Universitas Mercu Buana 1
BAB IV
PENGUMPULAN DATA DAN ANALISA DATA
1.1 Pengumpulan Data
Pada pembahasan Bab IV ini dilakukan pengumpulan data-data yang ada dilapangan. Pengambilan data diambil pada beban daya, pembangkit listrik, peralatan penunjang pembangkit, dan relay yang ada pada Central Processing
Platform.
4.1.1 Beban Daya
Berikut ini adalah data beban dalam keadaan full load yang dibebankan pada pembangkit. Data beban yang diambil diperoleh dari Lift Gas Platform (LGP), Drilling
Production Process Alpha (DPP-A), Wheelhead Platform Bravo (WHP-B).
1. Lift Gas Platform (LGP)
Lift Gas Platform (LGP) adalah salah satu bentuk sistem pengangkatan buatan (artificial lift) yang lazim digunakan untuk memproduksi fluida dari
sumur-sumur minyak bumi. Sistem ini bekerja dengan cara menginjeksikan gas bertekanan tinggi kedalam annulus (ruang antara tubing dan casing), dan kemudian kedalam tubing produksi sehingga terjadi process aerasi (aeration) yang mengakibatkan beratnya kolom fluida dalam tubing, sehingga tekanan
reservoir mampu mengalirkan fluida dari lubang sumur menuju fasilitas produksi
dipermukaan.
Syarat utama dari sistem ini adalah ketersediaan gas bertekanan tinggi yang digunakan untuk proses aerasi fluida dalam lubang sumur. Gas bertekanan tinggi tersebut dapat berasal dari sumur gas yang masih memiliki tekanan tinggi, atau dari sistem kompresi gas dengan menggunakan kompresor.
Universitas Mercu Buana 2 Tabel 4.1 Tabel Beban Lift Gas Platform
No Beban (Load) Tegangan (Volts) (Watts) Daya Jumlah Total
1 Duct Heater (1st Floor) 480
2 KW 1
20 KW
4 KW 1
6 KW 1
8 KW 1
2 Duct Heater (2nd Floor) 480
2 KW 1 30 KW 4.5 KW 1 4.5 KW 1 8 KW 1 11 KW 1
3 Duct Heater (3rd Floor) 480
8 KW 1
25 KW
8 KW 1
9 KW 1
0 KW 0
4 Duct Heater (4th Floor) 480 9 KW 9 KW 1 1 29 KW
11 KW 1
5 Duct Heater (4th Floor) 480 4 KW 1 9 KW
5 KW 1
6 Lift Gas Compressor Lube Oil Heater 480 24 KW 3 72 KW
7 Lube Oil Heater Gas Generator 480 3 KW 1 3 KW
8 Duct Heater 480 6 KW 1 78 KW 25 KW 1 47 KW 1 9 Glycol Reboiler 480 90 KW 2 180 KW Immersion Heater
10 Duct Heater (Auxilary Building) 480 23 KW 2 46 KW
11 Power Generator A Heater 480 4.5 KW 1 4.5 KW
12 Power Generator B Heater 480 4.5 KW 1 4.5 KW
13 Emergency Generator Lube Oil Heater 480 6 KW 1 6 KW
Universitas Mercu Buana 3
15 Emergency Generator Jacket Water Heater 480 12 KW 1 12 KW
16 Emergency Generator Jacket Water Pump 480 3/4 HP 1 0,5595 KW
17 Fire Water Pump Jacket Water Heater 480 4 KW 1 4 KW
18 Sewage Treatment Unit Panel 480 7 KW 2 14 KW
19
Main Motor Control Center
480 69, 614 KW 1 69, 614 KW
Room and Living Quarter Equipment
20 Center Room Equipment Auxilary Motor Control 480 53, 448 KW 1 53, 448 KW
JUMLAH 661,3675 KW
Universitas Mercu Buana 4
2. Drilling Production Process Alpha (DPP-A)
Driiling Production Process Alpha (DPP-A) adalah salah satu bentuk kegiatan
pengeboran yang merupakan proses pembuatan lubang kedalam tanah agar
hydrocarbon yang berada dibawah tanah mengalir ke permukaan. Limbah yang
dihasilkan selama pengeboran adalah batu (cutting) yang disisihkan untuk membuat lubang, fluida untuk mengangkat cutting ke permukaan dan bahan-bahan lain yang ditambahkan ke fluida untuk mengatur sifat fluida agar sesuai dengan kondisi batuan yang akan dibor.
