Oil and Gas Offshore industry lebih dari setengah abad telah menjadi
penopang kebutuhan energi dunia. Seratus tahun sebelumnya onshore
industri telah berkembang dan mendominasi industri ini. Salah satu
bidang disiplin ilmu yang tidak dapat terlepas keberadaannya dalam
menunjang kebutuhan energi ini adalah instrumentasi dan kontrol
(automation). Disiplin ilmu ini berperan dalam memberikan monitoring dan
otomasi atau kontrol pada proses pemisahan dan pengolahan minyak dan
gas secara normal dan kontinyu (PCS). Selain itu juga berperan
menjamin keselamatan dari adanya bahaya dari dalam proses atau bahaya
yang berasal dari luar (SIS).
Basic dari instrumentasi dan kontrol adalah:
Measurement——-> Control ———> Actuator/Final Element
Instrumentasi mencakup definisi untuk semua device yang
menunjang berlangsungnya process measurement, signal transmission, dan
process acuation. Sedangkan kontrol mencakup methode dan peralatan
yang menunjang berlangsungnya pengolahan data dari pengukuran,
pengolahan logika pengontrolan, dan memberikan control decision untuk
actuator.
Measurement/Pengukuran
Apa saja yang hendak diukur dari suatu industri pengolahan oil &
gas? Besaran fisika standar yang merupakan ciri karakteristik
adanya suatu fluida (oil or gas) merupakan besaran wajib untuk diukur.
Pressure, Temperature, Flow, Level & Komposisi adalah besaran pokok
yang perlu dikuasai pada industri oil & gas. Besaran tambahan untuk
melayani equipment atau mesin seperti pengukuran kecepatan dari benda
yang berputar & pengukuran getaran/vibrasi juga diperlukan.
Bagaimana cara mengukurnya? Kalo anda berbasis pendidikan ke-teknik-an
yang tepat maka semua metoda pengukuran dengan sensor untuk pressure,
temperature, flow, level, komposisi, vibrasi, kecepatan putar tentu
saja sudah didapatkan dibangku kuliah. Sudah saatnya untuk refresh
kembali prinsip-prinsip bourdon tube, diaphragm, bimetal, seebeck
effect, bernoulli effect, orifice, ventury, continuity mass, DP effect
to static fluid in tank and dynamic fluid in pipe, sifat keterapungan
benda di fluida, ultrasonic principle, dll. Prinsip-prinsip sensor dan
transducer menjadi dasar bagi pemahaman karakteristik pengukuran
fluida di industri oil & gas.
Signal Transmission
Product yang secara simple menunjukkan proses ini adalah
e.g. transmitter yang mengirim signal 4-20 mA, Switch yang mengirim
signal 0 & 1 or Contact & Open, transmitter superimposed HART,
Foundation Fieldbus, Digital Input & Digital Output. Bagaimana
membentuk signal itu? bagaimana cara meng-coding signal HART & FF?
Tentu saja manufacture sudah menyediakannya dan industri oil & gas
tinggal menggunakan colok & nyala or plug & play. Tapi secara
konsepsi bagaimana men-generate signal transmission dari transmitter ke
sistem kontrol dan sebaliknya tentu saja adalah scope pekerjaan
instrument & control engineer yang memerlukan knowledge base ttg
signal processing & signal transmission. It’s not easy. Tapi kalau
pekerjaannya hanya untuk memasang maka knowledge tentang signal tidak
akan diperlukan.
Kontrol
Pada tahap ini dunia instrumentasi & kontrol untuk oil & gas
memegang peranan penting dalam menjamin berlangsung proses secara auto,
online-real time process monitoring & safety. Pendifinisian loop
control, control methode, hubungan antara process variable yang hendak
dikontrol dengan manipulated variabelnya ( yang di dalam dunia teori
dibungai dengan Laplace Transform & Fourier Transform, namun dalam
dunia simple control untuk tanki, vessel, perpipaan I think just “common
sense” no need to do such kind eveluation or need for better?), PID
methode, On-Off method, Split range, Cascade, Ratio, Overide,
De-coupling, dll merupakan hal-hal yang dapat disumbangkan dunia kontrol
untuk dunia industri oil & gas. PLC, DCS, Foundation Fieldbus
adalah perangkat yang umum digunakan sebagai control devices untuk
industri ini. Semua logika kontrol diprogram dan didefinisikan di dalam
sistem kontrol.
