Upgrade Desain Jaringan Sensor Laju Aliran Massa Menggunakan Metode Graphical Theory dan Tree Searching Algorithm Pada Unit Sintesa Amonia di PT. Petrokimia Gresik

Fakhruddin Agung Laksono2407 100 016

Dosen PembimbingImam Abadi, ST.MT.

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKAJurusan Teknik Fisika FTI-ITSSurabaya, 14 Juli 2011

Seminar Tugas Akhir

Latar Belakang

• Teknik rekonsiliasi data mampu meningkatkan hasil pengukuransensor (flowmeter) dalam sebuah jaringan sensor [Sanchez M. danJ. Romagnoli, Data Processing and Reconciliation for ChemicalProcess Operation].

• Jaringan sensor membutuhkan tingkat redundansi tertentu agartingkat presisi tertentu dapat dicapai melalui teknik rekonsiliasi data[ M.J. Bagajewicz, Upgrade and Design Sensor Networks].

• Teknik Upgrade jaringan sensor dapat dilakukan terhadap jaringansensor yang telah terpasang melalui pemindahan sensor maupunpenambahan sensor secara tepat menggunakan teori grafik denganbiaya upgrade seminimal mungkin [ M. Gala dan M.J. Bagajewicz,Rigorous Methodology for the Design and Upgrade of SensorNetworks Using Cutsets]

Perumusan Masalah

• Bagaimana cara memetakan jaringan sensor laju aliranmassa yang telah terpasang pada unit sintesa amonia di PTPetrokimia Gresik dalam sebuah graphical flowsheet sesuaidengan teori grafik (graphical theory)?

• Bagaimana cara melakukan upgrade (reallocation danpenambahan sensor baru) desain jaringan sensor laju aliranmassa menggunakan metode graphical theory (cutset) dantree searching algorithm dengan acuan persamaan costoptimal design?

• Bagaimana cara menerapkan teknik rekonsiliasi data (SSDR)terhadap desain jaringan sensor laju aliran massa yangtelah di-upgrade melalui teknik rekonsiliasi data (SSDR)?

Batasan Masalah

• Penelitian dilakukan terhadap jaringan sensor laju aliranmassa di unit sintesa amonia PT. Petrokimia Gresik padakondisi steady state tanpa adanya gross erorr.

• Teknik Rekonsiliasi Data yang dipakai adalah Steady State DataReconciliation (SSDR) sistem linier.

• Upgrade dilakukan dalam dua cara, yaitu Reallocation(pemindahan) dan Penambahan sensor baru.

• Sensor yang hanya berperan dalam monitoring laju aliranmassa dapat dipindahkan.

• Setiap jaringan pipa dapat ditempati sensor.• Biaya pemindahan sensor adalah sama untuk semua sensor.• Seluruh sensor yang hendak ditambahkan memiliki harga dan

standard deviasi yang sama (s = 0,05).

TujuanMelakukan upgrade desain jaringan sensor

Meningkatkan derajat redundansi (estimasi) jaringan sensor

Memaksimalkan hasil rekonsiliasi data (SSDR)

Presisi sensor meningkat

Teori Penunjang

• Presisi dapat didefinisikan sebagai kemampuan sensor untuk menghasilkanpembacaan nilai besaran terukur dengan tingkat keseragaman tertentu pada kurunwaktu tertentu. Dapat diindentifikasi dari nilai standard deviasi pengukuran [ M.J.Bagajewicz, Upgrade and Design Sensor Networks].

• Presisi dapat ditingkatkan melalui penerapan teknik rekonsiliasi data.

Akurat kurang presisi Presisi kurang akurat

Presisi dan akurat

Teori Penunjang

Rekonsiliasi data berkembang semenjak tahun 60an dengan tujuan mereduksirandom error pengukuran dan meningkatkan presisi [25][M. Bagajewicz,Upgrade and Design Sensor Network]. Semakin baik jika jaringan sensormemiliki derajat redundansi tinggi.

Sangat dipengaruhi desain jaringansensor. Sehingga muncul teknikupgrade desain jaringan sensor.

Metodologi penelitian

UPGRADE

REKONSILIASI DATASTD

DEV < 2% ya

tidak

DESAIN JARINGAN SENSOR TERBAIK

TAHAP PERSIAPAN

Tahap Persiapan

Start

Studi Literatur

Pengambilan Data Terukur

Sistem Stabil

Uji Kestabilan

Pemodelan Flowsheet State

Plant

Klasifikasi Besaran dan Redundancy

Penentuan Seluruh Cutset dari Flowsheet

tidak

ya

Lanjut

Pengambilan Data

Graphical Flowsheet

1 2 3 4 5

6

7 8 9 10

11

12 13 14

15 16 17 18 19

20 21 22

23 24 25 28

27

29

26

3031

32

33343536

37

38

39

40 41

4243

4445

46

1 2

3

5

4

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

20

19

18

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32 33

34

35 36

37

38

39

4041

42

43

44

45

46

47

4849

50

51

52

53

5455

56

57

58

59

6061

62

6364

65

66

67

68

69

70

71

72

7374

75

7677

7879

80

81

9282

8384

85

86

8788 89

91

90

4793

9495

96

97

98

99

100

101

NG

AIR

WARM AMONIA

COLD NH3

CO2

Tabel 3.1 Daftar Node

No.

