Tugas Akhir
8
BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Gas Turbine Engine Gas Turbine Engine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida
untuk memutar turbine dengan pembakaran internal, peralatan ini menggunakan gas sebagai media pemutar dan bahan bakar (fuel) utamanya, sehingga dinamakan dengan Gas Turbine, peralatan ini juga disebut sebagai sebagai penggerak mula (pre-mover). Didalam unit gas turbine energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda Turbine sehingga menghasilkan daya. Sistem Turbine terdiri dari tiga komponen utama yaitu Compressor, Ruang bakar (Combustor) dan Turbine. Cara kerja secara garis besar dapat dilihat pada gambar 2.1 adalah. Udara murni dari luar masuk melalui filter udara kedalam Compressor (inlet), Compressor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara yang masuk, selanjutnya udara bertekanan dialirkan ke dalam ruang bakar (Combustor). Udara yang masuk adalah udara murni yang bersih dalam jumlah yang cukup besar. Didalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dengan bahan bakar (Fuel) yang berasal dari gas bumi. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur, sehingga volume gas menjadi lebih besar.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
9
Volume gas hasil pembakaran yang sangat besar tersebut dialirkan ke ruang Turbine sebagai Gas Producer melalui suatu nozzle yang berfungsi mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu (impeler) Turbine dan menaikkan kecepatan gas. Gaya yang bekerja pada sudu Turbine menimbulkan torsi pada poros Turbine, akibatnya poros Turbine akan berputar, umumnya putarannya sangat tinggi. Daya yang dihasilkan oleh Gas Turbine tersebut digunakan kembali untuk memutar Compressor yang berada di dalam ruang engine-nya sendiri dan dapat juga digunakan untuk memutar beban lainnya. Fungsi unit Gas Turbine inilah yang dimanfaatkan untuk memutar unit Gas Compressor. Setelah gas melewati Turbine Gas Producer maka gas akan dibuang melalui saluran buang (Exhaust).
Gambar 2.1, Gas Turbine System Diagram EXHAUST GAS
FUEL INJECTOR
SHAFT OUTPUT SHAFT POWER TURBINE
AIR INLET
GAS GENERATOR TURBINE COMBUSTOR COMPRESSOR
Gambar 2.2, Bagaimana Gas Turbine Bekerja Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
10
Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem Gas Turbin adalah sebagai berikut: 1. Pemampatan (Compression) udara di hisap dan dimampatkan. 2. Pembakaran (Combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar. 3. Pemuaian (Expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle). 4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan. 2.1.1 Peralatan Utama dari Gas Turbine 2.1.1.1. Compressor Compressor
digunakan
untuk
menaikkan
tekanan
udara.
Didalam
Compressor ini udara mengalir secara aksial mulai dari inlet sampai outlet Compressor, seperti layaknya udara yang mengalir pada sebuah pipa, hanya saja pada Compressor karena memiliki tingkat penekanan udara, maka udara yang mengalir makin ke dalam Compressor makin tinggi tekanannya. 2.1.1.2. Ruang Bakar (Combustor) Ruang bakar terdiri dari selubung luar dan suatu tabung silindris yang dibagian dalamnya dilengkapi dengan pembakar dan di kelilingi oleh beberapa penyemprot bahan bakar. Sebagian udara dari Compressor dialirkan diluar ruang bakar, dengan maksud supaya berfungsi sebagai pendingin ruang bakar.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
Gambar 2.3, Ruang Bakar (Combustor) 2.1.1.3. Konstruksi Gas Turbine Engine Konstruksi utama dari gas turbine seperti terlihat pada gambar 2.4, Penampang Gas Turbine Engine.
Gambar 2.4, Penampang Gas Turbine Engine
Universitas Mercubuana
11
Tugas Akhir
12
Daya yang berguna (efektif) pada Gas Turbine digunakan sebagian untuk menggerakkan Compressor Engine dan sebagian lagi bisa digunakan untuk menggerakkan obyek lain seperti unit Gas Compressor atau unit generator. Instalasi Gas Turbine tidak dipindah-pindahkan karena unit Gas Turbine ini harus bisa bekerja dalam jangka waktu yang panjang, oleh karena itu unit di desain untuk dapat memikul beban yang tinggi dan efisien. Dengan makin tingginya operasi unit Gas Turbine, maka kekuatan bahan logam unit Gas Turbine juga akan turun. Sifat material menentukan dalam pemilihan logam untuk instalasi adalah daya tahan/ kekuatan logam untuk menerima beban dalam jangka waktu yang lama (Creep Strength) atau disebut dengan kekuatan rangkak. Hal inilah yang perlu mendapatkan perhatian karena dari faktor tersebut bisa mempengaruhi penurunan performance dari unit selama beroperasi sehingga perlu segera dilakukan penggantian komponen, pembuatan Maintenance Planning yang sesuai dengan kasus kerusakannya akan membantu untuk mengatasi masalah tersebut. 2.1.2 Sistem Starting Gas turbine Gas Turbine ini dalam melakukan start bisa menggunakan beberapa sistem Starting, antara lain dengan menggunakan Pneumatic Motor, Hydraulic Motor atau Electric Motor. Ketiganya memiliki kesamaan tujuan pada akhir dari prosesnya, yaitu untuk mengoperasikan Starter Motor yang digunakan untuk menghasilkan gerakan mekanis (rotasional) pertama yang dibutuhkan untuk menjalankan Turbine Engine pertama kali.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
2.1.3
13
Sistem Kebutuhan Udara Gas Turbine Supaya umur hidup unit Gas Turbine bisa bertahan lama, maka pada saat
