakan yang terjadi berupa kerusakan emergency, yang menyebabkan pompa berhenti bekerja. Berhenti bekerjanya pompa akan mengakibatkan proses produksi gas terganggu dan mengakibatkan terganggunya pengiriman gas ke konsumen. Penilitian ini dilakukan untuk menganalisa kegagalan dengan metode RCFA (Root Cause Failure Analysis) – dengan skema Fault Tree Analysis terhadap pompa lean amine untuk mengetahui sebab kerusakan dan bagaimana solusi yang tepat untuk mengatasi kerusakan tersebut, serta memodifikasi perencanaan perawatan pompa lean amien agar tidak terjadi kerusakan sama yang berulang (recurrence) di masa yang akan datang. Output yang
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
2
diharapkan adalah kemungkinan penyebab dan akar masalah dari seringnya kerusakan yang terjadi pada pompa lean amine. Pada akhirnya diharapkan bahwa hasil penelitian ini dapat menjadi masukan dan rekomendasi untuk departemen Maintenance dalam pelaksanaan program perencanaan perawatan berikutnya pada pompa lean amine.
II METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 2:Frekuensi kerusakan peralatan pada proses GPF
Berdasarkan data dan pengolahan data diketahui pompa lean amine A (135-P-01A) yang paling sering mengalami kerusakan dan paling berpotensi menyebabkan berhentinya proses produksi di GPF, dikarenakan pompa lean amine adalah penunjang berlangsungnya proses pengolahan gas di GPF yaitu proses sweetening gas.
Pada proses perencanaan perawatan ini dimulai dengan tahap penelitian yang dilakukan di HESS (IndonesiaPangkah),Ltd, dilanjutkan dengan studi literatur. Identifikasi yaitu identifikasi permasalahan, perumusan tujuan dan manfaat. Tahap kedua yaitu pengumpulan data dan pendataan peralatan data yang ada di GPF dari data tersebut dapat diidentifikasi tentang komponen kritis. Tahap ketiga adalah proses analisa data dengan metode Root Cause Failure Analysis (RCFA) dengan skema Fault Tree diagram. Dari analisa tersebut, selanjutnya dilakukan perencanaan perawatan yang baru.
III. ANALISA DAN PENGOLAHAN DATA III.1 Penentuan Kekritisan Alat Penentuan kekritisan alat ditentukan oleh beberapa hal, diantaranya berdasarkan fungsi dan kontribusi peralatan dalam proses produksi, sejarah kerusakan breakdown yang paling sering terjadi pada peralatan tersebut, komponen mana pada peralatan tersebut yang paling sering rusak. Berdasarkan data frekuensi kerusakan peralatan yang ada di GPF dapat dilihat seperti histogram dibawah ini :
frekuensi kerusakan
Gambar 1:Diagram Alir Metodologi Penelitian
III.2 Penentuan Kekritisan Komponen Setelah didapatkan peralatan kritis, berdasar dari sejarah kerusakan yang didapat, terdapat komponen yang sering mengalami kerusakan. Dari data yang didapat berdasarkan keterangan pada CMMS yang berupa report kerusakan akan didapatkan komponen yang sering mengalami kerusakan. Berikut adalah frekuensi kerusakan komponen pada pompa lean amine :
5 4
kerusakan pompa lean amine 4
3 2 1
2 1
2 1
0
1 0
1 0
1 1 0
1 0
1 0
0
0
JenisKerusakan Gambar 3:Frekuensi kerusakan komponen kritis pada pompa lean amine
Berdasar data di atas diketahui bahwa kerusakan yang sering terjadi pada pompa lean amine adalah terjadinya failure atau kegagalan beroperasi secara tiba-tiba. III.3 Fungsi Pompa Lean Amine Dalam Proses Produksi
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 Fungsi dari pompa lean amine 135-P-01A/B sendiri adalah untuk mensirkulasikan lean amine (amine yang sudah bersih) ke amine contactor, di amine contactor inilah gas akan mengalami kontak dengan amine dengan begitu H2S dan CO2 di hilangkan dari gas. Rumus dari amine CH3N (C2H4OH)2 atau biasa disebut Methyl diethanolamine (MDEA). Sistem peniadaan kandungan H2S ini untuk membatasi konsentrasi kandungan H2S pada produk gas sebesar <10 ppm sebagai spesifikasi dari sales gas yang diminta oleh pihak konsumen.
