PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PEMBAKARAN PADA DUCT BURNER WASTE HEAT BOILER (WHB) BERBASIS LOGIC SOLVER

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PEMBAKARAN PADA DUCT BURNER WASTE HEAT BOILER (WHB) BERBASIS LOGIC SOLVER Amri Akbar Wicaksono, Ronny Dwi Noriyati, Totok Soehartanto. Jurusan Teknik Fisika – Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Keputih Sukolilo, Surabaya 60111 E-mail: [email protected] ABSTRAK Waste Heat Boiler (WHB) adalah boiler yang memanfaatkan exhaust gas generator turbin gas sebagai sumber energi untuk menghasilkan steam. Exhaust gas sendiri mendapat tambahan kalor dari firing duct burner melalui flow bahan bakar yang diinjeksikan melalui control valve yang selanjutnya digunakan untuk menaikkan tekanan steam pada superheater. Control valve sendiri bekerja berdasarkan perintah kontroler yang mendapatkan input referensi temperatur pada duct burner serta referensi tekanan pada superheater. Melalui tugas akhir ini dirancang suatu kontroler berbasis logic solver untuk mengendalikan laju aliran bahan bakar berdasarkan referensi temperatur pada duct burner serta referensi tekanan pada superheater. Konfigurasi dari logic solver sendiri dibuat melalui “truth table” dengan membuat deskripsi pasangan aksi dan kondisi berdasarkan referensi tekanan dan referensi temperatur. Apabila temperatur melanggar set point dan tekanan sesuai set point maka temperatur dijadikan sebagai referensi utama, demikian sebaliknya apabila temperatur sesuai set point dan tekanan melanggar set point maka tekanan dijadikan sebagai referensi. Apabila tekanan dan temperatur sama – sama melanggar set point, maka tekanan tetap dijadikan sebagai referensi utama dengan tujuan untuk mendapatkan steam yang diinginkan (65 Bar) namun temperatur tetap terjaga dalam kondisi aman (dibawah 660 0 C). Apabila tekanan sudah mencapai 65 Bar dan temperatur dibawah 660 0C, inilah kondisi default pada logic solver. Melalui hasil simulasi menggunakan kontroler berbasis logic solver, diperoleh karakteristik respon sebagai berikut: settling time 7,983 s, error steady state (ess) 0,146%, rise time (tr) 3,206 s dengan flow bahan bakar sebesar 191,5 Kg/s. Dilakukan perbandingan dengan merancang mode kontrol P, PI dan PID melalui simulasi. Dari hasil simulasi diperoleh hasil bahwa kontroler berbasis logic solver memiliki settling time yang paling kecil dan tidak mengalami overshoot, namun rise time dan error steady state yang lebih besar dari pada mode kontrol P, PI dan PID. Kata kunci : logic solver, truth table, duct burner, superheater. I.

bahan bakar secara optimal. Hal itu dibuktikan dengan sering terjadinya penyimpangan temperatur yang melewati set point, padahal referensi bukaan pada control valve sendiri ditentukan oleh tekanan atau temperatur terukur. Selain itu, dari data DCS menunjukkan bahwa untuk mencapai set point tekanan, referensi input kontroler hanya berdasarkan pada tekanan terukur pada superheater, karena dengan mengambil tekanan sebagai referensi utama, temperatur pada duct burner terjaga pada kondisi aman yaitu dibawah 660 0C. Oleh karena itu akan dirancang semacam logic solver yang berfungsi sebagai pengendali laju aliran bahan bakar melalui bukaan control valve dengan mengacu tekanan sebagai referensi utama. Diharapkan melalui penelitian ini, hasilnya dapat dijadikan kajian bagi perusahaan.