Nomor Node

Unit Keterangan

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47.

UI U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10 U11 U12 U13 U14 U15 U16 U17 U18 U19 U20 U21 U22 U23 U24 U25 U26 U27 U28 U29 U30 U31 U32 U33 U34 U35 U36 U37 U38 U39 U40 U41 U42 U43 U44 U45 U46 U47

144 F - - 108 DA/DB 101 B 101 JCC 103 D 104 D1 104 D2 102 F1 103 E 150 F 150 E 121 J - 101 E 102 F2 - - 133 F 102 E 132 F 106 D - - 103 J (LP) 105 F1 102 L 105 F2 109 DA/DB - - - 103 J (HP) - 106 F - 107 F 104 E - 103 L - 120 CF 105 J 109 F - 105 E

Feed Gas Knock Out Drum Splitter/Mixer Splitter/Mixer Desulfurizer Vessels Primary Reformer Air Compressor Intercooller Secondary Reformer High Temperature Shift Converter Low Temperature Shift Converter Raw Gas Separator Low Pressure Ammonia Scubber Process Condensate Flash Tank Process Condensate Stripper Process Condensate Pumps Splitter/Mixer CO2 Absorber CO2 Absorber Overhead K.O. Drum Splitter/Mixer Splitter/Mixer CO2 Stripper Feed Flash Drum CO2 Stripper Semi Lean Solution Flash Tank Methanator Splitter/Mixer Splitter/Mixer Synthesis Gas Compressor (LP) 1st Interstage Separator Condensate Oil Filter 2nd Interstage Separator Molecular Sieve Drier Splitter/Mixer Splitter/Mixer Splitter/Mixer Synthesis Gas Compressor (HP) Splitter/Mixer Ammonia Separator Splitter/Mixer Ammonia Let Down Drum HP Ammonia Scubber Splitter/Mixer Hydrogen Recovery Unit Splitter/Mixer Refrigerant Flash Drum Ammonia Refrigerant Compressor Refrigerant Receiver Splitter/Mixer Ammonia Stripper

Jaringan SensorTabel 3.2 Daftar Besaran Laju Aliran Massa Terukur

No. Nomor Aliran (stream)

Tag Number Sensor

Fungsi Sensor Jenis Aliran

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38.

F1 F5 F7 F9 F11 F12 F15 F26 F27 F28 F29 F31 F39 F25 F44 F53 F54 F55 F57 F60 F62 F63 F65 F66 F67 F68 F69 F73 F79 F83 F90 F92 F94 F95 F97 F98 F99 F100

FT 1042 FT 1015 FT 1022 FT 1001 FT 1004 FT 1003 FT 1103 FT 1014 FT 1095 FT 1051 FT 1005 FT 1073 FT 1074 FT 1007 FT 1076 FT 1006 FT 1008 FT 1059 FT 1105 FT 1079 FT 1058 FT 1149 FT 1078 FT 1009 FT 1011 FT 1010 FT 1012 FT 1060 FT 1062 FT 1002 FT 1077 FT 1160 FT 1064 FT 1019 FT 1104 FT 1061 FT 1066 FT 1081

Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem monitoring Sensor sistem pengendalian Sensor sistem monitoring Sensor sistem monitoring Sensor sistem monitoring Sensor sistem pengendalian Sensor sistem monitoring Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem monitoring Sensor sistem monitoring Sensor sistem pengendalian Sensor sistem monitoring Sensor sistem monitoring Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem monitoring Sensor sistem monitoring Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem monitoring Sensor sistem pengendalian Sensor sistem pengendalian Sensor sistem monitoring Sensor sistem pengendalian Sensor sistem monitoring Sensor sistem pengendalian

Primer Primer Sekunder Primer Primer Primer Sekunder Primer Sekunder Primer Primer Sekunder Primer Primer Primer Sekunder Primer Primer Primer Primer Primer Sekunder Primer Primer Primer Primer Primer Primer Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder

Tabel 3.3 Besaran Laju Aliran Massa Tak Terukur

No. Nomor Aliran (stream)

Jenis Aliran No. Nomor Aliran (stream)

Jenis Aliran

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31.

F2 F3 F4 F6 F8 F10 F13 F14 F16 F17 F18 F19 F20 F21 F22 F23 F24 F40 F30 F32 F33 F34 F35 F36 F37 F38 F41 F42 F43 F45 F46

Primer Sekunder Sekunder Primer Sekunder Primer Primer Sekunder Primer Sekunder Primer Sekunder Sekunder Primer Sekunder Primer Primer Primer Primer Primer Primer Sekunder Primer Primer Sekunder Sekunder Sekunder Primer Sekunder Sekunder Sekunder

32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63.

