52383502-cara-mengkaji-pid

5/14/2018 52383502-Cara-Mengkaji-PID - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/52383502-cara-mengkaji-pid 1/16

CARA MENGKAJI PIPING & INSTRUMENTATIONDIAGRAM

Oleh: Cahyo Hardo Priyoasmoro

Moderator Milis Migas IndonesiaBidang Keahlian Process Engineering



PENDAHULUAN

Menurut hemat saya, selama bekerja di operasi produksi pabrik minyak dan gas bumi industrihulu, terlihat bahwa kekurangsempurnaan seseorang dalam mengartikan gambar P&ID terletak pada pengetahuan yang kurang terhadap unit operasi, keterkaitan antar unit operasi, plant safety,

serta perhatian detil pada catatan-catatan kaki di P&ID itu sendiri. Tidak dimengertinya atautidak dibacanya Process Flow Diagram atau PFD juga merupakan faktor penyumbang yangcukup significant.

Tulisan ini diperuntukkan bagi mereka yang bekerja di front line operation, para operator, paraprocess engineer, operation engineer, dan mereka yang berminat terhadap surface facilityoperation. Diusahakan dalam tulisan ini, seminimal mungkin menghilangkan hal-hal yang terlaluteknik karena konsumen utamanya adalah para operator dan pekerja lapangan.

Di dalam tulisan ini, ada beberapa tebakan yang memancing para pembaca untuk berpikir.Diusahakan tebakannya adalah hal-hal praktis yang akan ditemui di lapangan. Jawaban tebakan

ini ada di halaman akhir tulisan.

Beberapa bagian dari tulisan ini pernah dipublikasikan di milis migas Indonesia, ataupun milisTeknik Kimia ITB, hanya saja sedikit diubah guna mendukung tema dari tulisan ini.

Semoga berguna dan tiada maksud untuk menggurui.

Salam,Cahyo Hardo



DAFTAR ISI

Prinsip Kerja Beberapa Alat ProsesSeparator

Prinsip Control SederhanaElemen Pengendali Akhir

Steap A head: Pengenalan kurva Karakteristik Sumur

Pompa SentrifugalKarakteristik kurva pompa sentrifugalOperasi seri-paralelMinimum re-circulationPrinsip control di pompa sentrifugalLead and lag principle

Kompresor SentrifugalKarakteristik kurva

SurgeStonewallPrinsip control kompresor sentrifugal capacity vs surge control

Safety yang tergambarkan di P&IDKekuatan material yang tertampilkan di P&IDMAWP vessel, pipa, serta flangeKelas-kelas kekuatan pipa (ANSI rating, API rating)Specification Break Pengenalan Pressure Safety Valve: konsep perancangannyaShutdown System instrumented-based

Overpressure protection : separator, pompa, kompresorOverpressure protection : by-pass control valve, reducing flow (menggunakan RO,limited pipe diameter), fail-safe condition (control valve fail open, fail closed, fail at lastposition), lock open dan lock closedSistem pembuangan fluida (Flare system, burn pit)

Membaca P&IDPengenalan LegendaPengenalan valveTanda-tanda khususTipe pengendalian (selector, cascade, on-off)

Memperhatikan catatan kaki



Cara Mengkaji P&ID dengan benar

Apa P&ID itu? Adalah Piping and Instrumentation Diagram

Syarat untuk dapat mengkajinya:

1. Adanya PFD (Process Flow Diagram)2. Mengerti dasar-dasar/prinsip kerja unit operasi serta kelakuan masukan dan keluarannyaserta keterkaitan antar unit operasi

3. Mengerti dasar-dasar process control atau pengendalian proses4. Mengerti tentang process safety

Sesungguhnya, P&ID hanyalah rangkuman operating manual suatu pabrik, sehingga, bagaimanapabrik itu dioperasikan, dapat terlihat dengan jelas. Terkadang, jika lebih jeli, maka konsep safetydari suatu pabrik dapat pula dilacak. Semuanya sangat tergantung, sampai sejauh mana kita gali.Adalah hal yang penting bagi para pembaca P&ID untuk mengerti unit operasi yang menjadisubyek di dalam P&ID.