Actuator / Final Element
Actuator yang umum dipake untuk mengontrol fluida adalah valve yang
dapat berupa Control Valve, Shutdown Valve, Blowdown Valve, ataupun
On-Off Valve. Ada berbagai macam body valve yang dipasangkan untuk
valve-valve tersebut misalkan Globe, Ball, Butterfly, dan Gate. Final
element yang lain yang dikontrol adalah Motor tetapi harus berinterface
dengan Electrical Control melalui relay. Karakteristik control valve
yang disebabkan oleh geometrinya terhadap flow, respon control valve
terhadap signal, dan konsep perubahan signal elektrik menjadi pneumatic
adalah beberapa diantara yang harus dikuasi di actuator.
Example:
Sampai sejauh mana scope disiplin ilmu ini digunakan dalam dunia Oil
& Gas Offshore, berikut ini adalah sebuah cerita pendek tentangnya.
Study Case Arthit Process Platform PTT E&P
Instrumentasi dan Otomasi secara hierarki dibagi menjadi dua system
besar yaitu Process Control System dan Safety Instrumented System.
Process Control System (PCS) merupakan sistem penunjang proses
monitoring, regulatory control, atau pun juga advance regulatory
control. Safety Instrumented System (SIS) merupakan sistem yang
diaplikasikan untuk menjamin safety yang meliputi Emergency Shutdown
System (ESD) dan Fire & Gas System (F&G).
Ketika normal operasi maka fungsi kontrol reguler akan dijalankan
oleh PCS secara kontinyu. Monitoring open loop, running simple closed
loop antara tranmitter dan control valve yang bekerja mencari kestabilan
performance kontrolnya adalah fungsi-fungsi sederhana dari PCS.
Demikian juga halnya dengan cascade loop, ratio, split range, yang
semuanya beroperasi untuk mencari kestabilan sepenuhnya juga ditangani
oleh PCS. Numerik control calculation untuk simple closed loop, cascade,
ratio, split range masih dipercayakan kepada iterasi jitu PID.
Sesuai dengan perkembangan teknologi yang mengutamakan efisiensi maka
FIELDBUS FOUNDATION dipilih menjadi alternatif bagi distribusi
pendelegasian sistem kontrolnya. Banyak fabrikan yang sudah mensenjatai
devicenya dengan fieldbus, salah satunya adalah Yokogawa. Transmitter
fieldbus yang digunakan pada Arthit CPP Platform Gulf of Thailand adalah
Yokogawa EJA, control processingnya atau controllernya dipercayakan
kepada Yokogawa Fieldbus CS 3000, dan Control Valve masih dipercayakan
kepada Fieldvue Fisher Rosemount CCI. Meskipun sistem PCS pada platform
ini merupakan campuran dari berbagai manufacture tetapi karena setiap
device sudah dipersenjatai memakai approved protokol yaitu Foundation
Fieldbus, maka tidak perlu diragukan lagi compatibilty-nya dalam
menunjang sistem kontrol.
Safety system yang lebih dikenal dengan Safety Instrumented System
(detail definisi dapat dbaca artikel lain di page ini -pen), terdiri
atas ESD system dan F&G system. Keduanya saling berhubungan dan
berinteraksi. ESD system menjalankan fungsi process safety hazard. Dalam
P&ID dengan mudah SIS dapat diidentifikasi sebagai sebuah kondisi
proses yang Hi-Hi atau Lo-Lo. Demikian halnya F&G system akan
menjalankan fungsi ketika adanya gas atau fire yang timbul di area
platform. Kritikal process menghasilkan effect shutdown demikian juga
halnya kehadiran api atau gas berbahaya akan menghasilkan inisiasi
shutdown sesuai dengan levelnya menurut cause and effect matrix. Untuk
safety process, transmitter yang digunakan masih dari produk Yokogawa
EJA dengan HART protocol, control system menggunakan Yokogawa Prosafe,
sedangkan final element adalah simple digital output untuk solenoid dan
atau relay. F&G system masih mengandalkan produk dari Detronic untuk
gas dan flame detector, VESDA untuk High Sensitivity Smoke Detector,
Manual Alarm Call Point dan ESD button menggunakan produk MEDC.
Demikian sekilas gambaran scope instrumentasi dan kontrol untuk offshore platform oil & gas facility.
benul sekali
BalasHapus