Post on 28-Sep-2015
description
i
Laporan Kerja Praktek Bentuk-2
SISTEM PROTEKSI DAN PENENTUAN TINGKAT
KEAMANAN DENGAN PERHITUNGAN NILAI SAFETY
INTEGRITY LEVEL (SIL) PADA TURBIN OUTLET
TEMPERATUR DI PT. SIEMENS INDONESIA, PG O&M
MUARA TAWAR BEKASI
(25 Juni 2014 s/d 25 Juli 2014)
Adhitya Kurniawan NRP 2411100102
PROGRAM STUDI S-1
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
2014
ii
Halaman ini memang dikosongkan
iii
Field Work Report Type-2
SISTEM PROTECTION AND DETERMINATION OF
SAFETY LEVEL BY CALCULATING SAFETY INTEGRITY
LEVEL AT TURBIN OUTLET TEMPERATURE PT.
SIEMENS INDONESIA, PG O&M MUARA TAWAR BEKASI
(25 Juni 2014 s/d 25 Juli 2014)
Adhitya Kurniawan NRP 2411100102
DEPARTMENT OF ENGINEERING PHYSICS
FACULTY OF INDUSRIAL TECHNOLOGY
SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SURABAYA 2014
iv
Halaman ini sengaja dikosongkan
v
Dosen Pembimbing
Dr.rer.nat. Ir Aulia MT. Nasution,
MSc
NIPN 19540406 198103 1 003
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM PROTEKSI DAN PENENTUAN TINGKAT
KEAMANAN DENGAN PERHITUNGAN NILAI SAFETY
INTEGRITY LEVEL (SIL) PADA TURBIN OUTLET
TEMPERATURE DI PT. SIEMENS INDONESIA, PG O&M
MUARA TAWAR BEKASI
(25 Juni 2014 s/d 25 Juli 2014)
Adhitya Kurniawan 2411100102
Telah menyelesaikan MK TF 091274 Etika Rekayasa dan Kerja
Praktek sesuai dengan silabus dalam kurikulum 2009/2014 Program Sarjana.
Bekasi, 24 Juli 2014
Mengetahui,
Surabaya, 2 Desember 2014
Mengetahui,
Mengetahui,
Maintenance Manager
Hermes Peter P
Pembimbing Lapangan
Yongki A.K.
Ketua Jurusan Teknik Fisika
Dr. Ir. Totok Soehartanto, DEA
NIP. 19650309 199002 1 001
vi
Halaman ini sengaja dikosongkan.
vii
SISTEM PROTEKSI DAN PENENTUAN TINGKAT
KEAMANAN DENGAN PERHITUNGAN NILAI SAFETY
INTEGRITY LEVEL (SIL) PADA TURBIN OUTLET
TEMPERATURE DI PT. SIEMENS INDONESIA, PG O&M
MUARA TAWAR BEKASI
Nama Mahasiswa : Adhitya Kurniawan
NRP : 2411 100 102
Jurusan : Teknik Fisika
Dosen Pembimbing : Dr.rer.nat. Ir Aulia MT. Nasution,
MSc
ABSTRAK
PT. Siemens Indonesia PG O&M Muara Tawar merupakan
perusahaan yang menangani masalah operasional dan perawatan
sistem pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) yang dimiliki oleh
PJB. Turbin outlet temperature merupakan suhu yang keluar pada
combustion chamber, sistem proteksi pada turbin outlet
temperatur berkerja untuk melindungi blade turbin agar terhindar
dari korosi dan overheated yang disebabkan karena tingginya
suhu pada pembakaran. Sistem proteksi turbin outlet temperatur
dibentuk menjadi 3 trip channel yang terpisah yaitu channel A, B
dan C. Apabila penunjukan over temperatur hanya 1 channel,
turbin tidak akan trip, tetapi apabila signal trip dua atau lebih
dianata channel-channel, Turbin akan trip. Selain itu dilakukan
juga perhitungan safety integrity level (SIL) agar dapat diketahui
tingkat keamanan dari turbin outlet temperatur. Didapatkan nilai
SIL dari turbin outlet temperatur pada SIL 1
Kata Kunci : Sistem Proteksi, Turbin Outlet Temperatur, SIL
viii
Halaman ini sengaja dikosongkan. AB
ix
SISTEM PROTECTION AND DETERMINATION OF
SAFETY LEVEL BY CALCULATING SAFETY INTEGRITY
LEVEL AT EXHAUST TURBIN TEMPERATURE PT.
SIEMENS INDONESIA, PG O&M MUARA TAWAR BEKASI
Name : Adhitya Kurniawan
NRP : 2411 100 102
Departement : Engineering Physics
Supervisor : Dr.rer.nat. Ir Aulia MT. Nasution,
MSc
ABSTRACT
PT. Siemens Indonesia PG O & M Muara Tawar is a
company that handles operations and maintenance of gas turbin
for power generation system owned by PJB. Exhaust turbin
temperature is the temperature in the combustion chamber.
Turbine protection system at the exhaust temperature works to
protect the turbine blade in order to avoid corrosion and
overheated due to the high temperature of the combustion.
Exhaust temperature protection system is formed into three
separated channels trip. Those channel are A, B and C. If the
over-temperature signal indicates only one channel, the turbine
will not trip. But if the trip signals between two or more channels,
Turbine will trip. The researcher also calculate safety integrity
level (SIL) in order to know the level of security of the exhaust
turbin temperature. SIL value obtained from the exhaust turbin
temperature is the SIL 1
Keywords: System Protection, exhaust turbin temperature, SIL
x
Halaman ini sengaja dikosongkan.
xi
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT,
berkat rahmat dan hidayah-Nya kegiatan Kerja Praktek di PT.
Siemens Indonesia, PG O&M Muara Tawar Bekasi selama satu
bulan mulai tanggal 25 Juni 2014 sampai 25 juli 2014 dengan
judul Sistem Proteksi dan Penentuan Tingkat Keamanan dengan
Perhitungan Nilai Safety Integrity Level (SIL) Pada Turbin Outlet
Temperatur di PT. Siemens Indonesia, PG O&M Muara Tawar
Bekasi dapat terlaksana dengan baik sampai akhirnya laporan
Kerja Praktek ini dapat penulis susun hingga selesai.
Terimakasih dan penghargaan setinggi-tingginya penulis
sampaikan kepada:
1. Allah SWT dan firman-firman-Nya, karena atas kuasa-Nya-lah dan firman-Nya yang menguatkan penulis untuk
dapat menyelesaikan laporan Kerja Praktek ini.
2. Kedua orangtua dan kaka-kaka tercinta yang senantiasa memberikan dukungan dan doa.
3. Bapak Dr. Ir. Totok Soehartanto, DEA selaku Ketua Jurusan TF-ITS.
4. Bapak Dr.rer.nat. Ir Aulia MT. Nasution, MSc, MT selaku dosen pembimbing Kerja Praktek TF-ITS.
5. Seluruh Dosen Teknik Fisika FTI-ITS yang telah memberikan dukungan dan ilmunya kepada penulis.
6. Bapak Hermes Peter P selaku Maintenance Manager PT. Siemens Muara Tawar yang telah mengijinkan saya untuk
melakukan kerja praktek disini.
7. Bapak Yongki, Mas Arief dan Mas Hadi selaku Pembimbing Kerja Praktek yang telah memberikan
ilmunya dan sabar dalam memberikan bimbingan.
8. Mas Arief, Mas Syukron dan Mas Hadi yang telah mengijinkan saya untuk tinggal di kontrakan mereka.
xii
9. Seluruh pegawai PT. Siemens dalam departemen Maintenance yang telah meluangkan waktunya untuk
memberikan ilmu keindustrian.
10. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Fisika, khususnya Jordy Anugrah Wirapratama, Muhammad Rozaqur Rokhim dan
Yosua Sandy Nugraha selaku partner Kerja Praktek
11. Seluruh teman-teman dan segala pihak yang tidak dapat penulis sebut satu persatu terimakasih atas segala
bantuannya.
Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan ini masih jauh
dari sempurna. Untuk itu saran serta kritik yang membangun
sangat diharapkan. Semoga laporan ini bermanfaat bagi kita
semua. Akhir kata penulis mohon maaf atas setiap kesalahan yang
dilakukan selama pelaksanaan sampai penyusunan laporan ini.
Surabaya, 3 Desember 2014
Penulis.
xiii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL.................................................................... v PAGE KOVER ...........................................................................iii LEMBAR PENGESAHAN ......................................................... v ABSTRAK .................................................................................. vii ABSTRACT ................................................................................. ix DAFTAR ISI .............................................................................xiii DAFTARGAMBAR .................................................................. xv DAFTAR TABEL .................................................................... xvii BAB I1 PENDAHULUAN .......................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................... 1 1.2 Tujuan .................................................................................. 2 1.3 Materi .................................................................................. 2 1.4 Jadwal Kerja Praktek ........................................................... 3
BAB II PROFIL UMUM PERUSAHAAN................................ 5 2.1 Gambaran Umum Perusahaan ............................................. 5 2.2 Visi dan Misi Perusahaan .................................................... 5 2.3 Perkembangan Siemens di Indonesia .................................. 6 2.4 Struktur Organisasi .............................................................. 8
BAB III SISTEM PROTEKSI DAN PENENTUAN
TINGKAT KEAMANAN DENGAN PERHITUNGAN NILAI
SAFETY INTEGRITY LEVEL (SIL) PADA TURBIN
OUTLET TEMPERATUR DI PT. SIEMENS INDONESIA,
PG O&M MUARA TAWAR BEKASI ................................... 11 3.1 Turbin Outlet Temperatur .................................................. 11
3.1.1 Corrected turbine exhaust temperature (TATK). ...... 12 3.1.2 Sensor suhu ................................................................. 14 3.1.3 Logic solver (PLC S5) ................................................ 18 3.1.4 ESD (Emergency Shutdown) ...................................... 19 3.1.5 logika Protection turbin outlet temperatur ................. 19
3.2 Penentuan Nilai Safety Integrity Level (SIL) Turbin Outlet Temperature ............................................................................ 31
xiv
3.2.1 Safety Instrument System (SIS) ................................. 32 3.2.2 Safety Integrity Level (SIL) ........................................ 34 3.2.3 Laju Kegagalan ........................................................... 36 3.2.4 Probability Failure Demand (PFD) ........................... 37 3.2.5 Analisa Nilai SIL ........................................................ 38
BAB IVPENUTUP ..................................................................... 41 5.1 Kesimpulan ........................................................................ 41 5.2 Saran .................................................................................. 43
DAFTAR PUSTAKA ................................................................ 45
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Perhitungan Outlet Turbin Calculation .................. 13
Gambar 3.2 Sensor suhu PT100 ................................................ 16
Gambar 3.3 Turbine Outlet Configuration ................................ 17
Gambar 3.4 Turbine Outlet Configuration ................................ 18
Gambar 3.5 PLC S5 ................................................................... 19
Gambar 3.6 31MBA22CT102B (D001) .................................... 20
Gambar 3.7 31MBA22CT102B (D002) .................................... 20
Gambar 3.8 31MBA22CT106B (D001) .................................... 21
Gambar 3.9 31MBA22CT106B (D002) .................................... 21
Gambar 3.10 31MYB01EZ141 (S001) ...................................... 23
Gambar 3.11 31MYB01EZ142 (S001) ...................................... 24
Gambar 3.12 31 MYB01EZ002 ................................................. 25
Gambar 3.13 31MYB01EZ001 .................................................. 26
Gambar 3.14 31MYB01EC001 (L006) ..................................... 26
Gambar 3.15 31MYB01EZ100 .................................................. 27
Gambar 3.16 31MYB01EC001 (L003) ..................................... 28
Gambar 3.17 31MYB01EC001 (L004) ..................................... 28
Gambar 3.18 31MYB01EZ141 (S002) ...................................... 30
Gambar 3.19 31MYB01EZ142 (S002) ...................................... 30
Gambar 3.20 Safety Instrumented Function [Wright,
Ph.D.,Raymond, 1999] ................................................................ 35
Gambar 3.21 Kurva Bathtub (Priyanta, 2000) ........................... 37
xvi
Halaman ini sengaja dikosongkan.
xvii
1. DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Jadwal Kegiatan Kerja Praktek ..................................... 4
Tabel 3.1 Safety Integrity Level [Wright, Ph.D.,Raymond, 1999]
..................................................................................................... 35
Table 3.2 Daftar Tingkat SIL dari Komponen komponen ....... 39
xviii
Halaman ini sengaja dikosongkan.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Energi listrik mempunyai peranan yang sangat penting
dalam kehidupan, hampir segala usaha dan kegiatan manusia
menggunakan energi listrik. Alasan penggunaan energi listrik
adalah praktis dan ekonomis. Sistem tenaga listrik di Indonesia
berkembang pula mengikuti irama perkembangan pemakaian
tenaga listrik yang dilayaninya. Salah satunya adalah sistem
pembangkit listrik tenaga gas (PLTG). PLTG ini memanfaatkan
turbin gas untuk memutar generator yang nantinya dapat
menghasilkan listrik. Beberapa keuntungan pengembangan turbin
gas sebagai pembangikit listrik dan sebagai penyedia panas listrik
di industri adalah mudah diinstal, proses kerjanya tidak susah,
terutama cocok untuk menanggulangi beban puncak dan
dimensinya kecil. Salah satu perusahaan yang menangani masalah
pembangkit tenaga listrik adalah PT. Siemens indoneisa, PG
O&M Muara Tawar. Saat ini PT. Siemens Muara Tawar
menangani masalah operasional dan perawatan sistem
pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) yang dimiliki oleh PJB.
Berdasarkan data dari jurusan maupun Institut, dalam tiga
tahun terakhir tidak ada lagi mahasiswa Teknik Fisika ITS yang
menjalankan program Kerja di PT. Siemens Indonesia. Namun
pada tahun 2009 ada mahasiswa yang melaksanakan kerja praktek
di PT Siemens Indonesia yakni Silvia Dwi Kinaka[1]
dengan
tema UP Grading Scada /HMI Cemat V4.1 To PCS 7 Scada
Wincc Cemat V7.1 For Cooler Plant And Cement Mill Plant At
Project Semen Baturaja. Sehingga sejauh pengetahuan penulis
belum pernah ada peserta didik Kerja Praktek Teknik Fisika yang
mengambil tema mengenai system safety pada turbin outlet
temperatur
Turbin outlet temperature memiliki dua fungsi, yakni sebagai
sistem pengendalian temperatur dan sebagai sistem proteksi.
Sistem pengendalian ini mengendalikan temperature turbin pada
2
combustion chamber, dan turbine exhaust agar tidak keluar dari
batas temperatur yang ditentukan. Jika sistem pengendalian
temperature ini gagal mengendalikan, maka sistem proteksi
langsung berkerja. Adapun istrumen-istrumen yang terdapat
dalam sistem proteksi turbin outlet temperatur adalah sensor suhu
Pt 100, Logic solver PLC S5 dan ES (Emergency Shutdown
Valve).
Berdasarkan hal tersebut, penulis tertarik untuk
mengetahui sistem proteksi pada turbin outlet temperatur dan
menghitung tingkatan Safety integrity level (SIL). SIL merupakan
tingkatan keamanan sebuah industri dimana semakin rendah
tingkatan SIL akan semakin buruk keamanannya
.
