optimalisasi penggantian komponen ...repository.its.ac.id/59634/1/makalah tesis arief...mahasiswa...

TESIS-TM 142502

OPTIMALISASI PENGGANTIAN KOMPONENTRAVELLING WATER SCREEN (TWS) DI SISTEMCOOLING WATER (STUDI KASUS PADA PLTGUMUARA TAWAR BLOK 1)

ARIEF WICAKSONO2116207701

DOSEN PEMBIMBINGProf. Dr. Ir. Abdullah Shahab, MSc.

PROGRAM MAGISTERBIDANG KEAHLIAN MANAJEMEN ENERGIKERJASAMA PT PJBDEPARTEMEN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2018

THESIS-TM142502

REPLACEMENT OPTIMIZATION OF TRAVELLINGWATER SCREEN (TWS) COMPONENTS INCOOLING WATER SYSTEM (CASE STUDY ONPLTGU MUARA TAWAR BLOK 1)

ARIEF WICAKSONO2116207701

SUPERVISORProf. Dr. Ir. Abdullah Shahab, MSc.

MASTER PROGRAMFIELD STUDY OF ENERGY MANAGEMENTIN COOPERATION WITH PT PJBDEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERINGFACULTY OF INDUSTRIAL TECHNOLOGYSEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGYSURABAYA2018

Lembar Pengesahan

Abstrak

iii

OPTIMALISASI PENGGANTIAN KOMPONEN TRAVELLINGWATER SCREEN (TWS) DI SISTEM COOLING WATER

(STUDI KASUS PADA PLTGU MUARA TAWAR BLOK 1)

Mahasiswa Nama : Arief WicaksonoMahasiswa ID : 02111650077001Jurusan : Teknik Mesin FTI - ITSPembimbing : Prof. Dr. Ir. Abdullah Shahab, MSc.

ABSTRAK

Travelling Water Screen (TWS) dalam sistem cooling water adalah salahsatu peralatan utama dalam sistem pendingin PLTGU yang memiliki pengaruhbesar pada output daya turbin uap dan efisiensi termal pembangkit listrik secarakeseluruhan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui distribusi kegagalankomponen peralatan TWS yang terjadi dalam proses filtrasi dalam sistem coolingwater di bawah kondisi operasi saat ini dan biaya pemeliharaan terkait. Analisisdimulai dengan pengambilan data pemeliharaan komponen TWS yang diperolehselama 2003 hingga 2017. Distribusi kegagalan masing-masing komponendicirikan menggunakan perangkat lunak statistik yang tersedia. Model matematikatertentu selanjutnya digunakan untuk menentukan kebijakan penggantian optimaluntuk setiap komponen yang menggabungkan data dari distribusi kegagalan, danbiaya penggantian dan pemeliharaan.

Waktu penggantian optimal dan biaya penggantian minimal komponenTWS yang diperoleh bervariasi antar masing-masing komponen. Interval waktuoptimal penggantian komponen Bearing Bushing sebesar 43,4245 hari, komponenBolt, sock head M.16 sebesar 19,9785 hari, komponen Bolt, sock head M.12 sebesar40,9505 hari, komponen Rubber seal sebesar 27,6088 hari, komponen Pin, straightplain 25.4 mm sebesar 48,4359 hari, komponen Ram, wiremesh sebesar 88,4978hari, komponen Pin, straight plain, 27/30 mm sebesar 69,471 hari, komponen Nut,hex M.8 sebesar 29,2394 hari. Dan biaya penggantian minimal komponen BearingBushing sebesar Rp. 4.383.400/hari, Bolt, sock head M.16 sebesar Rp.5.706.850/hari, komponen Bolt, sock head M.12 sebesar Rp. 12.671.400/hari,komponen Rubber seal sebesar Rp. 7.247.630/hari, komponen Pin, straight plain,25.4 mm sebesar Rp. 6.308.610/hari, komponen Ram, wiremesh sebesar Rp.5.522.590/hari, komponen Pin, straight plain, 27/30 mm sebesar Rp.5.032.190/hari, komponen Nut, hex M.8 sebesar Rp. 4.770.530/hari.

Hal ini kemudian dikembangkan lebih lanjut ke dalam penerapan strategipemeliharaan yang optimal untuk menentukan pengendalian persediaan, manpowerresources smoothing, dan perencanaan anggaran pemeliharaan untukmengembalikan kinerja PLTGU pada kondisi optimal.

Kata kunci: penggantian, optimalisasi, Travelling Water Screen.

iv

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

v

REPLACEMENT OPTIMIZATION OF TRAVELLINGWATER SCREEN (TWS) COMPONENTS IN COOLINGWATER SYSTEM (CASE STUDY ON PLTGU MUARA

TAWAR BLOK 1)

Name : Arief WicaksonoIdenty Number : 02111650077001Major : Mechanical Engineering - ITSSupervisor : Prof. Dr. Ir. Abdullah Shahab, MSc.

ABSTRACT

Traveling Water Screen (TWS) in cooling water system is one of the mainequipment in PLTGU cooling system which has an immense influence on steamturbine output power and thermal efficiency of power plant as a whole. This studyaims to find out the distribution of TWS component equipment failure occurring inthe filtration process in the cooling water system under current operating conditionsand its related maintenance cost. The analysis begins with the retrieval ofmaintenance data of TWS components obtained during 2003 to 2017. Failuredistribution of each component is characterized using available statistical software.A certain mathematical model is subsequently used to determine the optimalreplacement policy for each component incorporating data from failure distribution,and replacement and maintenance cost.

The optimal replacement time and minimum replacement cost of theacquired TWS component varies between each component. Optimal time intervalsof Bearing Bushing component replacement is 43.4245 days, Bolt, sock head M.16components is 19.9785 days, Bolt, sock head M.12 is 40.9505 days, Rubber sealcomponents is 27.6088 days, Pin, straight plain 25.4 mm components is 48.4359days, Ram wiremesh components is 88.4978 days, Pin, straight plain, 27/30 mmcomponents is 69.477 days, Nut, hex M.8 components is 29.2394 days. And theminimum replacement cost of Bearing Bushing component is Rp. 4.383.400 eachday, Bolt, sock head M.16 components is Rp. 5.706.850 each day, Bolt, sock headM.12 is Rp. 12.671.400 each day, Rubber seal component is Rp. 7,247,630 eachday, Pin, straight plain 25.4 mm components is Rp. 6.308.610 each day, Ramwiremesh components is Rp. 5,522,590 each day, Pin, straight plain, 27/30 mmcomponents is Rp. 5.032.190 each day, Nut, hex M.8 components is Rp. 4,770,530each day.

The study result in the optimal replacement schedule of the componentsand the total cost of maintenance in the cooling water system. This is then furtherdeveloped into the implementation of optimal maintenance strategy to determineinventory control, manpower resource smoothing, and maintenance budgetplanning to restore the performance of PLTGU at optimum condition.

Keywords: replacement, optimization, travelling water screen

vi


Kata Pengantar

vii

KATA PENGANTAR

Segala Puji dan Syukur penulis curahkan sepenuhnya kepada Allah SWT,

karena atas limpahan rahmat dan karunia-Nya tesis ini dapat terselesaikan tepat

waktu. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada beberapa

pihak yang berkenan membantu dan mendukung baik secara moril dan materiil

dalam proses penyelesaian tesis ini, antara lain:

1. Titis Sustianingsih selaku istri , kedua putra tercinta Akbar dan Fathir, orang

tua serta anggota keluarga lainnya yang selalu memberikan dukungan

kepada penulis dalam penyelesaian tesis ini, terima kasih buat kesabaran,

motivasi, dukungan dan doa-doanya selama ini.

2. Prof. Dr. Ir. Abdullah Shahab, MSc selaku dosen pembimbing tesis yang

telah memberikan saran, motivasi serta ilmu-ilmu yang bermanfaat bagi

penulis.

3. Dr. Ir. Agus Sigit Pramono, DEA, Suwarno, ST. MSc. Ph.D, dan Bambang

Arip D, ST. MSc. Ph.D selaku dosen penguji.

4. Prof. Dr. Ir. Eng. Prabowo, M.Eng selaku Ketua Prodi Pasca Teknik Mesin.

5. Ir. Bambang Pramujati, M.Sc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

ITS.

6. Bapak-bapak dan ibu-ibu dosen pengajar, seluruh staf dan karyawan Teknik

Mesin FTI ITS Surabaya

7. Seluruh jajaran direksi PT. PJB yang telah memberikan kesempatan kepada

penulis untuk belajar dan menuntut ilmu di Teknik Mesin FTI ITS Surabaya

8. Manajemen dan rekan-rekan PT. PJB UP. Muara Tawar, terimakasih atas

dukungan, bantuan, dan referensi data penelitian yang diberikan selama ini.

9. Rekan-rekan Manajemen Energi Teknik Mesin FTI-ITS.

10. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terimakasih atas

dukungan dan bantuannya selama ini.

Kekurangan atau kesalahan tentu masih ada, namun bukan suatu yang

disengaja, hal tersebut semata-mata disebabkan karena kekhilafan dan keterbatasan

viii

yang dimiliki. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan

demi kesempurnaan Tesis ini.

Akhir kata, semoga Tesis ini dapat bermanfaat bagi pembaca serta dapat

memberikan sumbangsih bagi perkembangan ilmu pengetahuan. Aamiin yaa

robbal’alamiin.

Surabaya, Juli 2018

Penulis

Daftar Isi

ix

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAAN ........................................................................... iABSTRAK ....................................................................................................... iiiABSTRACT ....................................................................................................... vKATA PENGANTAR ................................................................................................. viiDAFTAR ISI .................................................................................................... ixDAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xiiiDAFTAR TABEL ....................................................................................................... xv

BAB 1 PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang .......................................................................................... 11.2. Perumusan Masalah ................................................................................... 101.3. Tujuan Penelitian ....................................................................................... 101.4. Batasan Masalah ........................................................................................ 10

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA2.1. Konsep Kehandalan ................................................................................... 12

2.1.1. Fungsi Kehandalan .......................................................................... 132.1.2. Penilaian Kehandalan ...................................................................... 14

2.2. Pemodelan Sistem ..................................................................................... 142.2.1. Sistem seri ....................................................................................... 142.2.2. Sistem Pararel .................................................................................. 152.2.3. Kombinasi Sistem Seri dan Pararel ................................................. 15

2.3. Laju Kegagalan ......................................................................................... 162.4. Mean Time Beetwen failure ....................................................................... 162.5. Pola Distribusi Antar Kegagalan ............................................................... 17

2.5.1. Distribusi Weibull ............................................................................ 172.5.2. Distribusi Lognormal ...................................................................... 182.5.3. Distribusi Eksponensial ................................................................... 202.5.4. Distribusi Normal ............................................................................ 20

2.6. Karakteristik Kegagalan ............................................................................ 212.7. Pengujian Distribusi .................................................................................. 222.8. Optimalisasi Interval Waktu Penggantian Komponen Peralatan .............. 262.9. Hasil Penelitian Terdahulu ........................................................................ 29

BAB 3 METODE PENELITIAN3.1. Tahap – Tahap Penelitian .......................................................................... 313.2. Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 323.3. Pengumpulan Data .................................................................................... 333.4. Pengolahan Data ........................................................................................ 333.5. Alokasi Waktu Penelitian .......................................................................... 34

BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN4.1. Tinjauan Umum ........................................................................................ 35

x

4.2. Penilaian Keandalan .................................................................................. 384.2.1. Komponen Bearing Bushing ........................................................... 38

4.2.1.1. Data Waktu Antar Kegagalan Bearing Bushing .................. 384.2.1.2. Distribusi Waktu Antar Kegagalan ..................................... 394.2.1.3. Fungsi Padat Peluang .......................................................... 404.2.1.4. Keandalan Komponen ......................................................... 404.2.1.5. Laju Kegagalan Komponen ................................................. 404.2.1.6. Mean Time Between Failure (Komponen) .......................... 40

4.2.2. Komponen Bolt, sock head M.16 .................................................... 414.2.2.1. Data Waktu Antar Kegagalan Bolt, sock head M.16 ............ 414.2.2.2. Distribusi Waktu Antar Kegagalan ..................................... 424.2.2.3. Fungsi Padat Peluang .......................................................... 424.2.2.4. Keandalan Komponen ......................................................... 434.2.2.5. Laju Kegagalan Komponen ................................................. 434.2.2.6. Mean Time Between Failure (Komponen) .......................... 43

4.2.3. Komponen Bolt, sock head M.12 .................................................... 444.2.3.1. Data Waktu Antar Kegagalan Bolt, sock head M.12 ............ 444.2.3.2. Distribusi Waktu Antar Kegagalan ..................................... 454.2.3.3. Fungsi Padat Peluang .......................................................... 454.2.3.4. Keandalan Komponen ......................................................... 464.2.3.5. Laju Kegagalan Komponen ................................................. 464.2.3.6. Mean Time Between Failure (Komponen) .......................... 46

4.2.4. Komponen Rubber seal ................................................................... 474.2.4.1. Data Waktu Antar Kegagalan Rubber seal .......................... 474.2.4.2. Distribusi Waktu Antar Kegagalan ..................................... 484.2.4.3. Fungsi Padat Peluang .......................................................... 484.2.4.4. Keandalan Komponen ......................................................... 494.2.4.5. Laju Kegagalan Komponen ................................................. 494.2.4.6. Mean Time Between Failure (Komponen) .......................... 49

4.2.5. Komponen Pin, straight plain 25.4 mm .......................................... 504.2.5.1. Data Waktu Antar Kegagalan Pin, straight plain 25.4 mm 504.2.5.2. Distribusi Waktu Antar Kegagalan ..................................... 514.2.5.3. Fungsi Padat Peluang .......................................................... 514.2.5.4. Keandalan Komponen ......................................................... 524.2.5.5. Laju Kegagalan Komponen ................................................. 524.2.5.6. Mean Time Between Failure (Komponen) .......................... 52

4.2.6. Komponen Ram, wiremesh ............................................................. 534.2.6.1. Data Waktu Antar Kegagalan Pin, straight plain 25.4 mm 534.2.6.2. Distribusi Waktu Antar Kegagalan ..................................... 544.2.6.3. Fungsi Padat Peluang .......................................................... 544.2.6.4. Keandalan Komponen ......................................................... 554.2.6.5. Laju Kegagalan Komponen ................................................. 554.2.6.6. Mean Time Between Failure (Komponen) .......................... 55

xi

4.2.7. Komponen Pin, straight plain, 27/30 mm ....................................... 564.2.7.1. Data Waktu Antar Kegagalan Pin, straight plain, 27/30 mm 564.2.7.2. Distribusi Waktu Antar Kegagalan ..................................... 574.2.7.3. Fungsi Padat Peluang .......................................................... 574.2.7.4. Keandalan Komponen ......................................................... 584.2.7.5. Laju Kegagalan Komponen ................................................. 584.2.7.6. Mean Time Between Failure (Komponen) .......................... 58

4.2.8. Komponen Nut, hex M.8 ................................................................. 594.2.6.1. Data Waktu Antar Kegagalan Nut, hex M.8 ........................ 594.2.6.2. Distribusi Waktu Antar Kegagalan ..................................... 604.2.6.3. Fungsi Padat Peluang .......................................................... 604.2.6.4. Keandalan Komponen ......................................................... 614.2.6.5. Laju Kegagalan Komponen ................................................. 614.2.6.6. Mean Time Between Failure (Komponen) .......................... 61

4.3. Rekapitulasi Penilaian keandalan .............................................................. 624.4. Optimasi Biaya Penggantian Komponen Peralatan .................................. 63

4.4.1. Komponen Bearing Bushing berdistribusi Weibull3 ................... 644.4.2. Komponen Bolt, sock head m12 berdistribusi Lognormal ........... 654.4.3. Rekapitulasi Waktu Penggantian Optimal dan Biaya Minimal ... 67

4.5. Sensitifitas Perhitungan Hasil Optimasi Akibat Perubahan Biaya ............ 68

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 715.2. Saran .......................................................................................................... 72

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 75LAMPIRAN ..................................................................................................... 77

xii


Daftar Gambar

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Siklus PLTGU Muara Tawar Blok 1 ........................................ 1

Gambar 1.2 Sistem filtrasi TWS UP. Muara Tawar ...................................... 4

Gambar 1.3 Ilustrasi TWS UP. Muara Tawar ............................................... 5

Gambar 1.4 Ilustrasi penggantian komponen (Jardine,1973) ........................ 9

Gambar 2.1 Model keandalan sistem seri ...................................................... 14

Gambar 2.2 Model keandalan sistem pararel ................................................ 15

Gambar 2.3 Model keandalan kombinasi sistem seri dan pararel ................. 15

Gambar 2.4 Grafik laju kerusakan (failure rate) terhadap waktu .................. 22

Gambar 2.5 Ilustrasi penggantian komponen (Jardine,1973) ........................ 26

Gambar 2.6 Jadwal penggantian komponen optimal ..................................... 29

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................................. 32

Gambar 4.1 TWS UP. Muara Tawar ............................................................. 35

Gambar 4.2 Komponen TWS UP. Muara Tawar ......................................... 36

Gambar 4.3 Komponen Penyusun TWS UP. Muara Tawar .......................... 37

Gambar 4.4 Histogram Bearing Bushing ...................................................... 39

Gambar 4.5 Histogram Bolt, sock head M.16 ................................................ 41

Gambar 4.6 Histogram Bolt, sock head M.12 ................................................ 44

Gambar 4.7 Histogram Rubber seal ............................................................. 47

Gambar 4.8 Histogram Pin, straight plain 25.4 mm ...................................... 50

Gambar 4.9 Histogram Ram, wiremesh ......................................................... 53

Gambar 4.10 Histogram Pin, straight plain, 27/30 mm ................................. 56

Gambar 4.11 Histogram Nut, hex M.8 ........................................................... 59

Gambar 4.12 Grafik Biaya Penggantian Komponen Bearing Bushing .......... 64

Gambar 4.13 Grafik Biaya Penggantian Komponen Bolt, sock head m12 .... 66

Gambar 4.14 Grafik Perubahan Waktu Optimal Sebagai Fungsi Biaya

Korektif ........................................................................................................ 69

Gambar 4.15 Grafik Perubahan Waktu Optimal Sebagai Fungsi Biaya

Preventive .................................................................................................... 70

xiv


Daftar Tabel

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Mesin Pembangkit yang Dikelola oleh PT PJB Unit

Pembangkitan Muara Tawar ......................................................................... 2

Tabel 1.2 Data Teknis PLTGU Muara Tawar Blok 1 .................................... 3

Tabel 1.3 Data komponen TWS UP Muara Tawar ........................................ 5

Tabel 1.4 Data kerugian akibat gangguan TWS ............................................ 6

Tabel 1.5 Komponen TWS yang sering mengalami kegagalan ..................... 8

Tabel 2.1 Nilai-nilai Parameter β Distribusi Weibull ..................................... 18

Tabel 2.2 Persamaan perkiraan total biaya untuk berbagai distribusi ........... 28

Tabel 3.1 Alokasi Waktu Penelitian ............................................................. 34

Tabel 4.1 Data Waktu Antar Kegagalan Bearing Bushing .......................... 38

Tabel 4.2 Pengujian Distribusi Bearing Bushing ......................................... 39

Tabel 4.3 Data Waktu Antar Kegagalan Bolt, sock head M.16 ................... 41

Tabel 4.4 Pengujian Distribusi Bolt, sock head M.16 .................................. 42

Tabel 4.5 Data Waktu Antar Kegagalan Bolt, sock head M.12 ................... 44

Tabel 4.6 Pengujian Distribusi Bolt, sock head M.12 .................................. 45

Tabel 4.7 Data Waktu Antar Kegagalan Rubber seal .................................. 47

Tabel 4.8 Pengujian Distribusi Rubber seal ................................................. 48

Tabel 4.9 Data Waktu Antar Kegagalan Pin, straight plain 25.4 mm ......... 50

Tabel 4.10 Pengujian Distribusi Pin, straight plain 25.4 mm ...................... 51

Tabel 4.11 Data Waktu Antar Kegagalan Ram, wiremesh ........................... 53

Tabel 4.12 Pengujian Distribusi Ram, wiremesh ......................................... 54

Tabel 4.13 Data Waktu Antar Kegagalan Pin, straight plain, 27/30 mm .... 56

Tabel 4.13 Pengujian Distribusi Pin, straight plain, 27/30 mm ................... 57

Tabel 4.14 Data Waktu Antar Kegagalan Nut, hex M.8 ............................... 59

Tabel 4.15 Pengujian Distribusi ................................................................... 60

Tabel 4.16 Rekapitulasi parameter distribusi waktu kerusakan komponen . 62

Tabel 4.17 Rekapitulasi Hasil Uji Distribusi Komponen TWS ..................... 62

Tabel 4.18 Biaya Penggantian Komponen TWS ......................................... 63

Tabel 4.19 Waktu Penggantian Optimal dan Biaya Minimal ........................ 67

xvi

Tabel 4.20 Pengaruh Perubahan Biaya Korektif pada Bearing Bushing ....... 68

Tabel 4.21 Pengaruh Perubahan Biaya Preventive pada Bearing Bushing .. 69

Bab 1

Pendahuluan

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

PT Pembangkitan Jawa Bali Unit Pembangkitan Muara Tawar (PT PJB UP

MTW) merupakan salah satu unit pembangkitan yang dikelola oleh PT

Pembangkitan Jawa Bali (PT PJB). PT PJB UP MTW mengelola dan

mengoperasikan aset pembangkit sebesar 2050 MW, terdiri dari 902 MW

Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) dan 1148 MW Pembangkit

Listrik Tenaga Gas (PLTG). Unit pembangkit yang dikelola oleh PT PJB UP MTW

merupakan unit pembangkit pemikul beban puncak (peaker) dengan rata – rata

capacity factor tiap tahun sebesar 76 % untuk PLTGU dan 17 % untuk PLTG, serta

produksi listrik rata – rata tiap tahun sebesar 7092 GWh (Laporan Operasi PT PJB

UP MTW, 2014 - 2016).