F47 F48 F49 F50 F52 F51 F56 F58 F59 F61 F64 F70 F71 F72 F74 F75 F76 F77 F78 F80 F81 F82 F84 F85 F86 F87 F88 F89 F91 F93 F96 F101

Primer Primer Primer Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Primer Sekunder Primer Primer Primer Primer Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder Sekunder

Uji Kestabilan Data TerukurTanggal 9-12 April 2011 (74 data) Tanggal 21-24 April 2011 (32 data)

20

22

24

26

28

30

32

34

36

1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103

109

115

121

127

133

139

145

151

157

163

169

175

181

187

193

199

205

211

217

223

229

235

241

247

253

259

265

271

277

283

289

ton/

hr

FT 1042

Uji T = H0,( µij = µij-1) = H1 (µij ≠µij-1)

H = 0STD DEV = 0.2256U = +- 0.0262

A = xlsread('S1.xls','sheet3')B = mean(A)C = std(A)PersenSTD = (C/B)*100Uncertainty = C/(74^(1/2))E = xlsread('S1.xls','sheet3','A1:A37')F = xlsread('S1.xls','sheet3','A38:A74')G = ttest2(E,F)H = mean(E)I = mean(F)J = std(E)K = std(F)L = (H-I)M = (((J^2)/32)+((K^2)/32))^(1/2)T = L/MO = (((J^2)/32)+((K^2)/32))^2P = ((((J^2)/32))^2)/(32-1)Q = ((((K^2)/32))^2)/(32-1)df = O/(P+Q)xlswrite('uji1.xls',PersenSTD,'sheet1')xlswrite('uji1.xls',T,'sheet2')xlswrite('uji1.xls',df,'sheet3')xlswrite('uji1.xls',Uncertainty,'A1')xlswrite('uji1.xls',C,'A2')

CI = 95%

Hasil Uji T Dengan Bantuan MatLab 2009

Uji T ManualT = 𝜇𝜇1− 𝜇𝜇2

��Sd 12

𝑛𝑛1�+(Sd 2

2

𝑛𝑛2)

df = [�Sd 1

2

𝑛𝑛1�+(Sd 2

2

𝑛𝑛2)]2

(Sd 1

2𝑛𝑛1 )2

𝑛𝑛1−1 +(Sd 2

2𝑛𝑛2 )2

𝑛𝑛2−1

Pemodelan State Plant(U1) F1 – F2 – F85 = 0 (U2) F2 + F4 – F3 – F5 = 0 (U3) F5 + F7 – F4 – F6 = 0 (U4) F6 – F8 – F9 = 0 (U5) F9 + F83 – F10 = 0 (U6) F11 – F12 = 0 (U7) F10 + F12 – F13 = 0 (U8) F13 + F15 – F14 – F16 = 0 (U9) F16 + F97 – F17 – F18 = 0 (U10) F18 + F19 – F20 – F21 = 0 (U11) F82 + F61 + F76 + F94 – F84 – F96 = 0 (U12) F37 + F85 – F81 – F82 = 0 (U13) F80 + F81 + F95 – F79 – F83 = 0 (U14) F20 – F19 – F80 – F92 = 0 (U15) F21 + F22 – F23 = 0 (U16) F23 + F26 + F29 – F22 – F25 – F30 = 0 (U17) F30 – F31 – F32 = 0 (U18) F32 + F58 – F33 = 0 (U19) F33 – F34 – F35 = 0 (U20) F25 – F24 = 0 (U21) F24 – F26 – F27 – F28 = 0 (U22) F28 – F29 = 0 (U23) F35 + F46 + F91 – F36 = 0 (U24) F36 – F37 – F38 – F39 = 0

(U25) F39 + F41 – F40 = 0 (U26) F40 + F89 – F7 – F42 = 0 (U27) F42 – F41 – F43 – F44 = 0 (U28) F43 + F45 – F46 = 0 (U29) F44 – F45 – F47 = 0 (U30) F47 + F50 – F48 = 0 (U31) F48 – F49 – F51 = 0 (U32) F51 – F52 – F58 = 0 (U33) F49 – F50 – F53 – F54 = 0 (U34) F54 + F56 – F55 = 0 (U35) F55 – F57 = 0 (U36) F57 – F59 – F60 = 0 (U37) F59 – F56 – F90 = 0 (U38) F60 + F63 – F61 – F62 = 0 (U39) F90 + F100 – F78 – F86 = 0 (U40) F86 – F87 – F88 = 0 (U41) F87 – F89 – F91 – F101 = 0 (U42) F62 – F64 – F65 – F77 = 0 (U43) F65 + F71 – F66 – F67 – F68 – F69 – F98 – F99 = 0 (U44) F66 + F67 + F68 + F69 – F70 = 0 (U45) F70 + F74 + F77 + F93 – F71 – F72 – F76 = 0 (U46) F72 – F73 – F74 – F75 = 0 (U47) F75 + F78 + F96 – F93 – F94 – F100 = 0

