Top Banner
Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009 Serpong, i3 Oktober 2009 ISSN 1693-4687 Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan Kendali Logik Tambahan Achmad Suntoro PRPN -BAT AN Abstrak -- SISTEM OPERASI TUNGKU REDUKSI ME-I I MENGGUNAKAN KENDAL! LOGIK TAMBAHAN. Dijelaskan dalam makalah ini sistem operasi tungku reduksi ME-II di B3N, PTBN BATAN setelah sistem tungku tersebut kendali logiknya dimodifikasi. Ada II jenis gangguan yang akan diantispiasi dengan menggunakan kendali logik tambahan ini (sistem lama hanya mengantisipasi 6 gangguan). Fungsi utama kendali logik tambahan adalah membantu operator dalam hal menanggulangi gangguan yang teljadi selama operasi reduksi berlangsung. Batasan waktu penyelesaian ketika gangguan terjadi ditetapkan diawal pada kendali logik, sehingga jika dalam batas waktu tersebut gangguan tidak bisa diatasi baik oleh operator maupun sistem kendali maka kendali logik akan menghentikan kerja tungku secara gawat-darurat. Dengan pota ini dimaksudkan untuk meningkatkan faktor keselamatan kerja selama tungku beroperasi. Kata kunci: Sistem Operasi Tungku ME-ll, modifikasi kendali logik, proses reduksi. Abstract -- OPERATiONAL SYSTEM OF THE REDUCTiON FURNACE ME-Ii AFTER LOGiC CONTROLLER ENHANCEMENT. Operational system of the reduction fimwce ME-ii in B3N PTBN BATAN is described in this paper after the fimwce's logic controller has been modified. There are ii disturbances will be anticipated by the modification while the old controller system only anticipated 6 disturbances. The main task of the modified controller is to help the fimwce 's operator in solving any disturbances during the reduction fimwce operation. interval time limitation to solve any disturbances is set at the pre-operational stage in the controller system so that if either the controller or fimwce 's operatoR could not solve the disturbance happened within the set up time, the logic controller will shut down the operational fimwce in emergency mode. By this pattern of working, hopefidly it will increase the operational safety factor of the fiirnace system. Keywords : operational system , reduction fimwce, loigc controller mod(fication, reduction process 1. PENDAHULUAN Tungku kalsinasi-reduksi ME-II didisain untuk dapat dioperasikan sebagai tugku proses oksidasi maupun reduksi. Namun demikian, untuk operasi reduksi sistem tungku belum siap untuk dioperasikan. Hal ini disebabkan oleh beberapa sebab, di antaranya adalah lemahnya sistem pengaman gas buang yang meliputi sistem pembakaran gas buang dan saluran gas buang itu sendiri yang tidak dilengkapi dengan katup penutup (tungku selalu terbuka). Selain itu, konstruksi ruang tungku yang memungkinkan terjebaknya udara di dalam ruang tungku menjadi perhatian khusus, mengingat proses reduksi akan menggunakan gas hidrogen. Hasil diskusi bersama dengan staf B3N mengenai kondisi ruang tungku tersebut disimpulkan bahwa udara dalam tungku perlu dikosongkan (vacuum) terlebih dahulu sebelum proses reduksi dijalankan, padahal sistem instrumentasi untuk pengosongan udara dalam tungku belum tersedia. Kelemahan lain pada sistem keselamatannya adalah jika terjadi pemadaman aliran listrik dari luar (PLN) dan gangguan kebocoran gas hidrogen ke lingkungan, kondisi demikian belum diantisipasi oleh sistem instrumentasi tungku ME-II. Antisipasi gangguan tersebut diserahkan kepada sistem keselamatan gedung dan operator tungku untuk bertindak disesuaikan dengan gangguan yang dihadapi saat tersebut. Kendali logik tambahan pada sistem tungku ME-II telah dipasang untuk membantu operator tungku dan ia bertindak jika sistem tungku mengalami gangguan ketika sedang beroperasi [1,2,3]. Makalah ini berisi cara kerja sistem operasi tungku ME-II yang telah menggunakan kendali logik tambahan tersebut. Dengan penjelasan dalam makalah ini akan diketahui posisi kendali logik tambahan di dalam sistem kerja menyeluruh tungku ME- 11, sehingga pengembangan atau antisipasi lainnya yang perlu dikembangkan dalam rangka meningkatkan faktor keselamatan kerja sistem tungku ketika beropearsi lebih mudah dilaksanakan. II. KENDAll LOGIK T AM BAHAN Dalam dunia instrumentasi nuklir, redundancy adalah metoda yang lazim digunakan, bahkan ada yang diharuskan untuk menggunakannya dalam rangka antisipasi problematika keselamatan kerja [4]. Pada dasamya prinsip kerja sistem kendali logik tambahan pada tungku ME-II ini adalah redundansi dengan tindakan kerja operator guna menanggulangi gangguan yang terjadi ketika tungku beroperasi. Bagan posisi kendali logik tambahan ditunjukkan pada Gambar 1. Ada perubahan atas bagan tersebut terhadap disain sebelumnya seperti yang disebutkan dalam pustaka [1] dalam hal instalasi sistem vakum dan aliran gas buang, yaitu hanya menggunakan satu solenoid valve DI dan mengambil cabang pada saluran keluar ruang tungku seperti pada Gambar 1 tersebut. Sensor aliran gas buang (flow-switch) dihilangkan mengingat gas buang yang mengalir bisa bervariasi jenisnya serta suhunya. Selanjutnya aliran gas buang dimonitor melalui tekanan B-54
6

Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1693-4687-2009-B-54.pdf · Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan Kendali Logik Tambahan

May 10, 2018

Download

Documents

ngohanh
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1693-4687-2009-B-54.pdf · Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan Kendali Logik Tambahan

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009Serpong, i3 Oktober 2009

ISSN 1693-4687

Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-IIMenggunakan Kendali Logik Tambahan

Achmad SuntoroPRPN -BAT AN

Abstrak -- SISTEM OPERASI TUNGKU REDUKSI ME-I IMENGGUNAKAN KENDAL! LOGIK TAMBAHAN.Dijelaskan dalam makalah ini sistem operasi tungku reduksiME-II di B3N, PTBN BATAN setelah sistem tungku tersebutkendali logiknya dimodifikasi. Ada II jenis gangguan yangakan diantispiasi dengan menggunakan kendali logik tambahanini (sistem lama hanya mengantisipasi 6 gangguan). Fungsiutama kendali logik tambahan adalah membantu operator dalamhal menanggulangi gangguan yang teljadi selama operasireduksi berlangsung. Batasan waktu penyelesaian ketikagangguan terjadi ditetapkan diawal pada kendali logik, sehinggajika dalam batas waktu tersebut gangguan tidak bisa diatasi baikoleh operator maupun sistem kendali maka kendali logik akanmenghentikan kerja tungku secara gawat-darurat. Dengan potaini dimaksudkan untuk meningkatkan faktor keselamatan kerjaselama tungku beroperasi.

Kata kunci: Sistem Operasi Tungku ME-ll, modifikasikendali logik, proses reduksi.

Abstract -- OPERATiONAL SYSTEM OF THE REDUCTiONFURNACE ME-Ii AFTER LOGiC CONTROLLER

ENHANCEMENT. Operational system of the reduction fimwceME-ii in B3N PTBN BATAN is described in this paper after thefimwce's logic controller has been modified. There are iidisturbances will be anticipated by the modification while theold controller system only anticipated 6 disturbances. The maintask of the modified controller is to help the fimwce 's operatorin solving any disturbances during the reduction fimwceoperation. interval time limitation to solve any disturbances isset at the pre-operational stage in the controller system so thatif either the controller or fimwce 's operatoR could not solve thedisturbance happened within the set up time, the logiccontroller will shut down the operational fimwce in emergencymode. By this pattern of working, hopefidly it will increase theoperational safety factor of the fiirnace system.

Keywords : operational system , reduction fimwce, loigccontroller mod(fication, reduction process

1. PENDAHULUAN

Tungku kalsinasi-reduksi ME-II didisain untuk dapatdioperasikan sebagai tugku proses oksidasi maupunreduksi. Namun demikian, untuk operasi reduksi sistemtungku belum siap untuk dioperasikan. Hal inidisebabkan oleh beberapa sebab, di antaranya adalahlemahnya sistem pengaman gas buang yang meliputisistem pembakaran gas buang dan saluran gas buang itusendiri yang tidak dilengkapi dengan katup penutup(tungku selalu terbuka). Selain itu, konstruksi ruangtungku yang memungkinkan terjebaknya udara di dalam

ruang tungku menjadi perhatian khusus, mengingatproses reduksi akan menggunakan gas hidrogen. Hasildiskusi bersama dengan staf B3N mengenai kondisiruang tungku tersebut disimpulkan bahwa udara dalamtungku perlu dikosongkan (vacuum) terlebih dahulusebelum proses reduksi dijalankan, padahal sisteminstrumentasi untuk pengosongan udara dalam tungkubelum tersedia. Kelemahan lain pada sistemkeselamatannya adalah jika terjadi pemadaman aliranlistrik dari luar (PLN) dan gangguan kebocoran gashidrogen ke lingkungan, kondisi demikian belumdiantisipasi oleh sistem instrumentasi tungku ME-II.Antisipasi gangguan tersebut diserahkan kepada sistemkeselamatan gedung dan operator tungku untuk bertindakdisesuaikan dengan gangguan yang dihadapi saattersebut.