PENDAHULUAN

Waste Heat Boiler (WHB) merupakan tipe boiler yang memanfaatkan sebagian energi panas untuk pembakaran dari luar sistem yaitu berasal dari gas buang Generator Turbin Gas (GTG). Untuk mencapai kualitas steam yang diharapkan, maka dibutuhkan energi panas yang sesuai. Penambahan energi panas dari dalam boiler dilakukan oleh ruang bakar (duct burner) yang tergantung pada laju aliran bahan bakar. Pembangkitan energi panas dari dalam harus tetap tersedia karena gas buang GTG ternyata senantiasa mengalami perubahan. Perubahan tersebut menghadirkan perbaikan pada perancangan sistem kontrol (Waste Heat Boiler) WHB supaya dicapai pembakaran optimal. Pembakaran optimal terjadi ketika perubahan energi panas gas buang GTG dapat disiasati dengan mengatur laju aliran bahan bakar menuju duct burner. Flow pada fuel gas diatur melalui suatu bukaan control valve dimana presentase bukaan control valve ini berdasarkan set point temperatur pada duct burner (660 0C) dan tekanan pada superheater (65 Bar). Berdasarkan kondisi di lapangan serta data data yang telah di record oleh perusahaan, ternyata mode kontrol PID saat ini yang telah terpasang belum mampu untuk mengakomodasi bukaan control valve

II.

Tinjauan Pustaka

Bab ini berisi landasan teori yang menunjang penyelsaian masalah yang diangkat melalui penelitian ini. Teori - teori ini menjadi rujukan dan pedoman dalam penyusunan tugas akhir. Pengambilan dasar teori diambil dari text book,

1

jurnal ilmiah yang dapat diakses, serta berbagai sumber yang berasal dari internet.

Total Mass Balance 𝑑(𝜌𝐴 𝑕 ) 𝑑𝑡

1. Waste Heat Boiler (WHB)

= 𝜌𝐹𝑖 − 𝜌𝐹 (2)

Waste Heat Boiler (WHB) merupakan tipe boiler yang memanfaatkan sebagian energi panas untuk pembakaran dari luar sistem yaitu berasal dari gas buang Generator Turbin Gas (GTG). Untuk mencapai kualitas steam yang diharapkan maka dibutuhkan energi panas yang sesuai. Penambahan energi panas dari dalam boiler dilakukan oleh ruang pembakar (duct burner) yang tergantung pada laju aliran bahan bakar. Waste heat boiler sendiri dibagi menjadi beberapa komponen yang bekerja saling berkesinambungan, dimana tiap - tiap komponen memiliki peranan masing - masing untuk menghasilkan steam produk yang diinginkan. Komponen - komponen dari waste heat boiler adalah sebagai berikut:

𝐹𝑖 dan 𝐹 laju aliran fluida [volume per unit waktu (ft3/min atau m3/min)] untuk aliran input dan output. Asumsi bahwa densitas konstan (temperatur tidak berubah) sehingga persamaan 4 menjadi: 𝐴

𝑑𝑕 ) 𝑑𝑡

= 𝜌𝐹𝑖 − 𝜌𝐹 (3)

Total Heat Balance 𝑑[𝜌𝐴𝑕𝑐𝑝 (𝑇 − 𝑇𝑟𝑒𝑓𝑓 ] 𝑑𝑡 = 𝜌𝐹𝑖 𝑐𝑝 𝑇𝑖 − 𝑇𝑟𝑒𝑓𝑓 − 𝜌𝐹 𝑐𝑝 𝑇 − 𝑇𝑟𝑒𝑓𝑓 + 𝑄

1. Deaerator. 2. LP drum. 3. Feed water pump. 4. Economizer. 5. Duct burner. 6. Steam Drum (HP Drum). 7. Evaporator. 8. Superheater. 9. Stack

(4) Dimana Q adalah jumlah supply panas per unit waktu. Asumsi 𝑇𝑟𝑒𝑓𝑓 = 0 , sehingga persammannya menjadi: 𝑑𝑇 𝜌𝐴𝑕𝑐𝑝 = 𝜌𝐹𝑖 𝑐𝑝 𝑇 − 𝜌𝐹 𝑐𝑝 𝑇 + 𝑄 𝑑𝑡 (5) 3. Persamaan Gas Ideal Pada dasarnya gas ideal merupakan pendekatan yang dilandasi oleh asumsi - asumsi sebagai berikut: 1.

2. Gambar 1 : Waste Heat Boiler (P&ID PT.PG) 3. 2. Hukum Kesetimbangan Energi Dasar yang digunakan untuk memodelkan plant ini adalah hukum kesetimbangan energi. Segala proses yang terjadi pada plant dimodelkan dalam bentuk persamaaan matematika, sehingga proses yang terjadi di dalam plant bisa diartikan secara fisis.

