Analisa safety, manajemen resiko dan pengendalian pada sistem pengendalian level LP

Drum waste heat boiler di pt petrokimia gresikDrum waste heat boiler di pt.petrokimia gresik

Oleh :Rewijian Gayuh Wisudana (2407100052)

Dosen Pembimbing  :Imam Abadi ST MTImam Abadi, ST. MTNIP. 19761006 199903 1 002

Latar BelakangMengutamakan Safety untukmengurangi kegagalan plantpenghasil produksi danpenghasil produksi dankeselamatan pekerja dengananalisa safety

Mengefisiensikan pengeluaransebuah plant yang beroperasimenggunakan analisa manajemen

Sebuah pabrik didirikan berdasar asas ekonomiyaitu dengan modal seminimnya untukmenghasilkan produk semaksimal mungkin,untuk

gg jresiko

Menganalisa dampak instrumentmencapai tujuan tersebut maka dapat dilakukandengan memaksimalkan 3 elemen penting yaituefisien,akurat dan safety

Menganalisa dampak instrumentyang memiliki nilai kegagalan sekianterhadap keakuratan sistempengendalian yang ada

P&ID WHB PT.PETROKIMIA GRESIK

Tinjauan Pustaka

Bagus, Andhika. “Study Reliability Safety and Quality pada Instumen diWaste Heat Boiler PT Petrokimia Gresik” Surabaya: Teknik Fisika‐Waste Heat Boiler PT Petrokimia Gresik  , Surabaya: Teknik Fisika‐ITS.,2010 

Merpati, Lelita. “Study Risk Management pada Feed Reboiler Heater diUnit VDU dengan Menggunakanmetode Hazard and OperabiltyUnit VDU dengan Menggunakanmetode Hazard and Operabilty(HAZOP) dan Fault Tree Analysis (FTA)”. Surabaya: Teknik Fisika‐ITS.,2009

Ching, Jianye.” Equivalence between reliability and factor of safety”,Probabilistic Engineering Mechanics vol 24 pp 159‐171 2009Probabilistic Engineering Mechanics vol 24 , pp 159‐171,2009

permasalahanpermasalahan

• Bagaimana menentukan nilai safety integrity level (SIL) komponen‐komponen pengendalian level LP Drum pada waste heat boiler PT.Petrokimia Gresik dan meningkatkannya hingga menjadi standar yangditentukan?

• Menganalisa resiko‐resiko yang terjadi dari kegagalan komponen‐komponen pada waste heat boiler PT.Petrokimia Gresik dari segi biaya danwaktu yang dihabiskan?

• Dampak kinerja sistem pengendalian level LP Drum bergantung nilaip j p g g gtingkatan SIL LP Drum waste heat boiler PT. Petrokimia Gresik melaluisimulasi MATLAB?

Batasan Masalah• Unit yang dianalisa adalah LP Drum waste heatboiler

• Data data yang digunakan diperoleh dari data• Data‐data yang digunakan diperoleh dari datamaintenance tahun 2005‐2011,data kuisioneruntuk mendapatkan data overhaull dari tahun1993 sd. 2005 dan wawancara dengan petugasyang menangani permasalahan yang terkaitSt d d di k d l h IEC 61508• Standard yang digunakan adalah IEC 61508

• Analisa manajemen resiko dibatasi pada segibiaya dan waktubiaya dan waktu

• Analisa pengendalian hanya ditekankan padapenyimpangan respon sistem terhadap setpoint

TUJUAN• Menghasilkan SIL yang komprehensif pada pengendalilevel LP Drum dengan standard yang ada untuk pabrik

t h i lpetrochemical

• Mengetahui kerugian/resiko yang ditanggung• Mengetahui kerugian/resiko yang ditanggungPT.Petrokimia Gresik jika terjadi kegagalan komponendan biaya yang dibutuhkan untuk retrofit sistemy y gpengendalian level LP Drum

