KEANDALAN INSTRUMENTASI PADA BOILER DI PLTU UNIT LIMA DAN ENAM PT. PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT II DUMAI DENGAN MENGGUNAKAN PENDEKATAN FTA (FAULT TREE ANALYSIS) Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Elektro Oleh TRIO PUTRA 10755000353 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SULTAN SYARIF KASIM RIAU PEKANBARU 2012
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
KEANDALAN INSTRUMENTASI PADA BOILER DI PLTU UNIT LIMA
DAN ENAM PT. PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT II DUMAI
DENGAN MENGGUNAKAN PENDEKATAN FTA (FAULT TREE
ANALYSIS)
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Elektro
Oleh
TRIO PUTRA
10755000353
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SULTAN SYARIF KASIM RIAU
PEKANBARU
2012
viii
KEANDALAN INSTRUMENTASI PADA BOILER DI PLTU UNIT LIMA DAN
ENAM PT. PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT II DUMAI DENGAN
MENGGUNAKAN PENDEKATAN FTA (FAULT TREE ANALYSIS)
TRIO PUTRA
NIM : 10755000353
Tanggal Sidang : 13 Agustus 2012
Tanggal Wisuda : 28 November 2012
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknolgi
Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau
Jl. Soebrantas No. I55 Pekanbaru
ABSTRAK
PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit II merupakan salah satu perusahaan yang
bergerak dibidang perminyakan, yang dalam operasinya menggunakan peralatan yang telah
terintegrasi antara satu dengan yang lain dan memiliki sistem instrumentasi untuk setiap
pengontrolannya. Kemampuan yang besar dari instrumentasi ini juga diikuti dengan resiko
hilangnya daya pada saat terjadi kegagalan pada proses pengoperasian. Hal ini tentunya
tidak dikehendaki oleh PT. Pertamina, karena terjadinya kegagalan pada pengoperasian
khususnya pada instrumentasi boiler di PLTU unit lima dan enam mengakibatkan produksi
berkurang. Oleh sebab itu PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai menerapkan
sistem instrumentasi pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang dapat memberikan
pengontrolan sehingga dapat meningkatkan keandalan. Keandalan merupakan salah satu
parameter performansi yang penting karena hasil prediksi keandalan dapat digunakan
untuk menentukan pilihan terhadap pemakaian suatu instrumentasi dan implementasinya
pada suatu pembangkit. Dalam menyelesaikan suatu permasalahan instrumentasi pada
boiler unit lima dan enam dengan menggunakan metode FTA dengan parameter keandalan
suatu pembangkit mencakup top event, cut set dan top down approach atau prediksi usia
pakai suatu pengoperasian pada alat instrumentasi tersebut. Dengan menganalisis
parameter-parameter di atas didapatkan nilai cut set adalah 99,90 %, dengan nilai top event
P (I), dan P (T), sebesar 0,01 dan nilai top down approach P (T) sebesar 0,01 dan nilai
keandalan 97,560976 % untuk pressure switch sedangkan untuk nilai keandalan pressure
gauge sebesar 0,6 % sistem instrumentasi boiler di PLTU Unit lima dan enam PT.
Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai. Dengan hasil perhitungan di atas dapat
disimpulkan bahwa tingkat keandalan sistem instrumentasi boiler di PLTU Unit lima dan
enam PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai adalah baik karena sesuai kriteria
yang ditetapkan oleh PLTU tersebut.
Kata Kunci : cut set, top event, Instrumentasi PLTU, keandalan dan top down approach
viii
THE RELIABILITY OF THE INSTRUMENTION ON THE BOILER IN THE
PLANT UNITS FIVE AND SIX PT. PERTAMINA (PERSERO) REFINERY
UNIT II DUMAI USING APPROACH FTA (FAULT TREE ANALYSIS)
TRIO PUTRA
NIM : 10755000353
Date of Final Exam : August, 13 2012
Date Of Graduation Ceremony : November, 28 2012
Department of Electrical Engineering Faculty of Science and technology
State Islamic University of Sultan Syarif Kasim Riau
Soebrantas Street No. 155 Pekanbaru
ABSTRACT
PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit II is one off one of oil industries, which in its
operations uses equipment that have been integrated one each other and have instrumentation
systems for every controlling. The high ability of the instrumentation system come with the risk
of losses power during failures in the operation process. This is certainly not expected by PT.