4.

persamaan gas ideal dapat ditulis sebagai berikut : P.V = n.R.T

Kontrol Volume Untuk pendekatan kontrol volume termal (panas) pada waktu (t) yaitu laju energi panas dan mekanik yang masuk pada kontrol volume ditambah dengan laju energi panas yang dibangkitkan dalam kontrol volume dikurangi dengan laju energi panas dan mekanik yang meninggalkan kontrol volume harus sama dengan kenaikan laju energi yang tersimpan dalam kontrol volume. 𝐸𝑖𝑛 + 𝐸𝑔 − 𝐸𝑜𝑢𝑡 = 𝐸𝑠𝑡

Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.[5]

(6)

4. Falsafah Dasar Pengendalian Pengertian kontrol atau pengaturan adalah proses atau upaya untuk mencapai tujuan. Pada dasarnya dibagi menjadi dua bagian, yaitu sistem pengendalian secara manual atau pengendalian terbuka (open loop) serta sistem pengendalian otomatis (close loop). Perbedaan mendasar antara kedua sistem pengendalian ini adalah adanya umpan balik berupa informasi variabel yang diukur pada

(1) 2

sistem pengendalian close loop, sedangkan pada sistem pengendalian terbuka tidak terdapat umpan balik mengenai variabel yang diukur.

III. PEMODELAN DAN PERANCANGAN SISTEM 1. Alur Penelitian Adapun tahapan - tahapan yang dilakukan pada penelitian ini dapat dijabarkan melalui flowchart berikut. Start

Gambar 2 : Diagram blok open loop[8] Studi literatur

Pemodelan plant

Menentukan hubungan antara pressure , temperatur , dan flow

Gambar 3 : Diagram blok close loop[8] Perancangan kontroler berbasis logic solver

5. Logic Solver Logic solver merupakan salah satu dari komponen safety instrumented system (SIS). Safety instrumented system berbeda dengan sistem kontrol reguler namun memiliki komponen yang hampir sama dengan sistem kontrol reguler. Komponen dari safety instrumented system terdiri atas sensor, aktuator, logic solver dan beberapa sistem pendukung. Dengan demikian logic solver merupakan salah satu komponen daripada safety instrumented system yang berfungsi untuk mencapai atau mempertahankan keadaan aman dari proses ketika kondisi proses tidak dapat diterima atau berbahaya.

Simulasi dengan MATLAB simulink

Pengujian dan analisa

Penyusunan laporan tugas akhir

End

Gambar 5 : Alur penelitian 2. Diagram Blok Pengendalian Logic Solver Pada dasarnya, Waste Heat Boiler (WHB) adalah boiler yang memanfaatkan gas buang yang digunakan sebagai sumber kalor untuk menghasilkan suatu steam produk. Gas buang yang telah dihasilkan oleh plant sebelumnya, terkadang energinya kurang memenuhi kriteria untuk menghasilkan steam produk yang diinginkan. Oleh karena itu pada Waste Heat Boiler (WHB), terdapat sebuah ruang bakar atau duct burner yang digunakan untuk memanaskan ulang gas buang tersebut ketika energi yang ingin dicapai belum memenuhi kriteria.

Gambar 4 : Aplikasi logic solver pada ESD valve[7] 6. Kontroler Berbasis Logic Solver Kontroler berbasis logic solver pada dasarnya berisi sebuah perintah sebab akibat yang befungsi sebagai pasangan aksi - kondisi dari sebuah proses. Perintah ini menjadi acuan kontroler dalam mengeluarkan sinyal kontrol menuju aktuator. Untuk mendesain sebuah logic solver pada truth table simulink dilakukan langkah – langkah berikut : 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Membuka Jendela Editing pada Truth Table. Memilih Action Language. Memasukkan Truth Table Condition. Memasukkan Truth Table Decisions. Memasukkan Truth Table Action. Assigning Truth Table.

Gambar 6 : Desain kontroler berbasis logic solver 3

Dari rancangan kontroler berbasis logic solver pada gambar 7, maka dapat dilakukan penyederhanaan melalui diagram blok. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat melalui gambar berikut.