1.2 Tujuan Tujuan dari pelaksanaan kerja praktek PT Siemens Indonesia,
PG O&M Muara Tawar Bekasi ini antara lain :
a. Mengetahui sistem dan lingkungan kerja di PT. Siemens Indonesia, PG O&M Muara Tawar Bekasi
b. Mengetahui sistem proteksi dan nilai Safety Integrity Level (SIL) pada Turbin Outlet Temperature di PT.
Siemens Indonesia, PG O&M Muara Tawar Bekasi
1.3 Materi Materi yang diperoleh peserta didik terkait dengan tujuan
dilaksanakannya kerja praktek di PT Siemens Indonesia, PG
O&M Muara Tawar Bekasi berikut.
a. Materi 1 Materi 1 merupakan materi untuk menjalankan tujuan satu
yaitu memberikan gambaran nyata dunia industri kepada
mahasiswa. Adapun yang di pelajari adalah
a. Gambaran dan pengenalan umum tentang PT. Siemens Muara Tawar, Bekasi
b. Latar belakang dan sejarah PT. Siemens Muara Tawar, Bekasi
c. Struktur organisasi yang dipergunakan oleh PT. Siemens Muara Tawar, Bekasi
3
b. Materi 2 Materi 2 merupakan materi untuk menjalankan tujuan kedua
yaitu mengetahui sistem proteksi dan nilai Safety Integrity Level
(SIL) pada Turbin Outlet Temperatur di PT. Siemens Indonesia,
PG O&M Muara Tawar Bekasi
Materi yang dipelajari antara lain :
a. Studi sistem proteksi turbin outlet temperature. Turbin outlet temperature, merupakan temperature suhu
yang keluar pada combustion chamber, suhu yang berlebih
pada pembakaran ini dapat menyebabkan umur hidup
komponen pada daerah bagian gas panas turbin akan
menurun. Sistem proteksi akan berkerja jika suhu melewati
dari batas yang telah ditentukan.
b. Studi sistem logic proteksi pada turbin outlet temperatur Terdapat enam buah sensor suhu yang dipasang pada
turbin exhaust temperature. Keluaran sinyal dari keenam
buah sensor inilah yang akan menentukan suhu pada
pembakaran melebihi batas ambang atau tidak yang dapat
menyebabkan munculnya peringatan alaram atau
menebabkan turbin trip
c. Studi Pengambilan Data Failure Rate Merupakan sekumpulan data yang berisi tentang
tanggal kerusakan instrument beserta jenis kerusakan apa
saja yang terjadi pada instrument yang ada di PT Siemens
Indonesia, PG O&M Muara Tawar Bekasi.
d. Pengolahan data Data yang diperoleh dari lapangan berupa data laju
kegagalan dari komponen komponen penyusun turbin outlet temeperatur untuk kemudian diolah menjadi data
untuk menentukan nilai SIL turbin outlet temperatur
1.4 Jadwal Kerja Praktek Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai jadwal kerja
praktek selama di PT Siemens Indonesia, PG O&M Muara Tawar
Bekasi sebagai berikut:
4
Tabel 1.1 Jadwal Kegiatan Kerja Praktek
No Kegiatan Minggu ke -
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Mempelajari struktur organisasi
dan managemen perusahaan
2 Studi literatur proses di
perusahaan
3
Pengenalan plant
Pengenalan instrument instrument pada plant
Penentuan cara penyelesaikan
permasalahan pada plant
Penentuan penyelesaian masalah
manajerial
Pengumpulan data maintenance
4
Pengolahan data
Pembuatan draft laporan akhir
Penyerahan draft laporan akhir
Sedangakan jam kerja yang berlaku di PT. Siemens Muara
Tawar yaitu:
Jam kerja : 08.00 17.00 WIB Istirahat : 12.00 13.00 WIB
5
BAB II
PROFIL UMUM PERUSAHAAN
2.1 Gambaran Umum Perusahaan Pada 14 April 2013 Konsorsium Siemens memenangkan
tender pengadaan pembangkit untuk PLTG Muara Tawar di
Jakarta[1]
. Konsorsium ini mengalahkan dua pesaingnya, Alstom
dan Imego-GE dalam pengadaan 6 unit pembangkit berkapasitas
masing-masing 100-150 megawatt[1]
. Dalam proyek ini, Siemens
menawarkan kapasitas pembangkit sebesar 143,083 megawatt per
unit, dengan harga US$ 288,95 per kilowatt [1]
. Harga ini lebih
rendah dari harga yang ditawarkan Alstom sebesar US$ 373,94
per kilowatt, dengan kapasitas 139,038 megawatt per unit. [1]
.
Sementara, Imeco-GE menawarkan harga US$ 377,51 per
kilowatt, dengan kapasitas pembangkit 112 megawatt per unit[1]
.
Siemens menawarkan harga sebesar US$ 248,066 juta atau Rp
2,213 trilun untuk proyek ini. [1]
. Sementara, Alstom dan Imeco-
GE menawarkan harga sebesar US$ 311,950 juta (Rp 2,784
trilun) dan US$ 253,689 (Rp 2,246 triliun)[1]
. Enam unit
pembangkit tersebut berhasil dipasang dan mulai beroperasi pada
tahun 2005. Siemens Indonesia PG O&M (Power Generation
Operation & Maintenance) saat ini melakukan proyek operasi dan
perawatan 6 unit pembangkit Siemens hingga tahun 2015.
2.2 Visi dan Misi Perusahaan
Visi dari PT. Siemens Muara Tawar adalah Highest
performance with the highest ethics.
Misi dari PT. Siemens Muara Tawar adalah menjadi pelopor
dalam bidang:
6
a. Energy eficiency b. Industrial productivity c. Affordable and personalized healthcare d. Intellegent infrastructure solutions
2.3 Perkembangan Siemens di Indonesia
Pada tahun 2013 (1 Oktober 2012 - September 30, 2013),
penjualan Siemens 'untuk pelanggan di Indonesia sebesar EUR
214 juta, dan pesanan yang baru mencapai EUR 291 juta.
Siemens saat ini memiliki sekitar 1.880 karyawan di Indonesia.
Dalam 20 tahun terakhir, Siemens Indonesia telah
menginvestasikan lebih dari EUR 200 juta dalam ekspansi dan
modernisasi produksi kapasitas serta dalam pengembangan
sumber daya manusia. Pada Juni 2013, Siemens memperkenalkan
perkembangan terbaru turbin uap untuk pembangkit listrik panas
bumi hingga 120 MW di Jakarta. Perusahaan telah aktif di
Indonesia sejak 1855. Turbin milik Siemens menghasilkan lebih
dari 5.000 MW listrik di Indonesia.
Siemens menawarkan berbagai solusi dan layanan di
Indonesia, berupa Energi, Kesehatan, Industri, dan Infrastruktur
& Kota Sektor menempati posisi terkemuka
2.3.1. Energy Sector Siemens menerima order untuk dua unit turbin uap industri
SST-900 dari PT Cikarang Listrindo, produsen listrik swasta
terbesar (IPP) di Indonesia. Turbin, dengan output daya 145 MW
masing-masing, yang menjadi dipasang di Babelan di wilayah
Jakarta dan sekitarnya dari Bekasi dan akan menambah lebih dari
1.000 MW dari kapasitas daya terpasang untuk konsumen
industri. Di memesan untuk meningkatkan kehandalan listrik di
Pulau Sumatera, negara di Indonesia utilitas listrik Perusahaan
Listrik Negara, PT PLN (Persero) bermitra dengan Siemens untuk
7
membangun 275-kV gardu utama di Padang Sidempuan dan
Payakumbuh. Perintah itu didasarkan pada pengiriman turnkey
dan utama gardu akan menghubungkan backbone daya Sumatera
dari utara ke barat.
