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

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.

ii  

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.

iii  

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

PSI

6

1.

Differential Pressure

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

5  

kecil dan kemudian terikut keeluar air ba ackwash (C CHR Trainiing Center Duri Operationn, 1993).

G Gambar 2.. Proses Bacckwash pada Vertical Oil O Removall Filter

Verrtical Oil Removal R Filter memiliiki tiga moode utama yyaitu: in seervice (filtration)), backwashh, dan standd by. Backw wash (pencucian mediia) sendiri terdiri t dari beberrapa proses: 1) Fluidizatioon Pompa bacckwash akaan hidup daan fluida dii dalam vesssel dihisap p oleh pompa dann keluar mellalui fluidizzation nozzlee yang akann mengakib batkan semprotan yang kuaat sampai ke bagiann bawah filter. Sirk kulasi diharapkann akan meleepaskan ko otoran dan minyak yanng lengket pada media dan berlangsunng selama 10 0-20 detik.

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.

Manipulated Variables

Measured Output

PROCESS

Unmeasured Output (Controlled Variables)

Set Points

ESTIMATOR (Computes an estimate value of unmeasured Controlled Variables)

CONTROLLER

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

COOLING SOV206

X

VENT TO DRAIN

X

SOV205 

X

SERVICE OUTLET

O

SOV204 

DRAINDOWN SOV203 

In Service

BACKWASH OUTLET

0

SOV201 

FUNCTION MODE

BACKWASH INLET

STEP

TIME

SOV202

FILTER

INLET FLOW

OPER.

FCV1214

MANUAL BACKWASH

O

O

X

EQUPMENT OPERATED

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 

20 Seconds

A

X

X

X

X

Fluidization Pump 

Settling

X

A

3

40 Seconds

A

X

X

X

X

X

X

A

X

X

A

X

X

X

O

X

X

X

O

O

X

4

Normalization

5

Return to Service

5 Minutes

NOTES

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.