Makalah Seminar Kerja Praktek PROSES OTOMATISASI PADA GAS COOLING TOWER SYSTEM (GCT) DI PT. HOLCIM TBK. Mohammad Adhitama.¹, Sumardi ST, MT.2 Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl.Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Email:
[email protected]
1
2
Abstrak Dalam proses penggilingan bahan baku semen yang dibutuhkan pasokan gas panas yang berasal dari pendinginan klinker dan pre-heater. Sementara Raw Mill mendapatkan masalah dan sumber gas panas tidak dapat mengalir ke raw mill, sehingga akan diteruskan ke Gas Cooling Tower (GCT), suhu akan diturunkan dengan menggunakan air dan udara dalam kondisi disemprotkan. Kondisi ini membutuhkan beberapa kompresor untuk melakukan tindakan (pasokan udara tekanan). Ada empat kompresor yang dibutuhkan . Operasi kompresor tergantung pada sistem tekanan, sebenarnya desain dasar dari kompresor yang digunakan untuk mendukung proses dalam GCT (disemprot / menekan udara untuk menyemprotkan air dalam proses GCT). Ketika udara panas melalui GCT maka sesegera mungkin udara dan air harus disemprotkan, ini digunakan untuk mengurangi resiko udara panas dan material debu keluar ke lingkungan. Kata Kunci : Kompresor, Gas Cooling Tower, Isu Lingkungan digunakan untuk mengurangi resiko udara panas dan material debu keluar ke lingkungan.
I. 1.1
PENDAHULUAN Latar Belakang Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa berkembang cepat terutama dibidang otomasi industri. Perkembangan ini tampak jelas di industri, dimana sebelumnya banyak pekerjaan menggunakan tangan manusia, kemudian beralih menggunakan mesin. Dalam industri pembuatatn semen proses penggilingan bahan baku yang dibutuhkan pasokan gas panas yang berasal dari pendinginan klinker dan pre-heater. Sementara Raw Mill mendapatkan masalah dan sumber gas panas tidak dapat mengalir ke raw mill, sehingga akan diteruskan ke Gas Cooling Tower (GCT), suhu akan diturunkan dengan menggunakan air dan udara dalam kondisi disemprotkan. Kondisi ini membutuhkan beberapa kompresor untuk melakukan tindakan (pasokan udara tekanan). Ada empat kompresor yang dibutuhkan . Operasi kompresor tergantung pada sistem tekanan, sebenarnya desain dasar dari kompresor yang digunakan untuk mendukung proses dalam GCT (disemprot / menekan udara untuk menyemprotkan air dalam proses GCT). Ketika udara panas melalui GCT maka sesegera mungkin udara dan air harus disemprotkan, ini
1.2
Maksud dan Tujuan Hal-hal yang menjadi tujuan Kerja Praktek ini adalah: 1. Mengetahui sistem dan lingkungan kerja di PT. Holcim Indonesia Tbk. 2. Mengetahui sensor-sensor yang digunakan pada Gas Cooling Tower System di PT. Holcim Indonesia Tbk. 3. Mengetahui carakerja dan aplikasi proses otomatisasi pada Gas Cooling Tower System (GCT). 1.3
Pembatasan Masalah Laporan Kerja Praktek ini difokuskan pada permasalahan cara kerja dan proses otomatisasi yang terdapat pada Gas Cooling Tower System (GCT) dengan materi lain yang berkaitan sebagai pelengkap.
1
II.
DASAR TEORI
2.1
Persyaratan Umum Sensor
pneumatik, motor pneumatik, robot pneumatik translasi, rotasi maupun gabungan keduanya. Perpaduan dari gerakan mekanik oleh aktuator pneumatik dapat dipadu menjadi gerakan mekanik untuk keperluan proses produksi yang terus menerus (continue), dan flexibel. Pemakaian pneumatik dibidang produksi telah mengalami kemajuan yang pesat, terutama pada proses perakitan (manufacturing), elektronika, obat-obatan, makanan, kimia dan lainnya. Pemilihan penggunaan udara bertekanan (pneumatik) sebagai sistim kontrol dalam proses otomasinya, karena pneumatik mempunyai beberapa keunggulan, antara lain: mudah diperoleh, bersih dari kotoran dan zat kimia yang merusak, mudah didistribusikan melalui saluran (selang) yang kecil, aman dari bahaya ledakan dan hubungan singkat, dapat dibebani lebih, tidak peka terhadap perubahan suhu dan sebagainya .