Matrik Incidence Terukur (A1)

Matrik Incidence Tak Terukur (A2)

DekomposisiA2 Пu = Qu Ru

A2 Пu = [𝑄𝑄𝑄𝑄1 𝑄𝑄𝑄𝑄2] �𝑅𝑅𝑄𝑄1 𝑅𝑅𝑄𝑄20 0 �

Keterangan :

A2 : Matrik incidence besaran laju aliran massa tak terukur Пu : Matrik permutasi A2 Qu : Matrik Q tak terukur Ru : Matrik R tak terukur

Gx = 𝑄𝑄𝑄𝑄2𝑇𝑇 A1

𝑎𝑎� = Ψ𝑅𝑅 Ψ𝑅𝑅

Ψ�𝑅𝑅 = Ψ𝑅𝑅 − 𝑎𝑎�

𝑄𝑄𝑄𝑄2𝑇𝑇 A2 = 0

0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0

0,27 -0,95 0,07 0,13 0,020 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0

-0,63 -0,19 -0,25 0,01 0,05-0,63 -0,19 -0,25 0,01 0,050,27 0 -0,54 -0,36 0,71

0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0

0,09 -0,05 -0,29 -0,29 -0,40,2 0,12 -0,57 0,78 -0,12

0,09 -0,05 -0,29 -0,29 -0,40,09 -0,05 -0,29 -0,29 -0,4

0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0

Qu2

Gx

Hasil Rekonsiliasi Data Kondisi Awal

Sensor dengan Standard Deviasi > 2%

No Tag Number

Jenis Sensor

Fluida Fungsi Peran

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

FT 1001

FT 1009

FT 1010

FT 1011

FT 1012

FT 1060

FT 1077

FT 1061

OrificePlateVentur iTubeVentur iTubeVentur iTubeVentur iTubeAnnubar

Annubar

Ventur iTube

NaturalGasUapAmmoniaUapAmmoniaUapAmmoniaUapAmmoniaAmmoniaCairGasAmmoniaGasAmmonia

Metering Raw Material(Natural Gas)Sensor PengendalianFluida Refrigerant 1Sensor PengendalianFluida Refrigerant 2Sensor PengendalianFluida Refrigerant 3Sensor PengendalianFluida Refrigerant 4Metering SintesaProduct (Warm Ammonia)Sensor PengendalianGas Ammonia ke ScrubberMetering Sintesa Product(Menuju Unit Sulfat)

Monitoring jumlah bahan baku sintesaammoniaMenentukan keberhasilan proseskondensasi ammoniaMenentukan keberhasilan proseskondensasi ammoniaMenentukan keberhasilan proseskondensasi ammoniaMenentukan keberhasilan proseskondensasi ammoniaMonitoring hasil sintesa (akuntansiproduct)Menentukan keberhasilan prosesscrubbingMonitoring hasil sintesa (akuntansiproduct)

Reallocation

• Sensor monitoring dapat dipindah

• Cutset calon lokasi pemindahan

• Biaya pemindahan sensor

• Persamaan Cost Optimal Design

• Upgrade (pohon pencarian)

Daftar Sensor Monitoring Dapat Dipindah

No. No. Aliran

Tag Number

Jenis Sensor Fluida Spesifikasi Flowmeter Std. Dev 1 Std. Dev 2

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10

11

12

F15

F27

F28

F29

F39

F55

F57

F62

F63

F79

F92

F99

FT 1103

FT 1095

FT 1051

FT 1005

FT 1074

FT 1059

FT 1105

FT 1058

FT 1149

FT 1062

FT 1160

FT 1066

Orifice Plate

Venturi Tube

Venturi Tube

Venturi Tube

Annubar

Annubar

Annubar

Venturi Tube

Venturi Tube

Orifice Plate

Orifice Plate

Orifice Plate

Natural Gas

Gas CO2

Gas CO2

Syntesis Gas

Syntesis Gas

Syntesis Gas

Syntesis Gas

Ammonia

Ammonia

Proses Condensate

Proses Condensate

Ammonia

Temp. Max : 454 degCTekanan Max : 50 Bar (ANSI 300#)Temp. Max : 120 degCTekanan Max : 20 Bar (ANSI 150#)Temp. Max : 120 degCTekanan Max : 20 Bar (ANSI 150#)Temp. Max : 120 degCTekanan Max : 20 Bar (ANSI 150#)Temp. Max : 260 degCTekanan Max : 50 Bar (ANSI 300#)Temp. Max : 300 degCTekanan Max : 50 Bar (ANSI 300#)Temp. Max : 300 degCTekanan Max : 20 Bar (ANSI 150#)Temp. Max : 120 degCTekanan Max : 20 Bar (ANSI 150#)Temp. Max : 120 degCTekanan Max : 20 Bar (ANSI 150#)Temp. Max : 300 degCTekanan Max : 20 Bar (ANSI 150#)Temp. Max : 300 degCTekanan Max : 20 Bar (ANSI 150#)Temp. Max : 120 degCTekanan Max : 20 Bar (ANSI 150#)

0,093

0,735

0,494

0,444

0,669

0,701

0,789

0,513

0,009

0,307

0,013

0,179

0,090

0,304

0,274

0,146

0,601

0,259

0,259

0,465

0,009

0,283

0,009

0,151

Daftar CutsetNo. Cutset No Cutset No

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.