Gambar 1.1 Siklus PLTGU Muara Tawar Blok 1

2

Tabel 1.1 Data Mesin Pembangkit yang Dikelola oleh PT PJB Unit Pembangkitan

Muara Tawar

Unit Pembangkit BuatanDayaTerpasang(MW)

BahanBakar

TahunOperasi

PLTGU blok 1 GT 1.1 Alstom 145 Gas / Solar 1997PLTGU blok 1 GT 1.2 Alstom 145 Gas / Solar 1997PLTGU blok 1 GT 1.3 Alstom 145 Gas / Solar 1997PLTGU blok 1 ST 1.4 Alstom 225 - 1997PLTG blok 2 GT 2.1 Alstom 145 Gas / Solar 1997PLTG blok 2 GT 2.2 Alstom 145 Gas / Solar 1997PLTG blok 3 GT 3.1 Siemens 143 Gas / Solar 2004PLTG blok 3 GT 3.2 Siemens 143 Gas / Solar 2004PLTG blok 3 GT 3.3 Siemens 143 Gas / Solar 2004PLTG blok 4 GT 4.1 Siemens 143 Gas / Solar 2004PLTG blok 4 GT 4.2 Siemens 143 Gas / Solar 2004PLTG blok 4 GT 4.3 Siemens 143 Gas / Solar 2004PLTGU blok 5 GT 5.1 Alstom 161 Gas / Solar 2008PLTGU blok 5 ST 5.8 Alstom 81 - 2008

Sumber : Dokumen review energi PT PJB UP Muara Tawar, 2017

Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) merupakan gabungan

antara Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) dan Pembangkit Listrik Tenaga Uap

(PLTU) dengan gas buang dari turbin gas digunakan untuk memanaskan air

menjadi uap air sebagai media penggerak turbin uap. PLTGU Muara Tawar blok 1

terdiri dari 3 unit turbin gas dengan bahan bakar gas alam atau minyak solar jenis

high speed diesel (HSD), 3 unit heat recovery steam generator (HRSG), dan 1 unit

turbin uap dengan total daya terpasang 660 MW. Dalam produksi listrik di PLTGU

Muara Tawar blok 1, selain peralatan – peralatan utama juga digunakan beberapa

alat bantu, diantaranya : desalination plant, water treatment plant, chlorination

plant dan H2 plant.

PLTGU MTW blok 1 pertama kali beroperasi pada tahun 1997 dengan

bahan bakar minyak solar jenis HSD (high speed diesel), dan baru pada tahun 2008

unit pembangkit memperoleh suplai bahan bakar gas alam yang disuplai oleh PT

PGN dan PT Pertamina Gas. Sebagai pembangkit pemikul beban puncak (peaker),

PLTGU MTW blok 1 dibebani secara maksimal hanya sekitar 8 jam per hari dengan

rata – rata beban per hari sekitar 58%. Sehingga efisiensi kurang optimal karena

3

efisiensi pembangkit sangat dipengaruhi oleh tingkat pembebanan. Selain itu secara

teoritik efisiensi pembangkit juga dipengaruhi oleh kinerja dari semua sistem yang

ada di PLTGU, baik itu sistem turbin gas, sistem HRSG, sistem turbin uap maupun

sistem pendingin.

Turbin gas yang digunakan di PLTGU MTW blok 1 adalah turbin gas

Alstom tipe GT 13E2 yang mempunyai 21 tingkat sudu kompresor dan 5 tingkat

sudu turbin dengan media pendingin udara, sedangkan ruang bakar tipe annular

dengan 72 buah burner. Untuk HRSG merupakan tipe natural circulation dengan

sirkulasi air pada proses penguapan di evaporator terjadi secara natural akibat gaya

gravitasi. Sedangkan untuk turbin uap, menggunakan jenis dual pressure

condensing dengan pendingin pada generator adalah gas hidrogen.

Tabel 1.2 Data Teknis PLTGU Muara Tawar Blok 1

Peralatan Parameter NilaiTurbin Gas Tipe ABB GT 13E2

Kompresor 21 tingkatTurbin 5 tingkatRuang Bakar Annular 72 burnerBahan Bakar HSD & GasKapasitas Generator 182,7 MVAPutaran 3000 rpmPendingin Generator Udara

Heat RecoverySteam Generator(HRSG)

Tipe Natural CirculationTekanan Uap 80,2 barg (HP)Volume Uap 50 kg/s (HP) & 16,4 kg/s (LP)Temperatur Uap 500 C

Turbin Uap Tipe Dual Pressure CondensingTekanan Uap 72 barg (HP) & 4,3 barg (LP)Kapasitas Generator 772 MVAPutaran 3000 rpmPendingin Generator Gas Hidrogen

Sistem Pendingin Tipe TerbukaKondensor Surface CondenserPompa Pendingin Pompa aksial 2 x 50%Media Pendingin Air Laut

Sumber : Buku manual PLTGU Muara Tawar (1997)

Sistem pendingin pada PLTGU MTW blok 1 merupakan jenis pendingin

sistem terbuka dengan media pendingin air laut yang terdiri dari 2 (dua) buah

kondensor tipe surface condenser dengan 2 (dua) buah pompa pendingin atau

4

cooling water pump kapasitas 2 x 50%. Dalam menjaga kualitas pendinginan,

dibutuhkan tingkat kebersihan atas fluida sebagai media pendingin yang dalam hal

ini adalah air laut. Oleh karena ini dipasang beberapa equipment yang sifatnya

berlapis untuk menjaga kebersihan air laut yang akan melalui kondensor. Salah satu

equipment yang terpasang adalag TWS (Travelling Water Screen).TWS di PT PJB

UP Muara Tawar yang terpasang adalah tipe dual Flow, dimana aliran fluida

melalui kedua bagian samping TWS untuk difiltrasi yang kemudian akan masuk ke

line cooling water ke kondensor, selama beroperasi TWS akan berputar secara

kontinyu, yang dapat dioperasikan secara auto maupun manual, seperi ditunjukkan

pada gambar 1.2.

Gambar 1.2 Sistem filtrasi TWS UP. Muara Tawar.

TWS yang terpasang di UP. Muara Tawar terpasang 2 unit dengan tipe yang

sama, dan 2 unit tersebut beroperasi dengan berputar memalui gearbox secara rutin

dan kontinyu. Pada masing-masing TWS terpasang filter untuk menghilangkan

kotoran yang tidak diinginkan masuk ke saluran intake utama. Gambar 1.3

menunjukkan ilustrasi TWS yang terpasang di UP. Muara Tawar.

5

Gambar 1.3 Ilustrasi TWS UP. Muara Tawar.

Komponen TWS ditunjukkan dalam tabel 1.3 merupakan data dari

inventory control dan cataloguer di UP Muara Tawar adalah sebagai berikut:

Tabel 1.3 Data komponen TWS UP Muara Tawar.

No. Stockcode Deskripsi Stockcode

1 815522BEARING BUSHING 38 X 42.8 X 30.5 MM; ID LENGTH 80MM;CHAIN BUSH 78 EA/UNIT; MAT SUS 316; PART OF TRAVELINGWATER SCREEN

2 823682ROLLER STANDARD ROLLER W/ BUSHING; OD127 MM; ID70MM; ID 43 MM; L 50 MM; MATERIAL SUS 316; TEFLON; FORTRAVELING SCREEN

3 805580 BOLT, SOCK HEAD M16 X 40 MM; COUNTERSUNK; L KEYMAT. SUS 316 80 EA/UNIT TWS; FOR TWS

4 324715 SETSCREW M16 X 60 MM; MAT. SUS 316; BOLT HEAD 24 MM;COUNTERSUNK W/ NUT&RING; FOR TWS

5 796383BOLT, SOCK HEAD M12 X 30 MM; ELLEN BOLT;COUNTERSUNK MAT. SUS 316 312 EA/ UNIT; FOR TRAVELINGWATER SCREEN

6 805739 SEAL 4 X 70 X 4250 MM; MAT. RUBBER; RUBBER SEAL; WITHFIBER 39 EA/ UNIT TWS FOR TWS

7 805721 SEAL 5 X 70 X 4500 MM; MAT RUBBER; RUBBER SEAL; WITHWIRE INSERTED; 39 EA/ UNIT TWS FOR TWS

8 886655 PIN, STRAIGHT PLAIN; 25.4 X 83 MM; THREADED IN (M12)MAT. SUS 316; PIN LOCK - TIE LONG; 80 EA FOR TWS

9 810093 WASHER, FLAT M8; SUS. 316 FOR TWS; 1716 EA/ UNIT TWS

10 790733 PIN, STRAIGHT PLAIN, 27/30 MM X 80/112 MM; MAT SUS 316; 78EA/ UNIT TWS; FOR TRAVELING WATER SCREEN

11 805770 NUT, HEX M8; MAT. SUS 316; 1716/UNIT TWS FOR TWS

12 785576 LUBRICATING OIL, GEAR ISO VG 150; 20L/PAIL; FOR TWS &DEBRIS GEAR BOX

Sumber : Dokumen Laporan ICC PT PJB UP Muara Tawar.

6

TWS adalah peralatan yang sangat kritis apabila mengalami gangguan,

dikarenakan dalam kondisi tertentu apabila terdapat gangguan dari peralatan ini

maka dibutuhkan turun beban unit, atau bahkan mematikan unit agar bisa dilakukan

perbaikan. Dari data operasi dan pemeliharaan terdapat beberapa kali gangguan unit

pembangkit yang diakibatkan gangguan dari peralatan TWS. Tabel 1.4 memberikan

ilustrasi bagaimana kerugian yang diderita unit pembangkit apabila terjadi

gangguan.

Tabel 1.4 Data kerugian akibat gangguan TWS.

Waktu KejadianDurasi Daya

HilangProduksiHilang

Kerugian*Penyebab

Mulai Selesai(Jam) (MW) (MWh) (Rp/kWh)

2/1/0710:30

2/1/0716:09

5,65 60 339,00 319.338.000

ST 14 derating 60MW karenaperbaikan padatravelling screensehingga HRSGharus dishutdown

2/3/070:00

2/3/07

22:5922,98 60 1378,80 1.298.829.600

ST 14 derating 60MW karenaperbaikan padatravelling screen

2/5/0715:15

2/7/075:44

38,48 60 2308,80 2.174.889.600

ST 14 derating 60MW karenabanyaknyasampah padawater intakesehingga HRSG13 tidak bisadioperasikan

2/6/0810:42

2/6/0812:04

1,37 55 75,35 70.979.700GangguanTraveling Screen

2/17/086:22

2/18/080:00

17,63 35 617,05 581.261.100GangguanTraveling Screen

12/17/1219:18

18/12/20120:05

4,80 68 326,40 307.468.800

KerusakanTraveling WaterScreen ( HRSG13 dilepas paksa )

5 feb2018

10:00 -10:29

29menit

44 339,00 345.589.000TWS no.1 notready

Catatan : * Asumsi harga jual Blok 1 Rp 942 / kWh

Sumber : Dokumen Laporan Operasi PT PJB UP Muara Tawar, 2017

7

Dengan kondisi operasional pembangkit ini terdapat beberapa hal yang bisa

mengganggu kinerja dari sistem pendingin di UP. Muara Tawar, diantaranya:

volume sampah saat ini 250m³/tahun, dampak reklamasi dan dibukanya banjir kanal

timur diperkirakan volume sampah akan naik 3 kali lipat, mengingat aliran banjir

kanal timur melintasi hunian padat penduduk. Terjadinya pendangkalan intake

kanal akibat sedimentasi, kondisi saat ini 9216 m³/tahun, dampak reklamasi dan

dibukanya banjir kanal timur akan menambah laju pendangkalan intake kanal,

diperkirakan 13824 m³/tahun. Terjadinya resirkulasi air panas di sistem ( normal

inlet intake : 29,6 0 C). Peningkatan volume sampah dan polutan yang mencemari

lingkungan. Jika operasional UP Muara Tawar terganggu, akan mengganggu suplai

listrik ke sistem Ja-Ma-Li

Dari beberapa komponen pada TWS terdapat beberapa komponen yang

menurut data dari rendalhar adalah penyumbang terbesar gangguan yang terjadi

pada TWS. Walaupun sudah dilakukan pemeliharaan baik preventif, prediktif

maupun korektif, ternyata masih belum didapatkan jadwal pemeliharaan yang tepat,

dikarenakan masih terjadi gangguan yang bersifat korektif, akibat dari kerusakan

satu atau beberapa komponen TWS dan mengakibatkan unit breakdown. Apabila

jadwal pemeliharaan dilakukan terlalu cepat, maka akan menyebabkan kenaikan

biaya pemeliharaan, dan apabila terlambat maka unit akan breakdown, sehingga

biaya yang akan ditanggung menjadi sangat besar. Oleh karena itu diperlukan

formulasi yang tepat untuk mencari fenomena kegagalan komponen pada sistem

TWS, sekaligus mendapatkan biaya yang paling optimal. Menurut data yang

didapatkan dari bagian perencanaan dan pemeliharaan dan ICC UP. Muara Tawar

maka komponen-komponen yang sering terjadi kegagalan tersebut ditunjukkan

dalam tabel 1.5.