Kendali logik tambahan pada sistem tungku ME-IItelah dipasang untuk membantu operator tungku dan iabertindak jika sistem tungku mengalami gangguan ketikasedang beroperasi [1,2,3]. Makalah ini berisi cara kerjasistem operasi tungku ME-II yang telah menggunakankendali logik tambahan tersebut. Dengan penjelasandalam makalah ini akan diketahui posisi kendali logiktambahan di dalam sistem kerja menyeluruh tungku ME­11, sehingga pengembangan atau antisipasi lainnya yangperlu dikembangkan dalam rangka meningkatkan faktorkeselamatan kerja sistem tungku ketika beropearsi lebihmudah dilaksanakan.

II. KENDAll LOGIK T AMBAHAN

Dalam dunia instrumentasi nuklir, redundancy adalahmetoda yang lazim digunakan, bahkan ada yangdiharuskan untuk menggunakannya dalam rangkaantisipasi problematika keselamatan kerja [4]. Padadasamya prinsip kerja sistem kendali logik tambahanpada tungku ME-II ini adalah redundansi dengantindakan kerja operator guna menanggulangi gangguanyang terjadi ketika tungku beroperasi. Bagan posisikendali logik tambahan ditunjukkan pada Gambar 1.

Ada perubahan atas bagan tersebut terhadap disainsebelumnya seperti yang disebutkan dalam pustaka [1]dalam hal instalasi sistem vakum dan aliran gas buang,yaitu hanya menggunakan satu solenoid valve DI danmengambil cabang pada saluran keluar ruang tungkuseperti pada Gambar 1 tersebut. Sensor aliran gas buang(flow-switch) dihilangkan mengingat gas buang yangmengalir bisa bervariasi jenisnya serta suhunya.Selanjutnya aliran gas buang dimonitor melalui tekanan

B-54

Page 2: Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1693-4687-2009-B-54.pdf · Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan Kendali Logik Tambahan

Prosidillg Semillar Nasiollal Dallr Bahall Bakar 2009Serpollg. 13 Oktober 2009

----- ..•

ISSN 1693-4687

Udara

- ...

Air pcndingin (in) Air jX1Iliingin (nlll)

n -::

Tl

----- ..•

h Is 19 0904 11005 III112

03

II

16

KENDALl 12

Is

TambahanuntukReduksi13

O207

14

010

© ~·"lP""'©©PE M 0 BV RSTfJ © fJ fJ fJ !? © © © III

Lampu indikator

IG TK IL SP SI SK V, V, V,

Gambar I. BaganPosisiKendaliLogikTambahanpada tungkuME-II.

gas dalam tungku. Perubahan ini dilakukan denganpertimbangan bahwa disain menjadi lebih sederhana dantidak mengurangi hal yang pokok

Implementasi kendali logik tambahan tersebutmenggunakan komponen utama yaitu contactor relay,timer, UPS, dan sistem pompa vakum. Instalasiperkabelan (wiring) mengikuti pola dasar seperti padaGambar 2. Angka disetiap jalur pada Gambar 2menunjukkan jumlah helai kabel yang diperlukan dalaminstalasi terse but. Panel tambahan dibuat denganmemanfaatkan ruang kosong pada segmen panel palingbawah. Sambungan distribusi berada di dalam lemaripanel ME- 1I dan berfungsi sebagai penyambung antarmodul, yang sekaligus sebagai titik pengujian (test-point)untuk aktifitas troubleshooting. Sambungan distribusijuga terdapat di blok tungku ME-II di bawah ruangtungku, tetapi tidak digambarkan pada Gambar 2. Modulkendali tambahan dan UPS keduanya juga berada didalam lemari panel ME-ll. Sistem kendali logik

tambahan ini juga menerima sinyal masukan dari sistemmonitoring gas hidrogen yang sistem kerjanya terpisahdari sistem kerja tungku ME-II ini. Detail rangkaianlistrik dari instalasi Gambar 2 tersebut berikut detail lay­out instalasi kabelnya ada pada dokumen ModifikasiKendali Logik (switching) Tungku ME-II [5].

