analisis keandalan pada boiler pltu dengan...
TRANSCRIPT
Weta Hary Wahyunugraha
2209100037
Teknik Sistem Pengaturan Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013
Analisis Keandalan Pada Boiler PLTU
dengan Menggunakan Metode Failure
Mode Effect Analysis (FMEA)
Bab I
Pendahuluan
Latar Belakang • Boiler merupakan salah satu peralatan penting dalam
pembangkitan tenaga listrik
• Keluaran boiler harus selalu konsisten dalam masa operasi
peralatan
• Penurunan kinerja dari boiler yang disebabkan oleh kegagalan
yang terjadi pada masa operasi
• Belum adanya sistem informasi yang mencakup kejadian
kegagalan pada masa operasi boiler dan peralatan
pendukungnya.
Pendahuluan
Permasalahan • Adanya kegagalan yang terjadi pada boiler mempengaruhi
kinerja dari boiler tersebut.
• Kegagalan sebuah peralatan yang berdampak pada peralatan
lain atau kegagalan tersebut disebabkan oleh kegagalan sebuah
peralatan.
• Tidak tersedianya informasi yang cukup untuk mendukung
kegiatan perawatan dan perbaikan komponen.
• Dalam kegiatan perawatan belum terdapat prioritas perawatan
terhadap peralatan yang memiliki dampak besar terhadap
keberlangsungan sistem.
Pendahuluan
Batasan Masalah • Data yang digunakan berupa data bentuk kegagalan dan time
to failure dari tiap-tiap peralatan boiler dan sistem
pendukungnya yang didapat dari PT. Indonesia Power.
• Analisis yang dilakukan yaitu secara kuantitatif dengan
matematis perhitungan keandalan dan secara kualitatif dengan
metode FMEA
• Perawatan peralatan yang dilakukan harus diprioritaskan
menurut keandalan dari peralatan.
• Sistem pendukung yang digunakan yaitu menggunakan bahasa
program PHP dan MySQL berdasarkan masukan data
kerusakan serta hasil analisis sesuai dengan FMEA worksheet.
Pendahuluan
Tujuan Penelitian • Mengidentifikasikan failure mode, failure cause, dan failure
effect dari kegagalan fungsi, menentukan komponen-
komponen kritis ,meningkatkan keandalan peralatan.
• Memberikan informasi kepada penggguna tentang adanya
kegagalan sehingga mencegah kegagalan untuk berikutnya.
• Mengidentifikasi sejauh mana tingkat kefatalan, keseringan
kejadian dan sistem deteksi untuk mendukung nilai keandalan
peralatan.
Pendahuluan
Bab II
Dasar Teori
• Boiler
Dasar Teori
• Boiler Walltube, Boiler Insulation, Furnace, Main burner, Soot blower system,
Mechanical Safety Valve, Boiler Drum, FD Fan
Dasar Teori
• Boiler Feed Pump (BFP) • Pompa, Discharge Motor Valve, Inlet Strainer ,Motor, Bearing motor,
Stator motor, Mechanical Seal, Rotor Motor, Control System
Dasar Teori
• Marine Fuel Oil Pump Pompa, Motor ,Line piping & auxiliries, Heater Set, MFO
Header
Dasar Teori
• Superheater
• Air Heater
Elemen Air Heater, Bearing, Radial Seal, Air Heater Motor
Dasar Teori
• Keandalan Probabilitas bahwa suatu sistem tersebut berfungsi dengan baik untuk
melakukan tugas tertentu.
Keandalan suatu sistem merupakan ukuran probabilitas yang merupakan
fungsi dari waktu sehingga untuk mengetahui keandalan sistem tersebut
diperlukan suatu fungsi yang disebut fungsi keandalan atau R(t).
• Mean Time To Failure Keandalan dari suatu sistem seringkali diberikan dalam bentuk angka yang
menyatakan ekspektasi masa pakai sistem tersebut, yang dinotasikan E [T]
dan sering disebut dengan rata-rata waktu kerusakan atau Mean Time To
Failure (MTTF)
Dasar Teori
• Laju Kerusakan • Laju kerusakan (h(t)) menyatakan banyaknya kerusakan yang terjadi tiap
satuan waktu atau laju proporsi kerusakan sesaat untuk komponen yang
bertahan sampai dengan saat itu.