8

Tabel 1.5 Komponen TWS yang sering mengalami kegagalan.

Bearing bushing Bolt, sock head M.16 Bolt, sock head M.12

Rubber seal Pin, straight plain; 25.4 Ram wiremesh

Pin, straight plain, 27/30mm

Nut, hex M.8Lubricating oil, Gear ISO

VG.150Sumber : Dokumen Laporan Rendalhar PT PJB UP Muara Tawar.

Penggantian suku cadang atau komponen dilakukan untuk

mengembalikan suatu sistem atau peralatan pada kondisi dan fungsi sebenarnya

yang diinginkan. Penggantian ini membutuhkan biaya yang harus dikeluarkan

agar peralatan beroperasi sesuai dengan fungsinya. Jika penggantian ini tidak

dilakukan bisa menyebabkan peralatan mengalami kegagalan dan bisa

menyebabkan biaya yang lebih besar.

Kegagalan mesin mempunyai karakter yang berbeda sesuai dengan

distribusi yang terjadi. Oleh karena itu diperlukan jadwal penggantian yang tepat

9

untuk menemukan interval waktu penggantian komponen yang optimal. Interval

waktu penggantian komponen dapat diilustrasikan dalam gambar berikut :

Gambar 1.4 Ilustrasi penggantian komponen (Jardine,1973)

Gambar 1.4 menjelaskan tentang interval waktu penggantian komponen

sebelum mengalami kegagalan dibandingkan dengan penggantian saat komponen

tersebut mengalami kegagalan. Semakin cepat interval waktu penggantian

komponen atau suku cadang semakin besar biaya preventif penggantian

komponen atau suku cadang tersebut. Sedangkan jika komponen lebih dulu

mengalami kegagalan, maka akan menyebabkan biaya penggantian komponen

(corrective) yang lebih besar.

Secara umum biaya yang muncul dikarenakan penggantian komponen atau

suku cadang dari equipment yang sama berdasarkan umur hidupnya bisa

dirumuskan dalam persamaan sebagai berikut (Jardine, 1973):

( ) = ( ) + [1 − ( )]( ) + ( ) [1 − ( )]dimana :( ) ===( ) =( ) =

PreventiveReplacement

PreventiveReplacement

FailureReplacement

FailureReplacement

tp tp

0 Time

1.1

10

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan identifikasi permasalahan terkait kondisi

TWS di cooling Water system setelah dilakukan pemeliharaan, maka perlu

dilakukan analisis sebagai berikut:

1. Bagaimana fenomena kegagalan peralatan komponen TWS yang terjadi

di dalam proses filtrasi dalam sistem cooling water pada kondisi operasi

saat ini.

2. Bagaimana fenomena biaya pemeliharaan peralatan TWS yang terjadi di

dalam proses filtrasi dalam sistem cooling water pada kondisi operasi saat

ini.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menentukan interval waktu pemeliharaan dengan melakukan optimasi

jadwal penggantian komponen TWS pada sistem cooling water.

2. Menentukan laju biaya total pemeliharaan penggantian komponen TWS

pada sistem cooling water.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah yang diambil dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Penelitian dilakukan terhadap komponen TWS pada sistem cooling water

di PT.PJB. UP. Muara Tawar.

2. Penelitian dilakukan dengan menggunakan data Breakdown komponen

TWS pada sistem cooling water dari tahun 2003 sd 2017 yang berasal

dari bagian perencanaan dan pengendalian pemeliharaan PT.PJB. UP.

Muara Tawar.

3. Biaya yang digunakan pada perhitungan adalah biaya akibat

penggantian komponen, akibat kerusakan equipment, biaya manpower,

dan biaya kerugian akibat equipment tidak beroperasi.

4. Data lain yang diperlukan diambil dari literatur lain yang dianggap

relevan.

Bab 2

Tinjauan Pustaka

11

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Pada umumnya sebuah produk yang dihasilkan oleh manusia, tidak ada

yang tidak mungkin rusak, tetapi usia penggunaannya dapat diperpanjang dengan

melakukan perbaikan yang dikenal dengan pemeliharaan. Pemeliharaan adalah

suatu kombinasi dari berbagai tindakan yang dilakukan untuk menjaga suatu

barang dalam, atau memperbaikinya sampai suatu kondisi yang bisa diterima.

Sehingga tindakan merawat mesin atau peralatan unit pembangkit diharapkan

dapat memperbaharui umur masa pakai mesin agar siap pakai.

Pemeliharaan (maintenance) berperan penting dalam kegiatan produksi

dari suatu perusahaan yang menyangkut kelancaran dan kemacetan produksi,

volume produksi, serta agar produk dapat diproduksi dan diterima konsumen tepat

pada waktunya (tidak terlambat) dan menjaga agar tidak terdapat sumber daya

(mesin dan karyawan) yang menganggur karena kerusakan (breakdown) pada

mesin sewaktu proses produksi sehingga dapat meminimalkan biaya kehilangan

produksi atau bila mungkin biaya tersebut dapat dihilangkan.

Selain itu pemeliharaan yang baik akan meningkatkan kinerja perusahaan,

nilai investasi yang dialokasikan untuk perlatan dan mesin dapat diminimalisasi,

dan pemeliharaan yang baik juga dapat meningkatkan kualitas produk yang

dihasilkan dan mengurangi waste. Dalam usaha menjaga agar setiap peralatan dan

mesin dapat digunakan secara kontinu untuk berproduksi, maka kegiatan

pemeliharaan yang diperlukan adalah sebagai berikut:

Secara kontinu melakukan pengecekan (inspection).

Secara kontinu melakukan pelumasan (lubricating).

Secara kontinu melakukan perbaikan (reparation).

Melakukan penggantian spare-part.

12

2.1 Konsep Keandalan

Dasar pemikiran konsep analisa keandalan adalah bertolak dari pemikiran

layak atau tidaknya suatu sistem melakukan fungsinya. keandalan

/Reliability dapat didefinisikan sebagai nilai probabilitas bahwa suatu komponen

atau sistem akan sukses menjalani fungsinya, dalam jangka waktu dan kondisi

operasi tertentu. keandalan dapat dirumuskan sebagai integral dari distribusi

probabilitas suksesnya operasi suatu komponen atau sistem, sejak waktu mulai

beroperasi (switch on) sampai dengan terjadinya kegagalan (failure) pertama.

Menurut Ebeling (1997), reliability adalah peluang sebuah komponen atau

sistem akan dapat beroperasi sesuai dengan fungsi yang diinginkan untuk suatu

periode waktu tertentu ketika digunakan dibawah kondisi operasi yang telah

ditetapkan. Ada empat elemen dasar dalam konsep reliability yang perlu

diperhatikan, diantaranya yaitu:

Probability (peluang)

Setiap item memiliki umur atau waktu yang berbeda antara satu dengan

yang lainnya sehingga terdapat sekelompok item yang memiliki rata-rata

hidup tertentu. Jadi untuk mengidentifikasi distribusi frekuensi dari suatu

item dapat dilakukan dengan cara melakukan estimasi waktu hidup dari

item tersebut agar diketahui umur pemakaian sudah berapa lama.

Probabilitas menunjukkan bahwa nilai reliabilitas dinyatakan dalam

peluang, dimana nilai reliabilitas ini akan berada diantara 0 (nol) sampai

dengan 1 (satu).

Performance (kinerja)

Keandalan merupakan suatu karakteristik performansi sistem dimana suatu

sistem yang andal harus dapat menunjukkan performansi yang memuaskan

jika dioperasikan.

13

Time of operation (waktu operasi)

Reliability atau keandalan suatu sistem dinyatakan dalam suatu periode

waktu, karena waktu merupakan parameter yang penting untuk melakukan

penilaian kemungkinan suksesnya suatu sistem. Peluang suatu item untuk

digunakan selama setahun akan berbeda dengan peluang item untuk

digunakan sepuluh tahun. Biasanya faktor waktu berkaitan dengan kondisi

tertentu, seperti jangka waktu mesin selesai diperbaiki sampai mesin rusak

kembali (Mean Time to Failure) dan jangka waktu mesin mulai rusak

sampai mesin tersebut selesai diperbaiki (Mean Time to Repair)

Operating condition (kondisi saat operasi)

Perlakuan yang diterima oleh suatu sistem dalam menjalankan fungsinya

dalam arti bahwa dua buah sistem dengan tingkat mutu yang sama dapat

memberikan tingkat keandalan yang berbeda dalam kondisi

operasionalnya. Misalnya kondisi temperatur, keadaan atmosfer,

kecepatan gerak, dan tingkat kebisingan di mana sistem dioperasikan.

2.1.1 Fungsi Keandalan

Keandalan dari suatu komponen adalah peluang komponen tersebut untuk

tidak rusak atau dapat melakukan fungsinya selama periode waktu t atau lebih

pada kondisi operasi tertentu. Fungsi keandalan terhadap waktu dapat

diformulasikan sebagai berikut (Ebeling, 1997):( ) = 1 − ( ) = ∫ ( ) (2.1)dimana:

f(t) = fungsi padat peluang (pdf) pada waktu t.

R(t) = keandalan (reliability) pada waktu t.

F(t) = peluang kegagalan pada waktu t.

14

2.1.2 Penilaian Keandalan

Penilaian keandalan pada sebuah proses, sistem ataupun peralatan, secara

umum dapat didekati dengan dua metode analisa, yaitu sebagai berikut:

a. Analisa Kuantitatif (perhitungan)

Analisa ini dibedakan menjadi dua bagian besar, yaitu:

1. Component Level (physics of failure, statistic).

2. System Level (FTA, Markov Analysis, dan lain sebagainya).

b. Analisa Kualitatif

Analisa ini dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu:

1. Intangible Decision Matrix.

2. Critically Analysis.

3. Failure Mode Effect Analysis.

2.2 Pemodelan Sistem

2.2.1 Sistem Seri

Sistem seri dapat melaksanakan fungsinya atau beroperasi jika semua

komponen dalam sistem tersebut beroperasi. Jika salah satu komponen mengalami

kegagalan, maka sistem tidak bisa beroperasi atau mengalami kegagalan. Blok

diagram sistem dengan susunan seri ditunjukkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Model keandalan sistem seri

Jika keandalan masing-masing komponen adalah R1, R2, ....., Rn, maka

keandalan sistem seri adalah (Ebeling, 1997):

Rs = R1 x R2 x .... x Rn = ∏ ( ) (2.2)dimana, Rs = keandalan sistem seri.

