PRINSIP KERJA SISTEM PENGENDALIAN TEKANAN PADA

SCRUBBER PV-3700

Agus Wahyudi (111031125)

Abstrak

- Dalam operasi industri perminyakan seperti JOB Pertamina – Petrochina East Java yang

merupakan salah satu tempat produksi yang dibangun khusus untuk memproduksi minyak

mentah (Crude Oil). Untuk memperoleh hasil produksi yang maksimal dan efektif yang tinggi

maka diperlukan peralatan-peralatan yang mampu membantu jalannya proses. Peralatan-

peralatan inilah yang disebut dengan Instrumentasi. Instrumentasi mempunyai empat fungsi

penting dalam membantu jalannya proses yaitu sebagai alat ukur besaran proses (Measurement),

sebagai pengendalian (Controlling), untuk mengamankan jalannya proses (Safety) dan untuk

menganalisis proses tersebut (Analyze). Pada penulisan Kertas Kerja Wajib ini akan dibahas

tentang instrumentasi yang mendukung dalam pengendalian tekanan, serta prinsip kerja masing-

masing peralatan instrumentasi yang digunakan dalam sistem pengendalian tekanan tersebut.

Agar tercapainya tujuan tersebut diperlukan Sistem Pengendalian Tekanan di Scrubber PV-3700

yang mana sistem ini berfungsi menstabilkan tekanan pada nilai yang dikehendaki dengan

harapan untuk meminimalisir kandungan liquid yang terikut ke dalam gas.

I. Pendahuluan

Dalam sebuah industri minyak dan gas

bumi, produksi minyak dan gas bumi yang

berkualitas sangat diperlukan untuk proses

pengolahan selanjutnya di kilang. Untuk itu,

sangat penting bila produksi minyak bumi

ditunjang dengan adanya peralatan produksi

dan kontrol kondisi produksi yang efektif

dan efisien.

Scrubber merupakan bagian dari unit

Gas Sweetening yang berfungsi untuk

memisahkan fraksi berat yang terikut ke

dalam gas. Untuk menjaga agar gas yang

dihasilkan bersih dan kering diperlukan

sebuah sistem kontrol atau sistem

pengendalian tekanan pada scrubber. Agar

mencapai tujuan tersebut, sistem yang

digunakan untuk sistem pengendalian

tekanan pada scrubber di lapangan produksi

JOB Pertamina - Petrochina East Java ini

meliputi beberapa peralatan kontrol

instrumentasi yang saling berkaitan dan

memiliki fungsi masing- masing dalam

sistem pengendalian tekanan pada scrubber.

Bila pengendalian tekanan operasi pada

scrubber tidak berjalan dengan baik maka

akan mengakibatkan proses produksi tidak

dapat berjalan dengan baik dan mengurangi

nilai jual karena produk yang dihasilkan

akan memiliki kualitas yang kurang baik.

Pentingnya pengendalian atau sistem kontrol

tekanan pada scrubber ini mendasari penulis

untuk mengambil judul “Prinsip Kerja

Sistem Pengendalian Tekanan Pada

Scrubber PV-3700 di JOB Pertamina -

Petrochina East Java.”

II. Tinjauan Pustaka

2.1 Scrubber

adalah suatu bejana separator 2 fasa untuk

membersihkan sedikit cairan dari aliran gas.

Scrubber berfungsi untuk mengambil fasa

liquid yang terbawa dalam aliran gas agar

didapat gas yang bebas liquid. Scrubber

biasanya dipasang pada pipa gas setelah

separator produksi, dan untuk selanjutnya

gas dialirkan ke beberapa tempat. Scrubber

biasanya berupa tabung tegak, tetapi ada

juga yang horizontal, yang digunakan untuk

tujuan tertentu. Contoh aplikasi dari

Scrubber adalah gas yang keluar dari gas

outlet separator sebelum dialirkan ke flare

untuk dibakar atau dialirkan ke alat proses

selanjutnya seperti untuk pemakaian gas

engine, kompor gas ataupun untuk pen-

supply alat-alat instrument, harus

dibebaskan dari kandungan cairan, atau

dengan kata lain gas tersebut harus

dikeringkan terlebih dahulu. Dengan cara ini

cairan yang tinggal di dalam Scrubber

sebagai kondensat bisa membuat nilai

tambah, semakin 16 besar jumlah gas yang

dikeringkan semakin besar jumlah barrel

cairan yang didapat.

2.2Sistem Instrumensasi

Dalam proses industri, khususnya industri

perminyakan akan cenderung muncul

pemikiran segi ekonomi (keuntungan) yang

menuntut efektifitas dan efisiensi untuk

menghasilkan produk yang optimal baik dari

segi jumlah maupun mutu. Dari segi

pemikiran inilah secara teknis mulai

diterapkan sistem pengukuran dan

pengaturan besaran proses (fisis ataupun

kimia).