• Menganalisa dampak kinerja sistem pengendalianlevel pada unit LP Drum WHB PT.Petrokimia Gresikyang berkorelasi dengan nilai SILyang berkorelasi dengan nilai SIL

Metodologi Penelitian

MANAJEMEN RESIKO

SIL

PENGENDALIAN

Laju Kegagalan0,00120

0,00080

0,00100

0 000 0

0,00060 Laju kegagalan LCV 22210

Laju kegagalan LT 22210

Laju kegagalan LIC 22210

0,00020

0,00040 Laju kegagalan LIC 22210

0,00000

Safety Integrity LevelNilai SIL saat t = 8760 dan t = 148920

Instrument t λ(t) PFD RRF SIL

LCV22210

8760 0,00010 0,42235 2,36768 SIL 1

148920 0,00095 70,9785 0,01409 SIL 1, , ,

LT22210

8760 0,00008 0,36122 2,76839 SIL 1

148920 0,00035 26,1389 0,03629 SIL 1

8760 0 0000056 0 02437 41 03524 SIL 1

l l

LIC22210

8760 0,0000056 0,02437 41,03524 SIL 1

148920 0,0003110 23,16000 0,04318 SIL 1

Nilai SIL total LP Drum

t PFD RRF SIL

8760 0,80794 1,2377156 SIL 1

148920 120,2774 0,0083141 SIL 1

Retrofit Sistem LP DrumUntuk meningkatkan SIL dilakukan retrofit sistem pengendalian level LP Drum dengan meredundantkan instrument yang memiliki nilai SIL belum standart,yaitu LCV 22210 dan LT 22210 dan melakukan preventive maintenance untuk ketiga komponennyaLT 22210 dan melakukan preventive maintenance untuk ketiga komponennya.

KEHANDALAN

100000

1,20000

0,60000

0,80000

1,00000

Kehandalan LCV 22210

0,20000

0,40000

Kehandalan LT 22210

Kehandalan LIC 22210

0,00000

Tingkatan SIL dapat menunjukkan bahwa semakinrendah nilai tingkatan SIL maka semakin rendah jugakehandalannya,hal tersebut tentunya mempengaruhiy y p gfungsi kerjanya

Preventive maintenance

1,000

Preventive Maintenance ( LCV 22210)T = 2300 jam

1,000

Preventive Maintenance ( LT 22210)T = 700 jam

0,3000,4000,5000,6000,7000,8000,900

Keh

anda

lan

NO PREVENTIVE

PREVENTIVE

0 2000,3000,4000,5000,6000,7000,8000,900

Keh

anda

lan NO

PREVENTIVEPREVENTIVE

0,0000,1000,200

050

010

0015

0020

0025

0030

0035

0040

0045

0050

0055

0060

0065

0070

0075

0080

0085

0090

0095

0010

000

Waktu Operasional (jam)

REAL PLANT 0,000

0,1000,200

060

012

0018

0024

0030

0036

0042

0048

0054

0060

0066

0072

0078

0084

0090

0096

00

Waktu Operasional (jam)

REAL PLANT

0,80000

1,00000

1,20000

LIC 22210

0 00000

0,20000

0,40000

0,60000

0,80000

NO PREVENTIVE

PREVENTIVE

REAL PLANT

0,00000

016

0032

0048

0064

0080

0096

0016

000

2400

032

000

4000

048

000

5600

064

000

7200

080

000

8800

096

000

1040

00

PERHITUNGANNilai PFD LP Drum sebelum Retrofit : 0,80794

Untuk meningkatkan nilai SIL maka dilakukan penurunan PFD dengan cara memparalelkan komponen LCV 22210 dan LT 22210 sesuai dengan rumus dibawah ini,dengan rentang preventive untuk LCV 22210 = 2300 ; LT 22210 = 700 ; LIC 22210 = 15000

PFD paralel = PFD1*PFD2

[IEC 61508][ ]