Pertamina, because failure resulting in operation especially in boiler instrumention at PLTU of
fifth unit and sixth unit losses in production and income. Therefore, PT. Pertamina (Persero)
Refinery Unit II Dumai implemented instrumentation system on it’s Steam Power (Plant) that
provides control so improve reliability. Reliability is one of the most important performance
parameters because reliability prediction results can be used to determinethe choice toward
instrumentation system usage in power plant. In finishing instrumention problem in fifth boiler
and sixth boiler by using FTA method with reliability parameter parameters of a generator
includes the top event, the cut set and top-down approach or lifetime estimation of the
instrumentation apparatus. By analyzing the above parameters this study obtained the value of
the cut is 99,90%, the top event P (I), and P (T), 0,01, with the top down approach is
97,560976% for the pressure switch, while the pressure gauge reliability is 0,6% for boilers
instrumention at power plant fifth unit and sixth unit of PT. Pertaminna refinery unit II Dumai.
It can be concluded that the of reliability boiler instrumentation system in the steam power plant
five and six at PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai is good because according to
criteria set by the power plant.
Keywords: cut set, top event, instrumention power plant, reliability and top down approach
ix
KATA PENGHANTAR
Assalamualaikum, Wr, Wb
Allhamdulillahhirobill’alamin, segala puji hanya bagi Allah SWT Tuhan
semesta alam yang telah menciptakan manusia dengan seisi alam yang tujuannya
tak lain dan tak bukan adalah semata-mata untuk mengabdi kepada Allah SWT.
Salawat dan salam kepada junjungan alam Nabi Muhammad SAW. Dengan
limpahan rahmat dan kasih sayang yang diberikan Allah SWT kepada penulis,
sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian Tugas Akhir yang berjudul: “
Keandalan Instrumentasi Pada Boiler Di PLTU Unit Lima dan Enam PT.
Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai Dengan Menggunakan Pendekatan
FTA (Fault Tree Analysis)”.
Pada kesempatan ini penulis, mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang membantu penulis baik itu berupa moral, materil, ataupun berupa
pikiran sehingga terlaksananya penelitian dan penulisan laporan ini terutama
sekali kepada:
1. Kedua orang tua tercinta, yang sangat penulis sayangi dan cintai dan
seluruh anggota keluarga atas segala do’a nasihat dan kasih sayangnya
yang tidak terhingga besarnya.
2. Ibu Dra. Hj. Yenita Morena, M.Si Selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi.
3. Bapak Kunaifi, ST, PgDipEnSt, M.Sc selaku Ketua Jurusan Teknik
Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN Suska Riau sekaligus
Pembimbing II yang telah banyak memberikan motivasi kepada
penulis.
4. Ibu Poppy Dewi Lestari S,Si MT selaku Dosen Pembimbing Tugas
Akhir I yang telah memberikan dorongan motivasi, inspirasi, dan
semangat kepada penulis.
5. Ibu Novi Gusnita ST, MT, selaku penguji I dan Ibu Dian Mursyitah,
ST selaku penguji II
x
6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau yang telah banyak
membimbing.
7. My brother (Nedel Nover), my sister (Novia Rika) dan adikku yang
Adapun jenis pressure switch berdasarkan kebutuhan proses ada dua macam
yaitu:
1. Pressure Switch High
Pressure high digunakan pada line proses yang tidak boleh mendapatkan
tekanan tinggi melebihi set point pada proses.
2. Pressure Switch low
Pressure low digunakan pada line proses yang tidak boleh mendapatkan
tekanan rendah dibawah tekanan minimum pompa.
IV-1
BAB IV
KEANDALAN INSTRUMENTASI PADA BOILER DI PLTU UNIT LIMA
DAN ENAM PT. PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT II DUMAI
DENGAN MENGGUNAKAN PENDEKATAN FTA (FAULT TREE
ANALYSIS)
Kecanggihan dari teknologi instrumentasi di industri PLTU diikuti dengan
resiko hilangnya daya yang cukup besar pada saat terjadi kegagalan instrumentasi
(failure). Hal ini tentunya tidak diinginkan oleh PT. Pertamina karena terjadinya
failure juga mengakibatkan hilangnya penghasilan steam pada pembangkit dan
pendapatan bagi perusahaan. Untuk meningkatkan keandalan sistem, dapat
diterapkan sistem redundansi yang akan berperan secara aktif pada saat terjadinya
failure dengan mengalihkan unit aktif ke unit cadangan yang telah ditetapkan.
Mekanisme unit cadangan dapat mengatasi kegagalan yang diakibatkan oleh
gangguan pada spesifikasi alat instrumentasi/range dari instrumentasi itu sendiri.
Keandalan sistem PLTU pada pendistribusian daya listrik untuk menerangi
lingkungan perusahaan dipengaruhi oleh keandalan elemen perangkat penyusun
yang terintegrasi satu dengan yang lain. Keandalan sistem PLTU yang akan
dianalisis adalah keandalan sistem instrumentasi pada boiler di PLTU Pertamina
(Persero) Refinery Unit II Dumai.