Universitas Mercu Buana 5 Setelah dilakukan pengeboran tersebut kemudian langkah berikutnya adalah proses produksi dimana hidrokarbon yang mengalir ke permukaan diolah dan digunakan. Air sering ada bersama-sama hidrokarbon. Air mengandung banyak kontaminan, mencakup hidrokarbon (terlarut dan tersuspensi) serta materi organic (seperti padatan terlarut dan tersuspensi). Sejumlah bahan kimia
(chemical) juga digunakan selama proses produksi untuk memastikan berjalan
efisien. Selama kegiatan pengeboran dan produksi, sejumlah polutan (polusi) diemisikan ke udara. Sumber utama dari polutan (polusi) adalah emisi dari
combustion engine. Sumber lainnya relative sedikit seperti fugitive emission dan
aktivitas remediasi.
Tabel 4.2 Data Beban Drilling Production Process Alpha (DPP-A)
No Beban (Load) Tegangan (Volts) (Watts) Daya Jumlah Total
1 Center Room Equipment Main Motor Control 480 68,614 KW 1 68.614 KW
2 Reject Oil Pump Motor 480 30 HP 2 44.76 KW
3 Oil Shipping Pump Motor 480 150 HP 3 335.7 KW
4 Swapp Vessel Pump Motor 480 3 HP 2 4.476 KW
5 Low Pressure Prodeced Water Pump Motor 480 25 HP 1 18.65 KW
6 Pressurization Fan
480 1,5 HP 1 1.119 KW
Motor
7 AHU Fan Motor 480 15 HP 1 11.19 KW
8 Compressor 480 30 HP 1 22.38 KW
9 Unit 1 Condenser Fan
480 5 HP 1 3.73 KW
Motor
10 Hypochrolite Generator Blower 480 15 HP 1 11.19 KW
11 Low Pressure Scrubber 480 30 HP 1 22.38 KW Pump Motor
12 Service Water Pump 480 125 HP 1 93.25 KW
Universitas Mercu Buana 6
13 Scrubber Pump Motor High Pressure Flare 480 30 HP 1 22.38 KW
14 Jet Water Pump Motor 480 125 HP 1 93.25 KW
15 Pressuritation Fan Motor 480 1,5 HP 1 1.119 KW
16 AHU Fan Motor 480 3 HP 1 2.238 KW
17 Compressor 480 15 HP 1 11.19 KW
18 Condenser Fan Motor 480 5 HP 1 3.73 KW
19 VRU Compressor 4160 250 HP 2 373 KW
JUMLAH 1,144.346 KW
3. Whellhead Platform Bravo (WHP-B)
Whellhead Platform Bravo (WHP-B) adalah berfungsi sebagai penggeboran
lanjut minyak/gas maupun pengeboran awal. Lama operasi tergantung jumlah sumur dan jenis pengeboran (dalam jangka bulanan dan tahunan) dimana pengeboran 1 sumur berkedalaman 1000 meter diperlukan waktu 2 bulan. Untuk tipe yang dipakai adalah struktur terpasang atau terapung seperti jack up. Setelah pengeboran selesai dapat dipakai sebagai Whellhead Platform yang menghubungkan sumur dengan anjungan produksi.