F24F61F10

F6,F8F24,F30F10,F13F45,F47F59,F56F86,F78F4,F6,F8

F32,F58,F33F33,F34,F35F43,F45,F46F21,F22,F23F47,F50,F48F48,F49,F51F72,F74,F75

F13,F15,F14,F16F16,F97,F17,F18F37,F85,F81,F82F20,F19,F80,F92F35,F46,F91,F36F36,F37,F38,F39F40,F89,F7,F42

F2,F85,F4,F3F2,F4,F3,F6F2,F4,F3,F85

F33,F34,F35,F24F43,F45,F46,F47F78,F86,F87,F88F30,F32,F58,F33F45,F47,F50,F48F75,F78,F96,F93F49,F50,F56,F55

35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.63.64.65.66.67.68.

F42,F41,F43,F45,F46F10,F13, F15,F14,F16F10,F30,F32,F58,F33F32,F58,F33,F34,F35F47,F50,F48,F49,F51F48,F49,F51,F52,F58F86,F87,F88,F89,F91F82,F61,F76,F84,F96F10,F13,F15,F14,F16F42,F41,F43,F45,F46F21,F22,F23,F29,F30F59,F56,F63,F61,F62F51,F52,F58,F49,F50F59,F56,F63,F61,F62F63,F61,F62,F78,F86F62,F64,F77,F71,F99F23,F29,F22,F30,F32

F28,F29,F35,F46,F91,F36F36,F37,F38,F39,F41,F40F39,F41,F40,F89,F7,F42F39,F41,F40,F89,F7,F42F40,F89,F7,F42,F41,F43

F87,F89,F91,F62,F64,F77F37,F85,F81,F82,F80,F79F80,F81,F79,F20,F19,F92F71,F99,F70,F62,F64,F77

F70,F74,F77,F93,F71,F72,F76F13,F15,F14,F16,F97,F17,F18F20,F19,F80,F92,F21,F22,F23F35,F46,F91,F36,F37,F38,F39F16,F97,F17,F18,F19,F20,F21F62,F64,F77,F75,F78,F96,F93F70,F74,F77,F93,F71,F72,F76

F82,F61,F76,F84,F96,F37,F85,F81

69.70.71.72.73.

F70,F74,F77,F93,F71,F72,F76,F62,F64F18,F19,F20,F21,F82,F61,F76,F84,F96F80,F81,F79,F20,F19,F92,F21,F22,F23F70,F74,F77,F93,F71,F72,F76,F75,F78,F96F18,F19,F20,F21,F82,F61,F76,F84,F96,F37,F85,F81

Biaya Pemindahan Sensor

No Jenis Pengeluaran Biaya

1.2.3.4.5.

Blocking ValveBypass ValveStrainerFlow StaightenerLain - lain

$ 200$ 340$ 100$ 230$ 100

Total (ci ) $ 970

Bypass Valve

Blocking Valve

Strainer Flow Straightener Flowmeter

Cost Optimal Design

𝑀𝑀𝑀𝑀𝑛𝑛 � 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑞𝑞𝑀𝑀𝑀𝑀∈𝑀𝑀𝑀𝑀

𝜎𝜎𝑗𝑗 (𝑞𝑞) ≤ 𝜎𝜎𝑗𝑗∗ ∀𝑗𝑗 ∈ 𝑀𝑀𝑃𝑃 𝐸𝐸𝑗𝑗 (𝑞𝑞) ≥ 𝐸𝐸𝑗𝑗∗ ∀𝑗𝑗 ∈ 𝑀𝑀𝐸𝐸 𝑞𝑞𝑀𝑀 ∈ {0,1} ∀𝑗𝑗 ∈ 𝑀𝑀𝐼𝐼 ∀𝑗𝑗 ∈ 𝑀𝑀𝑅𝑅

Keterangan : ci = 970 MP = F9, F66, F67, F68, F69, F73, F90, F98 σj* = 2% ME = F9, F66, F67, F68, F69, F73, F90, F98 Ej* = 1 MR = F15, F27, F28, F29, F39, F55, F57, F62, F63, F79, F92, F99 Ml = Semua Aliran

Reallocation Cab. Pertama

0

A B C

No. Cutset(Lokasi

Pemindahan)

