PERHITUNGAN METER GAS BUMI MENGGUNAKAN TURBIN METER

(1)

PERHITUNGAN METER GAS BUMI MENGGUNAKAN TURBIN METER

Ricardo Limongan¹, Roni Heru Triyanto^1*

1Teknik Instrumentasi Kilang, PEM Akamigas, Jl. Gajah Mada No.38, Cepu, Kab. Blora, 58315

ABSTRAK

PT.X merupakan perusahaan swasta di bidang perakit alat rekayasa metering oil and gas. Salah satu project yang dilaksanakan oleh PT.X yaitu merancang Turbine meter untuk PT.X guna memenuhi kebutuhan dari PT.X ,dimana untuk data proses akan diberikan oleh pelanggan untuk membuat Basic Design Meter Gas Turbine dengan minimum flow sebesar 673 𝑁𝑚3/ℎ, normal flow 900 𝑁𝑚3/ℎ dan maksimal flow 2500 𝑁𝑚3/ℎ. Kemudian Inlet dan Outlet pada turbine meter di akan menggunakan excel dari merek RMG untuk menentukan penggunaan inlet dan outlet diameter pipa. Hasil yang didapat dari excel dari merek RMG untuk diameter pipa inlet dan outlet berdiameter 80mm ≈ 3 inch.Untuk tipe turbin yang digunakan setelah menginputkan parameter ke Excel merek RMG didapat tipe G100 memiliki kapabilitas untuk jumlah flowrate yang diinginkan PT.X yaitu sebesar 1.5 MMSCFD. Kemudian pada proses commissioning hasil pembacaan pada EVC dibandingkan dengan hasil perhitungan manual menggunakan persamaan AGA7(American Gas Assosiation).Hasil pada EVC(Electronic Volume Corrector) didapatkan nilai yaitu sebesar 784,800 𝑁𝑚3/ℎ untuk perhitungan manual AGA7 sebesar 777,019 𝑁𝑚3/ℎ untuk error dari turbine meter yang telah dirancang yaitu sebesar 0,992%. Berdasarkan AGA7 batas maksimal error pada turbine meter yaitu sebesar 1%, dan error yang dihasilkan masih berada di batas toleransi yang diperbolehkan.

Kata Kunci :Metering, Turbin, commisioning, error.

1. PENDAHULUAN

Perkembangan industri oil and gas di Indonesia semakin besar yang menyebabkan dibutuhkannya alat ukur yang bisa diandalkan dalam mengukur suatu parameter di suatu proses. Minyak bumi merupakan salah satu sumber energi yang masih digunakan hingga sekarang. PT.X merupakan salaha satu perusahaan jasa konsultan keteknikan, perakit perekayasa sistem alat ukur, inspeksi dan pengujian kinerja “tidak merusak (Non- Destructive Testing)” dalam rangka proses sertifikasi instalasi & peralatan pada kegiatan usaha minyak, gas bumi, serta panas bumi di seluruh Indonesia. Di dalam sebuah industri dibutuhkan alat metering untuk mengukur flowrate yang akan digunakan di dalam proses industri. Flow Meter adalah instrumen peralatan untuk mengukur jumlah laju aliran fluida dalam hal ini (Gas dan/atau Minyak Bumi) yang mengalir dalam pipa penyalur dengan fasilitas alat ukur utama dan alat perlengkapannya. Turbine Flow Meter adalah alat pengukur Gas Bumi mengacu standard American Gas Association Report 7 (AGA-7) edition 1985 atau revisi terakhir dan the International Organization of Legal Metrology (OIML) R137-1 edition 2006 yang digunakan oleh perusahaan industri pada kegiatan usaha migas dalam rancang bangun pemasangan sistem alat ukur meter turbin gas bumi. Prinsip kerja Turbin Meter data dipasang pada pipa penyalur fluida dengan kelengkapan fasilitas pelurus aliran “straigthening vane” untuk menimbulkan aliran laminer, syarat teknis minimum untuk instalasi Turbin Meter terhadap antar flange pipe adalah 5 x D (Diameter dari pipa), semakin jauh jarak penempatannya akan lebih baik dapat menghasilkan aliran yang stabil. Aliran gas pada pipa penyalur yang dipasang alat ukur jenis Turbin Flow Meter dan Alat Perlengkapannya (Sistem Alat Ukur Meter Gas Turbin) akan dapat mendeteksi jumlah volume aliran gas pada waktu tertentu dengan