4.1 Data Perangkat
Untuk mendukung kelengkapan analisis ini dibutuhkan data laju kerusakan
dan laju perbaikan untuk masing-masing komponen pendukung pembangkit
tersebut. Data perangkat yang digunakan adalah data komponen instrumentasi
pada boiler di PLTU Unit Lima dan Enam PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit
II Dumai pada tahun 2009. Penggunaan data tahun 2009 di karenakan pada tahun
tersebut paling sering ditemukan kerusakan. Selain itu data tahun 2009 merupakan
data yang paling lengkap yang didapat oleh penulis dari PT. Pertamina (Persero)
Refinery Unit II Dumai.
IV-2
Tabel 4.1 Data Perangkat Instrumentasi Pada Boiler di PLTU Unit Lima dan
Enam PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai
Elemen Perangkat Kerusakan Perbaikan
Boiler di
PLTU
Kategori Per-tahun per-tahun
/jam
Pressure Switch Boiler
Unit 5
Dan 6
Urgent 1 Tahun 363 per-
tahun /jam
Pressure Gauge Boiler
Unit 5
Dan 6
Urgent 1 Tahun 219 per-
tahun /jam
Untuk memudahkan langkah dalam menganalisis keandalan instrumentasi
pembangkit ditetapkan juga beberapa asumsi yang digunakan dalam perhitungan,
yaitu:
1. Kondisi yang mungkin terjadi pada instrumentasi pembangkit hanya ada
dua keadaan, yaitu beroperasi dan atau rusak.
2. Semua unit beroperasi pada keadaan steady state atau mempunyai
probabilitas keadaan yang terbatas.
3. Unit redundansi bersifat ideal, sangat kecil kemungkinan akan mengalami
kegagalan pada keadaan tidak beroperasi atau unit redundansi akan gagal
jika unit utama telah gagal.
4.2 Analisis Keandalan Instrumentasi Pada Boiler Di PLTU di PT.
Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai
Untuk memudahkan dalam melakukan perhitungan dengan menggunakan
metode FTA, maka konfigurasi instrumentasi pembangkit yang akan ditampilkan
pada bab IV ini adalah perumusan tiga parameter-parameter tersebut.
IV-3
Dengan konsep dasar seperti telah dijelaskan dalam bab 3 mengenai
pendekatan FTA untuk sistem yang terdiri dari komponen-komponen yang
terhubung secara seri dan paralel, besarnya nilai indeks ketakandalan dan nilai
indeks keandalan pada parameter-parameter FTA dapat diperoleh dengan cara
sebagai berikut:
Nilai indeks ketakandalan dan nilai indeks keandalan parameter cut set
(minimalkan kegagalan).
Gambar 4.1 Blok Diagram Dan Fault Tree Untuk Cut Set
● Cut Set
Qs = C1 dan C2
= 1,2 dan 2
Nilai indeks ketakandalan sistemnya:
Qs = P (C1 C2) = P (C1) + P (C2) +P (C1 ∩ C2) + P (C1 ∩ C2) – P (C1 ∩
C2) – P (C1∩C2)
= P (C1 ∩ C2) – P (C1 ∩ C2)
= P (C1 ∩ C2)
1
2
TOP
1 2
IV-4
Probabilitasnya adalah:
P = C1= Q1 Q2
C2 = Q2
P = (C1 ∩ C2) = P (C1) P (C2) = Q1 Q2
P = (C1 ∩ C2) = P (C1) P (C2) = P (C1 ∩ C2)
= P (C1 ∩ C2)
= Q1 Q2
Qs = Q1Q2 + Q2 – Q1Q2 – Q1Q2 – Q2Q3Q4 + 2 Q1Q2
Qs = Q2
+ 2Q3
Untuk nilai Q1= Q1 Q2
(untuk nilai pressure gauge Q1 = 0,03)
(untuk nilai pressure switch Q2 = 0,02)
Q1 = Q1 = 0,03
Q2 = Q1Q2
Q2 = Q2 = 0,02
Maka dapatlah perumusan pada Qs yaitu:
Qs = Q1Q2 + Q2 – Q1Q2 – Q1Q2 – Q2Q3Q4 + 2 Q1Q2
Qs = Q2 + 2Q
3
= 1 x 0,03
2 + 2 x 0,02
3
= 0,0009 + 0,000016
= 0,000916 /jam (nilai pada perumusan pada Qs)
IV-5
Sehingga nilai indeks keandalan untuk parameter cut set:
Rs = 1 - Qs
= 1 - 0,000916