beroperasi temperatur tidak boleh melebihi dari 950° K/1250.33 ° F / 676.85 ° C . Untuk mendinginkan sudu-sudu ditiap-tiap tingkatan pada Turbine(stage), dialirkan udara dari Compressor. Udara pendingin mengalir di sekeliling dinding sudu dan akhirnya keluar melalui lubang-lubang kecil yang terdapat pada bagian sudu dan selanjutnya udara tersebut akan bercampur dengan gas yang bekerja di dalam Turbine. Fungsi utama dari sistem udara pada Gas Turbine ini adalah untuk membantu proses pembakaran. 2.1.4 Sistem Pelumasan Gas Turbine Sistem minyak pelumasan mensirkulasikan minyak pelumas dengan tekanan rendah ke beberapa bagian dari unit Gas Turbine dan memiliki fungsi selain sebagai pelumasan juga sebagai media untuk pendingin. 2.1.5 Sistem Bahan Bakar Gas Turbine Fungsi utama dari sistem bahan bakar adalah untuk mengontrol besarnya laju aliran bahan bakar dengan mengontrol tekanan masuknya. Tujuan yang ingin didapat yaitu unit Gas Turbine dapat berjalan dan berfungsi dengan kecepatan maksimum dan dapat diperoleh output yang optimal serta menghasilkan frekuensi putaran yang baik walaupun beban yang ada dapat berubah-ubah besarnya. a. Bahan Bakar Cair Minyak bakar asalnya dari minyak bumi yang mengandung zat dasar hidrokarbon. Bahan minyak berat dan yang sedang adalah yang mula-mula sekali digunakan untuk unit Gas Turbine yang di pakai di industri. Minyak ini ada yang
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
14
mengandung aspal dan bitumen, yang akan menyebabkan dapat terbentuknya suatu endapan yang sukar terbakar di ruang bakar dan sudu-sudu Turbine, dan abunya banyak mengandung garam Natrium dan berkombinasi dengan Vanadium sehingga menyebabkan terjadinya fouling atau deposit. b.Bahan Bakar Gas Bahan bakar yang berbentuk gas yang umum digunakan untuk unit Gas Turbine adalah gas bumi, karena merupakan bahan bakar yang ideal dan yang paling baik, hal tersebut disebabkan oleh rendahnya radiasi yang diakibatkan dan mudahnya dalam proses pembakaran. 2.1.6 Sistem Kontrol Kecepatan unit Gas Turbine Fungsi dari sistem control kecepatan pada Gas Turbine ini adalah untuk mengatur frekuensi kecepatan dari unit Gas Turbine dan beban unit Gas Compressor saat beroperasi. Selain itu, untuk mengurutkan sistem pengoperasian selama tahapan starting, running dan shut-down, hal tersebut juga bertujuan untuk menjamin suatu keamanan disetiap tahapan selama pengoperasian. Untuk memudahkan pengontrolan selama beoperasi maka diperlukan panel kontrol yaitu; Panel Control Turbine dan Panel Control Gas Compressor. Panel Control Turbine maupun Panel Control Gas Compressor menggunakan sistem DCS (Distributed Control System) dan PLC (Programmable Logic Controller) yang bisa dimonitor di melalui ruang kontrol (Control Room) dan yang lainnya berada di di dekat unit Turbine maupun unit Gas Compressor di lapangan.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
15
2.2. Unit Gas Compressor (Boost compressor) Unit Gas Compressor adalah peralatan yang digunakan untuk mengubah energi kecepatan dari gas menjadi energi tekanan (pressure) untuk keperluan tertentu. Tekanan yang dihasilkan dari unit Gas Compressor selain bisa dimanfaatkan sebagai gas sales juga digunakan sebagai Gas Lift, yaitu gas yang tekanannya digunakan untuk membantu mengangkat minyak dari sumur (artificial lift). Komposisi kandungan karbon dari gas bumi yang di kompres oleh unit Gas Compressor sangat menentukan kinerja dari unit Gas Compressor.
Gambar 2.5, Penampang Unit Gas Compressor
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
16
Pada gambar 2.6, Gas flow impeller merupakan arah aliran gas yang melewati impeller.
Gas Flow Through Impeller
Gambar 2.6, Gas Flow Impeler
Compressor Stage Component
Gambar 2.7. Komponen Dari Stage Compressor
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
17
2.2.1.Komponen Utama Unit Gas Compressor Unit Gas Compressor terdiri dari beberapa bagian yang fungsinya satu dengan yang lain saling berhubungan, diantaranya adalah : 2.2.1.1 Bagian Statis Gas Compressor 2.2.1.1. a Housing (casing) dan End Caps Berfungsi sebagai sebagai pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar, sebagai pelindung dan tumpuan dari bagian-bagian yang bergerak, sebagai tempat kedudukan nozel suction dan discharge serta bagian yang diam lainnya. Berikut gambar penampang unit Gas Compressor. 2.2.1.1.b. Inlet Wall, adalah diafram (dinding penyekat) yang dipasang pada sisi suction sebagai saluran gas masuk (inlet channel) sehingga materialnya harus tahan terhadap abrasive dan erosi. 2.2.1.1.c. Stator, terdiri dari : -
Guide vane, berfungsi sebagai pengarah dari aliran gas yang masuk sehingga dapat dicapai efisiensi dan stabilitas yang tinggi.
-
Diffuser, berfungsi sebagai pengubah energi mekanik menjadi energi potensial (dinamis) hasilnya berupa tekanan (pressure).
2.2.1.1.d. Return Channel Berfungsi sebagai pengarah aliran gas untuk menghindari vibrasi, sehingga akan mempengaruhi performance dari unit Gas Compressor. 2.2.1.1.e. Return Bend Berfungsi membelokan arah aliran gas dan di bentuk oleh susunan diafragma yang dipasang dalam casing.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
18
2.2.1.1.f. Diafragma Berfungsi sebagai penyekat antar stage dan tempat kedudukan. 2.2.1.2 Bagian Dinamis Gas Compressor 2.2.1.2.a Rotor, berfungsi untuk mempercepat aliran gas sebelum memasuki diffuser. 2.2.1.2.b.Impeller, berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar, sehingga menimbulkan gaya. Karena adanya perubahan jari-jari dari sumbu putar antara tip sudu masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi kenaikan energi kecepatan. 2.2.1.2.c.Shaft and Shaft Sleeve, shaft atau poros transmisi digunakan untuk mendukung impeller dan meneruskan daya dari penggerak ke impeller. Sebagai pelindung shaft di gunakan shaft sleeve, berfungsi sebagai pelindung terhadap pengaruh korosi, erosi dan abrasi dari aliran dan sifat gas.