SIL setelah retrofitSIL setelah retrofit

Instrument PFD awal

PFD redundant

PFDTotal

SIL

LCV 22210 0,034561 0,001194 0,002331

SIL 2

LT 22210 0 000023 0 000063LT 22210 0,000023 0,000063

LIC 22210 0,019573 0,001074

BACK TO TOP MENU

Manajemen ResikoTujuan manajemen resiko adalah mengetahui seberapa besar biaya yang dikeluarkan pihak PT.Petrokimia untuk peningkatan SIL 1 menjadi SIL 2

Berdasarkan Nilai Likelihood

Menganalisa resiko‐resiko yang terjadi berdasarkan perkiraan jumlah kerusakan selama satu tahun,dari nilai likelihood dapat ditentukan berbagai macam perkiraan resiko‐resiko yang diakibatkan dari kegagalan LP Drum

Likelihood =    Jam Operasional MTTF (j )

Berdasarkan Konsekuensi Resiko

MTTF (jam)

Menganalisa resiko berdasarkan kerugian kerugian yang diderita perusahaan jikaMenganalisa resiko berdasarkan kerugian‐kerugian yang diderita perusahaan jika terjadi kegagalan dengan jumlah kegagalan sejumlah nilai likelihood

BACK TO TOP MENU

Berdasarkan Perkiraan Jumlah Kerusakan Selama satu tahunSelama satu tahun

Nama Komponen Likelihood (kali)( )

LCV 22210 0,78Positioner LCV 22210 0,44

Plug LCV 22210 0 41Plug LCV 22210 0,41Seat Ring LCV 22210 0,54

Body LCV 22210 0,54Gasket LCV 22210 0,57

I/P LCV 22210 0,55Balance Seal LCV 22210 0 55Balance Seal LCV 22210 0,55

LT 22210 0,68Displacer LT 22210 0,31

T i LT 22210 0 14

BACK

Transmitter LT 22210 0,14LIC 22210 0,10

Konsekuensi ResikoResiko Berdasarkan Pergantian Komponen Resiko biaya preventive maintenance

Nama Komponen Biaya Penggantian Komponen

LCV 22210 Rp 75.000.000,00

Positioner LCV 22210 Rp 5.500.000,00

Pl LCV 22210 R 34 480 000 00

Instrument Jumlahpegawai Upah/jam Preventive

Per tahun Total

Plug LCV 22210 Rp 34.480.000,00

Seat Ring LCV 22210 Rp 4.000.000,00

Body LCV 22210 Rp 21.558.000,00

Gasket LCV 22210 Rp 3.000.000,00

LCV 22210 3 Rp 27.696 4 Rp 332.352

I/P LCV 22210 Rp 2.100.000,00

Balance Seal LCV 22210 Rp 3.600.000,00

LT 22210 Rp 17.000.000,00

Displacer LT 22210 Rp 6.700.000,00

LT 22210 3 Rp 19.364 12 Rp 697.104

LIC 22210 3 Rp 20.000 0,6 Rp 36.000

Transmitter LT 22210 Rp 11.505.000,00

LIC 22210 Rp 783.044.000,00

TOTAL Rp 967.487.000,00TOTAL Rp 1.065.456

BACKResiko Berdasarkan biaya pekerja BACKy p j

Nama KomponenLikelihood/tahun MTTR Jumlah Tenaga Upah

Total(kali) (jam) Kerja per jam

LCV 22210 0,78 0,882534 3 27696,00 Rp 56.888,29 Positioner LCV 22210 0,44 0,887743 3 27696,00 Rp 32.740,77

Plug LCV 22210 0,41 0,960851 3 27696,00 Rp 32.412,77 p ,Seat Ring LCV 22210 0,54 0,869786 3 27696,00 Rp 38.796,28

Body LCV 22210 0,54 1,000000 3 27696,00 Rp 44.669,69 Gasket LCV 22210 0,57 1,089248 3 27696,00 Rp 51.732,54Rp 51.732,54