Pada tabel kondisi dapat diamati melalui deskripsi untuk masing-masing kondisi. Kolom D1 sampai dengan D7 adalah kolom kebenaran yang merepresentasikan kondisi mana yang sedang terjadi pada saat kontroler disimulasikan. Huruf T diartikan sebagai kondisi benar (True) dan F kondisi salah (False). Untuk kolom D7 baris ke - 7 diberi tanda – dan diberi index u7, itu merupakan kondisi default logic solver. Tabel 2 : Tabel aksi

Gambar 7 : Diagram Blok Pengendalian. 3. Perancangan Kontroler Berbasis Logic Solver. Seperti yang telah dibahas sebelumnya, kontroler berbasis logic solver ini memiliki dua nilai referensi, yaitu temperatur dan tekanan. Yang harus menjadi perhatian adalah kedua referensi ini diperoleh melalui dua tempat yang berbeda. Untuk temperatur, diperoleh melalui temperature transmitter yang dipasang pada duct burner, sedangkan pada tekanan, diperoleh melalui pressure transmitter yang terpasang pada superheater. Mekanisme dari logic solver dapat dijabarkan sebagai berikut, logic solver menerima inputan berupa error temperatur dan error tekanan. Error ini adalah selisih antara set point dengan proses variabel. Error ini yang menjadi acuan bagi logic solver apakah temperatur yang akan dijadikan sebagai referensi atau tekanan yang dijadikan sebagai referensi. Dari proses variabel yang melanggar set point inilah yang dijadikan sebagai referensi logic solver dalam menghasilkan sinyal kontrol u. Sebagai contoh, apabila temperatur yang melanggar set point dan tekanan sesuai set point maka temperatur inilah yang dijadikan sebagai referensi.

Pada tabel aksi dibagi menjadi 7 (tujuh) bagian yang ditulis dari baris pertama sampai baris ke - 7, dimana untuk aksi pertama sampai dengan aksi ke - 6 adalah aksi yang dilakukan berdasarkan pada tabel kondisi, sedangkan pada aksi ke - 7 merupakan kondisi default. Dari tabel 1 dan 2 maka diperoleh logic solver sebagai berikut.

Tabel 1: Tabel kondisi

Gambar 8 : Logic solver pada simulink 4. Perancangan Duct Burner Persamaan hukum kesetimbangan energi dan massa pada duct burner dapat dituliskan sebagai berikut : 4

𝑚 fuel. HHV + 𝑚 exh in .Cv. ∆T = 𝑚 exh out .Cv. ∆T (7) 𝑚 fuel = laju bahan bakar (Kg/s) HHV = High Heating Value (MJ/Kg) 𝑚 exh = laju aliran massa exhaust gas. (Kg/s) Cv = kalor spesifik pada volume konstan (KJ/Kg.0C) ∆T = beda temperatur (0C)

6. Perancangan Control Valve FCV - 2253 Untuk mengontrol laju aliran bahan bakar pada duct burner maka digunakan control valve FCV2253. Model matematis dari control valve adalah sebagai berikut (persamaan 14). 

mb s  K  U s   v s  1

Apabila data teknis dimasukkan, diperoleh hasil sebagai berikut:



mb s  = laju aliran bahan bakar (Kg/s) U s  = sinyal masukan ke control valve (mA)

𝑚 fuel gas 47137,3 + 122,5 . 1244,334 . (567,9 – 564,8) = 122,5 . 1183,6978 . (T – 567,9). (8)

K

v

5. Perancangan Superheater Hukum kesetimbangan energi yang terjadi pada superheater dapat diilustrasikan sebagai berikut : 𝐸𝑠𝑕 = 𝐸𝑖𝑛 − 𝐸𝑜𝑢𝑡 + 𝑄

= gain control valve = time konstan control valve (s)

Dengan memasukkan data teknis maka diperoleh model matematis control valve sebagai berikut (persamaan 15) :

(9)



m b s  39,05875  U s  1,7853s  1

Apabila dijabarkan, dapat ditulis lagisebagai berikut: 𝑑𝑇

𝑚𝑠𝑕 𝑐𝑣 𝑑𝑡 = 𝑚𝑖𝑛 𝑐𝑣 . 𝑇𝑖𝑛 − 𝑚𝑜𝑢𝑡 𝑐𝑣 . 𝑇𝑜𝑢𝑡 + Q(10)

Toy

Dengan memasukkan data – data teknis maka persamaan 10 dapat ditulis sebagai berikut: 𝑑𝑇

(15)

7. Perancangan Temperature Transmitter TT 2205 Temperature transmitter dengan tag number TT-2205 ini mengantarkan sinyal pembacaan yang dilakukan oleh sensor ke control room. Sensor ini membaca besaran temperatur yang dihasilkan dari ruang bakar.