Universitas Mercu Buana 7 Gambar 4.4 Whellhead Platform
Tabel 4.3 Data Beban Whellhead Platform Bravo (WHP-B)
No Beban (Load) Tegangan (Volts) (Watts) Daya Jumlah Total
1 Main Motor Control Center Room 480 68,614 KW 1 68.614 KW
Equipment
2 HVAC Condensing 480 10 HP 2 14.92 KW
3 Clean Up Pump 480 5 HP 2 7.46 KW
4 Scale Inhibitor Injection Pump 480 3 HP 2 4.476 KW
5 Diesel Transfer Pump 480 5 HP 1 3.73 KW
6 Fresh Water Pump 480 5 HP 1 3.73 KW
7 Jet Water Pump 480 100 HP 1 74.6 KW
8 Air Handling Unit Pump 480 3 HP 2 4.476 KW
Universitas Mercu Buana 8
10 Hydrate Inhibitor Injection Pump 480 2 HP 2 2.984 KW
11 Air Compressor Cooler 480 2 HP 2 2.984 KW
12 Instrument Utility Air Compressor 480 40 HP 2 59.68 KW
JUMLAH 249.146 KW
Note : 1 HP (Horse Power) sama dengan 746 watts = 0,746 KW Maka total daya dari ketiga anjungan adalah :
661.3675 + 1,144.346 + 249.146 = 2,054.8595 KW
4.1.2 Pembangkit Listrik
Keseluruhannya berupa package container dengan ukuran panjang 8.763 meter, lebar 2.591 meter dan tinggi 3 meter. Ruangan atau bangunan tersendiri tersebut terbuat dari plat baja setebal 1.11 cm. Jarak antara package turbin generator adalah 2.5 meter.
Universitas Mercu Buana 9 4.1.3 Peralatan Penunjang Pembangkit
Peralatan penunjang pembangkit yang ada pada Central Processing Platform adalah :
a. Brushless Exciter
Brushless Exciter adalah penguat yang memberikan penguatan pada rotor yang
tidak memerlukan slipring atau sikat yang tidak menimbulkan api. Alat ini sangat cocok dipakai untuk daerah pengeboran minyak karena aman dari percikan api.
b. Air Filter
Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke dalam kompresor.
c. Neutral Grounding Resistor
Neutral Grounding Resistor adalah tahanan yang dipasang antara titik netral
trafo dengan pentanahan, dimana berfungsi untuk memperkecil arus gangguan.
Resistance dipasang pada titik neutral trafo yang dihubungkan Y (bintang/wye). d. Circuit Breaker
Circuit breaker atau Pemutus Tenaga (PMT) adalah suatu peralatan pemutus
rangkaian listrik pada suatu rangkaian listrik pada semua kondisi, juga termasuk arus hubung singkat, sesuai dengan ratingnya. Juga pada kondisi tegangan normal maupun tidak normal. Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu PMT agar dapat melakukan hal diatas, adalah sebagai berikut :
1. Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara terus menerus. 2. Mampu memutuskan dan menutup jaringan dalam keadaan berbeban
maupun terhubung singkat tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus tegangan itu sendiri.
3. Dapat memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi agar arus hubung singkat tidak sampai merusak peralatan sistem, membuat sistem kehilangan kestabilan dan merusak pemutus tegangan itu sendiri.
Universitas Mercu Buana 10 4.2. Analisa Data
Pada pembahasan ini dilakukan analisa data yang ada pada Central Processing
Platform. Analisa data yang dilakukan adalah :
1. Analisa Beban Daya. 2. Analisa Sistem Distribusi. 3. Analisa Turbin.
4. Analisa Generator. 4.2.1 Beban Daya
Beban daya yang ada Central Processing Platform (CPP) Offshore Processing
Facilities lapangan minyak Ujung Pangkah semenjak beroperasi sampai saat ini
tidak mengalami perubahan yang berarti, karena segala sesuatunya telah diperhitungkan sebelum dilakukan produksi minyak. Sebaliknya yang terdapat ada penurunan beban, hal tersebut dikarenakan kuantitas produksi yang semakin lama atau pada waktu tertentu mulai berkurang dan cenderung habis. Mengingat energi yang diproduksi adalah energi yang tidak dapat diperbaharui, sehingga dapat dikatakan penambahan beban di lapangan minyak Ujung Pangkah tidak ada.
Berikut ini adalah tabel perbandingan perhitungan beban Full Load dan pembacaan meter beban :
Tabel 4.4 Total Beban Keseluruhan
NO NAMA ANJUNGAN BEBAN FULL LOAD
1 LIFT GAS PLATFORM (LGP) 661.3675
2 DRILLING PRODUCTION PROCESS 1144.36 ALPHA (DPP-A)
3 WHELLHEAD PLATFORM BRAVO 249.16
(WHP-B)
JUMLAH 2054.8595
Maka perhitungan efisiensi dari pembangkit dilihat dari daya yang tersedia dan beban yang ada yaitu :
Universitas Mercu Buana 11 Daya yang tersedia = 3500 KW x 2 pembangkit = 7000 KW
Efisiensi pada saat beban Full Load :
Dari perhitungan yang diperoleh, dapat dilihat bahwa persediaan daya di
Central Processing Platform (CPP) lapangan minyak Ujung Pangkah masih lebih dari
cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik pada proses produksinya yang secara terus menerus. Bahkan penambahan beban pun masih dapat dilakukan walaupun relative tidak ada.