Adapun besaran proses (fisis atau kimia)

yang dideteksi, diukur dan dikontrol /diatur

oleh alat instrument antara lain

Pressure (tekanan)

1.Temperature (suhu)

2.Flow (aliran)

3. Level (tinggi permukaan cairan), dll.

Fungsi instrumentasi pada suatu proses

industri dapat diklasifikasikan ke dalam 4

golongan sebagai berikut:

Sebagai alat ukur (Measurement)

Sebagai alat ukur, yaitu untuk memonitor

kondisi operasi, melalui pengukuran

variabel proses yang mempengaruhi

jalannya operasi, seperti tekanan,

temperatur, jumlah aliran, level, dan

sebagainya.

Sebagai alat kontrol/pengendali

(Control)

Sebagai alat kontrol, untuk mengendalikan

jalannya operasi agar variabel proses selalu

sesuai dengan harga yang diinginkan.

Sebagai alat pengaman (Safety)

Sebagai alat safety, untuk mencegah

kerusakan pada peralatan dan mencegah

kecelakaan pada operator. Juga sebagai

sistem alarm yang memberitahu operator

bila variabel proses mencapai nilai kritis,

baik kritis minimum maupun kritis

maksimum.

Sebagai alat analisa (Analyze)

Sebagai alat analisa, untuk menganalisa

produk apakah sudah memenuhi spesifikasi

tertentu sesuai yang diinginkan. Juga

digunakan untuk mencegah polusi, yaitu

dengan menganalisa air buangan apakah

tidak mengandung minyak yang

membahayakan lingkungan.

a. Sistem Pengendalian Loop

Terbuka (Open Loop Control

System)

Sistem pengendalian loop terbuka adalah

sistem pengendalian yang sinyal

keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi

pengontrolan. Jadi pada sistem pengendalian

loop terbuka keluarannya tidak diukur atau

tidak 19 diumpanbalikkkan untuk

dibandingkan dengan masukkannya

b. Sistem Pengendalian Loop

Tertutup (Close Loop Control

System)

Sistem pengendalian loop tertutup adalah

sistem pengendalian yang sinyal

keluarannya berpengaruh langsung terhadap

aksi pengontrolan. Jadi sistem pengendalian

loop tertutup aksi umpan balik digunakan

untuk memperkecil kesalahan. Penggunaan

umpan balik yang membuat respon relatif

kurang peka terhadap gangguan eksternal

dan perubahan internal pada parameter

sistem

2.3. Jenis Sistem Pengendalian

Jenis pengendalian proses dibagi 2 macam,

yaitu:

Pengendalian oleh manusia (manual

control)

Pengendalian otomatis (automatic

control)

2.3.1. Pengendalian Oleh Manusia

(Manual Control)

Pengendalian manual dioperasikan oleh

manusia. Digunakan pada proses-proses

yang tidak banyak mengalami perubahan-

perubahan beban (load) atau pada proses

yang tidak kritis

2.3.2. Pengendalian Otomatis (Automatic

Control)

Pada pengendalian otomatis pengaturan

semua dilakukan oleh alat-alat

instrumentasi. Pada pengaturan otomatis

manusia hanya melakukan pengaturan set

point dan untuk yang lainnya dilakukan oleh

sistem instrumentasi.

2.4. Elemen-Elemen Sistem

Pengendalian

Agar sistem pengendalian suatu proses dapat

berjalan sesuai dengan yang diinginkan,

maka pada sistem tersebut harus mempunyai

komponen-komponen, antara lain

1. Sensing Element (Primary Element)

2. Secondary Element (Transmiter)

3. Control Element (Controller)

4. Final Element (Control Valve)

2.5. Control Element (Controller)

2.6. Controller adalah salah satu

peralatan instrumentasi yang berfungsi

membandingkan nilai pengukuran (PV)

terhadap nilai yang dikehendaki (SV),

dan sesuai dengan modenya

menghasilkan sinyal kendali sebagai

keluaran yang sebanding dengan selisih

nilai pengukuran dengan SV tersebut

Sebagai alat pengendali kontrol element

bekerja untuk

1. Membandingkan sinyal proses

dari transmitter, variabel yang

dikontrol , dengan setpoint-nya.

2. Mengirim sinyal yang cocok ke

control valve; atau elemen kontrol

akhir lainnya dalam rangka menjaga

variabel yang dikontrol pada

setpoint-nya.

2.7. Final Element (Control Valve)

Control valve didalam suatu loop

pengendalian adalah sebagai final element,

yang berfungsi untuk mewujudkan sinyal

koreksi dari controller menjadi aksi yang

dapat mengembalikan kondisi proses ke

harga yang telah ditentukan bila terjadi

penyimpangan terhadap set point. Control

valve mengubah process variable dengan

cara memanipulasi besarnya manipulated

variable berdasarkan input yang diterima,

yang berasal dari output controller.