3 why-why dengan fault tree analysis. Dari ‘why’ pompa lean amine trip?. Berdasarkan temuan di lapangan ditemukan poros pompa mengalami macet dan tidak dapat diputar secara bebas dengan tangan. Sedangkan kemungkinan yang lain tidak terjadi pada pompa. Hal ini lah yang akan menjadi fokus analisa penyebab kegagalan berikutnya.
III.4 Analisa Kegagalan dengan Metode Fault Tree Analysis Dari data dan temuan di lapangan dapat dicari kemungkinan penyebab pompa lean amine menjadi trip. Berikut adalah analisa kegagalan dengan menggunakan RCFA – skema fault tree analysis
Gambar 7:Fault tree diagram pakar penyebab bearing mengalami overheat
Gambar 4:Fault tree akar penyebab tripnya pompa lean amine
Berdasarkan temuan di lapangan ditemukan poros pompa mengalami macet dan tidak dapat diputar secara bebas dengan tangan. Sedangkan kemungkinan yang lain tidak terjadi pada pompa. Hal ini lah yang akan menjadi fokus analisa penyebab kegagalan berikutnya. \
Tingginya temperatur pada bearing dapat menyebabkan kerusakan pada bearing, kemungkinan terjadinya temperatur tinggi pada bearing adalah kurangnya pendinginan pada pelumas, lack of lubrication, kelebihan grease atau pelumas pada rumah bearing. Berdasarkan dari temuan di lapangan menunjukan bahwa inner race dari bearing mengalami perubahan warna.
Gambar 5:Fault tree diagram akar penyebab shaft mengalami macet
Setelah diketahui pompa mengalami macet pada porosnya, kemudian para mekanik melakukan overhaul terhadap pompa. Dilakukan pengecekan terhadap bagianbagian internal pompa, dan didapati kerusakan pada bearing NDE (Non Drive End). NDE bearing tersebut mengalami kerusakan parah dan hancur.
Gambar 6:Fault tree diagram akar penyebab kerusakan bearing NDE
Dari root cause pompa lean amine, didapatkan beberapa kemungkinan yang dapat menyebabkan pompa lean amine mengalami trip. Analisa ini menggunakan penggunaan metode
Gambar 8:Tanda kerusakan pada bearing akibat overheating
Perubahan warna yang terjadi akibat dari temperatur tinggi dan berlebih atau overheating. Akibat dari overheating itu sendiri dapat menyebabkan melunaknya material bearing yang berdampak berkurangnya kapasitas beban yang dapat diterima bearing, sehingga menyebabkan kegagalan prematur pada bearing.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
Irregular dent pada inner raceway NDE bearing
Gambar 9:Tanda kerusakan cacat berupa deformasi akibat kegagalan pelumas
Kurangnya lubrikasi dan kegagalan pelumasan juga merupakan kemungkinan penyebab overheating pada bearing. Terjadinya perubahan warna pada bearing cage dan ball bearing menjadi warna kebiruan atau kehitaman serta terdeformasinya bearing ball dan rusaknya bearing cage adalah gejala kegagalan lubrikasi.
Gambar 10:Fault tree diagram kerusakan bearing akibat excessive thrust
Kerusakan bearing lainnya adalah gaya atau beban berlebih yang terjadi pada pompa. Ada beberapa kemungkinan yang mungkin terjadi, seperti pemasangan bearing yang tidak benar, seperti pengaplikasian torsi pemasangan yang tidak sesuai standar pabrikan, dan juga kemungkinan bearing rusak pada saat pemasangan akibat salah penggunaan tool ataupun cara pemasangan yang tidak sesuai SOP (Standard Operating Procedures).