Gambar 2.8, Konstruksi Shaft, Shaft Sleeve dan Impeller 2.2.1.2.d. Eye Seal Berfungsi untuk mencegah aliran balik dari gas yang keluar dari tekanan tinggi (discharge) kembali masuk ke sisi tekanan rendah (suction).
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
19
2.2..1.2.e. Bantalan (Bearing) Berfungsi untuk mendukung beban radial dan aksial yang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah kerusakan pada komponen lainnya. Pada kompresor sentrifugal terdapat dua jenis bearing, yaitu : 1. Thrust bearing, berfungsi untuk mendukung beban ke arah aksial (sejajar poros). 2. Journal bearing/Tilt pad bearing, berfungsi secara efektif untuk meredam getaran yang sangat tinggi selama operasi Gas Compressor. 2.2.1.2.f. Oil Film Seal & buffer gas, berfungsi untuk menjaga agar selama proses berjalan gas tidak masuk kedalam system pelumasan. 2.2.1.2.g. Labyrinth, berfungsi untuk meminimize dan mengurangi
kebocoran
gas diantara tiap-tiap stage didalam unit Gas Compressor. 2.3 Evaluasi Performance Gas Turbine Compressor Membuat Evaluasi Performance unit Gas Turbine Compressor penting karena : - Bisa mengetahui Existing Performance dari unit Gas Turbine Compressor apakah masih bekerja dengan handal dan kontinyu atau tidak. - Mengetahui kondisi Gas Turbine Compessor terhadap adanya Fouling dan Excessive. - Mengambil keputusan apakah perlu atau tidak untuk melakukan tindakan Corrective Maintenance terhadap unit Gas Turbine Compressor dengan menggunakan metode Striping down yaitu untuk mengembalikan ukuran sesuai dengan desain awal instalasi (Engineering Design) atau menggunakan metode
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
20
Re-staging yaitu membuat modifikasi terhadap beberapa komponen di dalam unit Gas Turbine Compressor (2.5.2.b.). Beberapa aspek teknis yang dijadikan sebagai parameter dan sebagai diagonsa awal terhadap adanya tanda-tanda ketidak normalan unit Gas Turbine Compressor selama beroperasi sehingga nantinya akan bisa dilakukan untuk membuat evaluasi dan keputusan yang tepat untuk rencana penanganannya selanjutnya yaitu : a. Head, Flow dan Compressibility Factor. b. Compressor Performance Curve / Map. c. Compressor Horse Power (HP). d. Performance analisis unit Gas Tturbine Compressor dan masalahnya. 2.3.a. Head, Flow dan Compressibility Factor Spesifikasi standar untuk Head, Flow dan Compressibility factor sudah ditentukan nilainya sehingga selama unit Gas Turbine Compressor beroperasi parameter nilai masih dalam ‘Range’ , tidak akan mengalami kendala. Ada satu parameter kunci yang harus tetap diperhatikan disini yaitu adanya nilai kandungan dan komposisi dari gas yang diproses oleh unit gas compressor atau sering disebut sebagai Specify Gravity (SG) gas. Besaran nilai SG gas sudah diketahui dari awal melaui uji analisis dari laboratorium sehingga pada saat awal instalasi unit Gas Turbine Compressor yaitu dimana komponen internalnya (kombinasi Rotor-Stator atau Stage) di desain menyesuaikan terhadap besaran nilai SG gas bumi yang ada, sehingga diharapkan unit Gas Turbine Compressor akan beroperasi normal sehingga mendapatkan hasil output yang optimal. Selama nilai SG gas masih dalam
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
21
‘range’ nya maka tidak akan mengalami kendala, namun apabila nilai SG sudah diluar batas standar deviasi, maka akan terlihat gejala adanya penurunan performance yaitu berupa Surge atau Surging pada unit Gas Turbine Compressor. Untuk lebih memastikan kandungan nilai SG aktual di lapangan diperlukan data hasil Uji Analisis dari Laboratorium. SG (specify gravity) gas adalah perbandingan berat molekul dari campuran gas terhadap berat molekul udara. 2.3.b. Compressor Performance Curve / Map Parameter yang bisa digunakan untuk mengetahui kondisi aktual performance unit Gas Turbine Compressor ada 4 (empat), yaitu : -
Vibration Summary, visualisasi ini bisa digunakan untuk mengetahui adanya vibrasi pada komponen unit Gas Turbine Compressor.
-
Temperature Summary visualisasi ini digunakan untuk memantau temperatur pada unit gas compressor dan unit Gas Turbine Compressor yang kritis terhadap panas selama beroperasi.
-
Surge Control Display Screen, visualisasi ini digunakan untuk bisa melihat adanya Surge, yaitu adanya osilasi pada keseluruhan flow dari Compressor System karena adanya vibrasi pada rotor yang sangat besar (excessive) yang akan menyebabkan kerusakan (Detrimental) pada unit Gas Turbine Compressor karena adanya perubahan load yang tiba-tiba (sudden changes in load). Surge atau Surging ini disebabkan karena adanya ketidak seimbangan tekanan dari unit dengan medianya selama beroperasi.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
-
22
Operation Summary, visualisasi ini digunakan untuk memantau efisiensi dari sistem tekanan keseluruhan proses mulai dari unit Turbine Engine sampai pada unit Gas Turbine Compressor.