Siemens juga menerima pesanan dari sebuah perusahaan
perumahan milik negara PT Pembangunan Perumahan untuk
memasok PT Pelayanan Listrik Nasional Batam dengan dua
generator turbin gas industri SGT-800 dan satu turbin uap SST-
400 Unit. Sebuah konsorsium yang terdiri dari PT Inti Karya
Persada Tehnik dan PT Adhi Karya (Persero) Tbk. mendapat
kontrak untuk Siemens untuk memberikan Zimpro sistem
oksidasi udara basah. Teknologi ini akan menjadi bagian dari PT
Pertamina. Gundih pabrik pengolahan gas baru EP di Blora, Jawa
Tengah di Indonesia provinsi. PT Pertamina EP milik anak
perusahaan hulu perusahaan energi milik negara PT Pertamina
(Persero).
2.3.2. Healthcare Sector Siemens Layanan Remote (SRS), sistem diagnostik remote
untuk maksimum ketersediaan sistem, produktivitas yang lebih
tinggi dan biaya total kepemilikan yang lebih rendah memiliki
telah dipasang di lebih dari 100 peralatan di beberapa rumah sakit
nasional, termasuk rumah sakit Siloam, rumah sakit Ramsey
Internasional dan Gatot Subroto RSPAD. Siemens menerima
order dari rumah sakit setempat bereputasi tinggi jaringan Pondok
Indah Group untuk memasok Siemens atas baris medis
equipmenst yang terdiri dari dua unit MAGNETOM Skyra, 3-
Teslamagnetic resonance imaging (MRI) satu unit Somatom
Definisi Flash, a dual-sumber computed tomography (CT).
8
2.3.3. Industry Sector Di bidang solusi semen, Siemens merebut perintah untuk
meng-upgrade pabrik semen PT Indocement Tunggal Prakarsa,
semen publik produser. Sebagian besar dari proyek ini adalah
migrasi dari proses sebelumnya proses sistem kontrol pesaing
Cemat, PCS Simatic 7 berbasis sistem kontrol. Lingkup kerja
meliputi rekayasa perangkat lunak, menginstal input / output
modul, kontrol dan teknik stasiun,programmable logic controller
(PLC) pemrograman, tes sinyal, dan commissioning.
2.3.4. Infrastructure & Cities Sector 2013 marked the 13th year of cooperation between
Siemens and the stateowned electronic components maker, PT
LEN Industri. More than 720 units of Axle Counting Systems and
800 units of Point Machines from Siemens have been installed at
the Java and Sumatra railway lines by the local distributor for
railway signaling products and components.
2.4 Struktur Organisasi
Struktur Organisasi PG O&M Siemens Indonesia PG O&M
Siemens Indonesia dipimpin oleh seorang General Manager yang
membawahi :
1. Deputy Plant Manager 2. Secretary 3. QEHS Engineer
a. Chemist b. Safety Officer
4. Operation Manager a. Operation Engineers b. Shift Charge Engineers c. Operation Controller d. Operation Technician
5. Maintenance Manager
9
Maintenance manager dibantu oleh team assistant
untuk membawahi 3 Engineers.
a. I&C Engineer b. Electrical Engineer c. Mechanical Engineer-unit
6. Administration Manager a. Purchaser b. HR & Accounting c. Team Assistant d. Store Supervisor e. Store Assistant
10
11
BAB III
SISTEM PROTEKSI DAN PENENTUAN TINGKAT
KEAMANAN DENGAN PERHITUNGAN NILAI
SAFETY INTEGRITY LEVEL (SIL) PADA TURBIN
OUTLET TEMPERATUR DI PT. SIEMENS
INDONESIA, PG O&M MUARA TAWAR BEKASI
Sistem proteksi merupakan sistem yang menjaga proses
supaya tetap aman ketika keadaan yang berbahaya dan tidak
diinginkan terdeteksi selain itu sistem proteksi juga berfungsi
menghasilkan output yang maksimal untuk melindungi turbin gas
dari kerusakan saat turbin dalam kondisi operasi sehingga
lifetimenya dapat lebih lama. Turbin outlet temperature memiliki
dua fungsi, yakni sebagai sistem pengendalian temperatur dan
sebagai sistem proteksi. Sistem kemanan terpisah dengan sistem
pengendalian dan tidak bergantung satu sama lainnya, namum
komponen sistemnya memiliki kesamaan.
3.1 Turbin Outlet Temperatur
Turbin outlet temperature merupakan temperature yang
keluar dari turbin pada exhaust trubin. Dimana turbin outlet
temperature ini sangat penting untuk mengetahui proses yang
terjadi pada turbin.
Pembatasan suhu sebenarnya dilakukan pada turbin inlet
yang terdapat suhu pengapian turbin. Apabila suhu pengapian
berlebih, umur hidup komponen pada daerah bagian gas panas
turbin akan menurun. Untuk itulah suhu di bagian pembakaraan
ini dirancang agar tidak melebihi dari batas suhu yang ditentukan.
Pada kenyataannya sangat sulit untuk untuk menghitung
suhu pengapian turbin secara akurat karena suhu inlet yang terlalu
12
tinggi menyebabkan masa operasional dari instrumentasi sensor
pengukur suhu sangat singkat. Selain itu untuk mendapatkan
sebuah pengukuran yang akurat dari suhu rata-rata pengapian
sangat sulit di karenakan ada beberapa variasi suhu pada
pembuangan gas-gas panas dari sistem pembakaran.
Untuk mengukur suhu pada daerah pembakaran dapat
dilakukan dengan mengukur suhu pada pembuangan turbin gas,
hal ini dikarenakan pada exhaust turbin beroperasi pada level
yang lebih rendah dengan lebih seragam campuran gas panas.
Menghasilkan lebih baik sampling dari suhu-suhu gas panas,
selain itu suhu yang tidak terlalu sama baiknya dengan umur
panjang untuk elemen pengukur suhu. Sistem dasar, karena itu,
mengukur suhu buang turbin gas dan menghitung suhu rata-rata
pengapian.
3.1.1 Corrected turbine exhaust temperature (TATK).
Berdasarkan teori untuk gas ideal, perhitungan pada
pembakaran api pada turbin exhaust dapat ditunjukkan oleh
persamaan dinyatakan berikut :
3.1
Dengan :
TF = Firing Temperatur
Tx = Exhaust Temperatur
PCD = Compressor Discharge Pressure (PSIA)
Px = Barometric Pressure (PSIA)
K = Expansion Ratio
Persamaan ini menggambarkan bahwa suhu pengapian turbin
(firing temperature) TF. adalah hasil dari suhu saluran buang
turbin (Tx) dikalikan dengan rasio pengembangan pada turbin,
disajikan kembali oleh Tekanan keluaran Kompresor,
13
Compressor Discharge Pressure (PCD), dan dibagi dengan
Tekanan Barometric (Px). Pengembangan rasio, ratio expansion
diisi dengan suatu konstanta (K), dimana berfungsi sebagai
sebagai karakteristik gas panas dan efisiensi mesin. PCD akan
berubah secara signifikan ketika turbin berubah kecepatannya.
Jarak yang relative kecil pada PCD/Px dihasilkan ketika
mesin beroperasi pada speed yang ditentukan sebagai suatu
perubahan kondisi udara masukan kompresor , tepat juga untuk
perubahan pada suhu sekitarnya atau pada tekanan barometric.
Karena rasio Pengembangan ini merupakan bagian dari
perhitungan yang mana mengubah sebuah suhu buang yang
dihitung kembali pada masukan turbin.