(2)

putaran rotor turbin akan membangkitkan signal pulse secara proportional dengan jumlah volume gas yang diukur.

2. METODE

A. Desain Proses dan Spesifikasi Teknis

Dalam rancangan Sistem Alat Ukur Meter Turbin Gas harus memperhatikan syarat teknis, data variabel proses yang disampaikan oleh calon pengguna/pemakai antara lain:

• Pressure Base (Psi)

• Operation Pressure (Minimum, Normal, Maksimum)

• Temperature Base (^oF)

• Operation Temperature (Minimum, Normal, Maksimum)

• Composition Gas (%)

• Flow Rate (Minimum, Normal, Maksimum) B. Menentukan Flowrate Turbin Meter

Flow rate turbin meter dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan dari AGA 7. Berikut Persamaannya :

Qb=QmPf/Pb×Tb/Tf×Zb/Zf……...(1) Qb = Flow rate kondisi standar (𝑚3/ℎ)

Qm = Flow rate kondisi pengukuran (𝑚3/ℎ) Pm = Tekanan kondisi pengukuran (Psia) Pb = Tekanan kondisi standar (14,7 Psia) Tb = Suhu kondisi standar (60 ℉)

Tm = Suhu kondisi pengukuran (℉) Zf = Flowing Compressibility factor Zb = Base Compressibility factor

C. Rumus menentukan Diameter pipa inlet dan outlet Turbin meter

Dalam menentukan diameter inlet dan pipa MR/S, kita perlu untuk memenuhi standar kecepatan aliran gas yang telah ditentukan, yaitu pada inlet MR/S, kecepatan aliran gas sebelum melewati filter gas sebesar 20 m/detik pada tekanan inlet minimum, dan kecepatan maksimum aliran gas pada outlet MR/S, dan setelah filter sebesar 40 m/detik pada tekanan outlet minimum. Selanjutnya dapat ditentukan diameter inlet dan diameter outlet dengan rumus sebagai berikut :

𝐷 √_{𝑉𝑚𝑎𝑥 ×𝑝}^{354 ×𝑄} ………...………...…(2) D = Diameter Pipa (mm)

Q = Aliran Gas (m3/jam)

V = Kecepatan aliran gas (m/detik) P = Tekanan gas (Bar)

D. Accuracy Turbin Meter

flow pada saat commisioning. Untuk menghitung range dari akurasi ini menggunakan persamaan berikut:

(3)

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡 𝑓𝑢𝑙𝑙 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒 =𝑚𝑒𝑎𝑠𝑢𝑟𝑒𝑑 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒− 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒

𝑆𝑝𝑎𝑛 × 100…………..……...(3) 3. PEMBAHASAN

A. Perancangan awal turbin

Maka perancangan Turbine Meter harus didesain dengan maksimal. dengan mengetahui identifikasi parameter yang diberikan pembeli kita dapat mengetahui dan merancang :

Tabel 1 . Basic Design Meter Gas Turbine.