Sensor Dapat Dipindah

Standard Deviasi

Cluster 1

Standard Deviasi

Cluster 2A

B

C

F24

F10

F61

FT 1095FT 1051FT 1005FT 1103FT 1104FT 1058FT 1149

0,7350,4940,4440,0930,0990,5130,009

0,3040,2740,1460,0900,0900,4650,009

Hasil Rekonsiliasi Data Hasil Upgrade Cab. B

Reallocation Cab. Kedua

0

A B C

D E F G H I

No Cutset (Lokasi Pemindahan)

Sensor Dapat Dipindah

Standard Deviasi

Cluster 1

Standard Deviasi

Cluster 2DEFGHI

F6, F8F24, F30F13, F14F45, F47F59, F56F78, F86

FT 1104FT 1095FT 1051FT 1005FT 1104FT 1059FT 1105

0,0990,7350,4940,4440,0990,7010,789

0,090,3040,2740,1460,090,2590,259

Hasil Rekonsiliasi Data Hasil Upgrade Cab. H

Reallocation Cab. Ketiga

0

A B C

D E F G H I

J K L M N O P Q

No. Cutset (LokasiPemindahan)

Sensor Dapat Dipindah

Standard Deviasi

Cluster 1

Standard Deviasi

Cluster 2JKL

MN

OPQ

F4,F6,F8F32,F58,F33F33,F34,F35

F43,F45,F46F21,F22,F23

F47,F50,F48F48,F49,F51F72,F74,F75

FT 1104-FT 1095FT 1051FT 1005-FT 1095FT 1051FT 1005--FT 1058FT 1149FT 1066

0,099

0,7350,4940,444

0,7350,4940,444

0,5130,0090,179

0,09

0,3040,2740,146

0,3040,2740,146

0,4650,0090,151

Hasil Rekonsiliasi Data Hasil Upgrade Cab. Q

Reallocation Cab. Keempat

No. Cutset (Lokasi Pemindahan)

Sensor Dapat Dipindah

Standard Deviasi Cluster

1

Standard Deviasi Cluster

2RSTUVWXYZA1B1C1D1E1F1G1

F13,F15,F14,F16F16,F97,F17,F18F37,F85,F81,F82F20,F19,F80,F92F35,F46,F91,F36F36,F37,F38,F39F40,F89,F7,F42F2,F85,F4,F3F2,F4,F3,F6F2,F4,F3,F85F33,F34,F35,F24F43,F45,F46,F47F78,F86,F87,F88F30,F32,F58,F33F45,F47,F50,F48F75,F78,F96,F93

--FT 1074-FT 1074FT 1074----FT 1074FT 1095----

--0,669-0,6690,669----0,6690,735----

--0,601-0,6010,601----0,6010,304

Biaya Upgrade Pemindahan Sensor

No. Cutset Sensor YangDipindah

Biaya Upgrade

1.

2.

3.

4.

5.

6.

F10(q10 = 1)F56(q56 = 1)F59(q59 = 1)F72(q72 = 1)F74(q74 = 1)F75(q75 = 1)

FT 1103

FT 1059

FT 1105

FT 1058

FT 1149

FT 1066

q10 x ci

q56 x ci

q59 x ci

q72 x ci

q74 x ci

q75 x ci

Biaya Total USD 5820

Penambahan Sensor Baru

• Melengkapi/melanjutkan Reallocation

• Sensor baru memiliki harga dan presisi (standard deviasi) sama

• Biaya penambahan sensor

• Persamaan Cost Optimal Design

• Upgrade (model state plant)

Biaya Penambahan Sensor Baru

No Jenis Pengeluaran Biaya

1.2.3.4.5.6.

Flowmeter baruBlocking ValveBypass ValveStrainerFlow StaightenerLain - lain

$ 2600$ 200$ 340$ 100$ 230$ 100

Total (ci ) $ 3570

Cost Optimal Design

𝑀𝑀𝑀𝑀𝑛𝑛 � 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑞𝑞𝑀𝑀𝑀𝑀∈𝑀𝑀𝑀𝑀

𝜎𝜎𝑗𝑗 (𝑞𝑞) ≤ 𝜎𝜎𝑗𝑗∗ ∀𝑗𝑗 ∈ 𝑀𝑀𝑃𝑃 𝐸𝐸𝑗𝑗 (𝑞𝑞) ≥ 𝐸𝐸𝑗𝑗∗ ∀𝑗𝑗 ∈ 𝑀𝑀𝐸𝐸 𝑞𝑞𝑀𝑀 ∈ {0,1} ∀𝑗𝑗 ∈ 𝑀𝑀𝐼𝐼

Keterangan :

ci = 3570 MP = F66, F67, F68, F69, F90, F98 σj* = 2% ME = F66, F67, F68, F69, F90, F98 Ej* = 1 Ml = Semua Aliran

Upgrade Penambahan Sensor Baru

No NomorAliran

Tag Number

Jenis Sensor

Fluida Fungsi Peran

1.

2.

3.

4.

5.

6.