Berikut ini merupakan rumusan untuk menghitung
corrected turbine exhaust temperature pada SIMENS
MUARATAWAR BEKASI (TATK).
Gambar 3.1 Perhitungan Outlet Turbin Calculation
Dari rumusan diatas dapat bahwa sinyal yang keluar
dipengaruhi oleh nilai turbin outlet temperature, dan di pengaruhi
oleh masukan suhu pada kompresor dan kecepatan dari putaran
14
turbin itu sendiri. Temperatur pembakaran dapat ditentukan
melalui hubungan termodinamika sebagai fungsi exhaust
temperatur dan rasio tekanan kerja turbin, terakhir ditentukan
dari pengukuran tekanan keluaran compressor.
3.1.2 Sensor suhu
Sensor yang dipasang pada combustion chamber. dapat
menggunakan Thermocouple atau Pt 100. Berikut merupakan
keuntungan dan kerugian penggunaan kedua sensor tersebut.
a. Thermocouple
merupakan sebuah sensor suhu. Dimana jangkauan suhu
yang cukup luas dengan batasan kesalahan pengukuran kurang
dari 1 C. sistem dari temokople ini terdiri dari dua jenis kawat
logam konduktor yang digabung pada ujungnya sebagai ujung
pengukuran. Konduktor ini kemudian akan mengalami gradiasi
suhu dan dari perbedaaan suhu antara ujung Thermocouple /
ujung pengukuran dengan ujung kedua kawat logam konduktor
yang terpisah akan menghasilkan tegangan listrik. Hal ini bisanya
disebut sebagai termoelektrik. Paduan dari logam (metal alloy)
yang menghasilka tegangan yang berpadu lurus dengan perbedaan
antara kedua pasangan konduktor. Adapun jenis dari
Thermocouple antara lain :
a. Tipe K (Chormel (Ni-Cr alloy)/Alumel (Ni-Al alloy) yang
bisasa digunakan untuk mengukur rentang suhu antara -200
C hingga +1200 C
b. Tipe E (Chromel/constan (Cu-Ni alloy). Tipe E memiliki
output yang besar (68 uV/ C) membuatnya cocok
digunakan pada temperature rendah. Property yang lain
yaitu nano magnetik
c. Tipe J (iron/constanta ), hanya digunakan untuk mengukur
rentang suhu -40 C sampai +750 C sehingga jarang
15
digunakan disbanding tipe K. tipe J memiliki sensitivitas
sekitar 52 uV/ C
d. Tipe N (nicrosil (Ni-Cr-Si alloy)/Nisil (Ni-Si alloy), tipe ini
sangat stabil dan tahan terhadap oksidasi tinggi membuat
tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi tanpa
platinum. Tipe ini dapat mengatur suhu diatas 1200C.
sensitivitas sekitar 39uV/C, pada 900 C Sedikit dibawah
tipe K. tipe N merupakan perbaikan dari tipe K.
e. Tipe T (cooper/constan), cocok untuk pengukuran antara -
200 C hingga 350 C. tipe T memiliki sensivitas 43 uV/ C
f. Thermocouple tipe B,R dan S adalah Thermocouple logam
mulia yang memiliki karakteristik hampir sama. Mereka
adalah Thermocouple yang sangat stabil, tetapi karena
sensivitasnya sangat rendah (sekitar 10 uV/ C) mereka
biasanya digunakan hanya untuk mengukur temperature
yang sangat tinggi >300 C
g. Thermocouple tipe B (Platinum-rhodium/Pt-Rh) cocok
untuk mengukur suhu diatas 1800 C/ tipe B ini
memberikan output yang sama pada suhu 0 C hingga 42
C sehignga tidak dapat dipakai di bawah suhu 500 C
h. Thermocouple tipe R (Platinum dengan 7% Rhodium)
cocok untuk mengukur suhu diatas 1600 C sensitivitasnya
rendah yaitu sekitar 10 uV/ C dan harganya yang sangat
mahal membuatThermocouple tipe ini jarang digunakan
untuk tujuan umum.
i. Tipe S (Platimnum dengan 10 % rodhium ) tipe ini sama
halnya dengan tipe R. Thermocouple paling cocok untuk
pengukuran suhu yang sangat tinggi 1800 K kurang cocok
untuk suhu rentang rendah.
16
b. PT 100
PT 100 merupakan sensor suhu yang tergolong kedalam
RTD (resistive Temperatur detector) dengan koefisien suhu
positive. Hal ini berarti resistansinya naik seiring dengan naiknya
suhu. PT 100 biasanya terbuat dari platinum. Oleh karenanya
namanya diawali dengan PT. Disebut PT100 karena sensor ini
dikalibrasi pada suhu 0C pada nilai resistansi 100 ohm.
Menurut keakurasiannya, terdapat dua jenis PT100, yakni
Class-A dan Class-B. PT100 Class-Amemiliki akurasi 0,06
ohm dan PT100 Class-B memiliki akurasi 0,12 ohm.
Keakurasian ini menurun seiring dengan naiknya suhu. Akurasi
PT100 Class-A bisa menurun hingga 0,43 ohm (1,45C) pada
suhu 600C, dan PT100 Class-B bisa menurun hingga 1,06 ohm
(3,3C) pada suhu 600C.
PT100 tipe DIN (Standard Eropa) memiliki resolusi 0,385
ohm per 1C. Jadi resistansinya akan naik sebesar 0,385 ohm
untuk setiap kenaikan suhu 1C. Untuk mengukur suhu secara
elektronik menggunakan sensor suhu PT100, maka kita
harus mengeksitasinya dengan arus yang tidak boleh melebihi
nilai 1mA. Hal ini karena jika dialiri arus melebihi 1 mA, maka
akan timbul efek self-heating. Jadi, seperti layaknya komponen
resistor, maka kelebihan arus akan diubah menjadi panas.
Akibatnya hasil pengukuran menjadi tidak sesuai lagi
Gambar 3.2 Sensor suhu PT100
17
Pada pengukuran temperature turbin outlet sesor yang
digunakan oleh SIEMENS di pembangit gas turbin Muara Tawar
GT 31 adalah temokople tipe K. karena selain murah, renatang
pengukuran yang sangat lebar berkisar diantara -200 C hingga
+1200 C. sedangkan turbin outlet temperature yang biasa terukur
berada pada rentang 500 C-700 C. Dipasang 6 Sensor
termocople yang melingkar pada exhaust turbin. ke 6 termocople
itu adalah :
a. MBA22CT102B
b. MBA22CT103B
c. MBA22CT104B
d. MBA22CT106B
e. MBA22CT107B
f. MBA22CT108B
Berikut merupakan letak dari ke 6 sensor termocople yang
dipasang :
Gambar 3.3 Turbine Outlet Configuration
18
Gambar 3.4 Turbine Outlet Configuration
Sensor dipasang tampak seperti pada gambar diatas.
Berdasarkan data dari TELEPERMXP Sensor Conditioning
Module for Thermocouples AS620 Automation System FUM532
6DP15 sensor meiliki rentang pengukuran 0C sampai 1100 C,
beda teganga yang diberikan untuk setiap perubahan 1C berksar
40V dan cold junction 0C, 50C atau 70C. sinyal
thermocouple juga akan digunakan sebuah low pass filter untuk
mengurangi nois yang terjadi akibat pengaruh dari suhu udara
cutoff frequency (-3dB) dengan 1.9 Hz 0.3 Hz. sinyal ini akan
masuk kedalam multiplekser, sinyal yang keluar akan masuk
kedalam ADC (analog digital converter) dengan resolusi 12 bit.