Gambar 11:Fault tree diagram kerusakan bearing akibat misalignment
Kemungkinan penyebab kerusakan lain dari kerusakan bearing adalah masalah misalignment. Misalignment sendiri dapat disebabkan oleh beberapa hal seperti shaft misalignment, soft foot dan suction atau discharge pipe stress.
4 Misalignment pada shaft yang menghubungkan motor penggerak dengan pompa dapat menyebabkan gesekan antar shaft dengan bearing yang berlebihan, gesekan shaft dengan mechanical seal ataupun packing. Adanya gesekan berlebihan akan menimbulkan panas berlebih dan akan menyebabkan kerusakan prematur pada internal parts pompa. Begitupun dengan adanya soft foot, dapat menimbulkan beban berlebih pada shaft yang berputar yang berujung pada defleksi poros, dan juga beban berlebih pada bearing yang menyangga poros tersebut, sehingga dapat menyebabkan kerusakan bearing. III.5 Ringkasan Analisa Kegagalan Dari analisa Fault tree diagram di atas mengenai akar masalah dan kemungkinan penyebab kerusakan pompa lean amine, dapat ditarik beberapa ringkasan mengenai hal apa yang paling mungkin menyebabkan atau kontributor kerusakan NDE bearing pada pompa lean amine, berdasarkan dari temuan-temuan di lapangan. Adapun ringkasannya adalah sebagai berikut : a. Kerusakan NDE bearing merupakan kerusakan yang sifatnya recurrence atau sering kali terjadi. b. Pengoperasian pompa lean amine yang berada di bawah BEP (Best Efficiency Point) dapat menimbulkan banyak masalah untuk komponen internal pompa. c. Perubahan warna dan bentuk dari komponen NDE bearing dapat diakibatkan kegagalan pelumasan pada bearing. d. Perubahan warna dari komponen bearing juga akibat dari overheating pada komponen bearing. e. Filter dan strainer yang kotor juga dapat memungkinkan aliran pompa terhambat sehingga pompa beroperasi di bawah BEP.
III.6 Rekomendasi dan Tindakan Korektif Untuk akar Masalah dan Penyebab Kerusakan Pompa Lean Amine Langkah berikutnya dalam proses menganalisa kegagalan adalah melakukan tindakan korektif terhadap kemungkinan masalah yang menyebabkan kerusakan pompa lean amine, dengan begitu dapat dilakukan upaya perbaikan dalam perencanaan perawatan di masa yang akan datang. Berikut adalah rekomendasi dan tindakan korektif pada akar masalah dan penyebab kerusakan pompa lean amine : Harap dilakukan pengecekan terhadap pipa yang menggantung serta melakukan alignment terhadap pipa tersebut. Mengecek kebersihan seluruh filter dan strainer secara berkala dengan interval bulanan. Melakukan pengecekan level dari minyak pelumas secara harian. Melakukan modifikasi pada sistem pelumasan, diharapkan ada sistem pendinginan pada sistem lubrikasi bearing. Menaikkan pengoperasian pompa mendekati BEP yang dianjurkan pabrikan. Melakukan pengecekan temperatur bearing pompa yang sedang running secara harian. Penggantian pelumas dengan interval bulanan.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
Melakukan condition monitoring berupa pengambilan data getaran interval mingguan dan juga pengecekan soft foot. Pada saat penggantian pelumas, harap dipastikan kebersihan minyak pelumas. Sehingga tidak terkontaminasi benda-benda asing dari luar. Pastikan ketersedian spare parts di warehouse untuk komponen kritis, agar tidak menghambat proses perawatan dan produksi.