Beberapa contoh aplikasi control system pada unit operasi di industri minyak dan gas bumi

bagian hulu.

Separator

Separator adalah bejana tekan yang digunakan untuk memisahkan campuran fluida berdasarkanperbedaan densitasnya.

PC

LC

LIC



Mengikuti hukum alam tentang pemisahan berdasarkan densitas, maka gas sudah pasti berada diatas cairan. Dan pada umumnya, minyak atau kondensat akan berada di atas air. Glycol akanberada di bawah air, dan seterusnya. Ini berarti, densitas gas < densitas minyak/kondensat <densitas air < densitas glycol.

Kriteria pemisahan yang baik di dalam separator sedikit membutuhkan pengetahuan rancang

bangun separator. Prinsip dasar yang penting adalah:

1. Kecepatan aktual gas di dalam badan separator harus lebih kecil dari kecepatan minimumbutiran cairan yang jatuh secara gravitasi ke bagian bawah separator. Jika ini dilanggar,maka konsekuensinya adalah cairan dapat terbawa ke aliran gas. Ini dikenal sebagai liquidcarry over. Kriteria ini umumnya tidak sensitive untuk separator biasa karena padaumumnya besaran separator bukan ditentukan oleh kriteria ini, melainkan waktu tinggalcairan di dalam separator. Akan tetapi, untuk suction scrubber kompresor, kriteria inimenjadi penting guna mencegah cairan masuk ke kompresor. Kalau cairan masuk ke

kompresor, kira-kira apa yang akan terjadi?

2. Waktu tinggal cairan. Jika hanya memisahkan gas dan cairan, angka ini lebih kecildibandingkan dengan pemisahan cair-cair, yaitu antara minyak/kondensat dan air.Umumnya waktu tinggal untuk industri minyak dan gas bumi berkisar antara 1 sampaidengan 3 menit. Untuk pemisahan glycol dan air, dapat mencapai 30 menit. Coba tebak

kira-kira mengapa demikian ! Waktu tinggal tersebut dapat digambarkan ke keadaannyata di separator dengan jelas. Angka waktu tinggal dapat digunakan untuk tebakankasar terhadap kapasitas suatu separator untuk memisahkan cairan dimasukannya. Untuk separator horizontal yang mempunyai diameter tertentu, semakin panjang separator,biasanya kapasitas pemisahan cairannya besar, sehingga dapat memisahkan laju alir fluidacair yang lebih besar. Diameter vessel tentunya juga menjadi pertimbangan meskipuntidak se-kritis dibandingkan dengan separator jenis vertikal. Untuk separator jenisvertikal, besarnya kapasitas separator dapat dilihat dari diameternya dan juga tingginya.Sebagai tambahan, separator vertikal mempunyai syarat minimum diameter vessel gunamenghindari liquid carry over ke badan gas.



Membatasi aliran fluida ke separator karena dibatasi oleh kapasitas separator.

PC

LC

PC

LC

LIC

LIC

FE

FT

DARI SUMUR

MINYAK/GAS



Gambar di bawah menerangkan cara lain membatasi kapasitas separator yang lebih murahmeriah. Bisakah anda melihat perbedaannya dengan gambar separator sebelumnya?

PC

LC

PC

LC

LIC

LIC

FE

FT

PI



ASV

FE

PTPT

ASV

FE

PTPT

ASV

PT

PT

SC

GAS

TURBINE

PY

PT

1 2 %

s u r g e

m a r g

i n1 2 %

s u r g e m a r g i n

UY

12% surge margin

PY

LSS

LSS

PY

A

B

SetA - B

12.5 MMscfd

SPEED

CONTROL

STATIONRECYCLE

VALVE

LLPCOMPRESSOR

LPCOMPRESSOR

Contoh Sistem Pengendalian yang lebih ruwet



Elemen Pengendali Akhir

Pada umumnya, elemen pengendali akhir dalam suatu loop control system adalah diwujudkanoleh control valve. Control valve bekerja berdasar pada driving force-nya, yaitu hilang tekan ataupressure drop antara masukan dan keluaran control valve tersebut.