3.1.3 Logic solver (PLC S5)
PLC digunakan sebgai perangkat untuk mengontrol atau
mengendalikan di dalam proses di industry sesuai yang kita
inginkan. Dalam sistem proteksi turbin outlet temperature di
pembangkit SIEMENS gas turbin muara tawar bekasi
menggunakan logic solver PLC S5.
19
Gamabar 3.5 PLC S5
3.1.4 ESD (Emergency Shutdown)
Emergency Shutdown merupakan sistem proteksi yang ada
pada gas turbin dimana dia akan aktif pada saat turbin merasa
tidak aman antara salah satunya disebabkan oleh turbin outlet
temperature. Saat terjadi kelebihan suhu pada ruang pembakaran,
valve akan menutup menutup bahan bakar dan menghentikan
proses pada turbin
3.1.5 logika Protection turbin outlet temperatur
Adapun sistem proteksi dari turbin outlet temperature
adalah menggunakan sistem too of three Dimana 6 termokomple
ini dibagi menjadi dua grup yakni MBA22CT102B,
MBA22CT103B MBA22CT104B dan MBA22CT106B
MBA22CT107B MBA22CT108B. sistem proteksi ini dapat
memberikan sinyal alaram dan juga dapat menyebabkan turbin
trip secara langsung. Berikut merupakan konfigurasi dari sinyal
masukan ke enam thermocouple.
20
Gambar 3.6 31MBA22CT102B (D001)
Gambar3.7 31MBA22CT102B (D002)
21
Gambar 3.8 31MBA22CT106B (D001)
Gambar 3.9 31MBA22CT106B (D002)
Gambar di atas menunjukan sinyal yang keluar dari ke enam
sinyal Thermocouple. Gambar 3.6 dan gambar 3.7 mewakili
sinyal MBA22CT103B dan MBA22CT104B gambar 3.8 dan 3,9
mewakili sinyal MBA22CT107B dan MBA22CT108B. pada
22
gambar 3.6 dan gambar 3.8 menyatakan sinyal yang keluar,
dimana sinyal yang keluar ini memiliki satuan farenhet.
Kemudian sinyal itu masuk ke Corrected turbine exhaust
temperature (TATK) terlihat pada gambar 3.7 dan 3.9
Pada sinyal ini di peroleh sinyal high atau too high sesuai
dengan parameter yang telah ditentukan sebelumnya. sinyal inilah
yang dapat menyebabkan muncunya alaram atau memberikan
perintah agar turbin trip
a. Logika Terjadinya Emergency Shutdown.
Apa bila sinyal yang dihasilkan berupa sinyal too high
maka sinyal itu dapat menyebabkan trip pada turbin. Sinyal dari
MBA22CT102B D001, MBA22CT103B D001dan
MBA22CT104B D001 akan dikirimkan kedalam
31MYB01EZ100 dan sinyal dari MBA22CT102B D002 ,
MBA22CT103B D002 dan MBA22CT104B D002 akan
dikirimkan kepada 31MYB01EZ141
Sinyal MBA22CT106B D001, MBA22CT107B D001 dan
MBA22CT108B D001 akan dikirimkan ke 31MYB01EZ100 dan
sinyal MBA22CT106B D002, MBA22CT107B D002 dan
MBA22CT108B D002 akan dikirimkan ke 31MYB01EZ142
sinyal-sinyal inilah yang menebabkan turbin trip.
23
Gambar 3.10 31MYB01EZ141 (S001)
Sinyal yang masuk kedalam 31MYB01EZ141 (S001) akan
memenuhi logika seperti pada gambar 3.8 dimana sinyal diatas
akan dieruskan kedalam sinyal MYB01EZ002. Adapun logic dari
gambar 3.8 adalah sebgai berikut
a. Temperature turbin outlet 1 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 2 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 2 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
b. Temperature turbin outlet 2 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 3 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
c. Temperature turbin outlet 3 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 1 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 2 channel fault]
24
Gambar 3.11 31MYB01EZ142 (S001)
Sinyal yang masuk kedalam 31MYB01EZ142 (S001) akan
memenuhi logika seperti pada gambar diatas dimana sinyal diatas
akan dieruskan kedalam sinyal MYB01EZ002 jika memenuhi
logika berikut :
a. Temperature turbin outlet 4 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 5 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 5 can channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
b. Temperature turbin outlet 5 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 6 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
c. Temperature turbin outlet 6 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 4 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 5 channel fault].
25
Sinyal dari 31MYB01EZ141 (S001) dan 31MYB01EZ142
(S001) akan dikiraimkan kedalam sinyal MYB01EZ002 yang
tampak pada gambar 3.12
Gambar 3.12 31 MYB01EZ002
Dapat dilihat pada gambar 3.12 jika salah satu sinyal atau
kedua sinyal 31MYB01EZ141 (S001) dan 31MYB01EZ142
(S001) fault maka sinyal ini akan dikirimkan ke dalam
31MYB01EZ001
26
Gambar 3.13 31MYB01EZ001
Dari sinyal ini akan dikirimkan kedalam sinyal
31MYB01EC001 L006. Dari sinyal ini menujukkan bahwa akan
terjadi trip atau emergency shutdown.
Gambar 3.14 31MYB01EC001 (L006)
27
Pada gambar 3.6 dan 3.8 maka Sinyal yang dikirimkan
kedalam 31MYB01EZ100 akan dikirimkan ke 31MYB01EC001
(L003 dan L004).
Gambar 3.15 31MYB01EZ100
Berdasarkan gambar diatas dapat kita lihat bahwa turbin
akan mengalami trip jika :
a. Temperature turbin outlet semua (6) outlet turbin
channel fault
b. Temperature turbin outlet 1 dan 2 dan 3 channel fault
c. Temperature turbin outlet 4 dan 5 dan 6 channel fault
Sinyal ini nantinya akan dikirimkan kedalam sinyal
31MYB01EC001 (L003 dan L004) yang akan menyebabkan
turbin trip.
28
Gambar 3.16 31MYB01EC001 (L003)
Gambar3.17 31MYB01EC001 (L004)
29
Berdasarkan gamabar sinyal diatas kita dapat mengetahui
bahwa yang menyebabkan trubin trip jika memenuhi kondisi
berikut :
a. Temperature turbin outlet 1 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 2 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 2 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
b. Temperature turbin outlet 2 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 3 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
c. Temperature turbin outlet 3 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 1 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 2 channel fault]
d. Temperature turbin outlet 4 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 5 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 5 channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
e. Temperature turbin outlet 5 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 6 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
f. Temperature turbin outlet 6 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 4 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 5 channel fault].
g. Temperature turbin outlet semua (6) outlet turbin
channel fault
h. Temperature turbin outlet 1 dan 2 dan 3 channel fault
i. Temperature turbin outlet 4 dan 5 dan 6 channel fault
30
b. Logika Turbin Alaram
Jika sinyal yang muncul pada gambar 3.5 dan 3.6 berupa
sinyal high maka akan diteruskan kedalam sinyal
31MYB01EZ141 (S002) dan 31MYB01EZ142 (S002)
Gambar 3.18 31MYB01EZ141 (S002)
Gambar 3.19 31MYB01EZ142 (S002)
31
Dan akan muncul alaram jika kondisi di bawah ini terpenuhi :
a. Temperature turbin outlet 1 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 2 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 2 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
b. Temperature turbin outlet 2 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 3 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
c. Temperature turbin outlet 3 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 1 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 2 channel fault]
d. Temperature turbin outlet 4 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 5 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 5 channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
e. Temperature turbin outlet 5 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 6 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
f. Temperature turbin outlet 6 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 4 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 5 channel fault].