R1 R2 Rn

15

2.2.2 Sistem Pararel

Sistem pararel dapat beroperasi sesuai fungsinya jika minimal satu dari

komponen penyususnnya beroperasi. Sistem pararel gagal jika seluruh komponen

penyusunnya mengalami kegagalan. Blok diagam sistem dengan susunan pararel

ditunjukkan pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Model keandalan sistem pararel

Jika keandalan masing-masing komponen adalah R1, R2, ....., Rn, maka

keandalan sistem seri adalah (Ebeling, 1997):

Rp = 1 – (1 – R1)(1 – R2) .......(1 – Rn)= 1 - ∏ [1 − ( )] (2.3)

dimana:

Rp = keandalan sistem pararel.

2.2.3 Kombinasi Sistem Seri dan Pararel

Contoh dari gabungan sistem seri dan pararel ditunjukkan pada gambar 2.3

berikut ini:

Gambar 2.3 Model keandalan kombinasi sistem seri dan pararel

R2

R1

Rn

R2

R1

R4 R5

R3

R6

Rp

Rq

Rr

16

Nilai keandalan dari sistem kombinasi seri dan pararel dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan berikut ini (Ebeling, 1997):

Rp = 1 – (1 – R1)(1 – R2)

Rq = Rp(R3)

Rr = R4(R5)

Rtotal = [1 – (1 – Rq)(1 – Rr)](R6) (2.4)

2.3 Laju Kegagalan

Laju kegagalan (λ) adalah banyaknya kegagalan persatuan waktu. Lajukegagalan dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara banyaknya kegagalan

yang terjadi selama selang waktu tertentu dengan total waktu operasi komponen

atau sistem. Laju kegagalan dinyatakan sebagai berikut (Ebeling, 1997):= , atau( ) = ( )( ) (2.5)dimana:

f = Banyaknya kegagalan selama waktu operasi.

T = Total waktu antar kegagalan.

2.4 Mean Time Between Failure (MTBF)

MTBF adalah waktu rata-rata antar kegagalan atau rata-rata waktu operasi

suatu komponen atau sistem tanpa mengalami kegagalan. MTBF merupakan

perbandingan antara waktu operasi dengan jumlah kegagalan dalam suatu periode

waktu tertentu.

MTBF =

MTBF = ∫ ( ) = ∫ ( ) (2.6)

17

2.5 Pola Distribusi Antar Kegagalan

Distribusi kerusakan merupakan ekspresi matematis usia dan pola

kerusakan mesin atau peralatan. Pada umumnya terdapat empat jenis distribusi

yang digunakan untuk mengidentifikasi pola data yang terbentuk, antara lain:

distribusi Weibull, distribusi Eksponensial, distribusi Normal, dan distribusi

Lognormal.

2.5.1 Distribusi Weibull

Distribusi Weibull merupakan distribusi yang paling banyak digunakan

untuk waktu kerusakan, karena distribusi ini baik digunakan untuk laju kerusakan

yang meningkat maupun laju kerusakan yang menurun. Dua parameter yang

digunakan dalam distribusi Weibull ini yaitu parameter θ yang disebut dengan

parameter skala (scale parameter) dan parameter β yang disebut dengan

parameter bentuk (shape parameter). Parameter β digunakan untuk menentukan

laju kerusakan dari pola data yang terbentuk, sedangkan parameter θ digunakan

untuk menentukan nilai tengah dari pola data yang ada. Fungsi reliability yang

terdapat dalam distribusi Weibull yaitu (Ebeling, 1997, p59):

1. Fungsi padat peluang (pdf)( ) = exp − (2.7)dimana:

f(t) ≥ 0η = parameter skala (scale parameter), η > 0β = parameter bentuk (shape parameter), β > 0γ = paeameter lokasi (location parameter)

18

2. Fungsi keandalan

( ) = 1 − ( ) = exp − (2.8)3. Laju kegagalan( ) = (2.9)4. Mean Time Between Failure (MTBF)

MTBF = + + 1 (2.10)dimana:

Γ adalah fungsi Gamma, dengan Γ(n) dapat diperoleh melalui tabel

fungsi Gamma.

Dalam distribusi Weibull yang menentukan tingkat kerusakan dari pola

data yang terbentuk adalah parameter β. Nilai-nilai β yang menunjukkan laju

kerusakan terdapat dalam tabel berikut (Ebeling,1997):

Tabel 2.1 Nilai-nilai Parameter β Distribusi Weibull

19

2.5.2 Distribusi Lognormal

Fungsi reliability yang terdapat pada distribusi lognormal yaitu (Ebeling,

1997):

1. Fungsi padat peluang (pdf)( ) = . √ exp − (ln − ) (2.11)dimana:

µ = Rata-rata

σ = Standar deviasi

2. Fungsi keandalan

( ) = 1 − = exp ln (2.12)dimana:

Φ adalah Cummulative probability distribution function dari fungsi

normal.

3. Laju kegagalan( ) = ( )( ) (2.13)dimana:

λ = Laju kegagalan per unit waktu

f = Banyaknya kegagalan dalam kurun waktu

T = Total waktu antar kegagalan

4. Mean Time Between Failure (MTBF)

MTBF = exp + (2.14)Konsep keandalan distribusi lognormal memiliki 2 parameter, yaitu µ

(rata-rata) dan σ (standar deviasi)

20

2.5.3 Distribusi Eksponensial

Distribusi eksponensial digunakan untuk menghitung keandalan dari

distribusi kerusakan yang memiliki laju kerusakan konstan. Distribusi ini

mempunyai laju kerusakan yang tetap terhadap waktu, dengan kata lain

probabilitas terjadinya kerusakan tidak tergantung pada umur alat. Distribusi ini

merupakan distribusi yang paling mudah untuk dianalisa, jika terdapat peralatan

atau mesin yang laju kerusakannya terjadi secara tetap maka dapat dipastikan data

kerusakan peralatan tersebut termasuk dalam distribusi eksponensial.

Parameter yang digunakan dalam distribusi eksponensial adalah λ, yang

menunjukkan rata-rata kedatangan kerusakan yang terjadi. Fungsi reliability yang

terdapat dalam distribusi eksponensial yaitu (Ebeling, 1997):

1. Fungsi padat peluang (pdf)( ) = (2.15)dimana:

t ≥ 0; λ > 0

2. Fungsi keandalan( ) = (2.16)3. Laju kegagalan= (2.17)4. Mean Time Between Failure (MTBF)

MTBF = 1/λ (2.18)

2.5.4 Distribusi Normal

Distribusi normal cocok untuk digunakan dalam memodelkan fenomena

keausan. Parameter yang digunakan dalam distribusi normal ini adalah μ yang

menunjukkan nilai tengah dan σ yang menunjukkan standar deviasi dari data yang

ada. Karena hubungannya dengan distribusi lognormal, distribusi ini dapat juga

21

digunakan untuk menganalisa probabiltas lognormal. Fungsi reliability yang

terdapat dalam distribusi normal yaitu (Ebeling, 1997):

1. Fungsi padat peluang (pdf)( ) = √ ( ) (2.19)dimana:

σ = Standar deviasi

µ = Rata-rata

2. Fungsi keandalan

( ) = 1 − ∫ √ ( ) (2.20)3. Laju kegagalan

( ) = ( )∫ ( ) (2.21)4. Mean Time Between Failure (MTBF)

MTBF = µ (2.22)

Konsep keandalan distribusi normal tergantung pada 2 parameter, yaitu µ

(rata-rata) dan σ (standar deviasi).

2.6 Karakteristik kegagalan

Dalam masa kerjanya, suatu komponen atau sistem mengalami berbagai

kerusakan. Kerusakan – kerusakan tersebut akan berdampak pada performa kerja

dan efisiensinya. Kerusakan – kerusakan tersebut apabila dilihat secara temporer,

maka ia memiliki suatu laju tertentu yang berubah – ubah. Laju kerusakan (failure

rate) dari suatu komponen atau sistem merupakan dinamic object dan mempunyai

performa yang berubah terhadap waktu t ( sec, min, hour, day, week, month and

year). Keandalan komponen / mesin erat kaitannya dengan laju kerusakan tiap

22

satuan waktu. Hubungan antara kedua hal tersebut ditunjukan apabila pada saat t

= 0 dioperasikan sebuah komponen kemudian diamati banyaknya kerusakan pada

komponen tersebut maka akan didapat bentuk kurva seperti pada gambar berikut:

Gambar 2.4 Grafik laju kerusakan (failure rate) terhadap waktu

Grafik diatas, yang sering disebut sebagai Bathtub Curve, terbagi menjadi

tiga daerah kerusakan, ketiga daerah tersebut adalah:

1. Burn – in Zone (Early Life)

Daerah ini adalah periode permulaan beroperasinya suatu komponen atau sistem

yang masih baru (sehingga reliability – nya masih 100% ), dengan periode waktu

yang pendek. Pada kurva ditunjukan bahwa laju kerusakan yang awalnya tinggi

kemudian menurun dengan bertambahnya waktu, atau diistilahkan

sebagai Decreasing Failure Rate (DFR). Kerusakan yang terjadi umumnya

disebabkan karena proses manufacturing atau fabrikasi yang kurang sempurna.

23

2. Useful Life Time Zone

Periode ini mempunyai laju kerusakan yang paling rendah dan hampir

konstan, yang disebut Constant Failure Rate (CFR). Kerusakan yang

terjadi bersifat random dan dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Ini

adalah periode dimana sebagian besar umur pakai komponen atau sistem

berada.

Dalam analisa, tingkat keandalan sistem diasumsikan berada pada

periode Useful life time, dimana failure rate - nya konstan terhadap waktu.

Asumsi ini digunakan karena pada periode early life time, tidak dapat

ditentukan apakah sistem tersebut sudah bekerja sesuai dengan standar

yang ditentukan atau belum. Sedangkan pada periode wear out time, tidak

dapat diprediksi kapan akan terjadi failure. Pada periode useful life time,

dimana failure rate - nya adalah konstan,

3. Wear Out Zone

Periode ini adalah periode akhir masa pakai komponen atau sistem. Pada

periode ini, laju kerusakan naik dengan cepat dengan bertambahnya waktu,

yang disebut dengan istilah Increasing Failure Rate (IFR). Periode ini

berakhir saat reliability komponen atau sistem ini mendekati nol, dimana

kerusakan yang terjadi sudah sangat parah dan tidak dapat diperbaiki

kembali.

Dengan menggunakan analisa weibull didapatkan β yang berbeda-beda

untuk ketiga zone tersebut, yaitu:

1. β < 1, daerah infant mortality.

2. β = 1, daerah random failure.

3. 1 < β < 4, daerah early wear out.

4. β > 4, daerah old age wear out.

nilai β merupakan shape/slope parameter yang menggambarkan kemiringan garis

plot dalam grafik weibull.

