STUDI SISTEM PENGENDALIAN KADAR OKSIGEN DI DALAM AIR PADA THERMAL DEAERATOR DI PABRIK KELAPA SAWIT MURINI
SAM SAM-I
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
UMMI FAHRINA 070801003
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : STUDI PENGENDALIAN KADAR OKSIGEN DI
DALAM AIR PADA DEAERATOR DI PABRIK KELAPA SAWIT MURINI SAM SAM I
Kategori : SKRIPSI
Nama : UMMI FAHRINA
Nomor Induk Mahasiswa : 070801003
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUA
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA
UTARA
Diluluskan di
Medan, Mei 2012
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
PERNYATAAN
STUDI SISTEM PENGENDALIAN KADAR OKSIGEN DI DALAM AIR PADA THERMAL DEAERATOR DI PKS MURINI SAM SAM-I
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2012
UMMI FAHRINA
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang Maha Pemurah lagi Maha Penyayang yang telah memberikan Rahmat, Karunia dan Bimbingan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan waktu yang ditetapkan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phil, dan Dra. Susilawati M.Sc, selaku dosen pembimbing I dan II dalam menyelesaikan skripsi ini yang telah memberikan panduan dan arahan kepada saya untuk penyempurnaan skripsi ini, selanjutnya ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada PT. MURINI SAM SAM-I yaitu Bapak Alimin sitohang selaku manager dan Bapak Andre selaku pembimbing di lapangan yang telah memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga diberikan kepada Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Sc, Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc, dan Dr. Marhaposan situmorang, selaku dosen pembanding yang telah banyak
memberikan saran dan masukan dalam penyempurnaan skripsi ini dan juga kepada Ketua dan Sekretaris Jurusan Departemen Fisika Dr. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon. MSi, Dekan FMIPA USU Dr. Sutarman,Msc serta semua Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU. Tidak lupa pula penulis ucapkan terima kasih kepada teman-teman dan semua mahasiswa Fisika khususnya stambuk 2007, yaitu Oki Handinata, Moraida Hasanah, Angel Pratiwi, Rusdalena, Ichsan, Hilman, Julia Fadilla, Suci Ramadhani, Juli Harni, Eva Suraya, Eva rosdiyanti, Irhan Hanim,
Akhirnya tidak pernah terlupakan tanda bakti kami kepada Ayahanda (Drs. Amir Faisal) dan Ibunda (Rosnizar) yang telah memberikan dukungan baik materil maupun moril selama mengikuti perkuliahan, dan kepada kakak-kakak(Nisa Amalia dan Fitri Fadia) dan juga adik-adik tercinta (Hani Fahdina dan Habib Hammadi) yang selalu mendoakan dan mendukung saya, dan akhirnya kepada seluruh keluarga besar Embah di Duri yang mau menerima saya di rumahnya dan keluarga besar di Perawang (Yayuk, Bang Supri, Bang Bambang, Bang Manto, bang Dedi, kak Hapni dll) yang dengan setia dan sabar mengantarkan saya ke Duri. Dan juga kepada kedua orang tua Moraida hasanah dan Angel Pratiwi yang turut serta membantu saya dalam menyelesaikan skripsi ini dan mereka tidak dapat disebutkan satu persatu, penulis ucapkan terima kasih.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu,
penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan
STUDI SISTEM PENGENDALIAN KADAR OKSIGEN DI DALAM AIR PADA THERMAL DEAERATOR DI PABRIK KELAPA SAWIT MURINI
SAM SAM-I ABSTRAK
STUDY OF OXYGEN CONTROL SYSTEM IN WATER AT THERMAL DEAERATOR AT PALM OIL FACTORY MURINI SAM SAM-I
ABSTRACT
DAFTAR ISI
2.1 Teori Dasar Sistem Pengendalian 6
2.1.1 Istilah dan Elemen dalam Sistem Pengendalian 7
2.1.2 Prinsip Prinsip Sistem Pengendalian 10