• Karakteristik kerusakan
DFR ( Decreasing Failure Rate)
CFR ( Constant Failure Rate )
IFR ( Increasing Failure Rate)
Dasar Teori
• Model Probabilitas Komponen
Distribusi Weibull 2 parameter
Distribusi ini dikembangkan oleh Weibull. Fungsi keandalannya diberikan
sebagai berikut:
Di mana :
= disebut dengan slope/kemiringan dari fungsi Weibul. > 0.
= disebut scala parameter (menentukan karakteristik dari life time). > 0.
Laju kerusakan :
ttR exp)(
111
exp
)(
0
1
MTTF
dttMTTF
ttht
Dasar Teori
• Failure Mode Effect Analysis (FMEA)
FMEA merupakan sebuah metodologi yang digunakan
untuk menganalisa dan menemukan :
o Semua kegagalan-kegagalan yang potensial terjadi pada suatu
sistem
o Efek-efek dari kegagalan ini yang terjadi pada sistem dan
bagaimana cara untuk memperbaiki atau meminimalkan
kegagalan-kegagalan atau efek-efeknya pada sistem
(Perbaikan dan minimalis yang dilakukan berdasarkan pada
sebuah ranking dari severity dan probability dari kegagalan)
Dasar Teori
• Failure Mode Effect Analysis (FMEA)
Kriteria FMEA
1. Severity (Tingkat Kefatalan)
2. Occurrence (Tingkat Kejadian)
3. Detection (Tingkat Deteksi)
Setelah pemberian rating dilakukan, nilai RPN dari setiap
penyebab kegagalan dihitung dengan rumus :
RPN = Severity x Occurrence x Detection
Dasar Teori
• Failure Mode Effect Analysis (FMEA)
Prosedur Penyusunan FMEA
• Mengidentifikasi proses atau produk
• Membuat daftar masalah-masalah potensial yang akan muncul
• Memberikan tingkatan pada masalah untuk severity,
occurrence dan detection.
• Menghitung risk priority number (RPN) dan menentukan
prioritas tindakan perbaikan
• Mengembangkan tindakan untuk mengurangi resiko
Dasar Teori
• Failure Mode Effect Analysis (FMEA) FMEA Worksheet
FMEA worksheet untuk mengetahui laporan dari semua kegagalan adalah sebagai
berikut :
• Item/process
• Failure
• Failure effect
• Failure cause
• Recommended action
• Severity
• Occurrence
• Detection
• RPN
Dasar Teori
Bab III
Perancangan
Sistem
• Diagram Alir Perancangan Sistem
Perancangan Sistem
Analisa Kualitatif
Start
Stop
Data waktu operasi peralatan
(t),Informasi MTTF peralatan
Boiler dan peralatan
pendukungnya
Tentukan peralatan, subsistem dan
bentuk kegagalan
Informasi efek kegagalan dan
penyebab
Penilaian S,O,D dan mengkalkulasi
nilai RPN peralatan
Mendapatkan nilai keandalan R(t)
dan laju kerusakan peralatan h(t)
Laporan dan Rekomendasi kegiatan
yang harus dilakukan untuk kegiatan
perawatan
Analisa Kuantitatif
• Analisis Kualitatif FMEA
Perancangan Sistem
Penilaian severity, occurrence
dan detection
Penghitungan nilai RPN
Tentukan peralatan, sub
peralatan dan bentuk
kegagalan
Start
Penyebab kegagalan dan dampak
kegagalan yang mungkin terjadi
Stop
• Analisis Kualitatif FMEA
Pada tahap analisis kualitatif boiler dan sistem pendukungnya dianalisis
dampak dan penyebab kegagalan serta penilaian menurut kriteria FMEA.