I/P LCV 22210 0,55 1,000000 3 27696,00 Rp 45.827,66 Balance Seal LCV 22210 0,55 1,000000 2 27696,00 Rp 30.551,77

LT 22210 0,68 0,568477 3 19364,00 Rp 22 474 13Rp 22.474,13 Displacer LT 22210 0,31 0,598121 2 19364,00 Rp 7.140,59

Transmitter LT 22210 0,14 0,500000 3 19364,00 Rp 4.050,07 LIC 22210 0,10 0,400000 3 20000,00 Rp 2 398 69, , , Rp 2.398,69

TOTAL Rp 369.683

P&ID LP Drum

Model Matematis LP DrumBerdasarkan kesetimbangan massa dapat digunakan untuk memodelkan LP Drumsecara matematis

H k K i b MHukum Kesetimbangan Massa

Dimana:

Maka:

Keterangan:

Fungsi Alih LCV 22210g

Secara umum fungsi alih dari level control valve dapat didekati dengan persamaanSecara umum fungsi alih dari level control valve dapat didekati dengan persamaandibawah ini:

Mencari nilai Kv Maka Nilai Gain Total

Nilai K:

Gain I/P:

Mendapatkan Nilai Time Konstan LCV 22210

Untuk mendapatkan time konstan efektif control valve,diperoleh berdasarkanhubungan waktu stroke,perfreksional terhadap posisi valve dan perbandingankonstanta inferent terhadap waktu stroke yang dinyatakan

Maka Fungsi Alih LCV 22210Maka Fungsi Alih LCV 22210

Fungsi Alih LT 22210gSecara umum fungsi alih dari level transmitter dapat didekati dengan persamaandibawah ini:

Gain Transmitter Maka Fungsi Alih Transmitter

Model Simulasi LP DrumModel Simulasi LP Drum

Untuk menentukan nilai Kp,Ti,Td yangbaru maka dilakukan uji dengan matodeopen loop Ziegler Nichols

Data PlantKp: 2,43Ti  :1,20004 p p g,Td :0,1

Hasil Uji Open Loop ZNHasil Uji Open Loop ZNDari grafik tersebut maka dapat menentukan Nilai L sebesar 1 dan Nilai T sebesar 3 maka:Nilai L sebesar 1 dan Nilai T sebesar 3 maka:

Tipe Kontroller Kp Ti Td

P T/L ‐ 0P T/L 0

PI 0,9 T/L L/0,3 0

PID 1,2 T/L 2L 0,5L

P  = 3,6Ti = 2Td = 0,5

Simulasi PID controller pada LP Drum

P t Ti P t TdParameter Ti Parameter Td

Pengujian Hasil Simulasig jUntuk menentukan apakah nilai Kp,Ti,Td dan kevalidan hasil simulasi maka dilakukan beberapa pengujian,berikut merupakan beberapa pengujian yang dilakukan

Uji Trekking Set Point

Uji Penambahan Load Pada LCV 22210 Hasil Dampak nilai SIL 

Terhadap Pengendalian

Uji Pengurangan Load Pada LCV 22210

Uji Noise Pada LT 22210

BACK TO TOP MENU

Uji Tracking Set Point

Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampu mengejar set point yang ditentukanMenunjukkan bahwa hasil simulasi mampu mengejar set point yang ditentukan

BACKBACK

Uji Penambahan Load Pada LCV 2221022210

Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampukembali menuju set point jika terdapatkembali menuju set point jika terdapatpenambahan load yang tidak diinginkan

BACKBACK

Uji Pengurangan Load Pada LCV22210Uji Pengurangan Load Pada LCV22210

Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampuMenunjukkan bahwa hasil simulasi mampukembali menuju set point jika terdapatpengurangan load yang tidak diinginkan

