STUDI RELIABILITY, SAFETY, DAN QUALITY PADA WASTE HEAT BOILER (WHB)
DI PT.PETROKIMIA GRESIK
Oleh :
Andhika Bagus P (NRP. 2406 100 043)
Pembimbing:
1. Ir. Ronny Dwi Noriyati, M.Kes 2. Dr. Ir. Totok Soehartanto, DEA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
Latar Belakang
Waste Heat Boiler (WHB) merupakan komponen penting bagi proses di pabrik 1 (urea)
WHB trip Pabrik 1 shutdown
Latar Belakang
Umur Waste Heat Boiler yang sudah tua
harus dianalisa keandalan Instrumentasinya
Permasalahan
• Bagaimana menentukan tiap-tiap loop pengendalian dalam sistem Waste Heat Boiler PT. Petrokimia Gresik
• Bagaimana menentukan nilai reliability untuk tiap loop pengendalian
• Bagaimana menentukan PFD pada tiap loop pengendalian
• Bagaimana menentukan tingkat SIL pada Waste Heat Boiler PT.
Petrokimia Gresik
• Bagaimana menentukan kualitas dari process variable pada Waste
Heat Boiler PT. Petrokimia Gresik.
Tujuan penelitian
• Tujuan dari penelitian ini adalah dilakukan analisa kinerja instrumen pada
Waste Heat Boiler melalui perhitungan reliability, safety, dan quality dan
akan dilakukan penentuan nilai Safety Integrity Level-nya.
Batasan Masalah
• Boiler yang dianalisa adalah Waste Heat Boiler PT. Petrokimia Gresik
• Data yang digunakan diperoleh dari data maintenance dan/atau database (OREDA)
• Standard yang digunakan adalah ISA S84.01, IEC 61508, dan IEC 61511
• Hasil penelitian berupa program berbasis Excel yang dapat
menganalisa SIS pada setiap komponen penyusun Waste Heat
Boiler
Metodologi Penelitian
STUDI LAPANGAN & PENGAMBILAN DATA LAPANGAN IDENTIFIKASI INSTRUMEN & KOMPONEN LOOP PERHITUNGAN FAILURE RATE & DISTRIBUSI DATA
EVALUASI RELIABILITY DENGAN PM
PERHITUNGAN PFD & PENENTUAN SIL PENYUSUNAN QUALITY CONTROL CHART
KESIMPULAN
PERHITUNGAN MAINTAINABILITY DAN AVAILABILITY
STUDI LITERATUR
Data maintenance
• Didapatkan data maintenance untuk beberapa instrumen WHB.
Tabel tanggal kerusakan
• Untuk instrumen yang tidak diketahui data
kerusakannya, maka sebagai gantinya, digunakan data failure
rate dari OREDA (Offshore Reliability Data-2002)
Data Proccess Variable
• Data PV merupakan data selama 1 bulan yang didapatkan dari DCS WHB
Data PV
• Data PV ini digunakan untuk membuat grafik quality control.
Studi Literatur
• Reliability :
Probabilitas untuk tidak mengalami kegagalan atau dapat melaksanakan fungsinya selama periode waktu tertentu.
Keterangan :
– F(t) = Cumulative Distribution Function (CDF) – R(t) = Reliability Function
– f(t) = Probability Density Function (PDF)
Studi Literatur (lanj.)
• Fase burn-in (DFR)
– Diakibatkan kerusakan dalam manufaktur, retak saat pengelasan, patah, pengendalian terhadap kualitas yang rendah, serta kontaminasi.
• Fase Useful life (CFR)
– Diakibatkan oleh lingkungan, beban yang tidak tetap, kesalahan manusia, serta kuasa Tuhan
• Fase Wear –out (IFR)
– Diakibatkan oleh
kelelahan, korosi, penuaan, gesekan, dan beban yang berulang.
The Bathtub Curve
Studi Literatur (lanj.)
• PFD =
– Probabilitas suatu sistem akan mengalami kegagalan.
• SIL =
– Safety Integrity Level
PFD
FCEPFD
PLCPFD
SensorLoop SIL equals:
PFD
FCE+ PFD
Sensor+ PFD
PLCSIL =
konversi nilai PFD ke tabel
Studi Literatur (lanj.)