III. TATAKERJA

Pola kerja sistem instrumentasi tungku ME-II untukoperasi reduksi pada dasamya terdiri dari tiga jenis, yaituoperasi normal, operasi dengan gangguan, dan operasipuma gawat-darurat. Ada II jenis gangguan yangdiantisipasi oleh kendali logik tambahan ketika sistemtungku beroperasi. Gangguan tersebut dikelompokkanmenjadi empat kelompok gangguan yaitu Gagal #1sampai dengan Gagal #4 [I]. Pada sistem lama hanyamengantisipasi 6 gangguan (tanda • pada Gambar 3) dantindakannya diserahkan penuh kepada operator tungku

B-55

Page 3: Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1693-4687-2009-B-54.pdf · Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan Kendali Logik Tambahan

Prasiding Seminar Nasianal Daur Bahan Bakar 2009Serpang, 13 Oktaher 2009

Sistem MonitoringGas Hidrogenlingkungan

: Jalur kabel

Gambar 2. Bagan Instalasi perkabelan perangkat Kendali Logik Tambahan pada tungku ME-II.

ISSN 1693-4687

(sistem tungku hanya memberi warning saja), Tambahanantisipasi gangguan oleh kendali-logik-tambahan ada 5gangguan (tanda .:. pada Gambar 3). Pola kendali-logik­tambahan tidak hanya memberi warning jika terjadigangguan, tetapi juga berusaha mencegah kelanjutan darigangguan. Usaha kendali tersebut dilakukan bersama­sarna dengan operator tungku secara paralel (redundan).Bagan konseptual antisipasi gangguan tersebut dapatdilihat di [1] dan bagan operasionalnya digambarkanseperti pada Gambar 3. Parameter operasi yangditunjukkan pada Gambar 3 berkaitan dengan format polaperubahan suhu yang ditunjukkan pada Gambar 4.a untukproses reduksi, dan parameter tersebut diberikan melaluipanel (yang digambarkan pad a Gambar 4b) oleh operator.

Of>siOf"' •.•••i;R-Rcduk.oi

PI: loakingt<:mp.:NIl"'" dftnllopc:

P2: Ba~1>$muimum temperatut" (.<>Ii:ly)

P3; rcmpcralurc saal liidrogc •• rncngganlihn Nitroge ••

P4'TcmJ"'"'l ••.cpcmhal:arg ••• hoong

~~:.~~:~~::~~:~~:~~~~~~.;

.,. Ustrik PLN padalll(#1)

')ApipcmO;lluIrgasbuanllpadaw{#2)

-> Ada kebocoran Ht ke liogkungan (113)

• Tekanan ga.o;dalam nmgku linggi (1t3)

-> Tekaoangilsudara1t:kann:udah(#3)

• Tempenllm air pendmgin linggi (1t4)

• Tckanan gas N2 rendah (114)

• Temperature tungku terlalu tinggi (114)

• Tekanan gas H1 rendah (#4)

~ ~ ~~:~ada:Gambar 3. Bagan operasioal tungku reduksi ME-II.

B-56

P2

P'

E

~ P3,"'

waktu

a. Pola perubahan suhu dalam tungku sesuai dengan parameter operasi

b. Panel masukan parameter operasi tungku dan kendali.

Gambar 4. Pola suhu proses reduksi dan panel sistem tungku ME-II

Page 4: Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1693-4687-2009-B-54.pdf · Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan Kendali Logik Tambahan

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009Selpong. 13 Oktober 2009

A. OPERASI NORMAL

Selektor Kalsinasi/Reduksi pada Gambar 4.bdigunakan untuk menentukan jenis operasi tungku, yaituoperasi Kalsinasi atau Reduksi. PI, P2, P3 dan P4 adalahkendali suhu manual dimana nilainya ditentukan olehoperator dengan cara memutar jarum penunjuk sesuaidengan nilai yang diinginkan. PI untuk menentukan nilaisuhu dalam tungku, P2 untuk menentukan batasmaksimum suhu yang diperbolehkan dalam tungku, P3untuk menentukan suhu ketika gas hidrogen masuk ketungku menggantikan gas nitrogen, dan P4 untukmenentukan batas suhu deteksi nyala api LPG. Untukdetail operasional penggunaan P4 dapat dilihat di [2].Nilai PI, P2, dan P3 disesuaikan dengan keperluanformat pola seperti pada Gambar 4.a. Ketika gas hidrogenmasuk menggantikan gas nitrogen dapat dilakukan baiksecara manual maupun otomatis tergantung pada selektorotomatis H2, dan detail operasional selektor H2 terse butdapat dilihat di pustaka [6]. Ketika gas hidrogen masukke tungku, terjadi overlap antara gas hidrogen dannitrogen, yaitu masuk bersama-sama ke dalam ruangtungku selama waktu To yang nilainya ditentukan melaluirotary timer To pada Gambar 4.b. Sedangkan rotary timerTr digunakan untuk menentukan lama operasi sepertiyang ditunjukkan pada Gambar 4.a.