2.3.c. Compressor Horse Power Satuan daya dalam unit gas compressos menggunakan satuan Horse Power (HP). Performance analisis untuk menentukan perhitungan efisiensi dari parameter Horse Power (HP) adalah dengan cara membuat perbandingan (ratio) antara data aktual dengan nominal data. Untuk mempermudah melakukan analisis performance terhadap unit Gas Turbine Compressor, dapat menggunakan Tabel 2.1, Checklist Performance Diagnostic Method (9 possibilites). Tabel 2.1, Checklist Performance Diagnostics Method (9 possibities) EFFICIENCY OK
SPEED OK
OK
LOW
Check Speed, P1, P2 and SG measurement
OK
HIGH
Possible compressor damage
LOW
OK
LOW
LOW
LOW
HIGH
HIGH
OK
Comp.Probably OK, Data possibly suspec, Check T1,2 Measurement
HIGH
LOW
Comp.Probably OK, Data definitely suspect, Check T1,2 Measurement
HIGH
HIGH
Comp.Probably OK, Data definitely suspect, Check T1,2 Measurement
Universitas Mercubuana
COMMENT Compressor probably OK
Possible compressor damage, Check T1, T2 Data probably suspect, Check Flow Measurement Possible comp.Damage, Check Flow Measurement
Tugas Akhir
23
2.3.d. Untuk membuat Performance analisis, diperlukan perhitungan efisiensi dari parameter
yang ada
pada poin 2.3. a, b dan c sehingga akan diketahui
penyebab dari masalah yang ditimbulkan pada unit Gas Turbine Compressor. Dari hasil perhitungan data secara teknis tersebut dan penyebab masalah yang sudah diketahui maka dilakukan langkah yang tepat untuk menentukan tindakan selanjutnya. 2.4
Maintenance unit Gas Turbine Compressor Tindakan Maintenance unit Gas Turbine Compressor adalah suatu
kombinasi dari berbagai tindakan yang dilakukan untuk menjaga agar unit Gas Turbine Compressor berada pada suatu kondisi atau standar yang dapat diterima dari suatu aktivitas yang dibutuhkan untuk menjaga semua fasilitas pendukung produksi tersebut dalam kondisi siap pakai untuk beroperasi sehingga tetap dalam kondisi yang handal dan kontinyu. Tindakan Maintenance unit Gas Turbine Compressor perlu dilakukan secara periodik, untuk mencegah terjadinya kerusakan fatal dan mendadak, yang bisa mengakibatkan terhambatnya proses produksi. Tindakan Maintenance disini berarti meliputi keseluruhan kegiatan dari Maintenance Planning, Support Activity, Core Activity sampai pada eksekusi di lapangan. Unit Gas Turbine Compressor sebagai sarana vital. Karena itu, hendaknya dibuatkan Maintenance Planning yang baik, agar sarana vital tersebut terhindar dari kerusakan yang fatal, sehingga proses produksi tetap berjalan sesuai dengan harapan, yaitu unit tetap alam kondisi yang handal dan kontinyu.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
24
Tabel 2.2, Batasan Penyimpangan Pada Unit Gas Turbine Compressor Parameter Gas Compressor Inlet Pressure Inlet Temperature Specific Gravity Speed Capacity Inlet Gas Density
Acceptable Deviation (%) 5 8 2 2 4 8
2.4.1. Tujuan Maintenance Adapun tujuan dari Maintenance secara umum adalah: 1.Memperpanjang umur kegunaan dari aset (bangunan, mesin dan fasilitas lain yang digunakan untuk berproduksi). 2.Menjamin ketersediaan optimum peralatan yang terpasang untuk produksi atau jasa untuk mendapatkan laba investasi (return of investment) yang maksimum (efektif dan efisien). 3.Menjamin kesiapan operasi dari seluruh peralatan / mesin yang diperlukan setiap waktu, misalnya pengoperasian mesin mesin cadangan, dan mesin mesin pembantu lainnya. 4.Menjamin keselamatan kerja dari orang yang menggunakan peralatan / mesin dan peralatan bantu lainnya. 5.Menaikan produktivitas dengan melakukan berbagai modifikasi terhadap peralatan/mesin sehingga diperoleh kehandalan dan efektifitas yang tinggi. 2.4.2. Ruang Lingkup dan Fungsi Bagian Maintenance Tugas dan tanggung jawab dari bagian Maintenance bervariasi sesuai dengan jenis peralatan yang digunakan, tetapi tujuan dari setiap bagian akan sama, yaitu menjaga agar semua unit termasuk disini unit Gas Turbine
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
25
Compressor sebagai penopang utama produksi dijaga agar tetap dapat bekerja secara handal dan kontinyu. Oleh karena itu bagian Maintenance harus bisa memberikan pelayanan terhadap semua kegiatan yang berkaitan dengan aktifitas Maintenance di perusahaan, sehingga proses produksi dapat tetap berlangsung sesuai dengan perencanaan. Fungsi divisi Maintenance dibagi menjadi dua, yaitu: 2.4.2.1. Fungsi utama, yang meliputi tugas: a. Melakukan studi dan evaluasi engineering terhadap kemungkinan diperlukannya tindakan Maintenance terhadap semua peralatan dilapangan termasuk unit Gas Turbine Compressor atau peralatan yang lain, kemudian membuat keputusan perlu atau tidaknya dilakukan tindakan Maintenance. b. Membuat perencanaan penyediaan sumber daya yang akan digunakan dalam pelaksanaan aktifitas Maintenance. c. Mengajukan dan mengontrol budget untuk divisi Maintenance. 2.4.2.2 Fungsi kedua adalah: Dikarenakan pertimbangan terhadap efektifitas dalam melakukan eksekusi Maintenance di lapangan, maka praktek pelaksanaan tugas tersebut diserahkan kepada bagian lain, yaitu dengan melakukan kontrak kerja sama dalam bidang Maintenance, aktifitas tersebut meliputi: a. Kegiatan pemantauan terhadap semua peralatan yang memerlukan tindakan Preventive Maintenance termasuk unit Gas Turbine Compressor, Crane Equipment, Pipeline Integrity dll.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