Description

SI IMPERIAL

Nominal Unit Nominal Unit

Base pressure 1.01559 Bar 14.73 Psia

Base Temperature 15.5 Deg C 60 Deg F

Minimmum Flow 673 𝑁𝑚³/ℎ 0.6 MMSCFD

Normal Flow 900 𝑁𝑚³/ℎ 0.7 MMSCFD

Maximum Flow 2500 𝑁𝑚³/ℎ 2.2 MMSCFD

Minimun Pressure 16 Bar 232.2 Psig

Normal Pressure 18 Bar 261.2 Psig

Maximum Pressure 23 Bar 333.8 Psig

Minimum Temperature 30 Deg C 60 Deg F

Normal Temperature 37 Deg C 75 Deg F

Maximum Temperature 60 Deg C 90 Deg F

B. Ukuran Diameter pipa inlet dan outlet

Selanjutnya dapat ditentukan diameter pipa outlet dengan menggunakan software excel RMG dari honeyweel.Setelah menginputkan nilai pada software RMG akan didapatkan hasil untuk nilai Inlet dan Outlet size seperti ini

(4)

Tabel 2. Inlet size calculation

Operating Pressure (bar) Flow rate Qn :(𝑁𝑚³/ℎ) Required line size (mm)

25 2500 41

26 2500 40

Tabel 3. Outlet size calculation

Operating Pressure (bar) Flow rate Qn :(𝑁𝑚³/ℎ) Required line size (mm)

16 2500 51

18 2500 48

23 2500 43

Dari hasil di atas dikarenakan requirment line sizenya lebih dari 50 maka dipilih line size DN = 80 mm.

C. Pemilihan tipe turbin meter yang akan digunakan

Untuk pemilihan tipe turbine akan bisa kita lihat juga pada perhitungan Excel dari merek RMG, berikut ini hasilnya setelah menginputkan parameter data proses.

Gambar 1. Output tipe Turbin Yang digunakan

Dari hasil RMG berikut spesifikasi dari Turbine meter yang akan digunakan Performance:

• Tipe : G100

• Min Flow rate : 13 𝑚³/ℎ

• Maks Flow rate : 250 𝑚³/ℎ

• Flange Pressure rating : ANSI 300 RF

D. Membandingkan Perhitungan AGA7 dengan EVC

Didalam perancangan meter gas turbine kita akan menghitung Flow rate yang mengalir dalam kondisi base menggunakan persamaan dari AGA7 dan akan dibandingkan dengan hasil yang terbaca di EVC pada saat commissioning yaitu

(5)

sebesar 784,800 𝑚3/ℎ . Berikut persamaan yang digunakan : Qb = Qm Pf/Pb×Tb/Tf×Zb/Zf

Qb = 40,100 20,8945/1,0156×540,270/556,308×0,9698 = 40,100 × 20,5735525798 × 0,97117066465 × 0,9698 = 777,019 𝑚3/ℎ

E. Akurasi dari Turbin meter

Untuk mencari nilai error kita perlu megetahui nilai actual flowrate dengan hasil pengukuran flowrate pada turbin. Flowrate actual yang didapat pada saaat commissioning yaitu sebesar 𝟕𝟖𝟒,𝟖𝟎𝟎 Nm^𝟑/h dan hasil pengukuran pada turbinyaitu sebesar 𝟕𝟕𝟕, 𝟎𝟏𝟗 Nm^𝟑/h. Setelah itu kita dapat menggunakan persamaan berikut untuk mencari nilai error pada turbin.

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡 𝑓𝑢𝑙𝑙 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒 =𝑚𝑒𝑎𝑠𝑢𝑟𝑒𝑑 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒 − 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒

𝑆𝑝𝑎𝑛 × 100

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡 𝑓𝑢𝑙𝑙 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒 =777,01 − 784,800

784,800 × 100 = −0,993%

Karena nilai error tidak lebih dari 1% maka turbine meter yang digunakan sudah sesuai dengan standar AGA7. Untuk SK Dirjen migas Nomor 8631 Tahun 2008.