Dalam memilih peralatan sensor yang tepat dan sesuai dengan sistem yang akan di sensor, berikut ini persyaratan umum sensor: a) Linieritas Ada banyak sensor banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. b) Sensitivitas Sensitivitas menunjukkan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. c) Tanggapan Waktu Tanggapan waktu pada sensor menunjukkan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan masukan
2.2
Pressure Transducer
Sensor/transducer tekanan pada umumnya menggunakan strain gauge sebagai sensornya. Strain gauge dapat mengubah sinyal tekanan menjadi sinyal listrik. Pada kenyataannya, perubahan tekanan ini akan membuat strain gauge memberikan nilai resistansi yang berbeda ketika terjadi perubahan luas penampangnya. Selanjutnya, hambatan yang berubah-ubah ini dapat kita konversikan menjadi bentuk tegangan atau arus yang berubah-ubah dengan menggunakan tambahan rangkaian [3]. Pada Gas Cooling Tower System terdapat dua tranduser yaitu Water Presure Tranduser dan Air Presure Tranduser. Prinsipnya hampir sama yaitu mengkonversi dari tekanan udara maupun air dalam pipa ke dalam signal arus 420mA,dan akan menjadi input analog ke PLC.
2.3
Gambar 1 Shut of valve
III. PRINSIP KERJA GAS COOLING TOWER SYSTEM (GCT) 3.1
Proses Penyemprotan Pada Gas Cooling Tower System (GCT)
Dalam pembuatan semen, pengoperasian gas cooling tower system (GCT) sangat penting untuk keberhasilan menangkap partikel debu semen oleh EP hilir. Gas panas dan material yang berasal dari menara pre-heater didinginkan dengan cara menyuntikkan air dan udara dalam kondisi disemprotkan. Ada sebuah termokopel yang digunakan untuk memicu sistem kontrol menyemprotkan air dan udara yang digunakan dalam GCT. Sebagian besar waktu, sementara pabrik dalam operasi normal, gas mengalir melalui raw feed mill, dimana semprotan air dan udara akan mengurangi dan membantu GCT dalam pengkondisian gas sebelum masuk ke EP. Gas panas dari menara pre-heater yang memiliki suhu sekitar 380 ° C dan harus didinginkan menjadi sekitar 150 ° C untuk diterima dalam proses EP[2].
Pneumatik
Penggunaan udara bertekanan sebenarnya masih dapat dikembangkan untuk berbagai keperluan proses produksi, misalnya untuk melakukan gerakan mekanik yang selama ini dilakukan oleh tenaga manusia, seperti menggeser, mendorong, mengangkat, menekan, dan lain sebagainya. Gerakan mekanik tersebut dapat dilakukan juga oleh komponen pneumatik, seperti silinder
2
3.2
sistem, air flow control valve (2) akan merespon yang sesuai, baik meningkatkan aliran dan tekanan untuk atomisasi air tepat pada tombak injeksi semprot.
Prinsip Kerja Gas Cooling Tower System (GCT)
Suhu air loop kontrol bekerja pada sinyal 4-20 mA dari transmitter outlet tekanan suhu (terlihat pada kedua suhu dan dipilih yang tertinggi untuk kontrol). Sebagai sistem penyimpangan dari set point suhu, parameter PID di EC (Enviro-care) kontroler mengatur pembukaan kontrol aliran air untuk mengetahui banyak air atau sedikit, sesuai yang diperlukan. Loop kendali atomisasi bekerja dengan membandingkan sinyal 4-20 mA dari outlet air pressure transmitter (18) dengan algoritma atomisasi di controller untuk suatu tekanan outlet diberi air dengan menyesuaikan sinyal 420 mA untuk air flow control valve (2). IV.
BAGIAN-BAGIAN GAS COOLING TOWER SYSTEM (GCT) 4.1 Water Tank Water Tank berfungsi untuk menyimpan cadangan udara yang akan disuplay ke GCT. Pengisian tangki water ini otomatis. Jika level udara turun,maka valve inlet akan membuka. Jika sudah penuh,maka valve inlet akan menutup. Posisi tangki di lantai dua. Di water tank ada 2 sensor level yaitu : Sensor Low Level yang berfungsi sebagai alarm ke CCR bahwa level minim dan Sensor Low Low Level yang berfungsi sebagai sebagai safety. Jika Low Low level aktif maka akan mematikan pompa dan system GCT akan stop. Akan normal lagi setelah dilakukan tindakan dan level kembali normal.