• Quality Control Chart
– membantu menentukan apakah
proses dalam keadaan terkontrol
atau tidak.
LP drum
Loop 1
WHB process
Ammonia
Hydrazine Condensate
Deaerato r
HP drum
Flash Vessel Blowdown Vessel HP Steam
Burner
Loop 2 Loop 3
Loop 4
Loop 5 Loop 6
Loop 1 - LP Drum Level Control
No Loop
Instrumen Tag
Number Location Service Fluide Suplier Type
Body Size
Trim Size
1 LT 22210 LP Drum
LP Drum Level Control
Water/Stea
m Honeywell STD 624 - -
LIC 22210 Control Room
LP Drum Level
Control - Honeywell TDC 3000 - -
LCV 22210 Condensate Line
LP Drum Level
Control Condensate Fisher ET (Globe) 4" 4 3/8"
LP DRUM
FROM CONDENSATE PUMP
LT 22210
LCV 22210
TO HP DRUM
DEAERATOR
LIC 22210
Loop 2 - Deaerator Pressure Control
No Loop
Instrumen Tag
Number Location Service Fluide Suplier Type
Body Size
Trim Size
2 PT 22211 Deaerator
Deaerator Pressure Control
Steam/Wate
r Honeywell STG 644 - -
PIC 22211 Control Room
Deaerator Pressure
Control - Honeywell TDC 3000 - -
PCV 22211
Steam to Deaerator
Deaerator Pressure
Control Steam Fisher EHS (Globe) 1" 3/8"
LP DRUM DEAERATOR
PIC 22211
PT 22211
PCV 22211 FROM HP DRUM
TO HP DRUM
Loop 3 - Steam Temperature Control
No Loop
Instrumen Tag
Number Location Service Fluide Suplier Type
Body Size
Trim Size 3 TT 22227 Main Steam Line
Steam Temperature
Control Steam Sensycon/Degussa TM110F - -
TIC 22227 Control Room
Steam Temperature
Control - Honeywell TDC 3000 - -
TCV 22227
Steam Coolwater Line
Steam Temperature Control
Boiler
Feedwater Fisher EZ (Globe) 1 1/2" 1/2"
FROM BOILER FEED WATER PUMP
TCV 22227 HP SUPERHEATER 2
TO HP STEAM HEADER
TT 22227
TIC 22227
Loop 4 - BFW Flow Control
No Loop
Instrumen Tag
Number Location Service Fluide Suplier Type
Body Size
Trim Size
4 LT 22220 HP Drum
HP Drum Level
Control Steam Honeywell STD 624 - -
FE 22220 BFW Line BFW Flow Water
Simon Lust Engineering/SEIKO
6"/600# RF
Sched 80 - -
FT 22220 BFW Line BFW Flow Water Honeywell STD 120 - -
LIC 22210 Control Room
HP Drum Level
Control - Honeywell TDC 3000 - -
FIRC 22220 Control Room BFW Flow - Honeywell TDC 3000 - -
FCV 22220
Boiler Feedwater Line
HP Drum Level Control
Boiler
Feedwater Fisher ET (Globe) 3"
2 5/16"
HP DRUM
LT 22220
LIC 22220
FROM BOILER FEED WATER PUMP
FT 22220
FIRC 22220 FY
22220
FCV 22220
Loop 5 - Flash Vessel Level Control
No Loop
Instrumen Tag
Number Location Service Fluide Suplier Type
Body Size
Trim Size 5 LT 22241 Flash Vessel
Flash Vessel Level Control
Water/Stea
m Honeywell STD 624 - -
LIC 22241 Control Room
Flash Vessel Level
Control - Honeywell TDC 3000 - -
LCV 22241 Flash Vessel
Flash Vessel Level
Control Water Fisher GL (Globe) 1" 0,8"
FLASH VESSEL
FROM HP DRUM
TO LP DRUM
LT 22241
BLOW DOWN VESSEL
LCV 22241 LIC
22241
Loop 6 – Gas Flow Control
No Loop
Instrumen Tag
Number Location Service Fluide Suplier Type
Body Size
Trim Size 6 PT 22226 Main Steam Line
Main Steam Line
Pressure Steam Honeywell STG 674 - -