= 0,999084 tahun (nilai akhir pada parameter cut set)
Nilai indeks keandalan untuk parameter top event
● Top Event
Gambar 4.2 Blok Diagram Dan Fault Tree Untuk Top Event
Nilai indeks keandalan top event yaitu:
● Top Event
Pressure gauge = 363 jam
Unavailibity = 4,09123
363
3638760
363
U
Jam
UTcub
cut
Availibility = 1- For
= 1- 0,4
A = 0,6
1 2 TOP
G1
E1 E2
IV-6
Nilai ketidaktersediaan pada top event pressure gauge (0,6)
Nilai keterserdiaan pada top event pressure gauge (0,96021046)
Pressure switch = 219 jam
Unavailibity = 02439024,08979
219
2198760
219
U
Jam
UTcub
cut
Availibility = 1- For
= 1- 0,02439024
A = 0,97560976
Nilai ketidaktersediaan pada top event pressure switch (0,02439024)
Nilai ketersediaan pada top event pressure switch (0,97560976)
Maka nilai E1 dan E2 adalah:
E1 = 0,6
E2 = 0,975
Sehingga nilai parameter top event yaitu:
P(I) = P (E1) x P (E2)
= (1 – 0,6) x (1 – 0,975)
= 0,01 (nilai akhir pada top event P (I)
P (T) = P (I E2)
= P (I) + P (E2) – P (1) + P (E2)
= (0,01) + (1 – 0,975) – (0,01) + (1 – 0,975)
= (0,035) - (0,035)
= 0,01 (nilai akhir pada top event P (T)
IV-7
Nilai indeks keandalan pada paremeter top down approach
● Top Down Approach
Gambar 4.3 Blok Diagram dan Fault Tree Dan Top Down Approach
Eksperesi aljabar boolean:
T = I + E2
Intermediate event yaitu:
I= E1 x E2
Oleh karena itu:
T = E1 x E2
Evaluasi dengan menggunakan aljabar boolean:
P (T) = P (E1 x E2 + E2)
= [P (E1) x P (E2)] + P (E2) – [P (E1) P (E2)
Pressure gauge = 363 jam setahun
Unavailibity = 4,09123
363
3638760
363
U
Jam
UTcub
cut
Availibility = 1- For
= 1- 0,4
A = 0,6
1
2
TOP
E1 E2
@
2
IV-8
Nilai ketidaktersediaan pada top event pressure gauge (0,6)
Nilai ketersediaan pada top event pressure gauge (0,96021046)
Pressure switch = 219 jam setahun
Unavailibity = 02439024,08979
219
2198760
219
U
Jam
UTcub
cut
Availibility = 1- For
= 1- 0,02439024
A = 0,97560976
Nilai ketidaktersediaan pada top event pressure switch (0,02439024)
Nilai ketersediaan pada top event pressure switch (0,97560976)
Maka untuk nilai E1 dan E2 yaitu:
E1 = 0,6 (nilai pada pressure gauge)
E2 = 0,975 (nilai pada pressure switch)
Dimana:
P (E1) = 1- 0,6
= 0,4 (nilai pada E1)
P (E2) = 1- 0,975
= 0,025 (nilai pada E2)
Sehingga nilai top down approach yaitu:
P (T) = (0,4) x (0,025)
= 0,01 (nilai akhir pada top down approach)
IV-9
Nilai indeks ketakandalan dan nilai keandalan pada parameter Cut Set,
Top Event dan Top Down Approach diatas dapat dilihat pada Tabel 4.2
Tabel 4.2 Nilai Akhir Keandalan Instrumentasi Pada Boiler Di PLTU Unit 5 Dan
6 masing-masing komponen dengan menggunakan pendekatan FTA (Fault Tree
Analysis).
Instrumentasi
Boiler di PLTU
Nilai Keandalan Instrumentasi Pada Boiler
di PLTU Unit Lima Dan Enam
Boiler Unit
Lima dan Enam Cut Set Top Event
Top Down
Approach
Pressure
Gauge
Pressure
Switch
Rs = (0,999084)
Rs = (0,9990)
P (I) = (0,01)
P (T) = (0)
P (I) = (0)
P (T) =
0,01
P (T) =
0,01
Jadi nilai keandalan pada pressure gauge dan pressure switch dengan tiga
parameter cut set, top down approach, dan top event nilai akhirnya sama. Maka
nilai keandalan instrumentasi pada boiler di PLTU Unit Lima dan Enam
dinyatakan handal dengan menggunakan pendekatan FTA (Fault Tree Analysis).
