Download - Makalah Skripsi PA/10693
MAKALAH SKRIPSI
OTOMASI VERTICAL OIL REMOVAL FILTER DI CGS-1
PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Program Studi Elektronika dan Instrumentasi
Jurusan Fisika
IBNU KURNIAWAN
05/ 186818/ PA/ 10693
PROGRAM STUDI ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2009
ii
INTISARI
OTOMASI VERTICAL OIL REMOVAL FILTER DI CGS-1
PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA
Oleh
IBNU KURNIAWAN 05/ 186818/ PA/10693
Sistem pengendalian proses pada Oil Removal Filter Vertikal di CGS-1 PT. Chevron Pacific Indonesia masih mempergunakan kendali lokal di lapangan yang rentan terhadap terjadinya gangguan dari luar sistem berupa overheat. Pencatatan data lapangan juga dilakukan secara manual tergantung kepada operator.
Penelitian otomasi Vertical Oil Removal Filter di CGS-1 ini membahas mengenai perancangan sistem pengendalian proses dengan memindahkan sistem pengendali lokal di lapangan ke dalam ruang kendali tanpa mengubah keadaan proses. Perancangan ini akan diimplementasikan pada sistem kendali pada Central Gathering Station-1 PT. Chevron Pacific Indonesia–Duri, Riau. Perancangan menekankan kepada pengendalian valve sesuai dengan waktu proses pada disain. Sistem mempergunakan konfigurasi feedforward dengan input dan output berupa flow rate fluida produksi serta disturbance perubahan aliran fluida produksi. Variabel-variabel tak terukur yang dihasilkan, berupa tekanan fluida dan kekentalan (viscocity), dimanfaatkan sebagai indikator pada sistem.
Kata kunci : otomasi, sistem kontrol, Vertical ORF.
iii
ABSTRACT
AUTOMATION OF VERTICAL OIL REMOVAL FILTER AT
CGS-1 PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA
By
IBNU KURNIAWAN 05/ 186818/ PA/10693
System of control process on Vertical Oil Removal Filter at CGS-1 PT.
Chevron Pacific Indonesia still used local control on field that have the risk toward obstacle from outside system which the name overheat. Field data record also have done with manual metode depends on operator.
This automation research of Vertical Oil Removal Filter at CGS-1 tell about scheme of process control system with transfer local control system on field into the control room without changing process. This scheme have implemented at control system on Central Gathering Station-1 PT. Chevron Pacific Indonesia–Duri, Riau. The scheme emphasized to valve control appropriate with time process from design. The system used a configuration feedforward with input and output organized as production fluid flow rate along with disturbance of production fluid flow changing. Unmeasured variables that produced, result as fluid pressure and viscocity, used as indicator of the system.
Keyword : automation, system control, Vertical ORF.
1
A. JUDUL
Otomasi Vertical Oil Removal Filter di CGS-1 PT. Chevron Pacific
Indonesia.
B. LATAR BELAKANG MASALAH
PT. Chevron Pacific Indonesia, yang disingkat dengan PT. CPI, sebagai
perusahaan energi terbesar di dunia, berpusat di San Ramon, California, yang
bergerak di bidang minyak dan gas bumi memiliki peranan penting dalam upaya
pemanfaatan sumber daya alam di Indonesia berupa minyak bumi. PT. CPI adalah
kontraktor BP Migas yang bergerak di bidang perminyakan dan merupakan
perusahaan minyak asing terbesar di Indonesia.
Di Propinsi Riau, PT. Chevron Pacific Indonesia memiliki tiga wilayah
operasi yaitu Rumbai, Minas dan Duri. Wilayah operasi Duri (Duri field)
memberikan sumbangan sebesar 42% dari seluruh total produksi minyak PT. CPI.
Duri field terdiri dari wilayah produksi minyak berat (heavy oil) dan minyak
ringan (light oil). Duri field memiliki fasilitas pendukung berupa Pusat
Pengumpul Minyak (Central Gathering Station) dan Stasiun Pembangkit Uap
(Steam Station). Hingga saat ini terdapat lima buah CGS yaitu CGS-1, CGS-3,
CGS-4, CGS-5, dan CGS-10. Masing-masing CGS terdiri dari unit-unit produksi
yang berfungsi untuk mengolah fluida produksi dari field. Di antaranya terdapat
unit pemisah minyak produksi atau Oil Treating Plant dan unit pemisah air atau
Water Treating Plant (CHR Training Center Duri Operation, 1993).
2
Central Gatering Station-1 sebagai salah satu bagian dari operasi Duri
field memiliki masalah salah satu fasilitas pada unit Water Treating Plant, yaitu
pada fasilitas penyaring minyak (Oil Removal Filter) yang masih dioperasikan
secara manual dari segi pengoperasian maupun pencatatan data lapangan.