4.2.2 Sistem Distribusi
Pembangkit listrik di Central Processing Platform (CPP) lapangan minyak Ujung Pangkah melayani tiga buah anjungan sekaligus dengan sistem distribusi radial interkoneksi. Dengan adanya dua buah pembangkit yang berjalan bersama dapat saling memberi supply atau pasokan jika salah satu pembangkitnya mengalami pemutusan hubungan listrik (shut down). Pembangkit berada pada anjungan Lift Gas Platform (LGP). Dua anjungan lainnya yaitu Drilling Production
Process Alpha (DPP-A) yang dihubungkan dengan jembatan penghubung sepanjang
kurang lebih 100 meter dari Lift Gas Platform (LGP), serta anjungan lainnya adalah
Whellhead Platform Bravo (WHP-B) yang berjarak 3500 meter (3,5 Km).
Universitas Mercu Buana 12 Dari tegangan generator yang dihasilkan sebesar 4160 V, untuk kebutuhan dianjungan Lift Gas Platform (LGP) diturunkan menjadi 480 V dengan dua (2) buah
transformator step down dengan rating tegangan 4160 V/480 V dengan daya
masing-masing 2000 KVA.
Dianjungan Drilling Production Process Alpha (DPP-A) tegangan 4160 V langsung digunakan untuk kebutuhan Vapor Recovery Unit (VRU) Compressor yang berjumlah dua (2) buah. Untuk kebutuhan peralatan yang lainnya tegangan diturunkan menjadi 480 V dengan 2 buah transformator step down dengan rating 4160 V/480 V dengan daya masing-masing 200 KVA.
Gambar 4.7 Drilling Production Process Alpha (DPP-A)
Pada anjungan Whellhead Platform Bravo (WHP-B), kebutuhan daya listrik dikirim langsung dengan kabel bawah laut (Subsea Power Cable) sepanjang 4000 meter (4 Km) dengan tegangan 4160 V, yang diturunkan dengan transformator step
down dengan rating 4160 V/480 V untuk memenuhi kebutuhan peralatan listrik
Universitas Mercu Buana 13 Gambar 4.8 Whellhead Platform
4.2.3 Turbin
Analisa data yang dilakukan pada turbin adalah pada pada sistem kebutuhan udara dimana dilakukan perhitungan keperluan bahan bakar, panjang pipa emisi gas buang dan pemakaian bahan bakar sehari-hari dan total pemakaian bahan bakar untuk satu bulan selama produksi dilakukan.
1. Sistem Kebutuhan Udara
Kegunaan sistem pemasukan udara adalah untuk menyediakan udara yang diperlukan bagi pembakaran bahan bakar. Udara yang diperlukan generator masuk ke saluran udara melalui saringan udara. Saringan udara ini berfungsi untuk menangkap debu, pasir dan benda asing yang terdapat diudara bebas yang mana dapat menyebabkan katup kotor, keausan cincin torak dan lapisan silinder. Saringan udara masuk terutama diperlukan dalam instalasi daya yang udaranya mengandung debu dan pasir.
Universitas Mercu Buana 14 Sistem kebutuhan udara yang digunakan di turbin generator ini adalah sebagai berikut. Pada saat mesin mulai berputar, dimana udara telah masuk kedalam turbin melalui inlet menuju kompresor, maka kompresor akan mulai bekerja untuk menghasilkan tekanan. Udara akan diteruskan ke ruang bakar untuk memenuhi kebutuhan pembakaran. Selain menuju ruang pembakaran, udara dari kompresor digunakan untuk mendinginkan rotor kompresor dan turbin, pada tujuan akhirnya udara tersebut akan keluar melalui peredam suara.
Urutan kerja dari sistem kebutuhan udara pada turbin diantaranya adalah sebagai berikut :
- Turbin mulai berotasi (cranking)
- Kompresor bekerja sehingga mulai menghasilkan udara bertekanan. - Pembakaran terjadi.