26
b. Pembongkaran dan instalasi terhadap semua peralatan termasuk aktifitas pendukungnya dilapangan, untuk pembongkaran dan instalasi unit Gas Turbine Compressor di lakukan di lapangan sedangkan untuk tindakan balancing rotor Gas Turbine Compressor dilakukan di onshore. c. Melakukan instalasi maupun modifikasi terhadap peralatan baru. d. Aktifitas Maintenance Building. e. Penanganan limbah yang dihasilkan dari aktifitas operasi. Fungsi diatas adalah jenis jenis pekerjaan yang ditangani oleh divisi Maintenance, tetapi bisa berubah sesuai dengan besar kecilnya dan aktitifas yang ada di perusahaan. 2.5. Kegiatan Maintenance unit Gas Turbine Compressor Secara umum kegiatan Maintenance untuk unit Gas Turbine Compressor dapat dibagi menjadi dua kegiatan, yaitu: 2.5.1. Kegiatan yang tidak direncanakan: Kegiatan perbaikan yang dilakukan segera untuk mencegah terjadinya kerusakan dalam skala yang kecil apabila tidak segera dilakukan akan menyebabkan unit Gas Turbine Compressor shut-down atau hal-hal lain yang bersifat darurat yang kemungkinan dapat menyebabkan kecelakaan kerja. 2.5.2. Kegiatan yang direncanakan, yaitu: Kegiatan yang telah dijadwalkan sesuai dengan petunjuk yang diberikan oleh industri pembuat mesin atau petunjuk lainnya (Manual Book,
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
27
Engineering Design). Dengan demikian semua kegiatan telah dijadwalkan dan pelaksanaan telah ditetapkan. Pada kegiatan yang direncanakan ini dapat dibagi menjadi dua kegiatan, yaitu: a. Untuk pencegahan atau yang sering disebut dengan tindakan Preventive Maintenance, yaitu usaha yang dilakukan untuk menjaga atau mempertahankan unit Gas Turbine Compressor dalam kondisi tertentu melalui perlindungan dan pengawasan secara sistematis, semua kegiatan tersebut dilakukan secara terjadwal. b. Korektif yaitu kegiatan yang meliputi perbaikan ringan , perbaikan menengah sampai pada perbaikan besar (Overhaul). Kegiatan disini menggunakan tindakan Corrective Maintenance yaitu kegiatan yang dilakukan dengan cara membuat Re-schedule Maintenance terhadap peralatan dengan tujuan untuk mendapatkan suatu hasil maupun Performance dari peralatan tersebut, kadangkala mengarah pada adanya perubahan atau modifikasi terhadap peralatan tersebut atau Redesign dari sistem yang sudah ada. Prinsip utama kegiatan ini adalah suatu aktitifas yang dilakukan untuk memperbaiki kerusakan dan kegagalan yang terjadi pada sarana dan prasarana tersebut agar dapat berfungsi kembali, sehingga diharapkan peralatan tersebut bisa berfungsi dengan handal dan kontinyu. Penerapan tindakan Corrective Maintenance pada unit Gas Turbine Compressor dibagi menjadi 2 (dua) metode yaitu, menggunakan metode Striping down dan metode
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
28
Re-staging. Pemilihan penggunaan metode ini akan dilakukan setelah penyebab masalah yang timbul pada unit Gas Turbine Compressor sudah diketahui. Metode Striping down adalah tindakan Maintenance terhadap unit Gas Turbine Compressor dengan melakukan penggantian pada beberapa inner parts untuk di kembalikan kepada desain awal seting sesuai dengan Engineering Design (Overhaul). Secara umum kegiatan ini adalah pembersihan total internal unit Gas Turbine Compressor karena adanya Fouling sehingga menyebabkan Excessive (Vibration). Metode Re-staging adalah tindakan Maintenance terhadap unit Gas Turbine Compressor dengan cara melakukan modifikasi desain dengan cara mengubah konfigurasi dari kombinasi Rotor dan Stator (Stage) yang terdapat di dalam unit Gas Turbine Compressor sesuai dengan Engineering Design agar dapat menyesuaikan terhadap kebutuhan gas yang ada di lapangan dikarenakan adanya perubahan nilai SG (specify gravity) gas yang mengakibatkan terjadinya Surge atau Surging pada unit, sehingga diharapkan setelah dilakukan penerapan metode Re-staging, unit Gas Turbine Compressor akan mampu beroperasi normal dan menghasilkan output yang optimal. 2.6. Organisasi Maintenance Secara operasional atau pengendalian organisasi Maintenance PHE ONWJ menggunakan sistem organisasi Maintenance Terpusat dan sistem organisasi Maintenance Berdasarkan Area.:
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
29
2.6.1. Organisasi Maintenance Terpusat. Semua teknisi Maintenance ditugaskan untuk melaksanakan pekerjaan pada seluruh wilayah perusahaan, dan laporan pekerjaan Maintenance disampaikan pada seorang manajer Maintenance. Jenis organisasi ini secara teori biasanya diterapkan pada industri yang besar dimana jumlah teknisi Maintenance bisa bervariasi dari hanya 1 orang sampai ratusan orang seperti pada industri pengeboran minyak lepas pantai sampai industri penyulingannya. Di dalam organisasi PHE ONWJ unit Maintenance berada di bawah Departemen OA (Operation Availibility). Keuntungan sistem organisasi terpusat adalah: a. Tersedia teknisi yang cukup untuk mengerjakan semua kegiatan Maintenance. b. Sangat fleksibel dalam memberikan tugas pada teknisi yang mempunyai ketrampilan yang bervariasi. c. Penanganan keadaan darurat untuk pekerjaan perbaikan dan pemasangan mesin mesin baru dapat dilakukan dengan cepat. d. Jumlah teknisi Maintenance dapat rasional, artinya efisiensi kerja dapat ditata lebih baik. e. Teknisi spesialis dapat lebih baik kerjanya. f. Penggunaan peralatan khusus untuk Maintenance dapat lebih efektif. g. Masing masing individu bertanggung jawab terhadap seluruh kegiatan Maintenance. h. Perhitungan kebutuhan biaya Maintenance dapat dilakukan secara terpusat