24

2.7 Pengujian Distribusi

Dengan menggunakan bantuan software Weibull 6++ ditentukan distribusi

waktu antar kegagalan dan lama waktu perbaikan yang paling sesuai dengan

menggunakan tiga macam pegujian distribusi, yaitu:

1. Average Goodness of Fit (AvGOF).

Untuk menganalisa kesesuaian data dapat dimanfaatkan uji goodnes of fit

(kesesuaian) antara distribusi frekuensihasil pengamatan dengan distribusi

frekuensi yang diharapkan. Alternatif dari uji kesesuaian adalah uji

Kolmogorov-Smirnov, yang beranggapan bahwa distribusi variabel yang

sedang diuji berifat kontinyudan sampel diambil dari populasi sederhana.

Nilai AvGOV didapatkan dengan membandingkan distribusi empiris data

dengan distribusi teoritis tertentu yang dihipotesiskan. Pada prinsipnya

jika nilai KS lebih kecil, maka akan lebih baik.Persamaan untuk

menghitung parameter KS adalah:

Dn = max [Sn(t) – Q(t)] (2.24)

Dimana:

Sn(t) = fraksi kumulatif jumlah data kegagalan hasil observasi pada (t)

terhadap total (t) pengamatan.

Qn(t) = fraksi kumulatif jumlah data kegagalan hasil dari perhitungan

jenis distribusi yang diharapkan pada (t) terhadap total (t)

perhitungan.

Hipotesa yang digunakan adalah:

H0 = data mengikuti suatu distribusi kontinyu tertentu

Ht = data mengikuti suatu distribusi kontinyu yang lain

Jika Dn > Dkritis , maka H0 gagal ditolak, dengan Dkritis bisa didapatkan di

tabel uji KS pada buku statistik. Pada perangkat lunak Weibull 6++, nilai

AvGOV adalah peluang dari Dkritis > Dn, sehingga semakin kecil nilai

25

AvGOV, maka semakin baik distribusi yang diuji dibandingkan dengan

yang lain.

2. Average of Plot.

AvPlot didasarkan pada normalized index dari uji plot fit. Hasil uji

ditunjukkan dalam AvPlot index yang merupakan normalisasi dari

koefisien korelasi (ρ’). Nilai koefisien korelasi adalah -1 ≤ ρ’ ≤ 1. Jikanilai mutlaknya mendekati 1, maka akan semakin baik. Pada perangkat

lunak Weibull ++6, nilai AvPlot index didapatkan dengan melakukan

normalisasi dari koefisien korelasi diatas. Ketentuan yang dipakai adalah

jika semakin kecil nilai AvPlot, maka distribusi yang diuji akan lebih

baikdari pada yang lain.

3. Likehood Function Ratio (LKV).

LKV adalh suatu metode untuk melakukan estimasi parameter keandalan

yang cukup robust. Persamaan Log-likehood adalah:Λ = ln( ) ( ; , , … . . , ) (2.25)Nili maksimum dari persamaan diatas didapatkan dengan menurunkan

persamaan tersebut secara parsial dan kemudian disamakan dengan nol.

= 0, j = 1, 2, 3, ....., k (2.26)dimana:n = jumlah data kegagalan

xi = waktu kegagalan, … , = parameter yang diestimasiKetentuan dari nilai LKV adalah bahwa semakin positif nilainya akan

semakin baik untuk distribusi yang diuji.

Ketiga pengujian diatas dijadikan pertimbangan pada pengambilan

keputusan untuk menentukan distribusi paling sesuai untuk dipilih. Dalam

pengolahan data pada perangkat lunak Weibull ++6 dilakukan ranking yang

didasari pembobotan pada masing-masing ketiga pengujian distribusi. Hasil

26

pembobotan yang mempunyai nilai terendah dari distribusi tersebut menunjukkan

distribusi yang terbaik untuk datawaktu antar kegagalan dan lama waktu

perbaikan yang dimaksud. Distribusi terbaik inilah yang akan digunakan untuk

menghitung nilai keandalan dan maintainability secara kuantitatif.

2.8 Optimalisasi Interval Waktu Penggantian Suku Cadang Peralatan

Penggantian suku cadang atau komponen dilakukan untuk

mengembalikan suatu sistem atau peralatan pada kondisi dan fungsi sebenarnya

yang diinginkan. Penggantian ini membutuhkan biaya yang harus dikeluarkan

agar peralatan beroperasi sesuai dengan fungsinya. Jika penggantian ini tidak

dilakukan bisa menyebabkan peralatan mengalami kegagalan dan bisa

menyebabkan biaya yang lebih besar.

Kegagalan mesin mempunyai karakter yang berbeda sesuai dengan

distribusi yang terjadi. Oleh karena itu diperlukan jadwal penggantian yang tepat

untuk menemukan interval waktu penggantian komponen yang optimal. Interval

waktu penggantian komponen dapat diilustrasikan dalam gambar berikut :

Gambar 2.5 Ilustrasi penggantian komponen (Jardine,1973)

Gambar 1.3 menjelaskan tentang interval waktu penggantian komponen

sebelum mengalami kegagalan dibandingkan dengan penggantian saat komponen

tersebut mengalami kegagalan. Semakin cepat interval waktu penggantian

komponen atau suku cadang semakin besar biaya preventif penggantian

komponen atau suku cadang tersebut. Sedangkan jika komponen lebih dulu

Preventive

Replacement

Preventive

Replacement

Failure

Replacement

Failure

Replacement

tp tp

0 Time

27

mengalami kegagalan, maka akan menyebabkan biaya penggantian komponen

(corrective) yang lebih besar.

Secara umum biaya yang muncul dikarenakan penggantian komponen atau

suku cadang dari equipment yang sama berdasarkan umur hidupnya bisa

dirumuskan dalam persamaan sebagai berikut (Jardine, 1973):

( ) = ( ) + [1 − ( )]( ) + ( ) [1 − ( )] ℎ (2.27)dimana :( ) ===( ) =( ) =Dengan mempertimbangkan waktu yang diperlukan untuk melakukan

preventive replacement dan failure maintenance, maka biaya total dapat

dirumuskan menjadi (Jardine,1973):

( ) = ( ) + [1 − ( )]( + ) ( ) + [ ( ) + ] [1 − ( )] ℎ (2.28)dimana := Waktu yang dibutuhkan untuk= Waktu yang dibutuhkan untukPersamaan diatas tersebut adalah suatu model yang berkaitan dengan

waktu penggantian t, yang berhubungan dengan perkiraan total biaya perunit

waktu. Model yang dikembangkan diatas adalah model umum yang

penggunaannya harus disesuaikan deugan distribusi kegagalan dari komponen

28

yang ingin ditentukan waktu optimal penggantiannya. Tabel 2.2 berisikan

persamaan persamaan perkiraan total biaya yang bisa digunakan untuk

rnencari waktu penggantian optimal komponen-komponen pada berbagai

distribusi. Dari persamaan-persamaan yang sesuai dengan distribusi waktu

kegagalan masing masing komponen, ditambah dengan masukan data biaya yang

terkait, waktu penggantian optimal yang menghasilkan biaya rata-rata minimal

bisa diperoleh. Hubungan antara waktu penggantian optimal masing-masing

komponen dengan biaya rata-rata minimal terscbut, dapat digunakan sebagai

penentuan jadwal pemeliharaan preventive yang optimal.

Tabel 2.2 Persamaan perkiraan total biaya untuk berbagai distribusi

Persamaan Total Biaya

DistribusiLognormal

= ∫ 1 ( ) + ∫ ( )∫ 1 ( ) + ∫ ( ) (2.29)DistribusiNormal

= ∫ ( ) + ∫ ( )∫ ( ) + ∫ ( ) (2.30)DistribusiWeibull

= ∫ ( ) + ∫ ( )∫ ( ) + ∫ ( ) (2.31)Setelah melakukan parameter yang diketahui dalam formula optimasi, akan

diperoleh waktu penggantian optimal masing-masing komponen dengan biaya

rata-rata minimal tersebut dapat ditunjukkan pada Gambar 2.6. Dari Gambar 2.6

diatas dapat dilihat bahwa semakin sering penggantian komponen pada peralatan

maka biaya preventive akan besar dan biaya korektive kecil, dan berlaku

sebaliknya. Waktu penggantian optimal diperoleh pada biaya total yang paling

kecil. Dengan memasukkan parameter yang didapat ke dalam formula optimasi

akan didapatkan waktu optimal dengan biaya penggantian komponen minimal.

29

Gambar 2.6 Jadwal penggantian komponen optimal

2.9 Hasil Penelitian Terdahulu.

Sutanto (2011) melakukan penelitian yang berjudul “Optimalisasi interval

waktu penggantian komponen mesin packer tepung terigu kemasan 25 kg di PT.

“X” ” ini bertujuan untuk menentukan interval waktu pemeliharaan pencegahan

kegagalan dengan melakukan optimasi jadwal penggantian komponen atau suku

cadang mesin packer 25 kg dan menentukan laju biaya total pemeliharaan

pencegahan penggantian komponen atau suku cadang mesin packer 25 kg. Data

waktu antar kerusakan komponen pada mesin packer dianalisa menggunakan

perangkat lunak untuk mendapatkan data parameter keandalan. Hasil penelitian

spare part atau komponen mesin packer yang telah mencapai masa akhir usia

sebagian besar memiliki distribusi Weibull. Waktu penggantian optimal dan biaya

penggantian minimal yang diperoleh bervariasi atar masing-masing spare

part atau komponen. Apabila spare part memungkinkan diganti sebelum rusak,

maka strategi penggantian preventif dapat menurunkan total biaya yang terjadi.

Waktu penggantian optimal yang didapatkan dari penelitian ini bisa digunakan

Total Cost

Preventive Cost

Failure cost

Cost

30

perusahaan sebagai dasar menentukan pola perawatan penggantian komponen,

penyediaan suku cadang, alokasi personel, dan pembuatan anggaran

perawatan tahunan. Dengan penerapan strategi perawatan diharapkan dapat

mengurangi biaya perawatan yang terjadi.

Edi Suhandoko (2011) melakukan penelitian yang berjudul “Penentuan

interval waktu pemeliharaan pencegahan berdasarkan alokasi dan optimasi

keandalan pada peralatan seksi penggilingan (studi kasus: PT. ISM Bogasari

Flour Mills Surabaya)” ini bertujuan untuk menentukan waktu optimal untuk

melakukan perawatan pencegahan dengan melakukan optimasi menggunakan

perangkat lunak Win QSB. Hasil dari optimasi ini adalah sebuah titik yang

menggambarkan waktu optimalperawatan pencegahan dan laju biaya perawatan

pencegahan minimal untuk melakukan perawatan pencecahan tersebut.

Bab 3

Metode Penelitian

31

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tahap – Tahap PenelitianPada bab ini akan dibicarakan tentang metode yang akan digunakan dan

langkah – langkah yang akan ditempuh untuk melakukan analisa. Secara garis

besar metodologi untuk menyelesaikan penelitian adalah sebagai berikut:

1. Studi lapangan dan identifikasi permasalahan

Melakukan pengamatan di lapangan dan mengumpulkan data pemeliharaan

untuk mengetahui permasalahan yang terjadi.

2. Studi pustaka

Memahami konsep kerja mesin, mempelajari konsep keandalan dan

optimasi interval waktu penggantian komponen. Studi literatur dilakukan

dengan mengumpulkan informasi baik dari jurnal, e-book, buku manual

pembangkit, maupun hasil penelitian terdahulu yang berkaitan dengan tema

tesis. Selain itu juga dengan mencari literatur lain yang berhubungan dengan

tema tesis.