Untuk suatu laju alir fluida yang akan melewati sebuah control valve, maka bukaan control valveitu akan bersesuaian. Untuk suatu laju alir yang sama yang melewati sebuah control valve, jikapressure drop (dp) – nya besar, maka bukaan control valve itu akan relatif kecil. Jika dp-nyakecil, maka bukaan control valve itu akan relatif besar.

Jika laju alir fluida yang melewati control valve tersebut meningkat, melebihi kapasitas controlvalve, maka yang terjadi adalah penumpukan fluida di upstream control valve tersebut.Penumpukan ini bisa berupa kenaikan tekanan (jika fluidanya berupa gas), atau kenaikanaras/level cairan (jika fluidanya cair). Fenomena ini sejatinya adalah hal yang umum sebagaiakibat dari hukum kekekalan massa.

Dua contoh berikut memberikan gambaran mengapa separator B secara praktis tidak bisadiharapkan kinerjanya.

PC

LC

LIC

SET @

100 PSIG

KE FLARE

SYSTEM

SEPARATOR A



Pada separator B, tidak ada pengendali tekanan di separator. Terlepas dari maksud desainnya,

ebagai akibatnya, tekanan separator kemungkinan tidak stabil, dan berakibat berkurangnya

kekurangan sejati dari separator ini adalah gaya penggerak atau driving force dari suatu controlvalve jadinya bersifat floating atau tidak dikendalikan. Nilainya bervariasi, tergantung dari lajumasukan fluida dan juga tekanan di flare system.

Stekanan masukan ke control valve. Jika hal tersebut terjadi, maka control valve fasa cair (levelcontrol valve, LCV) harus membuka lebar agar dapat mengalirkan cairan ke tujuannya. Jikakapasitas LCV tersebut terlewati, maka sesuai dengan hukum kekekalan massa, maka akan terjadipenumpukan cairan di separator B. Akibatnya akan terjadi level high-high. Pada kondisi ini,separator harus dihentikan operasinya (di shutdown). Bahkan terkadang, seluruh operasi pabrik harus berhenti akibat dari level high-high tersebut.

LC

LIC

FE

FT

KE FLARE SYSTEM

SEPARATOR B

TEKANAN SEPARATOR SEDIKIT LEBIH TINGGI DARI

FLARE SYSTEM (BIASANYA ANTARA 0 - 40 PSIG)

tep a Head

arakteristik Sumur

i operasi produksi industri migas, kelakuan sumur bisa membuat aras/level cairan di separator B

S

K

Dtersebut meningkat cepat. Jadi ternyata, ada sebab lain yang mengakibatkan level high-high jikakita “bermain-main” dengan setting pressure di control valve keluaran gas (PCV=pressure controlvalve). Hal tersebut dapat pula terjadi di separator A, jika kita tidak hati-hati menurunkan setting



pressure di separator tersebut. Semakin rendah kita menurunkan setting pressure di separator A,maka laju alir dari sumur akan membesar mengikuti kurva-nya.

Kenapa terkadang setting tersebut “dimain-main”kan? Tentu saja karena dalam rangka optimasipabrik. Apa yang akan dioptimalkan? Gas atau minyak atau kedua-duanya, hal tersebut tentunyaharus jelas dahulu.

Pertanyaan paling mendasar yang harus kita ketahui adalah, apa yang akan terjadi pada sistemunit operasi terpasang jika tekanannya kita turunkan? Jawabannya bisa ada dua, yaitu aras/leveldi separator akan naik atau tidak akan ada kenaikan level di separator. Pendapat pertamaberasumsi bahwa level naik karena kapasitas LCV di keluaran separator tentunya berkurangkarena berkurangnya pressure drop yang merupakan tenaga penggerak LCV tersebut. Jawabankedua berasumsi bahwa LCV-nya cukup, sehingga hanya bukaan control valve-nya saja yangmembesar. Pendapat kedua ini mungkin benar kalau hanya melihat dari sisi ini belaka, akan tetapicontrol mode terpasang juga ikut menentukan mengingat neraca massa di sistem sekitar separator jelas berubah, yang mungkin berarti gain proses juga berubah. Rincian penjelasan mengenai halini tidaklah dibahas pada tulisan ini.