Tabel Severity (tingkat kefatalan)
Rangking Severity Deskripsi
10 Berbahaya tanpa
peringatan Kegagalan sistem yang menghasilkan efek
sangat berbahaya
9 Berbahaya dengan
peringatan Kegagalan sistem yang menghasilkan efek
berbahaya
8 Sangat tinggi Sistem tidak beroperasi
7 Tinggi Sistem beroperasi tetapi tidak dapat
dijalankan secara penuh
6 Sedang
Sistem beroperasi dan aman tetapi
mengalami penurunan performa sehingga
mempengaruhi output
5 Rendah Mengalami penurunan kinerja secara
bertahap
4 Sangat rendah Efek yang kecil pada performa sistem
3 Kecil Sedikit berpengaruh pada kinerja sistem
2 Sangat kecil Efek yang diabaikan pada kinerja sistem
1 Tidak ada efek Tidak ada efek
Perancangan Sistem
• Analisa Kualitatif FMEA
Tabel Occurence
Rangking Occurrence Deskripsi
10 Sangat tinggi Sering gagal
9
8 Tinggi Kegagalan yang berulang
7
6
Sedang Jarang terjadi kegagalan
5
4
3 Rendah
Sangat kecil terjadi
kegagalan
2
1 Tidak ada efek Hampir tidak ada
kegagalan
Perancangan Sistem
• Analisa Kualitatif FMEA
Tabel Detection
Rangking Detection Deskripsi
10 Tidak pasti Perawatan preventif akan selalu tidak mampu untuk mendeteksi
penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan.
9 Sangat kecil Perawatan preventif memiliki kemungkinan “very remote” untuk
mampu mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan
mode kegagalan.
8 Kecil Perawatan preventif memiliki kemungkinan “remote” untuk mampu
mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode
kegagalan.
7 Sangat rendah Perawatan preventif memiliki kemungkinan sangat rendah untuk
mampu mendateksi penyebab potensial kegagalan dan mode kegagalan.
6 Rendah Perawatan preventif memiliki kemungkinan rendah untuk mampu
mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode
kegagalan.
5 Sedang Perawatan preventif memiliki kemungkinan “moderate” untuk
mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode
kegagalan.
4 Menengah keatas Perawatan preventif memiliki kemungkinan “moderately High” untuk
mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode
kegagalan.
3 Tinggi Perawatan preventif memiliki kemungkinan tinggi untuk mendeteksi
penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan.
2 Sangat tinggi Perawatan preventif memiliki kemungkinan sangat tinggi untuk
mendeteksi penyebab potensial atau mekanisme kegagalan dan mode
kegagalan.
1 Hampir pasti Perawatan preventif akan selalu mendeteksi penyebab potensial
atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan.
Perancangan Sistem
• Analisa Kualitatif FMEA
Tabel FMEA Worksheet
Perancangan Sistem
• Analisa Kuantitatif
Perancangan Sistem
Mendapatkan nilai keandalan (R(t))
berdasarkan waktu operasi (t) dan
mencari laju kerusakan (h(t))
Tentukan peralatan,
sub peralatan dan
bentuk kegagalan
Start
Nilai MTTF peralatan
Masukan waktu operasi
(t)
Stop
• Laporan
Hasil analisa kualitatif FMEA
Hasil analisa kuantitatif (R(t) dan h(t))
Penyimpanan data pada database
Menampilkan laporan semua peralatan
dan diperingkat berdasarkan R(t),
RPN,severity dan occurence
START
STOP
Perancangan Sistem
Bab IV
Pengujian
Sistem
Pengujian Analisis Kualitatif
Pengujian Sistem
Peralatan Sub
Peralatan Bentuk
Kegagalan Penyebab Dampak S O D RPN
Boiler
Genbank
/
Walltube
Kebocoran
genbank tube /
walltube
Kualitas air
yang
disebabkan
kebocoran
condensor
Unit derating
beban mencapai
50% dan dapat
menyebabkan trip
unit
9 4 4 144
Tube, Bend
Tube bocor (indikasi
pemakaian air
banyak, pengamatan
flow Feed
Water)
Unit derating
beban mencapai 50% dan dapat
menyebabkan trip
unit
8 4 5 160
Boiler
insulation
Kebocoran
boiler insulation
1. Fin tube bocor
2. Korosif
Kerugian kalor
yang terbuang 4 4 3 48
Boiler
Furnace Furnace