3.2 Penentuan Nilai Safety Integrity Level (SIL) Turbin
Outlet Temperature
Pada dasarnya setiap industri memiliki standar sistem
proteksi yang berbeda beda. Standar ini merupakan hal yang
sangat penting karena menyangkut kehandalan dari suatu system
32
instrumentasi. Standar sistem proteksi tidak hanya meliputi
teknologi yang digunakan, tingkat redundansi, kalibrasi ataupun
logika sistem. Salah satu metode yang digunakan untuk
menentukan performansi sistem tersebut adalah safety integraty
level(SIL). Dalam kasus ini kita ingin melihat berapa nilai SIL
yang diperoleh dalam sistem proteksi turbin outlet temperature.
3.2.1 Safety Instrument System (SIS)
Sebuah Safety Instrumented System (SIS) adalah bentuk
control proses yang biasanya diterapkan dalam proses industri,
baik sebuah pabrik atau kilang minyak. SIS melakukan fungsi
tertentu untuk mencapai atau mempertahankan keadaan proses
yang aman dimana proses Unacceptable atau terdeteksi kondisi
yang berbahaya. SIS terpisah dan tidak terkait dengan sistem
kontrol, tetapi terdiri dari unsur-unsur yang sama, yaitu Sensor,
Logic Solver, dan Actuator serta sistem pendukung lainnya.
Fungsi khusus yaitu Safety Instrumented Function (SIF)
yang dilaksanakan sebagai bagian dari strategi pengurangan
resiko yang dimaksudkan untuk mengurangi kemungkinan terjadi
peristiwa yang berbahaya. Kondisi yang aman adalah sebuah
kondisi dari proses operasi di mana peristiwa berbahaya tidak
dapat terjadi. Kondisi yang aman harus dicapai dalam waktu satu-
setengah dari total waktu keselamatan proses. Kebanyakan SIF
terfokus pada pencegahan insiden/bencana.
SIS akan dapat beroperasi dengan baik apabila peralatan-
peralatan yang terpasang berfungsi dengan baik. Dalam sistem
tersebut, pasti terpasang sensor yang mampu mendeteksi kondisi
operasi yang abnormal, seperti aliran tinggi, aliran rendah, atau
nilai bukaan valve yang salah. Sebuah Logic Solver diperlukan
untuk menerima sinyal dari sensor, kemudian membuat keputusan
yang tepat berdasarkan sifat sinyal, dan mengubah output sesuai
33
dengan yang ditetapkan.. Logic Solver dapat berupa peralatan
listrik, elektronik atau peralatan elektronik terprogram, seperti
relay, trip amplifier atau programmable logic
controller.Selanjutnya, keluaran dari logic solver menjadi
masukan dari final control element yang akan mengambil
tindakan pada proses (misalnya menutup vlave) untuk
membawanya ke kondisi yang aman. Sistem pendukung, seperti
power, instrument air, dan komunikasi, pada umumnya
diperlukan untuk mendukung operasi SIS. Sistem dukungan harus
dirancang untuk menyediakan kesatuan dan reliability.
Standar internasional IEC 61511 diterbitkan pada tahun 2003
untuk memberikan petunjuk kepada pengguna untuk penerapan
SIS dalam proses industri. Standar ini didasarkan pada IEC
61508, standar umum untuk desain, konstruksi, dan
pengoperasian listrik / elektronik / sistem elektronik yang
terprogram. Sektor industri lain mungkin juga punya standar yang
didasarkan pada IEC 61508, seperti IEC 62061 (sistem mesin),
IEC 62425 (untuk sistem sinyal kereta api), IEC 61513 (untuk
sistem nuklir), dan ISO 26262 (untuk jalan kendaraan, saat ini
draf standar internasional).
Apa yang harus dilakukan SIS (persyaratan fungsional)
dan seberapa baik harus beroperasi (integritas persyaratan
keselamatan) dapat ditentukan dari Hazard and Operability
Studies (HAZOP), Layers of Protection Analysis (LOPA), grafik
risiko, dan seterusnya. Semua tekniknya telah tertulis dalam IEC
61511 dan 61508. Selama desain, konstruksi, instalasi, dan
operasi, perlu untuk memverifikasi bahwa persyaratan tersebut
terpenuhi. Persyaratan fungsional dapat diverifikasi dengan
meninjau desain, seperti failure modes, effects, and criticality
analysis (FMECA) dan berbagai jenis pengujian, misalnya factory
34
acceptance testing, site acceptance testing, dan pengujian
fungsional biasa.
Persyaratan keselamatan keseluruhan dapat diverifikasi
dengan cara analisis reliability. Untuk SIS yang beroperasi on
demand, Probability of Failure on Demand (PFD) yang sering
dihitung. Pada tahap desain, PFD dapat dihitung menggunakan
data reliability generik, misalnya dari OREDA. Untuk
selanjutnya, PFD perkiraan awal akan diperbarui dengan
pengalaman lapangan dari plant tertentu yang bersangkutan.
3.2.2 Safety Integrity Level (SIL)
Safety Integrity Level (SIL) adalah tingkatan range
keamanan dari suatu equipment berbasis instrument (Safety
Instrumented System - SIS) [Mefredi_csfe, 2007], atau nilai ukur
dari performansi suatu peralatan-peralatan yang mengkonfigurasi
safety instrumented system (SIS) seperti sensor, logic solver, dan
final element. SIL merepresentasikan besarnya probabilitas of
failure on Demand (PFD) atau probabilitas kegagalan dari
komponen safety instrumented system (SIS) ketika ada
permintaan [ISA 84.01, 2007]. Yang dimaksud dengan
permintaan disini adalah permintaan proses kepada SIS ketika
terdapat suatu bahaya seperti overtemperature, overspeed,
overvibration, loss of flame yang mengijinkan agar proses di
amankan dengan cara men-trip-kan keseluruhan proses. dimana
menurut standar IEC 61508/61511 atau ISA 84, terdapat 4
tingkatan SIL yaitu tampak pada table di bawah ini
35
Tabel 1.1 Safety Integrity Level [Wright, Ph.D.,Raymond, 1999]
SIL 1 menunjukkan level keamanan rendah (High risk)
atau kemungkinan terjadinya failure semakin besar. sedangkan
SIL 4 menunjukkan level keamanan tinggi (Low risk) atau
kemungkinan terjadinya failure semakin kecil. SIS terdiri dari
sekumpulan Safety Integrity Function (SIF). Berikut ini
komponen-komponen SIF antara lain sensor, logic solver, dan
final element.
Gambar 0.20 Safety Instrumented Function [Wright,
Ph.D.,Raymond, 1999]
36
3.2.3 Laju Kegagalan
Laju kegagalan () adalah banyaknya kegagalan per satuan
waktu. Laju kegagalan dapat dinyatakan sebagai perbandingan
antara banyaknya kegagalan yang terjadi selama selang waktu
tertentu dengan total waktu operasi komponen atau sistem. [2]
Laju kegagalan dari suatu komponen atau sistem dapat di plot
pada suatu kurva dengan variabel random waktu sebagai absis
dan laju kegagalan dari komponen atau sistem sebagai ordinat.
Kurva laju kegagalan klasik yang sering dipakai untuk
menjelaskan perilaku dari komponen atau sistem adalah kurva
bak mandi (bath-up curve). Laju kegagalan terhadap waktu dapat
dinyatakan dalam persamaan
(t) =
...(3.2)
Laju kegagalan dalam beberapa kasus dapat ditunjukkan
sebagai penambahan atau Increasing Failure rate (IFR), sebagai
penurunan atau Decreasing Failure rate (DFR), dan sebagai
konstan atau Constant Failure rate (CFR), pada saat fungsi laju
kegagalan (t) adalah fungsi penambahan, penurunan atau
konstan. Konsep laju kegagalan dilatarbelakangi oleh banyak
komponen atau sistem rekayasa yang ternyata menunjukkan
perilaku (t) mengikuti kurva bak mandi (bathtub curve) seperti
gambar 2.2. Berdasarkan gambar 2.2, sebuah sistem akan bekerja
dengan sejarah hidup yang terbagi dalam tiga masa yaitu:
a. Masa Awal (Burn-in)
Masa awal dari suatu sistem atau komponen, ditandai dengan
tingginya kegagalan pada fase awal dan berangsur-angsur turun
seiring bertambahnya waktu.