Gambar 2 Valve Rack
Valve rack diatur ke dalam operasi set point jarak jauh oleh sinyal digital dari CCR. Selama berlangsungnya mode ini, controller valve rack akan menggunakan set point remote dari CCR untuk mengontrol suhu dari local operator panel di valve rack (13). Ketika suhu keluaran set point tercapai di outlet GCT, valve rack masuk ke mode operasional dan secara otomatis mulai memompa yang diperlukan oleh sistem. Jika salah satu pompa tidak tersedia (mungkin dari saklar pemilih remote atau lokal atau kesalahan during starting), maka yang satu akan menutup dan atau yang lain yang dipilih. Alarm kegagalan pompa akan ditampilkan di controller valve rack dan akan membuat output master alarm. Jika ada pasokan udara masuk yang cukup untuk air pressure transducer (16), air valve (5) pada baris udara akan terbuka. Kemudian, jika ada tekanan yang cukup dirasakan oleh outlet air pressure transducer (18), water valve (4) pada baris air akan terbuka.
4.2
Inlet Pressure Tranduser Adalah sebuah alat yang mengkonversi dari presure / tekanan baik udara maupun air ke dalam signal arus 4-20mA, dan akan menjadi input analog ke PLC. Inlet Presure tranduser dipasang untuk monitor pressure atau tekanan yang dihasilkan oleh pompa. Terdapat dua macam Inlet Pressure Tranduser yaitu Inlet Water Pressure Tranduser untuk tekanan air dan Inlet Air Pressure Tranduser untuk tekanan udara.
Dari titik ini water flow control valve (1) akan memodulasi untuk mengontrol outlet water flow berdasarkan sinyal dari PLC. Seperti aliran air dan tekanan yang meningkat melalui
3
4.5
Outlet Presure Tranduser Outlet Presure Tranduser adalah sebuah alat yang mengkonversi dari tekanan udara maupun tekanan air dalam pipa setelah proportional valve ke dalam signal arus 420mA,dan akan menjadi input analog ke PLC. Outlet Presure tranduser dipasang untuk monitor presure udara setelah proportional valve yang akan disuplay ke nozle-nozle. Range tranduser ini adalah 0 s/d 10 bar.
Gambar 3 Inlet Pressure Tranduser
4.3
Shut Of Valve Shut of valve ( Blok Valve ) adalah sebuah valve yang digerakan oleh pneumatik, dimana pneumatik digerakan oleh tekanan udara kompresor yang dikontrol oleh solonoid dan solonoid dikontrol 220VAC oleh PLC.
Gambar 6 Outlet Pressure tranduser
4.6
Flow Meter water (m3/h) Flow meter adalah sebuah alat yang bisa memonitor flow water yang disuplay ke nozlenozle . Flow meter mengkonversi dari flow water (m3/h) ke dalam signal arus 4-20 MA dan akan manjadi input analog PLC. Nilai flow meter ini akan menjadi dasar pengoperasian.
Gambar 4 Shut of valve
Untuk Shut of valve udara, jika Air Inlet Presure Tranduser telah menunjuk diatas minimum, maka blok valve ini akan membuka 100%. Jika Air Inlet Presure Tranduser menunjuk dibawah setting di HMI, maka Blok Valve tidak membuka dan untuk shut of valve air Blok valve ini akan membuka jika presure udara di atas ( Lance Air Header ) telah menunjuk diatas setting minimum. Jika presure kurang dari setting misal 1 bar, maka block valve ini tidak akan membuka 4.4
Gambar 7 Flow meter
4.7
Proportional Valve
Proportional valve adalah sebuah valve yang bukaan / menutupnya bisa diatur secara proportional dari 1 s.d 100%, dengan udara sesuai kebutuhan dengan signal 4 – 20% dari PLC. Jika GCT operasi auto dari CCR,maka air proportional valve akan membuka variasi sesuai PID.
Air and Water Header Pressure Tranduser
Header presure tranduser adalah alat yang mendeteksi tekanan baik air dan udara di bagian atas GCT (dekat nozle). Alat ini mengkonversi dari tekanan air dan udara menjadi signal arus 4-20mA dan akan manjadi input PLC Indikasi presure ini akan dipakai PLC untuk mengatur atomizing (spray) dengan system back off mode dan juga untuk menentukan presure spray lance ,dimana akan mengeblok water block valve. Artinya jika indikasi presure udara disini diatas 1 bar, maka water block baru akan bisa membuka.
Gambar 5 Proportional valve
4
Tabel 4 Analog Input 2
Air and Water header presure tranduser ada 2 buah yaitu air and water header presure transduser #1 dan #2, sensor tersebut bekerja secara redundan. 4.8
PLC PLC yang dipakai merek Allen Bradley,type SLC5/04. Bagian-bagian PLC adalah sebagai berikut : Power Suplay yaitu bagian yang akan menyuplai tegangan listrik ke CPU,backplan card I/O. Disini ada fuse sebagai pengaman. Kemudian ada CPU yaitu pusat kontrol PLC. Di CPU ini dilakukan kalkulasi ,interlok, menyimpan program PLC,dll. Di CPU ini kita bisa upload program PLC ke laptop dan download dari laptop ke PLC sesuai kebutuhan. Di CPU akan terhubung dengan HMI dengan kabel DH+ dan terhubung dengan laptop dengan kabel RS 232.