Setelah parameter operasi (PI, P2, P3, P4, To, dan Tr)ditentukan oleh operator, maka awal operasi reduksidilakukan dengan pengosongan udara dalam tungku yaituoperator menekan push-button V). Tindakan ini akanmembuat sistem vakum bekerja, dan jika tekanan vakumyag diinginkan telah tercapai maka secara otomatis gasnitrogen akan mas uk mengisi ruang tungku. Detail kerjaswitching sistem vakum dapat dilihat di pustaka [7].Setelah proses vakum selesai, maka operator menekanpush-button V2 yang berakibat terjadi aliran gas nitrogenmasuk dan keluar ruang tungku. Pada posisi ini operatorharus mengatur besar aliran yang diperlukan melaluikatup manual Q pad a Gambar 1. Selanjutnya push-buttonV3 ditekan, hal ini berakibat gas LPG mengalir dandibakar secara otomatis di ruang pembakaran. Detail carakerja pembakaran gas LPG dapat dilihat di pustaka [2].Pada posisi ini semua persiapan operasi reduksi telahselesai yang ditandai dengan telah padamnya semualampu warning operasi reduksi, dan operatordiperbolehkan menghidupkan filamen sistem tungkuyang berakibat suhu dalam tungku akan berubahmengikuti pola pada Gambar 4.a.

Perubahan suhu dalam tungku dilakukan secaramanual, yaitu secara periodik operator harus merubahnilai PI, sesuai dengan slope kenaikan suhu yangdiinginkan. Ketika suhu telah mencapai nilai P3, jikaselektor otomatis H2 pada posisi otomatis maka gashidrogen akan secara otomatis masuk ke tungku bersama­sarna dengan gas nitrogen selama waktu To. Tetapi jikaposisi selektor pada posisi manual, maka operator harusmenekan push-button PM untuk mengalirkan gashidrogen ke tungku. Ketika waktu Tr telah dilewati, makafilamen pemanas tungku akan berhenti bekerja dan suhudalam tungku akan turun secara alamiah seperti pad aGambar 4.a. Ketika suhu dalam tungku telah mendekati

ISSN 1693-4687

suhu kamar, operator diperbolehkan menghentikan kerjasistem tungku secara normal dan operasi proses reduksiselesai.

B. OPERASI DENGAN GANGGUAN

Operasi dengan gangguan disiapkan sebagai antisipasijika gangguan terjadi selama operasi reduksi berlangsung.Ketika gangguan terjadi maka sistem kendali akanmemberi warning berupa alaram dan lampu yangmenunjukkan jenis gangguan yang timbul. lenisgangguan tersebut dikelompokkan dalam empatkelompok sebagai berikut.

Gagal #1 adalah jenis gangguan khusus untukgangguan akibat padamnya aliran listrik dari PLN.Antisipasi kendali logik atas jenis gangguan ini adalahsecara berurutan sebagai berikut. Pertama sistem kendalilogik akan tetap menahan nyala api LPG selama (default)3 menit yaitu menggunakan UPS untuk tetap membuatkatup LPG terbuka. Kedua dilakukan bersamaan dengantindakan pertama, operator menutup katup gas hidrogen& membuka katup gas nitrogen jika saat itu gas hidrogensedang digunakan. Tindakan ini akan mendorong gasyang ada di dalam tungku (oleh gas nitrogen) ke luar dandibakar oleh api LPG. Ketiga dilakukan setelah tindakanpertama selesai (3 menit) yaitu operator mematikan nyalaapi LPG dengan menutup katupnya. Pada kondisi terakhirini operator menekan push-button RST dan menutupsemua katup manual gas yang digunakan termasuk katupmanual udara tekan dan air pendingin serta memutar matisaklar utama aliran listrik dari PLN ke sistem tungku.