- Pcd (Tekanan kompresor pada 11th
- Air/Oil seals diberi tekanan untuk membantu kerja sistem pelumasan.
stages / Compressor Discharge Pressure) mengatur kontrol valve bahan bakar. Pcd juga berfungsi untuk member signal kepada kinerja Bleed Air Valve.
- Bleed air valve mulai menutup setelah kecepatan turbin 62% turun dan tekanan signal dari Pcd 22 PSI, Bleed air valve akan menutup rapat setelah kecepatan turbin 75% atau tekanan Pcd 42 PSI.
- Udara dingin masuk untuk mendiginkan turbin. - Turbin bekerja pada kecepatan operasinya.
Universitas Mercu Buana 15 Gambar 4.9 Skema Sistem Kebutuhan Udara Turbin
Perhitungan kebutuhan udara untuk keperluan pembakaran bahan bakar adalah sebagai berikut :
(4.1) Dimana : Mta – 11,5 + 34,5 + 4,32 massa udara secara teoritis (kg)
C, H, O, S kandungan dalam bahan bakar dengan keterangan C : Karbon (%)
H : Hidrogen (%) O : Oksigen (%) S : Belerang (%)
Untuk kandungan dalam bahan bakar adalah : C : 85.6 %
H : 12 % O : 0.6 % S : 0.35 %
Universitas Mercu Buana 16 Dengan demikian :
(4.2) = 9.844 + 4. 114 + 0. 015
= 13.973 Kg.
Untuk daya mesin sebesar 3500 KW maka : Kebutuhan udara =
(4.3a) Dimana : fc : Spesifikasi komsumsi bahan bakar (1/KWH)
P : Daya pompa bahan bakar (KW)
Bj : Berat jenis udara yaitu sebesar 1.29 (Kg/m³) Maka diperoleh
=
= 148,756.125 m³/Jam
Untuk kebutuhan daya sebesar mesin sebesar 1800 KW (Full Load) maka : Kebutuhan udara =
(4.3b) Maka diperoleh =
= 76,503.145 m³/Jam.
Untuk perhitungan pembuangan gas yaitu sebagai berikut :
(4.4) Dimana : P = Tekanan untuk mendorong gas buang sebesar 1 atm
= 1.033 x 10⁴ Kgf/m²
ρ =
Universitas Mercu Buana 17 R = Konstanta gas yaitu 29.73
T = Suhu udara (K) Kerapatan udara pada 29° C adalah :
ρ
udara 29° C == 1.150 Kg/m³ Kerapatan udara pada 300° C :
ρ =
udara 300° C == 0.606 Kg/m³
Maka panjang dari pipa buang adalah :
L = P (ρ udara – ρ gas) (4.5)
Dimana : L = Panjang pipa buang
P = Tekanan untuk mendorong gas buang ρ udara = Kecepatan udara (Kgf/m³)
ρ gas = Kecepatan gas (Kgf/m³) Maka diperoleh :
Universitas Mercu Buana 18 Dari tampilan operation summary, yang diperoleh dilapangan pemakaian bahan bakar untuk masing-masing turbin Alpha dan Turbin Bravo untuk komsumsi bahan bakar gasnya adalah 3.4121 MBTU dengan perincian sebagai berikut :
- Turbin Alpha
Daya yang dihasilkan selama 1 hari rata-rata 650 KWH/hari.
Komsumsi bahan bakar = 3.4121 MBTU/KWH (4.6a) Dimana satuan komsumsi bahan bakar adalah :
BTU = British Thermal Unit CF = Cubic Feet
SCF = Standard Cubic Feet
MSCF = Million Standard Cubic Feet MBTU = Million British Thermal Unit
MMBTU = Million Metric British Thermal Unit BSCF = Billion Standard Cubic Feet
BOPD = Barrel of Oil Per Day
MMSCFD = Million Metric Standard Cubic Feet per Day Adapun korelasinya adalah :
1 CF : 1 BTU 1 SCF : 1000 BTU = 0, 00004 Ton = 0,293 Kwh 1 MSCF : 1000 CF 1 MMSCF : 1000000 CF 1 BSCF : 1000000000 CF 1 MBTU : 1000 BTU 1 MMBTU : 1000 MBTU = 1 MSCF Dengan demikian 1 MMSCF = 1 x 10⁶ BTU
Data tersebut diatas berdasarkan sistem international yang dipakai untuk memproduksi gas alam dalam satuan hari yang digunakan oleh perusahaan minyak dan gas di seluruh dunia.