IV-10
Adapun pernyataan dibawah ini menjelaskan perhitungan dengan
menggunakan metode Fault Tree Analysis (FTA) dengan target nilai keandalan
PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai yaitu:
Berdasarkan perhitungan parameter keandalan diperoleh ketersediaan
sebesar 97.560976 %, top event sebesar 0,01 dan top down approach 0,01 atau
usia pakai sistem instrumentasi disetiap komponen adalah 99,9972 %
.Adapun target PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai untuk
ketersediaan suatu pembangkit minimal 94,66 %. Dapat disimpulkan bahwa
keandalan sistem instrumentasi PLTU dengan menggunakan pendekatan metode
FTA (Fault Tree Analysis) lebih baik dari kriteria yang ditentukan PT. Pertamina
(Persero) Refinery Unit II Dumai.
V-1
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan dan analisa pada bab-bab sebelumnya, dapat
ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Keandalan untuk komponen pembangkit pada sistem instrumentasi pada
boiler di PLTU telah memenuhi persyaratan untuk proses industri.
2. Dengan menggunakan metode FTA, didapatkan nilai keandalan pada cut
set sebesar 0,999084 %, dan nilai top event sebesar 0,01 dan top down
approach sebesar 0,01.
5.2 Saran
Untuk penelitian selanjutnya, pengembangan bisa dilakukan, tidak hanya
menggunakan metode FTA yang dapat menentukan keandalan instrumentasi,
metode lain yang dapat menganalisis keandalan instrumentasi seperti metode
FMEA yang menganalisis keandalan dengan bentuk grafik nilai keandalannya.
Adapun pernyataan dibawah ini menjelaskan peritungan dengan
menggunakan metode Fault Tree Analysis (FTA) dengan target nilai keandalan
PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai yaitu:
Berdasarkan perhitungan parameter keandalan diperoleh ketersediaan
sebesar 97,560976 %, top event sebesar 0,01 dan top down approach 0,01 atau
usia pakai sistem instrumentasi disetiap komponen adalah 99,9972 %
.Adapun target PT. Pertamina (Persero) RU II Dumai untuk ketersediaan suatu
pembangkit minimal 94,66 %. Dapat disimpulkan bahwa keandalan sistem
instrumentasi PLTU dengan menggunakan pendekatan metode FTA (Fault Tree
Analysis) lebih baik dari kriteria yang ditentukan PT. Pertamina (Persero)
Refinery Unit II Dumai.
DAFTAR PUSTAKA
Antoni, Ronal, Kertas kerja wajib, jurnal mengenai sistem boiler, Di PT.
Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai [2008].
Basley, Michael, Reliability for Engineers, Mac Millan Education LTD, London [1991].
Billinton. R. dan Ronald N. Allan, Reliability Evaluation of Engineering System Concepts and Technique. 2nd edition. Plenum Press, New York and London [1992].
Billinton, R., dan R. N. Allan, Reliability Evaluation of Engineering System: Concepts and Techniques. London: Plenum Press [1983].
Clifton A, Ericson II, FTA (Fault Tree Analysis), Amerika [2004].
Davidson, John, The Reliability of Mechanical System, Poston Press, London [1988].
Denson, M., Greg Chandler dan William Crowelland Rick Wanner, Nonelectronic Parts Reliability Data 1991, Reliability Analysis Center Rome, New York [1991].
Dillon. S. Balbir, Quality Control, Reliability and Engineering Design, Marcel Dekker, Inc, New York [1985].
Ebeling. E, Charles, An Introduction to Reliability and Maintainability Engineering, The Mc Graw-Hill Componies, Inc [1997].
Frankel, G, Ernst, System Reliability and Risk Analisis, 2nd revised edition, Massachussetts Institute of Technology Cambridge, MA, USA, Klwer Academic Publishers [1988].
Gunawan, Arief Hamdani dan Franky Ferdinand, “Kajian Kehandalan SDH pada JARLOKAF”, Elektronika Indonesia, no.44, Thn IX [2002].
Henley, E.J. dan Hiromitsu Kumamoto, Probabilistic Risk Assessment: reliability
Engineering, Design, and Analysis, IEEE Press, New York [1992]. Haryanto, Ahmad, ”Cara Kerja Boiler” jurnal, Surabaya [2008]. Kadir, Abdul, Transformator. Jakarta: PT. Gramedia [1989]. Samuel, roni, Studi Pembangkit Listrik Tenagan Uap Dan Pembangkit Listrik
Tenagan Diesel Aplikasi, USU [2008]. http://www.google.com/imgres?imgurl=http://images01.olx.co.id/ui/11/72/34/134063