F 66

F67

F68

F69

F90

F98

FT 1009

FT 1010

FT 1011

FT 1012

FT 1077

FT 1061

Ventur iTubeVentur iTubeVentur iTubeVentur iTubeAnnubar

Ventur iTube

UapAmmoniaUapAmmoniaUapAmmoniaUapAmmoniaGasAmmoniaGasAmmonia

Sensor PengendalianFluida Refrigerant 1Sensor PengendalianFluida Refrigerant 2Sensor PengendalianFluida Refrigerant 3Sensor PengendalianFluida Refrigerant 4Sensor PengendalianGas Ammonia ke ScrubberMetering Sintesa Product(Menuju Unit Sulfat)

Menentukan keberhasilan proseskondensasi ammoniaMenentukan keberhasilan proseskondensasi ammoniaMenentukan keberhasilan proseskondensasi ammoniaMenentukan keberhasilan proseskondensasi ammoniaMenentukan keberhasilan prosesscrubbingMonitoring hasil sintesa (akuntansiproduct)

(U39) F90 + F100 – F78 – F86 = 0 (U43) F65 + F71 – F66 – F67 – F68 – F69 – F98 – F99 = 0 (U44) F66 + F67 + F68 + F69 – F70 = 0

1 5 7 9 10 11 12 25 26 27 28 29 31 39 44 53 54 56 59 60 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 78 79 83 86 90 92 94 95 97 98 99 100

0 0 0 0,44 -0,44 0,42 -0,4 0,5 -0,5 -0,5 -0,1 -0,4 0 0 0 0 0,03 0,2 -0,2 -0,03 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,4 0 0,1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 -0,9 0,87 0,25 -0,3 0,3 -0,3 -0,3 -0,3 0,02 0 0 0 0 0,02 0,1 -0,1 -0,02 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0,1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0,2 -0,2 0,17 -0,2 0,2 -0,2 -0,2 -1,1 0,89 0 0 0 0 0 -0 0,19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,2 0 -0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0,03 -0,03 0,54 -0,5 -0,2 0,2 0,2 0,1 0,12 0 0 0 0 -0,3 0,2 -0,2 0,33 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,5 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0,03 -0,03 0,21 -0,2 -0,2 0,2 0,2 0 0,15 0 0 0 0 0,46 1 -1 -0,46 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,5 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0,03 -0,03 -0,6 0,63 0,2 -0,2 -0,2 -0,4 0,13 0 0 0 0 -0,1 0,6 -0,6 0,11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,7 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0 -0,1 0 0 0 0 -1 0 0 -1 1 0 0 0 0 0,1 0,1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 -1 -1 -1 0 1 0 0 0 0 -0,1 0 0 -0,1 0,1 0 0 0 0 -1 -1 0,10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 5 7 9 11 12 15 25 26 27 28 29 31 39 44 53 54 55 57 60 62 63 65 66 67 68 69 73 79 83 90 92 94 95 97 98 99 100

0 0 0 0 0,3 -0,3 0 -0,6 0,63 0,63 0,9 -0,3 0 0 0 0 0,09 0,1 -0,1 -0,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 -1 1 0 -0,2 0,19 0,19 0,2 0 0 0 0 0 -0,1 0,2 -0,2 0,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0,1 -0,1 0 -0,3 0,25 0,25 -0,3 0,5 0 0 0 0 -0,3 -0,3 0,3 0,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0,1 -0,1 0 0 -0,01 -0,01 -0,4 0,4 0 0 0 0 -0,3 1,1 -1,1 0,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 -0 0 0,1 -0,05 -0,05 0,7 -0,7 0 0 0 0 -0,4 0,3 -0,3 0,4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,4 0 0 0 0 0 0 0

Matrik Gx

Hasil Rekonsiliasi Data Upgrade Penambahan Sensor Baru

Biaya Upgrade Penambahan Sensor Baru

No No Aliran Tag Number Sensor Std Dev Cluster 1 Std Dev Cluster2

Biaya

1.

2.

3.

4.

5.

F70(q70 = 1)F71(q71 = 1)F78(q78 = 1)F86(q86 = 1)F99(q99 = 1)

FT 1201

FT 1202

FT 1203

FT 1204

FT 1205

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

q70 x ci

q71 x ci

q78 x ci

q86 x ci

q99 x ci

Total Biaya USD 17850

Biaya Upgrade Total

No. Jenis Upgrade Biaya Upgrade

1.2.

Reallocation Hingga Cab. KetigaPenambahan 5 Sensor Baru

USD 5820USD 17850

Total Biaya USD 23670

Biaya Penggantian Sembilan Sensor

9 x USD 3570 = USD 32130

Kesimpulan• Pada saat kondisi steady, terdapat 9 sensor dari 38 sensor yang menyusun jaringan sensor laju aliran massa

memiliki nilai standard deviasi lebih dari 2%. Kesembilan sensor tersebut terletak pada aliran (stream) F9, F12,F66, F67, F68, F69, F73, F90, dan F98.