Universitas Mercu Buana 19 Maka diperoleh:
= 3.4121 x 10⁶ x 0.252 kCal = 859,824 kCal
Bahan bakar yang dibutuhkan = 3.4121 BTU/KWH x 650 KWH/hari = 2217.865 MBTU/hari.
Dengan demikian bahan bakar gas yang dibutuhkan dalam 30 hari atau satu bulan adalah : 2217.865MBTU x 30 hari = 66535.95 MBTU.
- Turbin Bravo
Daya yang dihasilkan selama 1 hari rata-rata = 720 KWH/hari
Komsumsi bahan bakar = 3.4121 MBtu/KWH (4.6b) = 3.4121 x 10⁶ x 0.252 kCal
= 859,824 kCal
Bahan bakar yang dibutuhkan = 3.4121 MBtu/KWH x 720 KWH/hari = 2456.712 MBtu/hari.
Dengan demikian bahan bakar gas yang dibutuhkan dalam 30 hari atau satu bulan adalah : 2456.712MBTU x 30 hari = 73701.36 MBTU.
Jadi kebutuhan bahan bakar gas untuk pembangkit setiap harinya yaitu = 2217.865 MBtu/hari + 2456.712 MBtu/hari
= 4674.577 MBtu/hari.
Maka untuk keperluan bahan bakar gas yang digunakan dalam satu bulan oleh kedua turbin gas tersebut adalah : 66535.95 MBTU + 73701.36 MBTU = 140237.31 MBTU.
Sedangkan hasil gas produksi setiap harinya dilapangan minyak Ujung Pangkah yaitu = 90 MMSCFD x 1.036 x 10⁶
= 93.24 x 10⁶ MBtu/hari.
Maka presentase pemakaian bahan bakar gas dari hasil produksi perhari adalah ({4674.577 MBtu/hari} / {93.24 x 10⁶ MBtu/hari}) x 100% = 0.050%.
Universitas Mercu Buana 20 Spesifikasi bahan bakar gas pada pembangkit turbin gas Central Processing
Platfom (CPP) adalah : Methane : 98.61 % Nitrogen : 0.44 % Carbon Dioksida : 0.44 % Ethane : 0.40 %
Komponen gas lainnya (Propane, Iso Butane, N-Butane, i- Pentane) : 0.11 %
4.2.4 Generator
Pada Central Processing Platform (CPP) PT. HESS (Indonesia-Pangkah) Ltd, generator bekerja secara pararel. Kerja pararel generator dikontrol melalui sebuah panel sinkronisasi. Kerja pararel dilakukan secara otomatis setelah mendapatkan signal dari kedua turbine generator package setelah running. Berikut cara operasi pertama kali panel sinkronisasi :
Posisi Engine Speed Switch pada kontrol panel turbin dan posisi Pararel Switch pada panel circuit breaker dipastikan berada pada posisi on. Hal tersebut juga dapat dilihat dengan menyalanya lampu petunjuk pada masing-masing panel.
Letak posisi Load Control Switch pada unit Control System berada pada posisi
on yang di indikasikan dengan nyala lampu Load Control Lamp.
Pada panel sinkronisasi pastikan posisi Load Control Switch berada pada petunjuk Auto.
Jika kedua turbine generator package running secara bersamaan, maka secara otomatis bekerja pararel setelah mencapai kecepatan 100 %.
Pemilihan tegangan untuk generator yang terdapat pada Central Processing
Platfom (CPP) lapangan minyak Ujung Pangkah adalah :
(4.7) V Generator =
Universitas Mercu Buana 21 Dimana : P = Daya dalam satuan watt
V = Tegangan dalam satuan volts I = Arus dalam satuan Ampere
= 3 phasa Maka diperoleh : = =
= 4209.846 Volts.
Tegangan tersebut sesuai dengan tegangan kerja generator yaitu sebesar 4160 Volts.