Tabel 4.5 Analog Output
Tabel 4.6 Digital output 2
Tabel 1 Digital Input
Tabel 2 Digital Output 1
4.9
HMI
HMI adalah display yang menampilkan semua signal PLC dan menampilkan data / signal sebagai berikut : 1. Layar over View F1 2. PID Loop F2 3. Analog input dan Output F3 4. Informasi Pompa F4 5. Digital Input F5 6. Digital Output F6 7. Genaral Set Point F7 8. Analog Scaling F8 9. Signal Mode Lokal Operasi F9 10. Layar Flow Process F10 11. Layar Trend Data F11 12. Remote/lokal set points F12 13. Alarm history F15 14. Acknowledge F16 dll.
Tabel 3 Analog Input 1
5
V. 5.1
1.
2.
Gambar 8 Tampilan HMI
3.
Dimana dalam menggunakan HMI ini ada beberapa komunikasi dengan HMI yaitu: a. PLC HMI komunikasi dengan PLC menggunakan 2 kabel data yaitu kabel DH+ dan RS232. Komunikasi ini digunakan untuk transfer data dari ke PLC & HMI. Konfigurasi komunikasi dengan DH+, dengan “Type of Cable is Belden 9463 Blue hose E10B998, WITH END TERMINATOR 150 Ohm ½ watt” meskipun harus merubah setup komunikasi dari RS232 ke DH+.
4.
b. Laptop HMI komunikasi dengan laptop menggunakan 2 kabel data yaitu kabel LAN dan RS232. Komunikasi ini dilakukan untuk programming dan assign display system. Set up komunikasi yang penting adalah IP addres di HMI (mis :169.254.209.15) dan Laptop (mis : 169.254.209.13) harus disesuaikan.
PENUTUP Kesimpulan Dalam pembuatan semen, pengoperasian gas cooling tower system (GCT) sangat penting untuk keberhasilan menangkap partikel debu semen oleh EP hilir dimana Gas panas dan material yang berasal dari menara pre-heater didinginkan dengan cara menyuntikkan air dan udara dalam kondisi disemprotkan Untuk menghasilkan efek pendinginan gas dan material yang optimal dan maksimum,maka GCT harus sealu dalam kondisi optimal. PLC yang dipakai merek Allen Bradley,type SLC5/04 yang mempunyai dua bagian yaitu Power Supplay untuk menyuplai tegangan listrik ke CPU, backplan card I/O. Dan CPU untuk kalkulasi,interlok,menyimpan program PLC,dll. HMI adalah display yang menampilkan semua signal PLC dan menampilkan data / signal . Yang bisa melakukan komunikasi dengan PLC yaitu menggunakan 2 kabel data yaitu kabel DH+ dan RS232 dan juga dapat berkomunikasi dengan laptop dengan menggunakan 2 kabel data yaitu kabel LAN dan RS232.
5.2
Saran
1.
Perlunya perawatan serta pengecekan berkala supaya Gas Cooling Tower Sytem ini tetap dalam kondisi optimal
2.
Untuk pasokan tekanan udara yang akan disemprotkan agar tetap optimal membutuhkan penambahan kompresor.
VI. DAFTAR PUSTAKA [1] Gambar Lokasi PT Holcim Indonesia, http://maps.google.com/maps?hl =en&tab=wl, Desember 2011 [2] Nasuhi, Mohamad. CIL Gas Cooling Tower System (GCT), Replacement PLC & HMI GCT Project Electrical Engineering Support, 2008. [3] Fraden, Jacob. Handbook Of Modern Sensors, :Physics, Designs, And
6
ApplicationsThird Edition, Springer.2003 [4] Morris, S Alan. Measurement and Instrumentation Principles, Butterworth-Heinemann, Oxford.2011 [5] Artono, Raldi Koetoer. Pengukuran Teknikuntuk Mahiswa, Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Univ. Indonesia, Jakarta. 2004
BIODATA Mohamamad Adhitama, dilahirkan di Pekalongan, 22 September 1990. Menempuh pendidikan di TK RA Pekajangan, MI Walisongo Pekajangan, SMP N 2 Kedungwuni, SMA N 3 Pekalongan. Dan saat ini masih menempuh studi S1 di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,Universitas Diponegoro angkatan 2008 mengambil konsentrasi Kontrol.
Semarang,
Maret 2012
Mengetahui, Dosen Pembimbing
Sumardi, ST., MT. NIP. 196811111994121001
7