BACK

Uji Noise Pada LT 22210Uji Noise Pada LT 22210

Menunjukkan bahwa hasil simulasi mampuj i d k imenjaga agar output sesuai atau mendekati set

point jika terdapat gangguan pada LT 22210

BACK

HASIL RESPON NILAI SIL1 MEMPENGARUHI PENGENDALIAN PID PABRIK

HASIL RESPON NILAI SIL1 MEMPENGARUHI PENGENDALIAN TUNING PID

HASIL RESPON NILAI SIL2 MEMPENGARUHI PENGENDALIAN

HASIL RESPON NILAI SIL2 MEMPENGARUHI PENGENDALIAN

KESIMPULAN• Tingkatan SIL LP Drum saat ini pada tingkatan SIL 1,maka dilakukan retrofit

dengan cara meredundantkan LCV 22210 dan LT 22210 yang menghasilkan SIL 2P ti i t dil k k i i l 2300 j t 95 h i k li t k• Preventive maintenance dilakukan minimal 2300 jam atau 95 hari sekali untukLCV 22210, sedangkan untuk LT 22210 minimal setiap 700 jam atau 30 haridan LIC 22210 setiap 15000 jam atau 20,83 bulan untuk menjaga agar unit pengendalian tetap pada SIL 2B d k il i lik lih d did k k d i k LCV 22210• Berdasarkan nilai likelihood didapatkan komponen dari gasket LCV 22210 mengalami kerusakan paling sering yaitu 0,78 kali/tahun,hal tersebutberbanding lurus dengan kehandalan LCV 22210 sebesar 0,00096 yang merupakan kehandalan terburuk dari lainnya pada saat t = 148920 atau 17 tahuntahun.

• Untuk meningkatkan SIL PT.Petrokimia Gresik harus mengeluarkan biayasebesar Rp 92.000.000 untuk mengadakan redundant komponen LCV 22210 dan LT 22210, sedangkan untuk biaya preventive maintenance dibutuhkanbiaya Rp 1 065 456/tahunbiaya Rp 1.065.456/tahun

• Nilai tingkatan SIL yang terintegrasi dengan reliability berpengaruh padakeakuratan respon pengendalian,yaitu Fungsi laju kegagalan yang semakinmeningkat menyebabkan sistem control tidak mampu mengejar set point yang telah diberikantelah diberikan.

• Nilai Kp, Ti, Td hasil tuning berturut‐turut sebesar 3,6 ; 2; 0,5

Daftar Pustaka• Bagus, Andhika. “Study Reliability Safety and Quality pada 

Instumen di Waste Heat Boiler PT Petrokimia Gresik” , Surabaya: Teknik Fisika‐ITS.,2010

• Merpati, Lelita. “Study Risk Management pada Feed Reboiler Heater di Unit VDU dengan Menggunakan metode  Hazard and Operabilty (HAZOP) dan Fault Tree Analysis (FTA). Surabaya: Teknik Fisika‐ITS.,2009

• Putro, Hantoro. A.”Redesain Basic Process Control System (BPCS) Dan Safety Instrumented Sytem (SIS) Untuk Memenuhi Safety Integrity Level (SIL) Pada Burner Package Boiler Di Pt Pupuk Kaltim Bontang”, Surabaya: Teknik Fisika‐ITS., 2009g , y ,

• Ebeling,Charles E. 1997. An Introduction to Reliability and Maintainability Engineering, The McGraw‐Hill Companies, Singapore.

• Andrija Volkanovski dkk Application of the Fault Tree Analysis for• Andrija Volkanovski,dkk , Application of the Fault Tree Analysis for assessment power system reliability, Reliability Engineering and System Safety, Vol 94, 2009,pp 1116‐1127.

• A. R. Qureshi, The role of hazard and operability study in risk l f h l hanalysis of major hazard plant, Snamprogetti Ltd., Hampshire RG 

21 277, UK

SEKIAN DAN TERIMA KASIH

SEMOGA BERUBAH MENJADIREWIJIAN GAYUH WISUDANA ,ST