• Saat diterapkan teknik rekonsiliasi data (SSDR) pada jaringan sensor laju aliran massa kondisi awal, masihterdapat 8 sensor yang memiliki nilai standard deviasi di atas 2%. Sehingga diperlukan proses upgrade designjaringan sensor laju aliran massa untuk meningkatkan derajat redundansi (estimasi) jaringan sensor, khususnya8 sensor tersebut agar didapatkan hasil rekonsiliasi data yang maksimal.

• Upgrade pemindahan sensor (reallocation) menggunakan metode pohon pencarian (tree searching algorithm)hanya mampu meningkatkan derajat redundansi (estimasi) serta presisi 2 sensor dari 8 sensor yang memilikinilai standard deviasi lebih dari 2%, yaitu sensor yang terletak pada aliran (stream) F9 dan F73. Hal tersebutdikarenakan upgrade pemindahan sensor hanya dapat dilakukan sampai cabang ketiga. Upgrade pemindahansensor (reallocation) tidak dapat diteruskan dikarenakan tidak tersedianya sensor monitoring dapat dipindahyang memiliki spesifikasi dan jumlah yang sesuai dengan cutset cabang keempat. Sehingga perlu dilakukanupgrade penambahan sensor baru.

• Upgrade penambahan sensor baru mampu menghasilkan design jaringan sensor laju aliran massa yang baik.Hal tersebut ditunjukkan oleh hasil rekonsiliasi jaringan sensor hasil upgrade (tabel 4. 32 dan 4.33) yangmenunjukkan peningkatan derajat redundansi (estimasi) serta presisi sensor-sensor yang sebelumnya memilikinilai standard deviasi lebih dari 2%, salah satu contohnya adalah sensor FT 1012 yang terletak pada aliran(stream) F69. Selain itu, juga terdapat 15 sensor lain yang mengalami peningkatan derajat redundansi danpresisi.

• Biaya yang dibutuhkan untuk melakukan upgrade jaringan sensor secara keseluruhan adalah USD 23.670,00.

• Semakin banyak sensor baru yang ditambahkan, maka akan semakin meningkat pula derajat redundansi(estimasi) serta presisi jaringan sensor saat teknik rekonsiliasi data diterapkan. Akan tetapi penambahan jumlahsensor (flowmeter) baru akan menambah jumlah biaya upgrade jaringan sensor.

Saran

• Teknik rekonsiliasi data dinamik diharapkan dapatditerapkan pada real plant, seperti halnya jaringansensor laju aliran massa pada unit sintesa ammoniadi PT. Petrokimia Gresik sehingga rekonsiliasi datadapt mereduksi random error pada seluruh kondisioperasi sistem, bukan hanya kondisi steady.

• Peninjauan spesifikasi sensor diharapkan dapatdilakukan lebih detail pada penelitian selanjutnya.

Daftar Pustaka

– Romagnoli, J. A. & Sancez, M. C. 2000. Data Processing and Reconciliation for Chemical Process Operation. London : Academic Press

– Bagajewicz, M. 1999. Upgrade And Design Sensor Network. London : Academic Press.

– Crowe, C. M. 1989. Observability And Redundancy of Process Data For Steady State Reconciliation. Chemical Engineering Science. Vol. 44, No 12. pp. 2905-2917.

– Meyer, M. et. al. 1994. Optimal Selection Of Sensor Location On A Complex Plant, Using A Graph Oriented Approach. Computers and Chem. Eng, Vol. 18, Suppl. pp. S535-S540.

– Chakraborty dan D. Deglon. 2007. Development Of A Heuristic Methodology For Precise Sensor Network Design. Comp & Chem Journal Eng. 32 (2008) 382–395.

– Carballido, J. A. et. al. 2007. CGD-GA: A Graph-Based Genetic Algorithm For Sensor Network Design. Science Direct. Information Science. 177 (2007) 5091–5102.

– Bagjewicz, M. & Sancez, M. 1999. Sensor Network Design and Upgrade for Plant Parameter Estimation. Computers and Chemical Engineering Supplement S593-5596.

– Bagajewicz, M. & Gala, M. 2006. Rigorous Methodology for the Design and Upgrade of Sensor Networks Using Cutsets. Ind. Eng. Chem. Res. 45, 6679-6686.

– Guntur Yoganegara, Rewijian. 2005. Aplikasi Teknik Rekonsiliasi Data dan Deteksi Gross ErrorMenggunakan Metode Kombinasi Nodal Test Measurement Test (Nt-Mt) Pada Steam Metering System Unit Sintesa Metanol. Teknik Fisika – ITS.

– Diklat PT. Petrokimia Gresik. 2010. Proses Pembuatan Amonia.

– Bagajewicz, M. & Sanchez, M. 2000. Reallocation and Upgrade of Instrumentation in Process Plant. Comp & Chem Journal Eng. 24 (2000) 1945–1959.