3. Penetapan perumusan masalah dan tujuan penelitian

Menentukan interval waktu penggantian komponen.

4. Pengambilan data

Mengumpulkan data kerusakan mesin, mencari biaya penggantian

komponen mesin dan mengumpulkan potensi kerugian akibat kerusakan

mesin.

5. Pengolahan data

Mengkonversi data kerusakan mesin pada pada laporan produksi harian

menjadi data waktu antar kerusakan, menentukan distribusi data waktu

antar kegagalan menggunakan perangkat lunak, menentukan parameter

keandalan, dan melakukan optimasi interval waktu penggantian

komponen menggunakan perangkat lunak.

32

6. Penarikan kesimpulan dan pemberian saran.

Hasil dari tahap ini adalah laporan akhir penyusunan tesis yang berisi

pendahuluan, tinjauan pustaka, metodologi penelitian, analisa dan

pembahasan, serta kesimpulan dan saran dari penelitian yang dilakukan.

3.2 Diagaram Alir Penelitian

Diagram alir penelitian yang dilakukan seperti di tunjukkan pada Gambar

3.1 dibawah, sedangkan logic diagram analisa ditunjukkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Start

Identifikasi permasalahan

Studi literatur Studi kasus

Perumusan masalah dan Tujuan Penelitian

Pengumpulan Data

Kesimpulan dan saran

Data Proses Produksi Data Kerusakan Mesin Data Biaya Kerusakan dan penggantian

komponen.

Penilaian keandalan.

Penentuan dan Uji Distribusi Data. Penentuan Parameter keandalan.

Penentuan Interval Penggantian Komponen

Penentuan Interval Penggantian Komponen Penentuan Laju Biaya Penggantian Komponen.

End

Tahap 1

Tahap 2

Tahap 3

Tahap 4

33

3.3 Pengumpulan Data

Pengumpulan data pemeliharan, secara garis besar proses pengumpulan

data operasi sebagai berikut:

• Mengumpulkan dan memfilter data dari divisi operasi, dan perencanaan

dan pemeliharaan.

• Mengumpulkan data kerusakan peralatan dan penggantian komponen

pada TWS UP. Muara Tawar

• Mengumpulkan data komponen pada peralatan TWS UP. Muara Tawar

dari bagian ICC.

• Mengumpulkan data biaya pemeliharaan, baik pemeliharaan preventive,

korektive, termasuk data atas penggantian komponen dan biaya manhour,

terhadap kerusakan peralatan dan penggantian komponen pada TWS UP.

Muara Tawar

• Mengumpulkan data biaya kerugian akibat kerusakan peralatan dan

penggantian komponen pada TWS UP. Muara Tawar

3.4 Pengolahan Data

Pengolahan data dilakukan dengan bantuan perangkat lunak Weibull++6

untuk analisa keandalan, dan perangkat lunak Wolfram Mathemtica 11.2 untuk

melakukan optimasi penggantian suku cadang atau komponen dengan biaya

minimal dan menampilkan plot biaya perawatan yang optimal, dengan lankah-

langkah sebagai berikut:

• Melakukan konversi data pemeliharaan menjadi data waktu antar

kegagalan

• Menentukan distribusi dan waktu antar kegagalan dengan menggunakan

perangkat lunak Weibull++6 (dengan membandingkan Goodness of Fit,

Plot Fit, dan Likelihood Function Value). Setelah melakukan uji distribusi

ini didapatkan distribusi probabilitas yang paling sesuai untuk data waktu

antar kegagalan tersebut.

• Menentukan fungsi padat peluang untuk kegagalan, laju kegagalan,

kehndalan peralatan, dan MTBF peralatan. Dengan demikian keandalan

masing-masing mesindan sistem secara keseluruhan dapat dihitung.

34

• Melakukan optimasi dengan bantuan program komputer untuk

menentukan biaya minimal pada proses perawatan penggantian suku

cadang pada masing-masing peralatan, dengan menggunakan perangkat

lunak Wolfram Mathemtica 11.2.

• Menentukan interval waktu pemeliharaan penggantian komponen serta

biaya pemeliharaan yang sering terjadi.

3.5 Alokasi Waktu Penelitian

Penelitian ini dijadwalkan akan dilakukan dalam waktu 8 (delapan) bulan

dengan rincian kegiatan seperti pada tabel dibawah ini:

Tabel 3.1 Alokasi Waktu Penelitian

KegiatanI II III IV V

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

Studi pustaka &literatur

Pengambilan data

Pembuatan model

Input data model

Validasi model

Analisa & Simulasi

Penulisan laporan

Sidang proposal tesis

Sidang tesis

Bab 4

Analisa dan Pembahasan

35

BAB 4

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Tinjauan Umum

Sistem pendingin pada PLTGU MTW blok 1 merupakan jenis pendingin sistem

terbuka dengan media pendingin air laut yang terdiri dari 2 (dua) buah kondensor tipe

surface condenser dengan 2 (dua) buah pompa pendingin atau cooling water pump

kapasitas 2 x 50%. Dalam menjaga kualitas pendinginan, dibutuhkan tingkat kebersihan

atas fluida sebagai media pendingin yang dalam hal ini adalah air laut. Oleh karena ini

dipasang beberapa equipment yang sifatnya berlapis untuk menjaga kebersihan air laut

yang akan melalui kondensor. Salah satu equipment yang terpasang adalah TWS

(Travelling Water Screen), seperti ditunjukkan dalam Gambar 4.1. TWS di PT PJB UP

Muara Tawar yang terpasang adalah tipe dual Flow, dimana aliran fluida melalui kedua

bagian samping TWS untuk difiltrasi yang kemudian akan masuk ke line cooling water ke

kondensor, selama beroperasi TWS akan berputar secara kontinyu, yang dapat

dioperasikan secara auto maupun manual.

Gambar 4.1 TWS UP. Muara Tawar.

TWS adalah peralatan yang sangat kritis apabila mengalami gangguan,

dikarenakan dalam kondisi tertentu apabila terdapat gangguan dari peralatan ini maka

dibutuhkan turun beban unit, atau bahkan mematikan unit agar bisa dilakukan perbaikan.

36

Dari data operasi dan pemeliharaan terdapat beberapa kali gangguan unit pembangkit yang

diakibatkan gangguan dari peralatan TWS.

Dari beberapa komponen TWS berdasarkan data inventory control dan

cataloguer di UP Muara Tawar, terdapat delapan (8) komponen yang paling sering

mengalami gangguan. Data ini didapatkan dari catatan gangguan operasi dari

bidang rendal operasi, maupun catatan pemeliharaan dari bidang perencanaan dan

pengendalian pemeliharaan sampai dengan akhir tahun 2017. Seperti ditunjukkan

dalam Gambar 4.2 sebagai berikut:

No. Stockcode Deskripsi Gambar No. Stockcode Deskripsi Gambar

1 815522

BEARINGBUSHING 38 X42.8 X 30.5 MM;ID LENGTH80MM; CHAINBUSH 78EA/UNIT; MATSUS 316; PARTOFTRAVELINGWATERSCREEN

5 886655

PIN, STRAIGHTPLAIN; 25.4 X83 MM;THREADED IN(M12) MAT.SUS 316; PINLOCK - TIELONG; 80 EAFOR TWS

2 805580

BOLT, SOCKHEAD M16 X 40MM;COUNTERSUNK; L KEY MAT.SUS 316 80EA/UNIT TWS;FOR TWS

6 810093

WASHER, FLATM8; SUS. 316FOR TWS; 1716EA/ UNIT TWS

3 796383

BOLT, SOCKHEAD M12 X 30MM; ELLENBOLT;COUNTERSUNK MAT. SUS316 312 EA/UNIT; FORTRAVELINGWATERSCREEN

7 790733

PIN, STRAIGHTPLAIN, 27/30MM X 80/112MM; MAT SUS316; 78 EA/UNIT TWS; FORTRAVELINGWATERSCREEN

4 805739

SEAL 4 X 70 X4250 MM; MAT.RUBBER;RUBBER SEAL;WITH FIBER 39EA/ UNIT TWSFOR TWS

8 805770

NUT, HEX M8;MAT. SUS 316;1716/UNIT TWSFOR TWS

Gambar 4.2 Komponen TWS UP. Muara Tawar.

Masing-masing komponen penyusun TWS dalam proses pemeliharaan

(penggantian) ada komponen terpisah satu sama lain, atau dengan kata lain tidak

37

saling tergantung, dan ada pula komponen yang terkait dengan komponen yang lain.

Sehingga proses penggantiaan komponen bisa dilakukan secara sendiri-sendiri,

tanpa memerlukan pembongkaran bagian komponen yang satu untuk mengganti

bagian komponen yang lain, namun apabila pekerjaan penggantian membutuhkan

pembongkaran bagian lain, maka hal ini akan dipertimbangkan dalam perhitungan

lama waktu pekerjaan, jumlah Manpower yang dibutuhkan, dan kebutuhan lain

terkait pekerjaan penggantian komponen tersebut. Secara lebih detail bisa dilihat

dalam Gambar 4.3, untuk penggatian komponen no 2 (Bearing Bushing/Standart

Roller) maka dibutuhkan pembongkaran komponen no 7 (Pin/Chain Pin). Akan

tetapi, untuk penggantian komponen no.16 (Bolt, M.12), bisa dilakukan secara

independent tanpa diperlukan pembongkaran komponen lain.

Gambar 4.3 Komponen Penyusun TWS UP. Muara Tawar.

Dalam penelitian ini, akan didapatkan waktu optimal dan biaya minimal

penggantian komponen TWS, sehingga pemahaman selama ini bahwa penggantian

komponen selalu mengikuti desain lifetime dari manual book bisa dikembangkan

sehingga akan lebih efisien dan menyesuaikan pola operasi dan pemeliharaan dari

unit pembangkit itu sendiri, disebabkan karena data yang digunakan adalah data

pemeliharaan dan operasi yang sesungguhnya terjadi di unit pembangkit.

38

4.2. Penilaian Keandalan

Penentuan parameter keandalan dilakukan dengan perangkat lunak

Weibull 6++. Langkah pertama dalam penentuan parameter keandalan adalah

menentukan jenis distribusi yang terbaik dari data waktu antar kegagalan. Distribusi

terbaik diperoleh dari peringkat pertama hasil pengujian terhadap curve fitting

antara data dan model dengan 3 buah parameter uji. Ketiga parameter uji tersebut

adalah Average Good of Fitness (AvGOF), Average of Plot (AvPlot), dan Likehood

Function Ratio (LKV). Dari hasil curve fitting tersebut diperoleh parameter-

parameter distribusi yang juga merupakan parameter keandalan.

Pada bagian ini ditunjukkan penilaian keandalan dari komponen Bearing

Bushing yang merupakan bagian dari Travelling Water Screen.