TT 22205
Downstream Duct Burner
Exhaust Gas
Temperature Exhaust Gas Sensycon/Degussa TM110F - - PIC 22226 Control Room
Main Steam Line
Pressure - Honeywell TDC 3000 - -
TIC 22205 Control Room
Exhaust Gas
Temperature - Honeywell TDC 3000 - -
FCV 22253 Fuel Train Flow Control Natural Gas Fisher ED 667 (Globe) 3" 3 7/16
TO HP STEAM HEADER PT
22226 PIC
22226
DUCT BURNER
TT 22205 TIC
22205 FX
22223 FUEL GAS SUPPLY
FCV 22253
HP DRUM
Perhitungan Failure Rate & Penentuan distribusi data
• Nilai failure rate dan model distribusi didapatkan dengan bantuan software Reliasoft weibull ++7 dan EasyFit 5.2
TTF = TBF - TTR
MTTF = 849,24 hari
LT 22220
Occurrence Completion TTF TTR
hari hari
01/08/1993 01/08/1993 0 0
06/05/2005 06/05/2005 4293 0,021
19/07/2005 19/07/2005 73,979 0,0625 20/03/2006 20/03/2006 248,9375 0,042 22/11/2006 22/11/2006 249,958 0,0833 12/12/2006 12/12/2006 24,9167 0,0833 01/11/2009 01/11/2009 1053,9167 0,021
Perhitungan Failure Rate & Penentuan distribusi data
• Nilai TTF tadi dimasukkan ke dalam software
• Dicari distribusinya
• Didapatkan :
Reliasoft Weibull++7:
Lognormal 2 parameter EasyFit5.2:
Gen. Extreme Value 3 parameter
BEDA ???
Perhitungan Failure Rate & Penentuan distribusi data
• Nilai MTTF perhitungan dibandingkan dengan MTTF software
• Karena nilai MTTF GEV lebih
mendekati MTTF hasil
perhitungan, maka model yang digunakan adalah distribusi Gen.
Extreme Value
VALIDASI MODEL DISTRIBUSI
MTTF = 849,24 hari perhitungan
MTTF Lognormal=
2324,47 hari
MTTF Gen. Extreme Value=
849,23 hari software
= ?
MTTF
Evaluasi Reliability dengan preventive maintenance
• distribusi exponential λ konstan karakter useful life
• 2 buah instrumen dengan distribusi Gen. Extreme Value dikelompokkan kedalam masa burn-in.
???
• PM masa wear-out
• Masa useful life redundancy
• Masa burn in burn-in testing, QC, screening
Rm(t) < R(t)
T=9
Grafik reliability WHB
tanpa PM Nilai R:
t =365 hari 18%
dengan PM Nilai R:
t =365 hari 0%
Perhitungan Maintainability dan Availability
• Dihitung juga nilai maintainability dan ketersediaan masing-masing instrumen
Occurrence Completion TTF TTR
hari hari
01/08/1993 01/08/1993 0 0
06/05/2005 06/05/2005 4293 0,01 21/03/2006 21/03/2006 318,979 0,042 01/11/2009 01/11/2009 1331,958 0,021
PCV 22211
MTTR = 0,028 hari MTTR
Perhitungan PFD & penentuan SIL
• Didapatkan nilai PFD total = 0,052247 /tahun
• Nilai ini berarti dalam 1 tahun operasi
WHB, kemungkinan WHB gagal adalah sebesar
0,052247 kali
• Konversi nilai PFD ke SIL
didapatkan nilai SIL 1
PFD WHB
Penyusunan Quality Control Chart
• Penyusunan dilakukan dengan 2 cara, dengan menghitung manual, dan menggunakan bantuan sotware Minitab 14
74.88 74.9 74.92 74.94 74.96 74.98 75 75.02 75.04 75.06 75.08
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Axis Title
Grafik Quality LC 22210
sample UCL LCL x dbl bar
UCL = 75,0635 Mean = 75,0029 LCL = 74,94231
