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
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
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%
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
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
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
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
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
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
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.