analisis keandalan pada boiler pltu dengan...

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


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


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


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


kegagalan.

5 Sedang Perawatan preventif memiliki kemungkinan “moderate” untuk


kegagalan.

4 Menengah keatas Perawatan preventif memiliki kemungkinan “moderately High” untuk


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


kegagalan.

1 Hampir pasti Perawatan preventif akan selalu mendeteksi penyebab potensial

atau mekanisme kegagalan dan mode kegagalan.

Perancangan Sistem


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

analisis keandalan pada boiler pltu dengan...

Documents