2.1.3 Pengelompokan Sistem Pengendalian 11
2.1.4 Mode Pengendalian pada Industri 14
2.2 Model Matematik Sistem Dinamik 15
2.3 Model Matematik Sistem Fisik 16
2.3.1 Transformasi Laplace 16
2.3.2 Fungsi Alih 17
2.3.3 Digram Blok 18
2.4.1 Kriteria Kestabilan Routh 21
2.4.2 Kriteria Kestabilan Hurwitz 23
2.5 Hukum Termodinamika 26
2.6 Thermal Deaerator 28
2.6.1 Data Teknis Deaerator 31
2.62 Jenis-jenis Deaerator 32
Bab 3 Sistem Pengendalian Temperatur dan Tekanan pada Deaerator 37
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 37
3.1.1 Waktu Penelitian 37
3.1.2 Tempat penelitian 37
3.2 Proses Pengendalian Kadar Oksigen 38
3.2.1 Pemodelan dan Perancangan sistem Deaerator 38
3.2.2 Pengendali (Controller) 40
3.2.3 Transmitter 42
3.2.3.1 Tekanan Transmitter 42
3.2.3.2 Temperatur Transmitter 43
3.2.4 Control Valve 44
3.2.5 Penurunan Persamaan Gas Ideal Untuk Proses 45
3.3 Metode yang digunakan 46
3.3.1 PI 46
` 3.3.2 Metode Routh-Hurwitz 46
3.3.3 Uji Kestabilan dengan Respon Frekuensi 47
3.4 Perancangan Program 47
3.5 Diagram Alir 47
Bab 4 Data dan Analisa Data
4.1 Data 49
4.1.1 Data Controller 49
4.1.2 Data Transmitter 50
4.1.3 Data Temperatur dan Tekanan Stork tank 50
4.1.4 Data Steam 50
4.1.5 Data Control valve 50
dan Tekanan Air pada Deaerator 51 4.3 Analisis Kestabilan Sistem Pengendalian Temperatur dan Tekanan
pada Deaerator 57
4.3.1 Metode Kestabilan Routh 57
4.3.2 Metode Kestabilan Hurwitz 60
4.3.3 Uji Respon Kestabilan sistem pengendalian
dengan metode frekuensi 62
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 73
5.2 Saran 74
Daftar Pustaka 75
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Data dari Controller 49
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Pengendalian Level didalam Tangki oleh Manusia 10
Gambar 2.2 Sistem Pengendalian Loop Terbuka 12
Gambar 2.3 Sistem Pengendalian Loop Tertutup 13
Gambar 2.4 Sistem Pengendalian Bertingkat 13
Gambar 2.5 Diagram Blok 19
Gambar 2.6 Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Tertutup 19 Gambar 2.7 Sistem Pengendalian Loop Tertutup dengan Umpan Balik H(s) 20
Gambar 2.8 Contoh Grafik Kestabilan Sistem 25
Gambar 2.9 Deaerator dan bagian-bagiannya 31
Gambar 2.10 Deaerator Spray 32
Gambar 2.11 Deaerator vakum 33
Gambar 2.12 Deaerator tray 34
Gambar 2.13 Control Valve 35
Gambar 3.1 Diagram proses Deaerator Tempertur dan Pressure 38 Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Pengendalian Temperatur dan tekanan 39
Gambar 3.3 Diagram Blok Sistem Transmisi Pnumatik 42
Gambar 3.4 Blok Tekanan Transmitter dengan gain 43
Gambar 3.5 Blok Temperatur Transmitter dengan gain 44
Gambar 3.6 Blok Control valve dengan gain 44
Gambar 4.1 Diagram Blok Temperatur Controller 51
Gambar 4.2 Diagram Blok Pressure Controller 52
Gambar 4.3 Diagram Blok Gangguan 53
Gambar 4.4 Diagram Blok Proses 54
Gambar 4.5 Diagram Blok Control valve 55
Gambar 4.6 Diagram Blok Fungsi Alih Sistem Kendali 56
Gambar 4.7 Diagram Blok Fungsi Alih dengan nilai Parameternya 56
Gambar 4.8 Diagram Blok dengan Kc = 2 63
Temperatur dengan nilai Kc = 2 64
Gambar 4.10 Diagram Blok dengan Kc = 1 65
Gambar 4.11 Grafik simulasi sistem kendali tekanan dan
Temperatur dengan nilai Kc = 1 66
Gambar 4.12 Diagram Blok dengan Kc = 0.66 67
Gambar 4.13 Grafik simulasi sistem kendali tekanan dan
temperatur dengan nilai Kc 0.66 68
Gambar 4.14 Diagram Blok dengan nilai Kc = 0.5 69
Gambar 4.15 Grafik simulasi sistem kendali tekanan dan
temperatur dengan nilai Kc = 0.5 70
Gambar 4.16 Diagram Blok dengan Kc = 0.4 71
Gambar 4.17 Grafik simulasi sistem kendali tekanan dan