Penggunaan panel kendali lokal juga menimbulkan masalah tersendiri, terutama
pada siang hari saat sedang beoperasi. Sistem seringkali mengalami overheat
akibat pengaruh suhu lapangan yang tinggi. Dengan keadaan sistem kendali yang
ada saat ini, keselamatan dan Standart Operation Procedure (SOP) seringkali
tidak terpenuhi, human error pun seringkali terjadi di lapangan.
Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem pengendalian proses yang mampu
mengatasi masalah-masalah tersebut. Selain itu, diharapkan dengan sistem yang
dirancang dapat menekan terjadinya kecelakaan kerja akibat human error maupun
keadaan cuaca di lapangan yang tak dapat diprediksi.
C. BATASAN MASALAH
Penelitian ini dibatasi pada hal-hal berikut:
1. Keadaan Vertical Oil Removal Filter pada industri minyak bumi di CGS-1
Duri Field, PT. Chevron Pacific Indonesia.
2. Implementasi konfigurasi sistem kendali feedforward dalam otomasi
Vertical Oil Removal Filter di CGS-1 PT. Chevron Pacific Indonesia.
3. Prosedur standar untuk dapat melaksanakan project dalam lingkup kerja
facility engineering di PT. Chevron Pacific Indonesia.
3
4. Perancangan control logic dan cause and effect pada sistem kendali untuk
Vertical Oil Removal Filter di CGS-1 PT. Chevron Pacific Indonesia.
D. TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini sebagai berikut:
1. Membuat rancangan sistem pengendalian otomatis pada fasilitas Vertical
Oil Removal Filter di CGS-1 PT. Chevron Pacific Indonesia.
2. Mengubah sistem pengendalian proses Vertical Oil Removal Filter di
CGS-1 PT. Chevron Pacific Indonesia yang sebelumnya menggunakan
panel lokal di lapangan ke dalam ruang kendali dengan Distributed
Control System (DCS).
E. DASAR TEORI
Tujuan dari Oil Removal Filter adalah sebagai penyaringan terakhir air
yang masih membawa minyak dan kotoran dari MFU sebelum air tersebut
dialirkan ke proses softening di Water Softener karena resin/ media yang ada pada
water softener mempunyai daya tarik-menarik yang tiggi terhadap minyak dan
sangat berpotensi akan menurunkan kinerja dari softener tersebut, seperti
peningkatan penggunaan garam, pengurangan kapasitas softener, dan
memperpendek service time dari softener. Bahan padat yang bisa tersaring
berukuran > 2 mikron (CHR Training Center Duri Operation, 1993).
4
Gambar 1. Unit Oil Removal FIlter
Secara umum, inisiatif menjalankan proses backwash filter vertikal dapat
dilakukan dengan melihat beberapa parameter antara lain:
Tabel 1. Parameter Backwash Filter secara umum
No Keterangan Besaran Max
1. Differential Pressure PSI 6
2. Running Hour 12
3. Total Filtrasi BBLS 40.000
4. Oil Content Water Outlet PPM > 1
Vertical Oil Removal Filter mempunyai 114 cf (20%) lebih dari dasar
Walnut shell dan 468 cf (80%) Pecan shell dan di dukung oleh pelat screen
sebagai penahan media. Setiap tahunnya filter ini harus melakukan penambahan
media sekitar 5% hingga 10% untuk mengganti media yang ukurannya semakin
kecil dan
Operation
G
Ver
(filtration)
dari beber
1)
kemudian
n, 1993).
Gambar 2.
rtical Oil R
), backwash
rapa proses:
Fluidizatio
Pompa bac
pompa dan
semprotan
diharapkan
media dan
terikut ke
. Proses Bac
Removal Fi
h, dan stand
on
ckwash aka
n keluar mel
yang kua
n akan mele
berlangsun
eluar air ba
ckwash pad
lter memili
d by. Backw
an hidup da
lalui fluidiz
at sampai
epaskan ko
ng selama 10
ackwash (C
a Vertical O
iki tiga mo
wash (penc
an fluida di
zation nozzle
ke bagian
otoran dan
0-20 detik.
CHR Traini
Oil Removal
ode utama y
ucian medi
i dalam ves
e yang akan
n bawah
minyak yan
ing Center
l Filter
yaitu: in se
ia) sendiri t
ssel dihisap
n mengakib
filter. Sirk
ng lengket
5
Duri
ervice
terdiri
p oleh
batkan
kulasi
pada
6
2) Discharge
Pompa backwash masih tetap hidup. Air (floated water) akan masuk
dari bawah dan air yang kotor akan keluar melalui fuidization screen
dan mengalir ke watse pit. Pada proses ini diharapkan kotoran akan
terbuang sekitar 90% dan berlangsung antara 11-18 menit dan bisa diset
sesuai dengan kebutuhan.