Anyway, sampai batas mana kita dapat menurunkan tekanan separator agar supaya produksi jadimaksimal? Ini adalah pertanyaan yang butuh analisa lebih sedikit mendalam.

Misalnya,

Yang diinginkan adalah menaikkan minyak sebanyak-banyaknya dengan cara menurunkantekanan separator, maka yang harus di periksa adalah:

1. Apakah production engineering confirm akan hal ini misalnya dengan melakukan analisabentuk dari kurva sumur. Jika kurvanya cenderung datar, hasil yang diharapkan biasanyainsignificant.

2. Bagaimana kelakuan dari gas yang terlepas akibat penurunan tekanan tersebut? Apakah jumlahnya lebih banyak dari minyak yang akan dihasilkan? Jika yang dioptimalkan adalahminyak dan bukan gas, fenomena di atas perlu dipertimbangkan. Jangan sampai justrumalah menjadi kehilangan minyak yang cukup significant.

3. Yang ketiga, tentunya melakukan pemeriksaan kapasitas separator. Karena umumnyaadalah separator 3 fasa, maka perlu dicari faktor pembatas dari separator ini. Apakah difasa gas atau di fasa cair. Faktor pembatas ini tentunya dari sisi pemisahan yang masihdiijinkan untuk separator terpasang. Jikalau faktor ini yang menjadi pembatas dan tidak dapat ditawar lagi, maka parameter operasi yang baru harusnya mengacu ke hal ini.

4. Pemeriksaan instrumentasi terkait selanjutnya adalah yang harus dilakukan. Apakahcontrol valve terpasang mampu mengontrol aliran yang jumlahnya akan meningkat?Bagaimana pula dengan kapasitas PSV terpasang? Dan lain sebagainya.

5. Apakah masih ada faktor pembatas yang lain, seperti misalnya erosional velocity yangdiijinkan, dsb.



T

E K A N A N

S E M B U R S

U M U R

LAJU ALIR

SYSTEM HEAD,

TUBING SUMUR +

PIPE AT SURFACE

KURVA KINERJA SUMUR

Q1,

P = 100

PSIG

Q2,

P = 40

PSIG

Q2 > Q1

Pertanyaan-pertanyaan di atas sebenarnya hanyalah contoh saja, guna memancing kita berpikirketika melihat suatu bagan P&ID. Mungkin saja pertanyaan tersebut terlalu jauh bagi seorangoperator produksi, tetapi seharusnya adalah hal yang biasa bagi seorang facilities atau processengineer.

Berbincang tentang separator, sebenarnya ada berbagai macam tipe dan bentuk. Dari internalnyasaja terlihat bahwa separator tergambar di atas tersebut adalah bertipe horizontal dengancontrolnya menggunakan prinsip interface. Yang namanya Interface, atau perbatasan, biasanyaadalah daerah rawan, sehingga kalau bisa diubah supaya menjadi tidak rawan. Rawan di sinimaksudnya adalah rentan gangguan terutama pada pengukuran di sekitar interface-nya gunakeperluan pengendalian control valve-nya. Untuk itulah kemudian orang menciptakan separator

horizontal yang bertipe bucket dan weir.



Separator horisontal jenis bucket dan weir

PC

LC

SEPARATOR C

LIC

Separator jenis tersebut di atas punya keunggulan yaitu jenis pengendalian level atau aras cairanyang tidak ada interface-nya. Secara umum, sistem controlnya lebih handal. Kelemahan sejatidari bucket dan weir adalah karena sifat pemasangannya, menyebabkan ada daerah yang

menyempit di bawah bucket-nya, sehingga jika fluida sumur banyak mengandung pasir halus,maka maintenance dari separator jenis ini lebih sering dibanding dengan yang berjenis interface.