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
30
i. Pengontrolan atau pengawasan dapat dilakukan lebih baik. j. Kebutuhan pelatihan dapat dikoordinasi dengan baik. Kerugian organisasi organisasi terpusat: a. Jumlah tenaga Maintenance terpencar pencar pada seluruh plant, sehingga kurang tersupervisi. b. Kehilangan jam kerja karena dibutuhkan waktu untuk mencapai lokasi pekerjaan dan pengambilan peralatan. c. Koordinasi dan penjadwalan para teknisi yang mempunyai berbagai tingkat keahlian untuk menyelesaikan pekerjaan menjadi cukup sulit. d. Diperlukan pengontrolan administrasi yang lebih baik agar diperoleh kinerja yang optimal. e. Karena dalam penyelesaian suatu pekerjaan kadang kadang dibutuhkan dua orang mekanik yang sama, sehingga peningkatan keahlian / profesionalisme kurang terlihat. f. Pengeluaran untuk investasi menjadi lebih besar karena diperlukan pengadaan peralatan transportasi guna menjangkau luasnya plant. 2.6.2. Organisasi Maintenance Berdasarkan Area Pada Organisasi Maintenance Berdasarkan Area, maka teknisi Maintenance ditugaskan pada area yang khusus berada dalam plant. Di dalam organisasi PHE ONWJ, Seluruh laporan disampaikan pada koordinator Maintenance pada perusahaan yang berbeda (Labour Contract) Pengelompokan area dapat dilakukan berdasarkan pada jenis kategori pekerjaan Maintenance and Renovation building.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
31
Keuntungan organisasi ini adalah: a. Teknisi Maintenance dapat berakses langsung dengan teknisi produksi sehingga penjadwalan Maintenance dapat disederhanakan. b. Waktu terbuang untuk perjalanan dan pengambilan peralatan dapat dikurangi dipersingkat. c. Maintenance dan repair dapat dilakukan secara cepat oleh Maintenance team karena mereka sudah mengenal jenis peralatan dan suku cadang serta penyimpanannya. d. Supervisi terhadap pekerjaan Maintenance dapat dilakukan dengan baik. e. Kesinambungan antar kelompok kerja dengan yang menggantikannya dapat lebih baik. f. Hubungan antara pekerja dan supervisor menjadi lebih akrab, sehingga pekerjaan maintenance dapat berlangsung dengan baik, dan kegiatan penjadwalan dapat diatur dengan baik. Kekurangan pada organisasi Maintenance berdasarkan area: a. Kecenderungan terjadi kelebihan teknisi maintenance pada suatu tempat, sedangkan ditempat lain mungkin terjadi kekurangan teknisi. b.Perbaikan Overhaul agak sulit dilakukan atau ditangani. c. Terjadi banyak masalah pada pengaturan jam kerja, pemindah personal, sehingga diperlukan aturan yang jelas dan dipahami oleh semua teknisi. 2.7. Alasan Mengapa Kerusakan Tetap Terjadi. a. Kelelahan logam komponen mesin, dimana hampir tidak mungkin untuk bisa dideteksi dan sangat sulit untuk dicegah.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
32
b. Kelelahan dari operator, bisa disebabkan ketidak hati hatian, kurangnya pengalaman atau kesalahan pengoperasian mesin atau tidak dimengertinya instruksi yang diberikan. c. Faktor dari alam yang tidak bisa dikendalikan, yaitu dikarenakan adanya sumber gas yang mempunyai komposisi selalu berubah. Untuk bisa dilakukan perbaikan secara efektif dan efisien maka bagian Maintenance harus mengorganisir semua Standard Operation Procedure yang berkaitan dengan kegiatan Maintenance. Pada divisi Maintenance ada bagian khusus yang akan mengorganisir teknisi ahli perbaikan yang terlatih dengan baik yang mampu memperbaiki semua jenis mesin yang ada. Ada empat faktor yang harus diperhatikan dalam perbaikan: 1. Adanya personil yang professional. 2. Peralatan (tools) tersedia komplit. 3. Tersedianya suku cadang yang diperlukan. 4. Organisasi dan para pekerja serta administrasi pendukung. 2.8. Aturan Umum Tindakan Maintenance Unit Gas Turbine Compressor. Sebelum memulai aktitifas Maintenance terhadap unit Gas Turbine Compressor, harus membuat pertimbangan yang tepat dan benar terhadap apa yang akan dikerjakan, kemudian membuat perencanaan mulai dari persiapan peralatan, izin kerja (Work Permit), sumber daya, studi lapangan, kaji resiko dan metode yang akan digunakan dalam tindakan Maintenance. Aturan tersebut antara lain:
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
33