3) Settling
Pompa Backwash mati dan media akan settle kembali. Waktu settling
ini berlangsung selama 90 detik.
4) Normalization
Tahap ini untuk membilas atau membuang kotoran yang masih tersisa
di dalam filter terutama yang terdapat pada bagian bawah. Waktu
pembilasan ini berlangsung selama 5 menit dan bisa diset sesuai dengan
kebutuhan.
5) Filtration
Tahap filtration merupakan tahap penyaringan terhadap oil content di
produced water. Usai Backwash sistem akan kembali ke proses ini.
Stephanopoulos (1984), menyatakan bahwa untuk menghubungkan
variabel pengukuran terhadap variabel yang akan dimanipulasi, digunakan suatu
struktur informasi yang disebut konfigurasi pengendalian. Ada tiga tipe
konfigurasi pengendalian, antara lain:
7
a. Feedback control configuration
Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang dikendalikan
untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini
yaitu mempertahankan variabel kendali pada level yang diinginkan.
Gambar 3. Blok diagram I/O untuk konfigurasi sistem feedback
b. Feedforward control configuration
Konfigurasi sistem pengendali feedforward memanfaatkan pengukuran
langsung pada disturbance untuk mengatur harga variabel yang akan
dimanipulasi. Tujuan pengendalian adalah mempertahankan variabel
output yang dikendalikan pada nilai yang diharapkan.
Gambar 4. Blok diagram I/O untuk konfigurasi sistem feedforward
8
c. Inferential Control Configuration
Konfigurasi sistem pengendali inferential memanfaatkan data hasil
pengukuran output sekunder (secondary measurement) untuk mengatur
harga variabel yang akan dimanipulasi. Hal ini dilakukan karena variabel
output yang akan dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung. Tujuan
pengendalian ini adalah mempertahankan variabel unmeasured output
tersebut pada harga yang ditetapkan pada set point.
CONTROLLER
PROCESS
ESTIMATOR(Computes an estimate value of unmeasured Controlled Variables)
Unmeasured Output(Controlled Variables)
Measured Output
Manipulated Variables
Set Points
Estimated of the Unmeasured Controlled Variables
Gambar 5. Blok diagram I/O untuk konfigurasi sistem inferential
F. PERANCANGAN SISTEM OTOMASI
Otomasi memiliki tujuan memberikan kemudahan, meningkatkan
efektivitas kerja sistem dan meningkatkan jaminan keselamatan kepada para
operator. Cara kerja pada sistem pengendalian otomatis sama dengan kerja sistem
pengendalian manual. Sistem yang dirancang melakukan empat fungsi
pengendalian yaitu mengatur, membandingkan, menghitung dan mengkoreksi.
9
Perbedaan yang ada yaitu pada pengoperasian sistem, dimana sistem pengendalian
otomatis tidak lagi dikerjakan oleh operator, tetapi sepenuhnya dikerjakan oleh
sebuah controller yang merupakan bagian dari DCS.
Control logic diperlukan untuk menerapkan logika yang diperlukan untuk
menjalankan sistem agar dapat dioperasikan untuk memperoleh keluaran sesuai
dengan proses yang diinginkan. Perancangan control logic diikuti dengan cause
and effect atau sebab dan akibat yang merupakan urutan logika yang menjelaskan
jalannya sistem dengan keadaan yang seharusnya. Cause and effect dibuat dengan
mengacu pada control logic dan proses dalam sistem.
Gambar 6. Control logic otomasi Vertical Oil Removal Filter
10
Sistem otomasi ini dirancang mempergunakan sistem pengendalian dengan
konfigurasi feedforward. Dengan konfigurasi ini kemungkinan terjadinya error
lebih kecil dibandingkan dengan konfigurasi feedback yang terus melaksanakan
perbandingan set point dengan manipulated variable. Dalam industri proses hal
tersebut tidak ekonomis dan rumit dalam pengerjaan maupun instrumen-instrumen
yang harus dipasang pada fasilitas, karena proses yang dikerjakan adalah sama
dan telah dilengkapi dengan safety instrument yang independent dan memiliki
reaksi yang cepat terhadap kemungkinan gangguan pada kinerja unit.
Gambar 7. Blok diagram sistem pengendalian Vertical Oil Removal Filter
Setiap kali ada perubahan pada input flow rate, maka akan menggerakkan
controller untuk mengatur bukaan valve pada output flow rate, sehingga aliran
input flow rate (Fin) akan sebanding dengan output flow rate (Fout), menciptakan
energy balance dimana:
11
Fin = Fout
Dalam otomasi Vertical Oil Removal Filter ini, sistem mengacu pada event
sequence yang diperlukan oleh masing-masing proses, terutama dalam proses
backwash. Hal ini dilaksanakan sebagai fungsi dari suatu sistem dimana sistem
bekerja sesuai dengan proses yang seharusnya dikerjakan.