Dan juga, karena batasan dari weir yang ketika dirancang umumnya mengikuti komposisi cairanfluida yang masuk, pada jika terjadi perubahan komposisi antara minyak/kondensat dengan air,ada kemungkinan, weir-nya harus diatur. Untuk mengakomodasi permintaan ini, biasanyaseorang design engineer akan merancang separator jenis ini dengan menambahkan mekanismeweir yang dapat diatur, atau dikenal sebagai adjustable weir.

Jika lebih jeli melihat perbandingan bentuk antara jenis interface dan bucket & weir, adakemungkinan ketika merancang bejana ini, jenis yang bucket & weir mempunyai panjang bejana

yang lebih daripada yang berjenis interface. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan waktutinggal yang sama/identik jika menggunakan yang berjenis interface. Untuk separator horizontal,waktu tinggal pemisahan fasa cair-cair, yaitu antara air dan minyak/kondensat adalah fungsi kuatdari panjang separator. Jika separatornya lebih panjang, tentunya butuh material lebih banyak,yang artinya US$, Rp, ….

Detil dari perancangan tidaklah dibahas dalam tulisan ini. Akan tetapi, untuk sedikit membukawawasan, yang diperlukan dalam perancangan separator jenis ini, selain besaran umum lainnya,adalah: prinsip tekanan hidrostatik dan bejana kesetimbangan serta nature dari impurities fluida



serta seberapa kritis ketepatan level control yang diharuskan. Silakan baca buku berikut untuk memperdalam wawasan:

1. Surface Production Operation karangan Maurice Stewart PhD2. G4 Gas Conditioning and Processing dari John Campbell

Keterangan di atas mungkin tidak terlalu berguna bagi seorang operator. Yang mungkin bergunabaginya adalah ketika di lapangan, penentuan secara visual, mana yang berjenis interface danmana yang bucket & weir secara langsung tanpa melihat P&ID.

Kalau kedua separator tersebut digambarkan di bawah dan diwarnai dengan warna kuning untuk fluida gas, warna hijau untuk minyak/kondensat, dan warna biru untuk produced water, tebaklah

mana yang berjenis interface dan mana yang berjenis bucket & weir.



SEPARATOR X

SEPARATOR Y



Pompa Sentrifugal

Apakah pompa itu? Pertanyaan ini mungkin terlalu sederhana jika harus dilontarkan kepadamereka yang sudah bekerja di suatu pabrik, bahkan bagi orang awam sekalipun.

Pompa secara sederhana didefinisikan sebagai alat transportasi fluida cair. Jadi, jika fluidanya

tidak cair, maka belum tentu pompa bisa melakukannya. Misalnya fluida gas, maka pompa tidak dapat melakukan operasi pemindahan tersebut. Teknologi sekarang sudah jauh berkembang dimana mulai diperkenalkan pompa yang multi-phase, yang maksudnya bisa memompakan fluidacair dan gas. Anyway, di tulisan ini, hanya akan dibahas tentang pompa yang mengalirkan fluidacair, dan topiknya dipersempit untuk yang berjenis sentrifugal.

Berikut adalah kasus nyata di lapangan tentang pompa sentrifugal:

1. Pompa di test dengan cara dialirkan ke udara bebas tetapi motornya terbakar2. Ragu-ragu menutup discharge pompa ketika akan memeriksa kinerja pompa karena takut

motornya terbakar

3. Variable speed pump dinaikkan rpm-nya sehingga pompa malah bergetar4. Mencoba menaikkan kapasitas pompa dua kali lipat dengan menjalankan pompa stand-bytetapi kenaikkan dua kali kapasitas tidak pernah terjadi

5. Just only Shut-off test for pump is enough (?)6. Saya tidak tahu bagaimana membaca kurva pompa7. Bagaimana cara membaca P&ID sistem pompa dan mengartikannya ?8. dan lain sebagainya

Bersambung…….

52383502-cara-mengkaji-pid

Documents