F. Identifikasi Meter

Secara pabrikasi turbine gas meter untuk pelanggan industri menggunakan kode G.X untuk menentukan kode X kita perlu mengidentifikasi jumlah flowrate yangdibutuhkan pada kapasitas meter, dan parameter yg dibutuhkan adalah Po ( Tekanan Operasi) = 19.3 bar Qmax =1765 𝑚³/ℎ setelah itu kita bisa menggunakan persamaan berikut untuk mengidentifikasi jumlah flowrate yang dibutuhkan

𝑄 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 (𝑃𝑜 + 1.01325

𝑄 = 1765 𝑚³/ℎ

Po (tekanan operasi)= 19.3 bar

𝑄 = 1765

(19,3 + 1,01325) 𝑄 = 86.9 𝑚³/ℎ

G. Menentukan diameter inlet dan outlet secara manual

Dalam menentukan diameter inlet dan outlet pada turbine meter kita bisa menggunakan rumus weymouth berikut persamaan formula weymouth :

𝐷 = √ 354 × 𝑄 𝑉𝑚𝑎𝑥 × 𝑝

• Inlet pressure 25 𝐷_{𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡} = √^{354 ×2500}_{20,8 ×25}

(6)

𝐷_{𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡} = √⁸⁸⁵⁰⁰⁰

520

𝐷_{𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡} = √1.701,9 𝐷_{𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡} = 41,22 𝑚𝑚

• Inlet pressure 26

𝐷_{𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡} = √^{354 ×2500}_{20,8 ×26} 𝐷_{𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡} = √⁸⁸⁵⁰⁰⁰_540,8 𝐷_{𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡} = √1.636,8 𝐷_{𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡} = 40,4 𝑚𝑚

• Outlet pressure 16

𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = √^{354 ×2500}_{20,8 ×16} 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = √⁸⁸⁵⁰⁰⁰_332,8 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = √2659,2 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = 51,6 𝑚𝑚

• Outlet pressure 18 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = √^{354 ×2500}_{20,8 ×18} 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = √⁸⁸⁵⁰⁰⁰_374,4 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = √2363,7 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = 48,6 𝑚𝑚

• Outlet pressure 23 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡}= √^{354 ×2500}_{20,8 ×23} 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = √⁸⁸⁵⁰⁰⁰_478,4 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = √1849,9 𝐷_{𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡} = 43,01𝑚𝑚

H. Perbandingan hasil secara manual dengan Excel RMG

Dari hasil yang telah didapatkan akan dibuat table untuk membandingkan apakah telah sesuai antara perhitungan secara manual dengan menggunakan software Excel RMG.

(7)

Tabel 4. Perbandingan Hasil secara Manual dengan Excel RMG

Jenis Perhitungan Manual Excel RMG Error

Tipe Turbin G100 G100 -

Inlet size pressure 25 41,2 𝑚𝑚 41 0.2

Inlet size pressure 26 40,4 𝑚𝑚 40 0.4

Outlet size pressure 16 51,6 𝑚𝑚 51 0.6

4. SIMPULAN

Dari hasil penulisan Kertas Kerja Wajib ini, Kesimpulan yang bisa diambil oleh penulis antara lain Minimum Flow = 0.6 MMSCFD Normal Flow = 0.7 MMSCFD Maximum Flow= 2.2 MMSCFD Diameter inlet = 80mm Diametr Outlet = 80mm Tipe turbin= vemmtec G100 Error= -0.992% dan Perancangan Turbin meter berhasil karena memenuhi tingkat akurasi yang sesuai dengan standar AGA7 pada saat commissioning.

5. DAFTAR PUSTAKA

[1] American Petroleum Institute. 1992. “MPMS; Chapter 5.1 Metering: General Considerations for Measurement by Meters ”. Washington DC: American Petroleum Institute.

[2] American Gas Association Chapter 7 Transmission Measurement Committee Report No 7.1993. Measurement of Fuel Gas By Turbine Meter

[3] ---.2021. “ Profil Perusahaan PT.Ansi Mega Instrumenindo”. Makasar: PT.

Ansi Mega Instrumenindo.

[4] ---. 2021. “P&ID Project PT.Ansi Mega Instrumenindo”. Makasar: PT.Ansi Mega Instrumenindo.

[5] ---. 2020. “Alat ukur migas.090520.pdf”. Cepu: PEM Akamigas.