4.2.1. Komponen Bearing Bushing

4.2.1.1. Data Waktu Antar Kegagalan Bearing Bushing

Penentuan waktu antar kegagalan (TBF) didapatkan dari data

pemeliharaan pada bagian perencanaan dan pengendalian pemeliharaan PT.PJB UP

Muara Tawar. Data waktu antar kegagalan ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut ini:

Tabel 4.1 Data Waktu Antar Kegagalan Bearing Bushing

Waktu antar kegagalan (TBF) dalam bentuk histogram ditunjukkan pada

Gambar 4.4 berikut ini:

BEARING BUSHING

306 31 14 14 61 135 4 14 56

119 59 17 17 243 153 24 46 154

14 153 14 14 243 120 5 61 482

183 91 17 139 30 31 56 334 350

37 31 30 91 153 30 214 61 199

131 14 31 62 14 14 14 46 82

31 14 61 89 17 200 150 107 105

122 31 14 14 30 31 15 14 -

31 14 17 92 47 31 255 12 -

122 136 29 61 14 14 21 29 -

39

Gambar 4.4 Histogram Bearing Bushing

4.2.1.2. Distribusi Waktu Antar Kegagalan

Berdasarkan tabel data waktu antar kegagalan (TBF) yang didapatkan dari

komponen Bearing Bushing yang merupakan bagian dari Travelling Water Screen,

maka hasil pengujian 3 parameter untuk fungsi distribusi yang paling sesuai dengan

perangkat lunak Weibull++6 adalah, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Pengujian Distribusi Bearing Bushing

Komponen Bearing Bushing

Distribution AvGOF AvPlot LKV Rangking

Exponential 1 99,5946619 6,50580177 -419,79793 6

Exponential 2 99,5871064 6,47230207 -419,06282 3

Normal 94,9791387 5,24818576 -418,70168 4

Lognormal 90,3546849 4,95772543 -419,31586 5

Weibull 2 93,814495 6,6446706 -430,9219 2

Weibull 3 97,7137899 6,45437992 -426,59495 1

Sumber : Hasil pengolahan data Bearing Bushing dengan program Weibull ++6.

Dari Tabel 4.2 didapatkan hasil pengolahan data Bearing Bushing dengan

program Weibull ++6 menunjukkan distribusi yang sesuai adalah Weibull3, dengan

parameter keandalan sebagai berikut:

Parameter Bentuk (β) = 1,0334

Parameter Skala (η) = 163,3341

γ = 1,12

0

100

200

300

400

500

600

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85

Histogram Bearing Bushing

40

4.2.1.3. Fungsi Padat Peluang

Hasil estimasi parameter Weibull3 menentukan fungsi padat peluang (pdf)

Bearing Bushing Fungsi padat peluang (f(t)) dari Bearing Bushing yang mengikuti

distribusi Weibull3 adalah:( ) = − exp − −( ) = 1,0334163,3341 − 1,12163,3341 , exp − − 1,12163,3341 ,

4.2.1.4. Keandalan Komponen

Distribusi data waktu antar kegagalan mengikuti distribusi Weibull3.

Fungsi keandalan (R(t)) dari Bearing Bushing yang mengikuti distribusi Weibull3

adalah:( ) = 1 − ( ) = exp − −( ) = exp − − 1,12163,3341 ,

4.2.1.5. Laju Kegagalan Komponen

Laju kegagalan (failure rate) Bearing Bushing yang mengikuti distribusi

Weibull3 adalah sebagai berikut:( ) = −( ) = 1,0334163,3341 − 1,12163,3341 ,

4.2.1.6. Mean Time Between Failure (Komponen)

Mean Time Between Failure (MTBF) Bearing Bushing mengikuti

distribusi Weibull3 adalah sebagai berikut:= + 1 + 1= 1,12 + 163,3341 11,0334 + 1

41

4.2.2. Komponen Bolt, sock head M.16

4.2.2.1. Data Waktu Antar Kegagalan Bolt, sock head M.16




Tabel 4.3 Data Waktu Antar Kegagalan Bolt, sock head M.16

BOLT, SOCK HEAD M16

152 122 10 14 62 150 120 5 255 12

154 4 12 47 89 30 31 4 21 29

119 5 14 14 9 153 30 5 14 56

14 10 136 17 10 14 14 56 46 154

183 12 14 29 73 17 200 214 61 482

37 59 17 14 61 30 31 9 334 350

131 153 14 17 61 47 31 5 61 199

31 91 17 14 181 1 9 12 46 82

122 31 30 139 62 135 5 124 107 105

31 9 31 91 93 153 5 1 14 -



Gambar 4.5 Histogram Bolt, sock head M.16

5004003002001000

40

30

20

10

0

TBF

Freq

uenc

y

Histogram Bolt, sock head M.16

42



komponen Bolt, sock head M.16 yang merupakan bagian dari Travelling Water

Screen, maka hasil pengujian 3 parameter untuk fungsi distribusi yang paling sesuai

dengan perangkat lunak Weibull++6 adalah, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Pengujian Distribusi Bolt, sock head M.16

Komponen Bolt, sock head M.16


Exponential 1 25,2061497 2,51632802 -525,20044 4

Exponential 2 23,1095367 2,55373193 -524,36394 3

Normal 23,000969 2,42294478 -525,5126 6

Lognormal 7,84806111 2,15848544 -526,14267 5

Weibull 2 97,8627741 6,49316861 -557,03488 2

Weibull 3 93,4532886 5,51394927 -535,23481 1

Sumber : Hasil pengolahan data Bolt, sock head M.16 dengan program Weibull++6.

Dari Tabel 4.2 didapatkan hasil pengolahan data Bolt, sock head M.16

dengan program Weibull ++6 menunjukkan distribusi yang sesuai adalah Weibull3,

dengan parameter keandalan sebagai berikut:



γ = -1,2175



Bolt, sock head M.16. Fungsi padat peluang (f(t)) dari Bearing Bushing yang

mengikuti distribusi Weibull3 adalah:( ) = − exp − −( ) = 1,012115,2667 − (−1,2175)115,2667 , exp − − (−1,2175)115,2667 ,

43


Distribusi data waktu antar kegagalan mengikuti distribusi Weibull3.

Fungsi keandalan (R(t)) dari Bolt, sock head M.16 yang mengikuti distribusi

Weibull3 adalah:( ) = 1 − ( ) = exp − −( ) = exp − − (−1,2175)115,2667 ,

4.2.2.5. Laju Kegagalan Komponen

Laju kegagalan (failure rate) Bolt, sock head M.16 yang mengikuti

distribusi Weibull3 adalah sebagai berikut:

( ) = −( ) = 1,012115,2667 − (−1,2175)115,2667 ,


Mean Time Between Failure (MTBF) Bolt, sock head M.16 mengikuti

distribusi Weibull3 adalah sebagai berikut:

= + 1 + 1= (−1,2175) + 115,2667 11,012 + 1

44

4.2.3. Komponen Bolt, sock head M.12

4.2.3.1. Data Waktu Antar Kegagalan Bolt, sock head M.12




Tabel 4.5 Data Waktu Antar Kegagalan Bolt, sock head M.12

BOLT, SOCK HEAD M12

182 200 200 150 14 30 185

124 61 14 32 139 14 196

192 9 48 224 59 12 154

124 8 9 81 31 5 199

37 14 10 9 30 24 82

366 60 5 7 31 7 105

277 122 9 5 30 56 -

124 153 93 9 46 154 -

121 31 116 31 46 124 -

14 103 61 61 31 173 -



Gambar 4.6 Histogram Bolt, sock head M.12

320240160800

20

15

10

5

0

TBF

Freq

uenc

y

Histogram Bolt, sock head M.12

45



komponen Bolt, sock head M.12 yang merupakan bagian dari Travelling Water

Screen, maka hasil pengujian 3 parameter untuk fungsi distribusi yang paling sesuai

dengan perangkat lunak Weibull++6 adalah, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Pengujian Distribusi Bolt, sock head M.12

Komponen Bolt, sock head M.12


Exponential 1 99,4747352 9,04690853 -364,22808 5

Exponential 2 86,1062777 5,58608567 -375,11718 4

Normal 53,5099503 4,37177718 -360,98953 6

Lognormal 22,5664868 2,97420734 -358,83294 1

Weibull 2 99,9745216 10,7897005 -401,52926 3

Weibull 3 5,90680128 2,85540798 -361,25278 2

Sumber : Hasil pengolahan data Bolt, sock head M.12 dengan program Weibull++6.

Dari Tabel 4.6 didapatkan hasil pengolahan data Bolt, sock head M.12

dengan program Weibull++6 menunjukkan distribusi yang sesuai adalah

Lognormal, dengan parameter keandalan sebagai berikut:

μ = 3,8331 = 1,4972


Hasil estimasi parameter Lognormal menentukan fungsi padat peluang

(pdf) Bolt, sock head M.12. Fungsi padat peluang (f(t)) dari Bearing Bushing Bolt,

sock head M.12 yang mengikuti distribusi Lognormal adalah:

( ) = . √ exp − (ln − )( ) = . , √ exp − , (ln − 3,8331)

46


Distribusi data waktu antar kegagalan mengikuti distribusi Lognormal.

Fungsi keandalan (R(t)) dari Bolt, sock head M.12 yang mengikuti distribusi

Lognormal adalah:( ) = 1 − = exp 1 ln( ) = exp , ln ,4.2.3.5. Laju Kegagalan Komponen

Laju kegagalan (failure rate) Bolt, sock head M.12 yang mengikuti

distribusi Lognormal adalah sebagai berikut:

( ) = ( )( )( ) = 1. √2 exp − 12 (ln − )exp 1 ln( ) = 1. 1,4972√2 exp − 12 1,4972 (ln − 3,8331)exp 11,4972 ln ,


Mean Time Between Failure (MTBF) Bolt, sock head M.12 mengikuti

distribusi Lognormal adalah sebagai berikut:

MTBF = exp +MTBF = exp 3,8331 + ,

47

4.2.4. Komponen Rubber seal

4.2.4.1. Data Waktu Antar Kegagalan Rubber seal




Tabel 4.7 Data Waktu Antar Kegagalan Rubber seal

Rubber Seal

185 274 78 15 14 183

119 241 153 154 15 227

197 154 14 182 215 123

37 31 76 14 59 15

41 31 214 47 91 133

182 182 61 215 62 29

245 183 16 4 153 -

28 28 1 24 41 -

275 61 104 5 21 -

62 14 14 26 14 -



Gambar 4.7 Histogram Rubber seal

240180120600

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

TBF

Freq

uenc

y

Histogram Rubber seal

48



komponen Rubber seal yang merupakan bagian dari Travelling Water Screen, maka

hasil pengujian 3 parameter untuk fungsi distribusi yang paling sesuai dengan

perangkat lunak Weibull++6 adalah, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Pengujian Distribusi Rubber seal

Komponen Rubber seal


Exponential 1 99,5946619 6,50580177 -419,79793 6

Exponential 2 99,5871064 6,47230207 -419,06282 3

Normal 94,9791387 5,24818576 -418,70168 4

Lognormal 90,3546849 4,95772543 -419,31586 5

Weibull 2 93,814495 6,6446706 -430,9219 2

Weibull 3 97,7137899 6,45437992 -426,59495 1

Sumber : Hasil pengolahan data Rubber seal dengan program Weibull ++6.

Dari Tabel 4.8 didapatkan hasil pengolahan data Rubber seal dengan

program Weibull ++6 menunjukkan distribusi yang sesuai adalah Weibull3, dengan

parameter keandalan sebagai berikut:



γ = -0,13



Rubber seal. Fungsi padat peluang (f(t)) dari Rubber seal yang mengikuti distribusi

Weibull3 adalah:( ) = − exp − −( ) = 1,0133113,5284 − (−0,13)113,5284 , exp − − (−0,13)113,5284 ,

49

4.2.4.4. Keandalan Komp

optimalisasi penggantian komponen ...repository.its.ac.id/59634/1/makalah tesis arief...mahasiswa...

Documents