Keterangan: 𝜌𝑣 = densitas uap (Kg/m3) 𝑉𝑠𝑕2 = volume superheater2 (m3) Cv = kalor spesifik (KJ/Kg. 0C) 𝑚𝑖𝑛 = flow dari superheater1(Kg/s) 𝑚𝑜𝑢𝑡 = flow ke HP steam(Kg/s) 𝑇 = Temperatur dalam (0C)

79,0781248 . 0,32148 . 2055,348 . 𝑑𝑡

(14)

Keterangan:

Tox



KT T s 1

(16)

Dengan memasukkan data teknis diperoleh fungsi alih dari temperature transmitter melalui persamaan 16 berikut :

superheater =

𝑑𝑇

79,078 . 0,32148 . 2055,348 . superheater = [18.518 . 𝑑𝑡 2036,771 . 370] – [18,4722. 2073,925. T] + 122,5 . 1183,6978 . ∆𝑇 burner (11)

Toy Tox



0.016 1

(17)

untuk proses variabel tekanan dapat diperoleh melalui persamaan berikut:

8. Perancangan Pressure Transmitter PT-22226

P.V = n . R . T

Secara umum fungsi alih dari pressure transmitter dapat didekati dengan sistem orde 1 sebagaimana pada persamaan 18 berikut:

(12)

Keterangan: P = tekanan (N/m2) V = volume (m3) n = jumlah mol zat (mol) R = konstanta gas universal (J/mol.K) T = temperatur (K)

Poy Pox

(0,9955 /18) .8,315 .𝑇 0,051

KP  P s 1

(18)

dengan memasukkan data teknis diperoleh fungsi alih sebagai berikut (persamaan 19):

Dengan memasukkan data - data teknis maka persamaan 12 dapat ditulis sebagai berikut:

P=



Poy Pox

(13)

5



0.0762 0.57 s  1

(19)

Grafik Respon Uji Step Duct Burner

IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

800

Sebelum dilakukan pengujian secara menyeluruh, maka sebelumnya dilakukan pengujian untuk masing - masing komponen.

Temperatur (C)

750

1. Uji Komponen Pengujian dilakukan dengan memberikan sinyal uji step. Dari uji step ini akan diperoleh respon untuk masing - masing komponen sehingga diketahui tingkat kelogisan dari model matematis yang telah dibuat.

700 650 600 respon temperatur duct burner 0

10

20

30

40

50

Waktu (s)

Control Valve FCV - 2253 Pada pengujian control valve kali ini, akan diberikan sinyal uji step dengan standar nilai inputan sinyal kontrol, yaitu sebesar 4 -20 mA.

Gambar 12 : Respon uji step duct burner Superheater Pada simulasi sinyal uji step superheater, sinyal inputan direpresentasikan sebagai kalor (𝑄) yang masuk pada superheater yang ditransfer melalui duct burner.

Gambar 9 : Simulasi uji step pada control valve Grafik Respon Uji Step Control Valve 700

Flow (Kg/s)

600 500 400 300

Gambar 13 : Simulasi uji step pada superheater

200 100

Grafik Respon Uji Step Superheater

respon flow control valve 0

10

20

30

40

150

50

Waktu (s) Tekanan (Bar)

Gambar 10 : Respon uji step control valve Duct Burner Pada uji step duct burner, sinyal inputan direpresentasikan sebagai laju bahan bakar yang keluar dari control valve.

100

50

respon tekanan superheater 0

10

20

30

40

50

60

Waktu (s)

Gambar 14 : Respon uji step superheater Temperature Transmitter TT - 2205 Pada uji step temperature transmitter ini, sinyal inputan merupakan temperatur yang tercatat pada duct burner.

Gambar 11 : Simulasi uji step pada duct burner Gambar 15 : Simulasi uji step TT 6

Grafik Respon Uji Step Temperature Transmitter

Tabel 3 : Hasil simulasi uji step logic solver Sinyal Step No Sinyal u (mA) Temperatur Tekanan

25

Arus (mA)

20 15

1 2 3 4

10 5 respon arus temperature transmitter 0

10

20

30

40

0 1 1 0

1 0 1 0

8,96 9,2 8,96 8,96

50

Waktu (s)

Tabel 4 : Respon P dan T terhadap sinyal u.