Tabel 2. Cause and effect otomasi Vertical Oil Removal Filter
MANUAL BACKWASH
INLE
T FL
OW
BA
CK
WA
SH IN
LET
BA
CK
WA
SH O
UTL
ET
DR
AIN
DO
WN
SER
VIC
E O
UTL
ET
VEN
T TO
DR
AIN
CO
OLI
NG
OPER. STEP
FILTER FUNCTION MODE
TIME
FCV1
214
SOV2
02
SOV201
SOV203
SOV204
SOV205
SOV2
06
EQUPMENT OPERATED
NOTES
0 In Service O X X X O O X
1 Fluidization 20 Seconds X A X X X X A Fluidization Pump
2 Discharge 15 Minutes X A A X X X A Fluidization Pump
3 Settling 20 Seconds A X X X X X A Fluidization Pump
40 Seconds A X X X X X X
4 Normalization 5 Minutes A X X A X X X
5 Return to Service O X X X O O X
Keterangan: X = Tidak aktif O = Aktif A = Aktif pada waktu tertentu
Masing-masing proses dalam pengendalian Vertical Oil Removal Filter
memiliki fungsi yang saling melengkapi dan saling berkait. Pada saat filter dalam
proses in service, konfigurasi mengeksekusi logic proses secara terus-menerus
hingga sistem diperintahkan untuk melaksanakan standby maupun
12
backwash.Sistem proses pada Vertical Oil Removal Filter dapat ditunjukkan
dalam blok diagram berikut ini:
Gambar 8. Blok diagram proses Vertical Oil Removal Filter
Salah satu kelebihan yang dimiliki oleh DCS yaitu pada program
antarmuka dengan operator. Dari ruang kendali operator dapat melakukan
pengamatan terhadap variabel-variabel ukur maupun indikator yang berguna
dalam menentukan keputusan dalam pengendalian.
Dengan mengacu pada control logic pada gambar 6, blok diagram pada
gambar 7, blok diagram proses pada gambar 8, tabel indikator operasi proses
backwash pada tabel 1, dan tabel cause and effect pada tabel 2, dirancang suatu
interface sistem pengendalian (Grapical User Interface) yang ditampilkan pada
layar monitor HMI di ruang kendali. Adapun printout GUI tersebut
ditunjukkan pada gambar 9.
13
Gambar 9. Printout Graphical User Interface Vertical Oil Removal Filter
di CGS-1 PT. Chevron Pacific Indonesia
G. UJI COBA SISTEM
Uji coba dilaksanakan selama jangka waktu tiga bulan setelah selesai
pemasangan sistem baru. Setelah itu dapat dilakukan evaluasi terhadap
kekurangan yang ada untuk selanjutnya dapat ditindaklanjuti dengan tahap
berikutnya.
Sistem sedang dalam proses eksekusi pembangunan fisik, diperkirakan
akan selesai dalam waktu 3 bulan terhitung dari bulan 11 Mei 2009. Untuk konsep
alur proses telah disetujui dan dilakukan uji coba logika oleh facility engineer dan
vendor (dalam hal ini YOKOGAWA sebagai penyedia DCS CS3000 R3) sebagai
14
langkah kesesuaian sistem pengendalian proses yang dirancang dengan yang
seharusnya terjadi dalam proses.
H. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian ini, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Sistem yang dirancang tidak mengubah keadaan proses yang ada dan
menggunakan konfigurasi feedforward dengan input dan output berupa
flow rate fluida produksi serta disturbance berupa perubahan aliran fluida
produksi. Variabel tak terukur yang dihasilkan berupa tekanan fluida dan
kekentalan (viscocity), dimanfaatkan sebagai indikator pada sistem.
2. Sistem pengendalian dengan mengintegrasikan ke dalam Distributed
Control System Centum CS3000 R3 dengan antarmuka (interface) berupa
Human Machine Interface di dalam ruang kendali.
3. Konsep flowchart telah disetujui dan berhasil dilakukan uji coba logika
sistem oleh facility engineer dan vendor (dalam hal ini YOKOGAWA
sebagai penyedia DCS CS3000 R3).
I. DAFTAR PUSTAKA
CHR Training Center Duri Operation. 1993. Skill Based Progression System
PT. Chevron Pacific Indonesia. Riau: PT. Chevron Pacific Indonesia.
George, Stephanopoulos. 1984.Chemical Process Control: An Introduction to
Theory and Practice. Prentice: Hall International, Inc.