37
Gambar 0.21 Kurva Bathtub (Priyanta, 2000)
b. Masa Berguna (Useful Life)
Masa berguna dari suatu system atau komponen, ditandai
dengan laju kegagalan yang konstan dari komponen atau sistem.
c. Masa Aus (Wearout)
ditandai dengan naiknya laju kegagalan dari komponen atau
sistem seiring dengan bertambahnya waktu.
3.2.4 Probability Failure Demand (PFD)
menjelaskan PFD Pendekatan ketidakhandalan adalah
sebuah fungsi ketidakhandalan dihitung sebagai sebagai fungsi
dari interval waktu untuk waktu tempuh tertentu, biasanya setara
dengan interval proof test pada peralatan industri. Kemudian
fungsi tersebut dirata-ratakan selama jangka waktu tempuh
tertentu.
Model ini digunakan pada sistem yang berubungan dengan
keamanan, dengan asumsi bahwa sistem secara periodik
diinspeksi dan dites. Seringkali diasumsikan bahwa tes periodik
akan mendeteksi semua komponen yang rusak, dan sistem akan
kembali pada kondisi sempurna. Oleh karena itu fungsi
ketidakhandalan sangat cocok untuk masalah tersebut. Dengan
alasan lebih lanjut bahwa sistem mungkin saja gagal setelah
38
dilakukan inspeksi, sebelum dilakukan inspeksi, atau pada saat
dilakukan inspeksi. Maka dari itu, PFDavg adalah nilai rata-rata
fungsi ketidakhandalan untuk periode waktu inspeksi.
Berikut ini adalah persamaan yang digunakan dalam
perhitungan PFD berdasarkan ISA-TR84.00.02-2002 untuk
berbagai konfigurasi (arsitektur) :
1. 1oo1
3.3
2. 1oo2
..3.4
3. 1003
3.5
4. 2002
..3.6
5. 2003
...3.7
6. 2004
...3.8
3.2.5 Analisa Nilai SIL
Pada sistme turbin outlet temperature tidak pernah terjadi
tidak terjadi kerusakan pada komponen komponen lainnya
sehingga data failure rate didapat dari OREDA (Offshore
39
Reliability Data) dan data maintenance yang ada. Berikut
perhitungan nilai PFD dari masing masing komponen :
1. Sensor suhu thermocople (2oo3)
= 6.09x10-6
2. Logic solver (PLC)
=
3. ESV (emergency shutdown valve)
= 9.58x10-6
Dari PFD masing-masing instrumen tersebut, maka
dapat didapatkan PFDt total dimana pada satu loop SIS ini
terdiri dari dua buah grup termocople serta satu buah logic
solver dan ESV. PFD totalnya adalah
Table 3.1 Daftar Tingkat SIL dari komponen komponen
Instrument (hours) PFD SIL
thermocople 760 6.09x10-6 SIL 2
Logic solver (PLC)
760 SIL 2
ESDV 760 9.58x10-6 SIL 1
PFDt = (2x
Berdasarkan perhitungan tersebut, diadapatkan bahwa
sistem proteksi turbin outlet temperature merupakan SIL 1. Untuk
40
meningkatkan nilai SIL ini dapat dilakukan dengan cara
mengecilkan nilai failue rate terutama pada ESV. Seerti yang kita
tau Dari persamaan PFD di atas dapat diketahui bahwa PFD
dipengaruhi oleh laju kegagalan peralatan dan test interval,
artinya semakin besar laju kegagalan suatu peralatan maka
kemungkinan terjadinya failure akan semakin besar dan tingkat
penurunan resikonya akan semakin kecil. Begitu juga dengan
semakin sering suatu peralatan dilakukan test maka kemungkinan
terjadinya failure akan semakin kecil dan tingkat penurunan
resikonya semakin besar.
41
BAB IV
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan pengambilan data, perhitungan, serta
analisis, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Sistem proteksi pada turbin outlet temperatur berkerja untuk melindungi blade turbin supaya terhindar dari korosi dan
overheated yang disebabkan karena tingginya suhu pada
pembakaran. Turbin akan trip jika memenuhi logic di bawah
ini :
a. Temperature turbin outlet 1 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 2 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 2 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
b. Temperature turbin outlet 2 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 3 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
c. Temperature turbin outlet 3 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 1 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 2 channel fault]
d. Temperature turbin outlet 4 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 5 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 5 channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
e. Temperature turbin outlet 5 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 6 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
42
f. Temperature turbin outlet 6 (too high + tidak channel
fault) dan [temperature turbin outlet 4 (too high + tidak
channel fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 5 channel fault].
g. Temperature turbin outlet semua (6) outlet turbin
channel fault
h. Temperature turbin outlet 1 dan 2 dan 3 channel fault
i. Temperature turbin outlet 4 dan 5 dan 6 channel fault
Dan akan muncul alaram jika memenuhi logic di bawah
ini
a. Temperature turbin outlet 1 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 2 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 2 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
b. Temperature turbin outlet 2 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 3 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 3 channel fault]
c. Temperature turbin outlet 3 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 1 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 1 channel
fault/temperature turbin outlet 2 channel fault]
d. Temperature turbin outlet 4 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 5 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 5 channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
e. Temperature turbin outlet 5 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 6 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 6 channel fault]
43
f. Temperature turbin outlet 6 (high + tidak channel fault)
dan [temperature turbin outlet 4 (high + tidak channel
fault)/temperature turbin outlet 4 channel
fault/temperature turbin outlet 5 channel fault].
2. Didapatkan nilai SIL dari system yaitu berada pada tingkat SIL 1 dengan termokople SIL 2, logic solver SIL 2 dan
ESDV SIL 1
5.2 Saran Saran yang dapat diberikan setelah melakukan kegiatan
analisis yaitu Perlu dipertimbangkan untuk melakukan jadwal
preventive maintenance secara berkala dan dalam jangka waktu
yang lebih intensif untuk komponen termokople, logic solver dan
ESDV untuk meningkatkan nilai SIL
44
Halaman ini sengaja dikosongkan.
45
DAFTAR PUSTAKA
[1] http://www.tempo.co/read/news/2003/04/14/05610193/Siemens-Menangkan-Tender-PLTG-Muara-Tawar
Diakses 13 Februari 2014 pukul 11.17 WIB
[2] http://www.energy.siemens.com/hq/en/automation/power-generation/sppa-
t3000.htm#content=Embedded%20Component%20Services
Diakses 13 Februari 2014 pukul 11.47 WIB
[3] Kinaka, Silvia Dwi. 2009. Upgrading Scada / HMI Cemat V4.1 To PCS 7 Scada Wincc Cemat V7.1 For Cooler Plant
And Cement Mill Plant At Project Semen Baturaja.
JurusanTeknikFisika, InstitutTeknologiSepuluhNopember.
Surabaya.
[4] Priyanta, D. (2000). keandalan dan perawatan. Surabaya: ITS.
[5] Nisa, Tica Choirun. (2012). Penentuan Tingkat Keamanan dengan Perhitungan Nilai Safety Iintegrity Level (SIL) pada
fillling shed premium 3 di TBBM Pertamina Manggis.
Jurusan Teknik Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
46
Halaman ini sengaja dikosongkan.