Gambar 16 : Respon uji step TT Pressure transmitter PT - 22226 Pada uji step pressure transmitter ini, sinyal inputan merupakan tekanan yang tercatat pada superheater

Gambar 17: Simulasi sinyal uji step PT Grafik Respon Uji Step Pressure Transmitter 25

Arus (mA)

20 15 10 5

No

Aksi U (mA)

𝑚 (Kg/s)

Temperatur Duct burner (0C)

Tekanan. Superheater (Bar)

1

4

0

568,1

53,72

2

5

39,06

580,8

58,05

3

6

78,12

593,5

62,38

4

7

117,2

606,1

66,72

5

8

156,2

618,8

71,05

6

9

195,3

631,5

75.39

7

10

234,3

644,2

79,72

8

11

273,4

656,9

84,05

9

12

312,5

669,6

88,39

10

13

351,5

682,3

92,72

11

14

390,6

695

97,05

12

15

429,6

707,7

101,4

13

16

468,7

720,4

105,7

14

17

507,8

733,1

110,1

15

18

546,8

745,8

114.4

16

19

585,9

758,5

118,7

17

20

624,9

771,2

123,1

respon arus pressure transmitter 0

10

20

30

40

50

Waktu (s)

2. Uji close loop Dilakukan pengujian secara close loop dengan menggunakan kontroler berbasis logic solver.

Gambar 18 : Respon uji step PT Logic Solver Pada pengujian logic solver ini akan disimulasikan bagaimana kontroler ini bekerja dalam menerima masukkan berupa error. Ada dua referensi error pada logic solver, yaitu error temperatur dan error tekanan.

Grafik Respon Uji Open Loop Control Valve 800

Flow (Kg/s)

600

400

200 respon flow control valve 0

10

20

30

40

50

Waktu (s)

Gambar 20 : Respon close loop control valve Tampak melalui hasil simulasi close loop dengan kontroler berbasis logic solver, respon control valve (gambar 20) menunjukkan nilai keluaran flow bahan bakar sebesar 101,7 Kg/s atau setara dengan 16,27 % bukaan control valve maksimum.

Gambar 19 : Simulasi uji step logic solver 7

Grafik Respon Close Loop Duct Burner

Perbandingan Logic Solver dengan Mode Kontrol P, PI, dan PID 80

650

Tekanan (Bar)

Temperatur (C)

700

600

60 logic solver proporsional set point proporsional integral proporsional integral derivatif

40

respon temperatur duct burner set point temperatur 0

10

20

30

40

50

0

Waktu (s)

100

Logic Solver

No

Max. Overshoot (%)

Setling Time (s)

Peak Time (s)

Ess (%)

Rise Time (s)

1

-

6,584

-

0,00484

0,981

80

60

Mode Kontrol P (Referensi Tekanan)

40

No

Max. Overshoot (%)

Setling Time (s)

Peak Time (s)

Ess (%)

Rise Time (s)

2

27,05

33,367

5,446

0,0026

0,932

respon tekanan superheater set point tekanan 0

10

20

30

40

50

Waktu (s)

Mode Kontrol PI (Referensi Tekanan)

Gambar 22 : Respon close loop superheater Dari simulasi secara close loop menggunakan kontroler berbasis logic solver, maka diperoleh karakteristik respon sebagai berikut : maximum overshoot =settling time (ts) = 6,584 s peak time (tp) =error steady state (ess) = 0,00484% rise time (tr) = 0,9814 s

3

Proportional Proportional Integral Proportional Integral Derivative

Kp

Parameter Ti 0

0

1,2375

2

0

1,65

1,2

0,3

Setling Time (s)

Peak Time (s)

Ess (%)

Rise Time (s)

3

27,054

33,367

5,446

0,0184

0,932

No

Max. Overshoot (%)

Setling Time (s)

Peak Time (s)

Ess (%)

Rise Time (s)

4

8,53

10,355

6,798

0,0092

0,946

1. Kesimpulan Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut: 1. Telah dilakukan perancangan kontroler berbasis logic solver pada duct burner Waste Heat Boiler (WHB). 2. Aksi kontroler berbasis logic solver dengan konfigurasi tekanan sebagai referensi menunjukkan respon yang lebih baik dari pada mode kontrol P, PI dan PID. Untuk mode kontrol P dengan tekanan sebagai referensi diperoleh karakteristik respon

Td

1,375

Max. Overshoot (%)

V. KESIMPULAN DAN SARAN

Tabel 5 : Parameter mode kontrol pembanding Mode Kontrol

No

Mode Kontrol PID (Referensi Tekanan)

3. Uji Close Loop dengan Mode Kontrol P, PI, dan PID Setelah dilakukan simulasi untuk masing masing mode kontrol dengan melakukan uji secara close loop, kemudian dilakukan perbandingan untuk mengetahui karakteristik respon masing - masing mode kontrol.