Gagal #2 adalah jenis gangguan khusus yaitupadamnya nyala api LPG. Antisipasi yang dilakukanadalah kendali logik menutup semua katup masuk dankeluar tungku F2, F3, B, dan C. Bersamaan dengan haltersebut, kendali logik berusaha menyalakan api LPG.Usaha untuk menyalakan api LPG ini dilakukan selama 7detik (default). lika dalam selang waktu tersebut gas LPGtidak juga nyala, kendali logik akan menghentikanoperasi tungku secara gawat-darurat dengan memutusaliran listrik ke sistem tungku. Pada kondisi ini, operatorharus segera menutup semua katup manual gas yangdigunakan termasuk katup manual udara tekan dan airpendingin serta memutar mati saklar utama aliran listrikdari PLN ke sistem tungku. lika dalam gangguan tersebutnyala api LPG dapat diatasi oleh kendali logik, katup gasF2 membuka bersama-sama dengan katup gas C dandiikuti F3 membuka 2 detik kemudian. Katup F3 sengajadibuat terlambat 2 detik ketika membuka agar tidakterjadi hembusan gas langsung ke ruang pembakaran, danoperasi tungku dapat dilanjutkan.

Gagal #3 adalah jenis gangguan yang akibat gangguantersebut kendali logik berusaha menanggulanginya dalamwaktu 30 detik (default). lika dalam waktu tersebutgangguan tidak dapat diatasi baik oleh kendali logikmaupun oleh operator tungku, maka kendali logik akanmematikan kerja tungku secara gawat-darurat. Gangguanyang termasuk pada Gagal #3 serta tindakan kendali logikdan operator ketika gangguan terjadi adalah sebagaiberikut.

• Kebocoran gas hidrogen di lin~kungan ; Tekanangas udara-tekan untuk instrumen saat H, ber-

8-57

Page 5: Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1693-4687-2009-B-54.pdf · Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan Kendali Logik Tambahan

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009Serpong. 13 Oktober 2009

operasi rendah: Selama 30 detik alaram dan lampuwarning akan aktif. Jika operator tidak mampumengatasi gangguan tersebut maka kendali logikmematikan sistem tungku secara gawat-darurat.Jika dalam 30 detik tersebut operator mampumengatasinya, maka alaram dan lampu warningakan padam dan operasi tungku dapat dilanjutkan.Untuk dua jenis gangguan ini kendali logik hanyamemberi warning.

• Tekanan gas dalam tungku tinggi : Selama 30 detikalaram dan lampu warning aktif serta katup gasmasuk ke tungku (B dan C) menutup, jika operatortidak mampu mengatasi gangguan tersebut dangangguan belum juga teratasi maka kendali logikmematikan sistem tungku secara gawat-darurat. Jikadalam 30 detik tersebut operator mampumengatasinya atau akibat menutupnya katup B & etersebut tekanan tungku menjadi turun hingga batasdaerah kerjanya, maka alaram dan lampu warningakan padam serta katup B atau e kembali membuka,dan operasi tungku dapat dilanjutkan.

Gagal #4 adalah jenis gangguan dimana keputusanuntuk operasi sistem tungku diserahkan kepada operator.Gangguan yang termasuk pada Gagal #4 adalah sebagaiberikut beserta penjelasannya.• Temperatur tungku tinggi: Alaram dan lampu

warning aktif dan kendali logik mematikan aliranlistrik ke filamen tungku. lni berakibat temperaturtungku akan turun. Jika temperatur tungku telahberada di daerah kerjanya maka sistem tungkukembali beroperasi. Tetapi jika temperatur tetaptinggi (usaha kendali logik mematikan aliran listrikke tungku gaga I) dan operator tidak bisamengatasinya, maka operator harus mematikanoperasi tungku secara riormaL

• Tekanan gas dalam tungku rendah ketika H2

mengalir: Alaram dan lampu warning aktif dankendali logik menutup katup gas keluar tungku (F2dan F3). lni berakibat tekanan dalam tungku akannaik. Jika tekanan dalam tungku telah berada didaerah keljanya (diatas tekanan udara luar) makasistem tungku kembali beroperasi. Tetapi jikatekanan tetap rendah (usaha kendali logik menaikkantekanan dalam tungku gagal) dan operator tidak bisamengatasinya, maka diserahkan operator untukmematikan operasi tungku secara normal.

• Suhu air pendingin naik ; Tekanan gas nitrogenrendah; Tekanan gas hidrogen rendah ; Tekanan gasLPG rendah : Alaram dan lampu warning aktif dandiserahkan kepada operator untuk mengatasinya. Jikaoperator tidak mampu mengatasi gangguan tersebutmaka operator harus menghentikan operasi tungkusecara normal. Jika operator mampu mengatasinya,maka alaram dan lampu warning akan padam danoperasi tungku dapat dilanjutkan.