Pressure High
Plugging
elemen-
elemen air heater
Unit trip 7 1 3 21
Main
Burner
Burner Trip
Loss Of flame
1.Modul flame rusak
2.Flame
scanner kotor 3.Nozzle
Spray Buntu
Derating 4 7 5 140
Kebocoran flexible hose
atomizing steam
Flexible terlalu
pendek,Kualit
as flexible kurang baik,O
ring rusak
Burner tidak
standby, derating 3 4 4 48
Gagal Start / gagal penyalaan
Pilot torch
penyalaan kecil,Burner
travelling
yang bisa disebabkan
oleh udara
instrument maupun gland
burner house
Burner trip, derating
8 4 4 128
Pengujian Analisis Kuantitatif
Pengujian Sistem
Sub Peralatan R(t) h(t)
Walltube 0.802209 0.0000539357
Boiler Insulation 0.455344 0.000192537
Furnace 0.999536 0.000000113586
Main Burner 0.455344 0.000192537
Sub
peralatan R(t) h(t)
Walltube e− 0.00005638t 2.143866 0.0001208(0.00005638t)1.148866
Boiler
Insulation e− 0.00010207t 2.143906
0.0002188(0.00010207t)1.143906
Furnace e− 0.000003182t 2.144 0.000006822(0.000003182t)1.144
Main
Burner e− 0.00010207t 2.143906
0.0002188(0.00010207t)1.143906
Perbandingan Keluaran Analisis FMEA dengan Analisis Kuantitatif
Pengujian Sistem
Peralatan Sub
Peralatan Bentuk Kegagalan RPN R(t)
Boiler
Genbank /
Walltube
Kebocoran genbank tube /
walltube 144 0.802209
Tube, Bend Tube bocor
(indikasi pemakaian air banyak, pengamatan flow Feed Water)
160 0.802209
Boiler
insulation Kebocoran boiler insulation 48 0.455344
Furnace Furnace Pressure High 21 0.999536
Main
Burner
Burner Trip 140 0.455344
Kebocoran flexible hose
atomizing steam 48 0.455344
Gagal Start / gagal penyalaan 128 0.455344
Pengujian Perangkat Lunak
Pengujian ini berguna untuk mengetahui keluaran dari perangkat lunak yang
digunakan dalam menganalisa keandalan. Tampilan halaman muka dibawah ini
mencakup informasi halaman awal web, profil perusahaan, informasi boiler,
FMEA, Laporan FMEA .
Pengujian Sistem
Pengujian lainnya yaitu melihat keluaran dari analisis FMEA dimana masukan
yang diberikan berupa jenis peralatan, sub peralatan dan bentuk kegagalan.
Masukan yang diberikan memberikan keluaran berupa informasi dampak,
penyebab, rangking severity, occurrence, detection, RPN dan MTTF.
Pengujian Sistem
• Keluaran pada perangkat lunak untuk analisa kuantitatif
Pengujian Sistem
• Laporan
Pengujian Sistem
Bab V
Kesimpulan
dan
Saran
Kesimpulan
Pada penelitian tentang analisis FMEA pada Boiler PLTU dapat disimpulkan
beberapa hal, yaitu :
• Analisis kuantitatif yang dilakukan pada sebuah peralatan menunjukkan
bahwa keandalan pada boiler dan peralatan pendukungnya mengalami
penurunan keandalan selama masa operasi peralatan.
• Analisis FMEA mampu untuk memberikan informasi dampak kegagalan dan
penyebab kegagalan dari suatu bentuk kegagalan serta memberikan
peringkat untuk tingkat kefatalan (Severity), tingkat kejadian (Occurence)
dan tingkat deteksi (Detection) pada masing-masing bentuk kegagalan.
• Perangkat lunak yang dibuat penelitian ini sudah mampu untuk melakukan
analisis keandalan secara kualitatif dan kuantitatif. Tetapi perangkat ini
masih belum bisa menunjukkan hubungan secara spesifik tentang
keandalan dengan metode FMEA dikarenakan keterbatasan dalam hal data
kerusakan peralatan dari perusahaan yang masih kurang informatif.
Kesimpulan dan
Saran
Saran
• Pengembangan perangkat lunak dengan membuatnya lebih dinamis
sehingga pada tiap overhaul tidak dibutuhkan FMEA yang baru lagi
• Membuat interface FMEA berupa simulasi plant sehingga dapat membantu
memonitoring kerja peralatan berdasarkan keandalannya secara virtual.
• Penggabungan FMEA dengan RCM sehingga dapat memprediksi
kegagalan yang terjadi di masa yang akan datang serta interval perawatan
berdasarkan keandalannya.
Kesimpulan dan
Saran
Terima Kasih