Besarnya bukaan valve tergantung dari

besarnya input yang berasal dari 26 output

controller.

Secara umum Control Valve dibagi menjadi

dua yaitu

1. Control Valve Gerakan Linier (Linier

Motion).

2. Control Valve Gerakan Berputar

(Rotary Motion).

III.Pembahasan

2.7.Proses Gas Sweetening Pada Scrubber

PV-3700.

Gas yang masuk ke Scrubber PV-3700

adalah sour gas yang berasal dari separator

V-100 dan PV-9900. Sebelum masuk ke

Scrubber, sour gas mengalami proses

cooling di Air Cooler AC-3050 untuk

traping dari gas tersebut saat didinginkan

agar terjadi kondensasi. Sour gas dari

Separator V-100 dan PV-9900 bersuhu

144°F masuk ke Air Cooler AC-3050

didinginkan sampai suhu 104°F.

Produk yang keluar dari bottom vessel

tersebut berupa kondensat sebagai hasil

minyak tambahan yang kemudian disalurkan

ke tangki TK-8006. Produk yang keluar dari

top vessel (PV-3700) berupa gas yang sudah

bersih atau sudah berkurangnya partikel

minyak yang terikut pada gas, merupakan

produk yang dijual pada PT. Gasuma.

Kuantitas gas bersih yang keluar dari top

vessel (PV-3700) adalah 18 MMSCFD, yang

mana sebanyak 15 MMSCFD untuk PT.

Gasuma, sedangkan sisanya diumpankan

untuk bahan bakar flare.

2.7. Scrubber PV-3700

Scrubber PV-3700 merupakan bagian dari

unit Gas Sweetening yang berfungsi untuk

meminimalisir adanya liquid yang terikut ke

dalam gas. Karena antara gas dan liquid

mempunyai tekanan yang berbeda, maka

proses pemisahan dilakukan dengan cara

mengatur tekanan pada Scrubber, sehingga

antara gas dan liquid akan terpisah dengan

dibatasi oleh tekanan yang dikehendaki

yaitu sebesar 75 psi.

Dari segi bentuk, Scrubber PV-3700

merupakan scrubber dengan tipe silinder.

Pemilihan Scrubber dengan tipe silinder ini

bertujuan untuk menghindari tekanan 28 ke

sudut. Perbedaan Scrubber dengan vessel

lainnya adalah di dalam Scrubber bagian

atas terdapat miss-extractor berupa serabut

kawat berlapis-lapis yang digunakan untuk

menangkap fasa liquid atau kondensat yang

masih mungkin terikut bersama gas.

2.8..Fungsi Sistem Pengendalian Tekanan

di Scrubber PV-3700

Sistem Pengendalian Tekanan pada

Scrubber PV-3700 merupakan sistem yang

berfungsi menstabilkan tekanan di dalam

Scrubber PV-3700 pada nilai yang

dikehendaki dengan harapan untuk

meminimalisir kandungan liquid yang

terikut ke dalam gas yang keluar dari

Scrubber PV-3700 serta untuk mencegah

terjadinya overpressured di dalam Scrubber.

Faktor yang mempengaruhi sistem

pengendalian tekanan di Scrubber PV-3700

adalah besarnya gas yang masuk, semakin

banyak gas yang masuk maka akan semakin

besar pula tekanan di dalam Scrubber.

2.9. Instrumentasi Sistem Pengendalian

Tekanan di Scrubber PV-3700

Untuk memperoleh sistem pengendalian

yang teliti dan akurat maka perlu

diperhatikan dalam memilih dan

menentukan peralatan instrumentasi yang

digunakan, sehingga kerugian yang

diakibatkan dari kesalahan peralatan

instrumentasi dapat diperkecil. Adapun

peralatan Instrumentasi yang digunakan

dalam Sistem Pengendalian Tekanan di

Scrubber PV-3700 antara lain:

1. Pressure Transmitter (PT-3709)

2. Controller (PIC-3717)

3. Control Valve (PCV-3717)

4. Positioner dan I/P Transducers

2.10. Cara Kerja Sistem Pengendalian

Tekanan pada Scrubber PV-3700

Keterangan:

PT-3709 : Pressure Transmitter

PIC-3717 : Pressure Indicator Controller

PCV-3717 : Pressure Control Valve

Dari gambar P&ID Sistem Pengendalian

Tekanan Scrubber PV-3700 di atas dapat

diketahui bahwa sistem pengendalian

tekanan pada Scrubber PV-3700

menggunakan metode Feedback control.