C. MENGHENTIKAN OPERASI TUNGKU

Operasi tungku dapat dihentikan atau dimatikan secaranormal atau secara gawat-darurat oleh operator. Sistemkendali logik dapat menghentikan operasi tungku secara

ISSN 1693-4687

gawat-darurat jika gangguan tidak dapat diatasi dalambatas waktu yang ditetapkan. Untuk operator tungku,menghentikan operasi secara gawat-darurat dilakukandengan menekan push-button gawat-darurat PE padaGambar 4.b dan segera dilanjutkan dengan menutupsemua katup manual gas yang digunakan termasuk katupmanual udara tekan dan air pendingin serta memutar matisaklar utama aliran listrik PLN dan filamen tungku.Konsekuensi menghentikan operasi tungku secara gawat­darurat Uuga oleh kendali logik) ketika gas hidrogen saatitu sedang digunakan, yaitu operasi puma gawat-daruratharus dilakukan setelah kondisi gawat-darurat dapatdiatasi.

Untuk menghentikan operasi tungku secara normaldapat dilakukan dengan urutan seperti sebagai berikut:

Prosedur penghentian normal saat gas N2 digunakan:

1. Putar switch aliran listrik ke filamen tungku menjadiOFF.

2. Tunggu hingga suhu dalam tugku mecapai dibawah100oe.

3. Tekan push-button RST lalu tutup semua katupmanual gas yang digunakan termasuk katup udaratekan dan air pendingin.

4. Putar switch aliran listrik dari PLN menjadi OFF .5. Selesai.

Prosedur penghentian normal saat gas H2 digunakan:

1. Putar switch aliran listrik ke filamen tungku menjadiOFF.

2. Putar selektor H2 hingga menjadi manual, dan tekanpush-button PA (Gambar 4.b), sehingga gas nitrogenmasukke tungku menggantikan gas hidrogen.

3. Tutup katup manual gas hidrogen.4. Tunggu 3 menit untuk kendali logik membakar gas

H2 dalam tungku.5. Tunggu hingga suhu dalam tugku mecapai dibawah

100De.

6. Tekan push-button RST lalu tutup semua katupmanual gas yang digunakan termasuk katup udaratekan dan air pendingin.

7. Putar switch aliran listrik dari PLN menjadi OFF.8. Selesai.

D. OPERASI PURNA GAWAT-DARURAT

Tindakan ini harus dilaksanakan jika kerja tungkudihentikan secara gawat-darurat baik oleh operatormaupun oleh kendali logik. Tindakan ini dilakukan jikakondisi gangguan yang tetjadi telah dapat diatasi. Operasiini dimulai dari kondisi awal seolah sistem tungkuhendak digunakan setelah istirahat (suhu dalam tungkudibawah 100DC). Oleh karena itu perlu diperhatikanbahwa kondisi awal katup gas adalah sebagai berikut(Gambar 1): katup e, F2 dan F3 tertutup. Katup Bterbuka. Dari kondisi tersebut dilakukan prosedur sebagaiberikut:

1. Putar switch aliran listrik dari PLN menjadi ON.

B-58

Page 6: Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1693-4687-2009-B-54.pdf · Sistem Operasi Tungku Reduksi ME-II Menggunakan Kendali Logik Tambahan

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009

Serpong, 13 Oktober 2009

2. Buka katup manual gas nitrogen dan LPG (katupH dan J). Pembukaan katup H dibuat sedemikianrupa sehingga tekanan di dalam tungku tidakterlalu tinggi.

3. Tekan push-button by pass vakum (Gambar 4.b) ;operasi tanpa vakum.

4. Tekan push-button V3, berakibat gas LPGmengalir keluar dan dibakar.

5. Tekan push-button V2, berakibat katuppembuangan gas tungku terbuka dan gas hidrogendi dalam tungku didorong keluar oleh gas nitrogen.Gas yang keluar dari tungku di bakar oleh nyalaapi LPG.