a. Mempersiapkan peralatan yang sesuai dengan aktifitas Maintenance yang akan dilakukan. b. Membuat kaji resiko rencana kerja dengan team dan pengawas lapangan setelah melakukan site visit (Risk Assessment). c. Membuat izin kerja yang sesuai dengan pekerjaannya, melampirkan dokumen pendukung yang berkaitan dengan aktifitas Maintenance yang masih berlaku. d. Tetap menjaga kebersihan lingkungan sekitar (Housekeeping). e. Menjaga kualitas pekerjaan tetap mengacu pada standar yang ada. f. Menemukan penyebab kerusakan, dan siapkan spare part pengganti. g. Tetap perhatikan dan mengikuti standar prosedur keselamatan kerja. h. Sebelum pekerjaan dianggap selesai pastikan dilakukan Running test. 2.9. Analisa Kerusakan. Pada beberapa tahun lalu terminologi tentang analisa kegagalan / kerusakan selalu diartikan sebagai sesuatu yang berhubungan aktivitas analisa kegagalan yang disebabkan oleh perpatahan mekanik dan kerusakan akibat korosi. Analisa kegagalan disini tidak hanya ditinjau dari segi metalurgi. Analisa kegagalan disini adalah untuk dapat menentukan metoda kegagalan dari komponen permesinan dan kemungkinan penyebab utamanya. Kegagalan suatu mesin merupakan rantai sebab dan akibat. Akhir dari rantai tersebut biasanya berupa penurunan performance. Troubleshooting merupakan pekerjaan untuk menelusuri mata rantai sebab dan akibat kemudian
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
34
dibuat rencana untuk melakukan perbaikan setelah ditemukan penyebab kerusakan serta menghilangkan terjadinya kegagalan. Tujuan dari analisa kegagalan / kerusakan mesin dan Troubleshooting adalah: 1. Mencegah terjadinya kerusakan dimasa mendatang yang lebih parah. 2. Adanya jaminan keselamatan, kepercayaan dan sifat mampu rawat dari mesin sebagaimana dapat digambarkan sebagai suatu siklus yang meliputi: a. Proses perencanaan, metode Maintenance dan eksekusi lapangan. b. Persiapan tool, sumber daya dan akomodasi. c. Installasi dan komisioning. d. Pengoperasian dan Maintenance. e. Melakukan monitoring dan troubleshoot. Dari hal tersebut diatas menjadi sangat jelas bahwa analisa kegagalan dan troubleshooting adalah proses yang sangat penting untuk mencapai objective yang telah ditentukan oleh perusahaan yang mengoperasikan mesin. Penyebab kegagalan dan kerusakan mesin dapat didefinisikan atau ditetapkan sebagai setiap terjadi penyimpangan dalam komponen mesin yang dapat menyebabkan mesin tersebut tidak mampu mencapai performance-nya.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
35
Tabel 2.3, Klasifikasi Metoda Kegagalan Unit Gas Turbine Compressor. No
Jenis Kerusakan
1
Perubahan bentuk komponen
Akibat yang ditimbulkan 1. Plastic deformation 2. Elastic deformation
2
Perpatahan komponen
1. Retak 2. Fatik 3. Perpatahan 4. Pitting (korosi sumuran)
3
Perubahan permukaan (surface
1. Hairline crack
change)
2. Cavitation/Surge 3. Keausan
4
Perubahan bahan
1. Kontaminasi / Deposit 2. Korosi 3. Keausan
Mekanisme kerusakan biasanya menjelaskan tentang aspek metalurgi, kimia dan tribological proses yang mengarahkan terjadinya bentuk kerusakan. Dasar utama yang menjadikan penyebab kerusakan adalah gaya, waktu, temperatur dan lingkungan yang reaktif. Setelah dicapai hasil dari persoalan yang dihadapi maka akan dilakukan pembatasan masalah sehingga lebih tepat dalam memberikan keputusan. Ruang lingkup kegiatan yang dilakukan adalah:
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
36
o Menentukan bagaimana penyebab problem dari unit Gas Turbine Compressor tersebut muncul sehingga mempengaruhi kapasitas produksi minyak dan gas. o Membuat perhitungan Reliability dan Availability dari unit Gas Turbine Compressor setelah dilakukan tindakan Corrective Maintenance terhadap peningkatan kapasitas produksi minyak dan gas. Kehandalan (Relialibilty) merupakan probabilitas sistem atau produk untuk dapat beroperasi secara memuaskan, untuk periode / waktu tertentu dalam kondisi tertentu pula. Variable terpenting yang dapat menggambarkan dengan jelas kehandalan suatu sistem adalah waktu, dalam hal ini berakaitan dengan laju kerusakan (Failure rate). Faktor waktu digunakan dalam menilai kehandalan suatu sistem yang dikaitkan dengan kehandalan tertentu, misalnya selang waktu antara dua perbaikan (Mean Time To Failure-MTTF) atau selang waktu antara dua perbaikan (Mean Time Between Repair-MTBF). Fenomena kerusakan suatu sistem atau item dapat digambarkan dalam probabilitas kerusakan yang mengikuti suatu pola distribusi teoritis tertentu. Kehandalan R (t) adalah : Faktor R (t) = 1 – F (t) ........................................................................................(1) F (t) = kemungkinan sistem akan rusak / tidak berfungsi pada waktu (t). F(t) merupakan fungsi distribusi kerusakan atau fungsi ketidakhandalan. R=
1 ……………………………………………………………….……(2) MTBF
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
37
Availability
atau
ketersediaan
adalah
kemungkinan
suatu
komponen/sistem dapat berfungsi seperti yang dikehendaki, berdasarkan waktu yang diberikan, ketika komponen/sistem tersebut digunakan di bawah kondisi operasi tertentu. Ketersediaan merupakan ukuran keberhasilan suatu sistem atau produk untuk mulai melaksanakan misi operasi tertentu dimana waktu pemanggilan sistem/produk tidak ditentukan, sehingga nantinya bisa dilihat apakah unit Gas Turbine Compressor running secara kontinyu. A=
MTBF …………………..……………………………………….(3) MTBF + MTTR
MTBF = Mean Time Between Failure. MTTR = Mean Time To Repair.