Kerja feedback control pada Sistem

Pengendalian Tekanan di Scrubber PV-

3700” dapat digambarkan dalam diagram

blok sebagai berikut:

Tekanan pada Scrubber akan dideteksi oleh

diapraghm yang terdapat pada pressure

transmitter. Besarnya tekanan dapat dilihat

dengan pada indikator dalam pressure

transmitter. Kemudian Pressure Transmitter

akan mengirimkan sinyal elektronik ke

Controller PIC-3717 sebagai besaran proses

(PV). Controller ini kemudian akan

membandingkan nilai yang dikirim dengan

Set Point (SV) yang telah ditentukan yaitu

sebesar 75 psi sehingga akan dihasilkan nilai

error apakah tekanan pada saat itu lebih

tinggi atau lebih rendah dari nilai Set Point.

Metode Feedback digunakan dalam sistem

pengendalian tekanan pada Scrubber PV-

3700 untuk mengendalikan banyaknya gas

yang berada di dalam scrubber, untuk itu

tekanan gas harus diatur oleh controller.

Sistem pengendalian tekanan di Scrubber

PV-3700 menggunakan controller PIC-3717

sebagai pengendali dalam sistem kontrol

tekanannya. Aksi dari kontrol tersebut

menggunakan Controller dengan tipe PLC

Honeywell.

2.10.1 Cara Kerja Pada saat Tekanan

Lebih Besar Daripada Set Point

Apabila tekanan Scrubber PV-3700 naik,

maka diaphragm akan mendeteksi nilai

tekanan proses saat itu naik. Sinyal process

variable (PV) yang dikirimkan ke controller

PIC-3717 akan mendeteksi nilai tekanan

proses yang lebih besar dari pada setpoint-

nya sehingga didapatkan nilai perhitungan

matematis yang merupakan selisih nilai set

point (SV) dengan nilai process variable

(PV) yang disebut error.

Aksi dari controler PIC-3717 adalah

reverse, sehingga berdasarkan nilai error

tekanan proses yang lebih besar dari set

point maka sinyal manipulated value (MV)

yang dikirimkan oleh controller akan turun.

PCV-3717 merupakan valve yang

mempunyai aksi ATC (Air to Close),

Sehingga dengan turunnya nilai MV dari

controller maka PCV-3717 akan bertambah

bukaannya dan megakibatkan tekanan pada

Scrubber turun mendekati set point.

2.10.2 Cara Kerja pada saat Tekanan

Lebih Kecil Daripada Set Point

Aksi dari controler PIC-3717 adalah

reverse, sehingga berdasarkan nilai error

tekanan proses yang lebih kecil dari set

point maka sinyal manipulated value (MV)

yang dikirimkan oleh controller akan naik.

PCV-3717 merupakan valve yang

mempunyai aksi ATC (Air to Close),

Sehingga dengan naiknya nilai MV dari

controller maka PCV-3717 akan berkurang

bukaannya dan megakibatkan tekanan pada

Scrubber naik mendekati set point.

III Simpulan

1. Proses gas sweetening yang terjadi pada

Scrubber PV-3700 adalah memisahkan

partikel berat yang terikut ke dalam gas.

2. Pengendalian tekanan pada Scrubber PV-

3700 berfungsi untuk menstabilkan tekanan

pada nilai yang dikehendaki sebesar 75 psi,

dengan harapan untuk meminimalisir

kandungan liquid yang terikut ke dalam gas.

3. Sistem pengendalian yang digunakan

dalam pengendalian tekanan pada Scrubber

PV-3700 adalah jenis feedback control

dengan menggunakan PIC-3717 sebagai

controller yang menggunakan aksi reverse

dan mode kontrol PI dan PCV-3717 sebagai

aktuator valve-nya.

4. Sistem pengendalian tekanan pada

prinsipnya adalah ketika tekanan pada

scrubber PV-3700 naik maka jumlah gas

yang keluar dari scrubber harus ditambah,

dan pada saat tekanan turun, maka jumlah

gas yang keluar harus dikurangi.

IV. Daftar pustaka

1.Kafil, Resta. 20--. “Bab1 Sistem Pengendalian” (Online). (https://www.acade 2. Mia.edu/4692256/Bab1-sistem-pengendalian, diakses pada tanggal 20 April 2014, pukul 09:17 WIB)

3. Wahid, Abdul. 20--. “Komponen Dasar Sistem Kontrol” (Online) (http://staff.ui.ac.id/system/files/users/abdul.wahid/material/kendali5komponendasarsistemkontrol.pdf, diakses pada tanggal 20 April 2014, pukul 10:27 WIB)

4. Nur, Adrian. 20--. “Control Valve” (Online). (http://adrian_nur.staff.uns.ac.id /files/2009/12/05-control-valve-upload.pdf, diakses pada tanggal 20 April 2014, pukul 09:27 WIB)

5. Mei. 2008, “Data Sheet Presure Vessel PV-3700 JOB Pertamina-Petrochina East Java”, Rev. B, Tuban