III.7 Perencanaan Perawatan Pompa Lean Amine Proses perencanaan perawatan pada pompa lean amine harus lah dilakukan peningkatan, demi keberlangsungan proses produksi karena kerusakan NDE bearing ini adalah kerusakan yang berulang. Melalui rekomendasi dan tindakan korektif dari proses analisa kegagalan, dapat dibuat peningkatan dalam tahapan perencanaan perawatan. Peningkatan perawatan harian, bulanan, setengah tahunan dan tahunan sangat dibutuhkan. Dengan melakukan modifikasi atau penambahan dan perbaikan dalam strategi perawatan di harapkan dapat mengurangi kerusakan yang terjadi. Kerusakan yang terjadi pada pompa lean amine adalah kerusakan yang berupa emergency maintenance, yang mana harus segera dilakukan tindakan perawatan dalam waktu 24 jam. Berikut adalah proses perencanaan perawatan pompa lean amine : 1. Work order : Rectify lean amine pump 135-P-01A trip 2. Specific order : Melepas dan mengganti NDE bearing yang mengalami kerusakan, penggantian minyak pelumas, pengecekan kekencangan baut, pengecekan soft foot, serta melakukan realignment pompa, lube oil sampling, dan melakukan pengecekan vibrasi. 3. Tempat kerja : Untuk melakukan pelepasan serta penggantian NDE bearing dilakukan langsung di tempat, yaitu H2S removal area. 4. Peralatan : 1 buah tool box dengan tool lengkap Bearing tracker Peralatan untuk misalignment Peralatan pembersih 5. PPE yang dibutuhkan : - H2S detector - LO/TO - Baju coverall - Helm safety - Safety glasses - Safety gloves - Ear plug - Safety shoes 6. Perijinan yang dibutuhkan : - Cold work permit - Job safety analysis 7. Data penunjang yang dibutuhkan : - Sectional drawing pompa lean amine - SOP (standard operating procedure)
5 - P&ID - PFD - Pump manual and spare parts list 8. Material yang dibutuhkan : - 2 buah NDE bearing - 1 buah DE bearing - NDE loack ring key - Shaf sleeve - Packing dan seal - Gasket - O-ring - Seal tape - Lube oil - Cairan pembersih - Kain pembersih 9. Tenaga kerja : - 6 mekanik Hess, dibagi menjadi 2 shift (pagi dan malam) - 4 mechanic dari TTE, sebagai helper dibagi menjadi 2 shift (pagi dan malam) Perawatan skala harian lebih ditekankan kepada inspeksi dan pengecekan yang meliputi : a. Pengecekan level dari pelumas serta kondisinya. b. Pengecekan noise dan temperatur berlebih. c. Pengecekan fisik dari pompa, seperti bautbaut, kebocoran dan kondisi pipa sambungan. d. Pengecekan level vibrasi. Pompa harus distop jika dalam pemeriksaan diketahui adanya penyimpangan dari kondisi yang telah ditentukan pabrikan. Berdasarkan proses analisa kegagalan dapat dilakukan modifikasi perawatan bulanan, yang meliputi : a. Penggantian minyak pelumas pada bearing yang sebelumnya dilakukan tiap 2000 jam menjadi tiap 1000 jam, karena cepatnya perubahan kondisi pelumas dan juga untuk mengurangi resiko kerusakan komponen kritis pompa. b. Melakukan oil sampling dan oil analysis tiap penggantian pelumas baru, untuk mengetahui kontaminasi apa saja yang terkandung dalam pelumas. Sehingga dapat memprediksi komponen apa saja yang mengalami keausan. c. Pengecekan alignment terhadap shaft pompa dan motor, untuk menghindari misalignment. Berdasarkan data maintenance planning dari pihak Hess, terdapat kesamaan dalam maintenance planning yang dibuat pada penelitian ini. Pada penelitian akan dibuat rekomendasi terkait sistem pelumasan pada bearing. Berdasar dari temuan dan hasil analisa fault tree analysis, diharapkan adanya penambahan sistem pendinginan terhadap pelumas NDE bearing. Hal ini dilakukan untuk mengurangi panas yang berlebih, serta mengurangi kerusakan akibat panas berlebih.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