2.10. Variabel Keputusan Ada 4 (empat) variabel keputusan dlm menentukan tindakan Maintenance yaitu: a. What, menyatakan apa yang harus dirawat. Dalam proses produk yang sederhana, penentuan komponen atau fasilitas apa yang harus mendapat prioritas perawatan akan mudah ditentukan. Berkaitan dengan proses produksi yang kompleks, dimana mungkin terdapat ratusan bahkan ribuan komponen yang harus dijaga tingkat kehandalannya. Untuk kepentingan ini manajemen dapat memakai metode ABC. Prinsip dasar metode ini adalah menggolongkan komponen atau fasilitas ke dalam kelas A, B atau C berdasarkan kontribusi masing-masing komponen atau fasilitas terhadap keandalan proses produksi secara keseluruhan dan pengaruhnya terhadap total biaya operasi.
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
38
1) Kelas A (Komponen Kritis), yaitu komponen atau fasilitas yang kerusakannya akan mengakibatkan berhentinya proses produksi secara keseluruhan dan memerlukan biaya yang tinggi untuk keperluan repair serta biaya kesempatan produksi yang hilang. Komponen atau fasilitas jenis ini memerlukan pengawasan yang ketat serta usaha perawatan yang intensif. 2) Kelas B (Komponen Mayor), yaitu komponen atau fasilitas yang mempengaruhi
kelancaran
proses
produksi.
Sewaktu
mengalami
kerusakan, komponen atau fasilitas ini tidak menghentikan proses produksi secara keseluruhan. Komponen atau fasilitas jenis ini memerlukan kontrol perawatan yang sedang. 3) Kelas C (Komponen Minor), yaitu komponen atau fasilitas yang bersifat pendukung (support). Kerusakan komponen atau fasilitas jenis
ini
mungkin menurunkan efisiensi lokal fasilitas yang bersangkutan tetapi tidak mengganggu proses produksi secara keseluruhan. Komponen atau fasilitas jenis ini hanya memerlukan usaha perawatan yang terbatas. Metode ini akan menghasilakn daftar prioritas komponen atau fasilitas sehingga bagian Maintenance dapat membuat urutan kerja, daftar komponen atau fasilitas apa yang harus dirawat atau diperbaiki terlebih dahulu. b. How, menyatakan bagiamana perawatan harus dilaksanakan. Bagaimana disini mengacu pada cara apa yang paling tepat untuk dilaksanakan, bukan pada kelengkapan atau kecanggihan peralatan yang dimiliki. Terdapa 3 (tiga) cara yang umum dipakai:
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
39
1.Inspeksi, kegiatan pemeriksaan yang dimaksudkan untuk menentukan kondisi operasi sebuah komponen atau fasilitas baik secara visual atau dengan sebuah pengukuran tertentu 2.Corrective Maintenance, kegiatan perawatan yang dilakukan bila sebuah komponen atau fasilitas mengalami kerusakan dan tidak mungkin diganti. Sering pula disebut sebagai perawatan darurat (Emergency Maintenance). Peran metode ABC bisa menjadi salah satu dalam penetapan prioritas sangat berarti dalam aktifitas ini. Keputusan untuk melakukan Corrective Maintenance ini diambil setelah melakukan evaluasi performance pada poin 2.3. 3.Preventive Maintenance, kegiatan perawatan yang mencakup inspeksi dan reparasi. Untuk beberapa komponen atau fasilitas dengan pola keausan dan kerusakan yang dapat dideteksi, kegiatan perawatan ini dapat dilaksanakan. Kerusakan yang akan datang dapat diperkirakan sehingga dapat diantisipasi. Biasanya komponen kritis (Kelas A) layak mendapat perlakuan Preventive Maintenance secara kontinyu. Terdapat dua pertimbangan dalam memilih alternatif mana yang terbaik untuk dilaksanakan: 1.Ketersediaan data akurat untuk pola kerusakan komponen atau fasilitas. 2.Biaya untuk Preventive Maintenance, reparasi dan waktu produksi yang hilang. Untuk beberapa proses produksi kontinyu, seperti pabrik semen, kilang minyak, penambangan biji logam dan lain sebagainya Preventive Maintenance
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
40
mutlak diperlukan. Dalam hal ini dua pertimbangan diatas dapat diabaikan karena biaya setup operasi yang dikarenakan penghentian proses produksi sangat tinggi. c. Who, menyatakan siapa yang harus melakukan Maintenance Activity. Pemilihan terhadap kegiatan Internal atau External Maintenance didasarkan
atas
pertimbangan
penguasaan
teknologi
dan
frekuensi
maintenance. Untuk proses produksi dengan tingkat teknologi yang tidak tinggi, perawatan internal sering dilakukan. Contohnya pada industri pengolahan logam, pengalengan dan lain sebagainya. Lain halnya pada industri pesawat terbang, perakitan komputer, PLTN, atau pada kilang minyak. Penguasaan teknologi yang tinggi dan frekuensi kerusakan yang sedikit mengarahkan pihak manajemen utuk memilih External Maintenance. Pertimbangan tambahan disini adalah faktor kompetensi, garansi serta biaya. d. Where, menyatakan dimana usaha aktifitas Maintenance dilaksanakan. Terdapat 2 alternatif umum, yaitu sentralisasi dan desentralisasi. Faktor-faktor yang menjadi pertimbangan pilihan dari atas adalah: 1) Frekuensi Maintenance 2) Spesialisasi keahlian Maintenance Crew 3) Prioritas Maintenance 4) Alokasi waktu Maintenance Setelah penyebab persoalan dianalisis dan telah ditemukan dengan kepastian tentang tindakan yang harus diambil maka membuat perhitungan Reliability, Availability dan kaitannya dengan kapasitas produksi terhadap
Universitas Mercubuana
Tugas Akhir
41
tindakan yang telah dilakukan tersebut memang merupakan suatu hal yang sangat signifikan terutama perlakuan terhadap unit Gas Turbine Compressor agar tetap running dengan handal dan kontinyu sehingga tetap dapat menghasilkan produksi minyak dan gas yang optimal.
Universitas Mercubuana