2

250

Tabel 6 : Karakteristik respon sistem antara logic solver dengan berbagai mode kontrol.

Grafik Respon Close Loop Superheater

1

200

Gambar 21 : Perbandingan respon sistem antara logic solver dengan berbagai mode kontrol

Dari hasil simulasi close loop, diperoleh grafik respon duct burner (gambar 4.40). Penambahan bahan bakar sebesar 101,7 Kg/s oleh control valve memberikan konstribusi perubahan temperatur pada duct burner sehingga temperatur duct burner mencapai nilai 601,1 0C.

No

150

Waktu (s)

Gambar 21 : Respon close loop duct burner

Tekanan (Bar)

50

8

3.

sebagai berikut : maximum overshoot 27,05 %, settling time (ts) 33,367 s, peak time (tp) 5,446 s, error steady state (ess) 0,00262 %, rise time (tr) 0,9323 s. Untuk mode kontrol PI dengan referensi tekanan diperoleh respon sistem sebagai berikut : maximum overshoot 27,054 %, settling time (ts) 33,367 s, peak time (tp) 5,446 s, error steady state (ess) 0,0184 %, rise time (tr) 0,9323 s. Untuk mode kontrol PID dengan referensi tekanan diperoleh karakteristik respon sebagai berikut : maximum overshoot 8,53 %, settling time (ts) 10,355 s, peak time (tp) 6,7986 s, error steady state (ess) 0,00923 %, rise time (tr) 0,946 s. Untuk konfigurasi logic solver dengan tekanan sebagai referensi utama diperoleh karakteristik respon sebagai berikut: settling time (ts) 6,584 s, error steady state (ess) 0,00484 % rise time (tr) 0,9814 s dengan flow bahan bakar sebesar 101,7 Kg/s.

dod.files.wordpress.com/2009/03/bab-12teknik-pengaturan-otomts.pdf>. [9] Wikipedia, 2010, Safety Instrumented System (SIS),. [10] Help MATLAB Simulink R2009a,Programming a Truth Table.

BIODATA PENULIS

Nama TTL

2. Saran Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat diberikan saran bahwa konfigurasi referensi input kontroler yaitu proses variabel yang terlibat sebagai pasangan aksi - kondisi dari logic solver dapat diperbanyak dengan mengacu referensi temperatur input exhaust gas, serta tekanan steam input superheater yang senantiasa berubah.

: Amri Akbar Wicaksono : Gresik, 28 Aprilr 1988

Riwayat Pendidikan: Tek. Fisika ITS Surabaya SMA Negeri 1 Gresik SMP Negeri 1 Gresik SDN Petrokimia Gresik

DAFTAR PUSTAKA [1] Stephanopolous, George; 1984; Chemical Process Control an Introduction to Theory and Practice; Prentice /Hall international, inc. [2] Ogata, Katsuhiko; 1997; Teknik Kontrol Automatik; Erlangga; Jakarta. [3] Gunterus, Frans; 1994; Falsafah Dasar : Sistem Pengendalian Proses; Elex Media Komputindo; Jakarta. [4] Saputra, Ricky, 2008, Optimisasi Performansi Waste Heat Boiler (WHB) PT.Petrokimia Gresik dengan Model Predictive Control (MPC), Fisika Teknik - FTI, Institut Teknologi Bandung. [5] Open Source Telkom Speedy, 2000, Teori Kinetik Gas,. [6] Ilkom UNSRI, 2006, Periodic Table of Elements, . [7] Logic Solver Digital Valve Controller (LSDVC) FunctionBlock,. [8] Teknik Pengaturan Otomatis,
9

2006 – sekarang 2003 – 2006 2000 – 2003 1994 – 2000