IV.KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan yang telah dilakukan pada penelitian ini, didapatkan kesimpulan 1. Berdasarkan dari pengolahan data sejarah kerusakan, peralatan yang banyak mengalami kerusakan adalah pompa lean amine. 2. Kerusakan yang terjadi pada pompa lean amine merupakan emergency maintenance. 3. Kerusakan pada pompa lean amine bersifat kerusakan yang berulang (recurrence problem). 4. Berdasarkan hasil temuan dan analisa kegagalan kerusakan bearing, overheating pada bearing menjadi penyebab kerusakan bearing. 5. Kegagalan sistem pelumasan menyebabkan kerusakan parah pada komponen NDE bearing, dan mengakibatkan pompa berhenti tiba-tiba. 6. Dari analisa kegagalan didapati salah satu kontributor kerusakan NDE bearing adalah pengoperasian pompa yang berada di bawah BEP, yang seharusnya 50 m3/hr. 7. Dari temuan di lapangan telah terjadi pipe stress akibat penurun tanah yang terjadi dan mengakibatkan pre load pada casing pompa dan casing bearing.
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis Andrila N. Akbar mengucapkan terimakasih kepada pihak HESS (Indonesia-Pangkah)Ltd yang telah memberikan kami kesempatan untuk melakukan kerja praktek dan pengambilan data untuk keperluan penyempurnaan tugas akhir kami. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
[9]
[10]
[11] [12] [13]
Affonso, Luiz Otavio A. 2006. Machinery Failure Analysis Handbook. Texas : Gulf Publishing Company Duffour, John W. dan Nelson, W. Ed. 1992. Centrifugal Pump Source Book. USA : McGraw-Hill, Inc. Flowserve Austria GmbH. 2006. Pump Instalation and Operation (3WXB-9C7). Austria : Flowserve Pump Division. Flowserve Austria GmbH. 2006. Pump Data Sheet (3WXB-9C7). Austria : Flowserve Pump Division. HESS Corporation, 2010. E&P Expectations for the Management of Maintenance and Reliability. HESS (Indonesia-Pangkah), Ltd., 2010. Critically Assesment Issue. HESS Corp. Karasik, I.J. dan Heald, C.C. 2001. Pump Handbook. New York : McGraw – Hill Book Company. Kobbacy, Khairy A.H. dan Murthy, D.N. Prabhakar. 2008. Complex System Maintenance Handbook. London : SpringerVerlag. Levitt, Joel dan Nyman, C.C. 2001. Maintenance Planning, Scheduling and Coordination, 1st edition. New York : Industrial Press Inc. Mobley, R.K. dan Ricky Smith, C.C. 2003. Industrial Machinery Repair: Best Maintenance Practices Pocket Guide. USA : Elsevier Science. Mobley, R. Keith. 1999. Root Cause Failure Analysis. USA : Butterworth-Heinemann. N.A. HESS (Indonesia pangkah), 2010. Maintenance Planning and Schedulling. Marshall Institute Inc. Sachs, Neville W. 2007. Practical Plant Failure Analysis. Boca Raton : Taylor & Francis Group.
6 [14] Sullivan, G.P., Pugh,R., Melendez, A.P., Hunt, W.D., C.C 2004. Operations and Maintenance Best Practices ; A Guide to Achieving Operational Efficiency. USA : Pacific Northwest National Laboratory. [15] Tronskar, Dr. Jens P. Root Cause Analysis. DNV. [16] Computerized maintenance management system. (http://en.wikipedia.org/wiki/) [17] Manajemen Perawatan Untuk Pompa Sentrifugal. (http://www.agussuwasono.com).