6. Tunggu 3 menit untuk memastikan semua gashidrogen dalam tungku telah didorong keluarsemua.

7. Tekan push-button RST lalu tutup katup manualgas nitrogen dan LPG.

8. Putar switch aliran listrik dari PLN menjadi OFF.9. Selesai.

IV. PEMBAHASAN

Dasar pemikiran pengelompokan jenis gangguanmenjadi empat kategori adalah berdasarkan tingkat tinggirendahnya pengaruh gangguan terhadap operasi kerjatungku dan faktor keselamatan kerja. Gagal #1 adalahgangguan yang tidak mungkin untuk diatasi baik olehoperator maupun oleh kendali logic. Oleh karena itu, titikberat tindakan dalam mengatasi gangguan adalah padafaktor keselamatan kerja. Gagal #2 adalah jenis gangguanyang mempunyai tingkat pengaruh kepada faktorkeselamatan kerja sangat tinggi, oleh karena batasinterval waktu penanggulangan gangguan harusditetapkan tidak boleh terlalul lama. Batas interval waktuditetapkan (default) 7 detik. Angka ini dapat diubahmelalui setting pada kendali logik. Pertimbangan 7 detikadalah angka perkiraan bahwa dalam waktu lebih kecildari 7 detik maka campuran gas hidrogen sisa yangsempat keluar ke ILlang pembakaran dengan udara masihpada daerah aman yaitu di bawah 18%[IJ. Kategori Gagal#3 serupa dengan Gagal #2, tetapi mempunyai tingkatpengaruh terhadap faktor keselamatan kerja lebih rendah,sehingga batas interval waktu penanggulangandiperkirakan dengan angka (default) 30 detik. Untukgangguan kategori Gagal #4 batas interval tersebutdiserahkan kepada operator karena diperkirakanmempunyai pengaruh terhadap faktor keselamatan cukuprendah.

Angka (default) 3 menit untuk pengosongan gashidrogen dalam tungku untuk dibakar di luar tungkuadalah angka perkiraan. Angka-angka default terse but 3menit, 7 detik dan 30 detik) harus ditentukan secara tepatnantinya berdasarkan perhitungan dan penelitiantersendiri karena angka tersebut menyangkut pada faktorkeselamatan kerja. Disain kendali logik tambahan bersifatmemberi fasilitas untuk memungkinkan pengaturan nilaitersebut dengan memberi angka default sebagaiperkiraan.

ISSN 1693-4687

V. KESIMPULAN

Sistem operasi tungku ME-II untuk proses reduksitelah dijelaskan. Kendali logik tambahan berfungsimembantu pekerjaan operator dalam hal monitoringterutama jika terjadi gangguan selama operasi. Antisipasigangguan selama operasi tidak bisa hanya diserahkankepada operator dan antispasi sistem gedung di manasistem tungku berada, tetapi secara lokal juga harusdilakukan sebagai tindakan redundansi. Denganpenjelasan sistem operasi dalam makalah ini diharapkanoperator tungku dan juga pihak yang berkepentingandengan sistem tungku terse but akan lebih mudahmembaca dokumen petunjuk operasi tungku ME-IItersebut yang ditulis secara detail di pustaka [5].

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis sangat berterima kasih kepada saudara Zaidi,Djoko Kisworo, Triarjo, dan Dede Sutarya staf BidangBahan Bakar Nuklir, Kelompok Proses Konversi danFabrikasi Bahan Bakar Nuklir - PTBN BATAN, atasbantuan teknis-nya selama kegiatan instalasi danpercobaan berlangsung.

DAFfAR PUSTAKA

[I] SUNTORO A., "Metodology Kendali Logik Tambahan

pada Sistem Tungku Reduksi ME-II", Prosiding SeminarNasional SDM-STIN, pp. 301- 310, Yogyakarta, 6November, 2007.

[2] SUNTORO A., "Pemanlik LPG Olomalis unluk PembakarGas Hidrogen pada Proses Reduksi Tungku ME-II",Prosiding PPI-PDITN 2007 Pustek Akselerator dan ProsesBahan-Batan, pp. 55-62, Yogyakarta 10 Juli 2007.

[3] SUNTORO A., "Pengembangan Teknik PenanggulanganGangguan Listrik pada Operasi Tungku Reduksi ME-I I",Prosiding Seminar Nasional Perangkat Nuklir PRPN, pp.13-24, Serpong 5 November 2007.

[4] IAEA, "Nuclear Power Plant Instntmentation and Control- A Guideboof(', Technical Reports Series No. 239,

International Atomic Energy Agency, Vienna, 1984.[5] SUNTORO A., "Modifikasi Kendali Logik (switching)

Tungku ME-I I: Dokumen Teknis Operasi dan HasilModifikasi", Revisi 1., 2008.

[6] SUNTORO A., "Otomatisasi Penggerak Katup Masuk GasHidrogen Pada Tungku Reduksi ME-II", Prosiding PPI­PDITN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan-Batan,pp. 279-285, Yogyakarta 10 Juli 2007.

[7] SUNTORO A., "Sistem Switching Pompa VakumTambahan pada Tungku Reduksi ME-II", Prima, Vol. 4.,No.9, pp. 103- 110, Yogyakarta 10 Juli 2007.

B-59