1. SISTEM PENGENDALIAN LEVEL STEAM DRUM
DI BOILER 52-B-101D PADA SAAT START UP
PT. PERTAMINA (PERSERO) RU-IV BALONGAN
KERTAS KERJA WAJIB
Oleh :
Nama : Ilham Wahyudi
NIM : 15141001
Jurusan : Teknik Instrumentasi Kilang
Program Studi : Instrumentasi dan Elektronika
Diploma : I (Satu)
KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL
BADAN PENGEMBANGAN SUMBER DAYA MANUSIA ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL
SEKOLAH TINGGI ENERGI DAN MINERAL
STEM Akamigas

4. i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat Rahmat
dan Karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan KKW ini. Shalawat
beserta salam semoga senantiasa terlimpah curahkan kepada Nabi Muhammad SAW,
kepada keluarganya, kepada sahabatnya, hingga kepada umat hingga akhir zaman,
amin.
Penulisan KKW ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh
gelar Diploma 1 pada Progam Teknik Instrumentasi Kilang STEM-Akamigas CEPU.
Adapun judul dari Kertas Kerja Wajib ini adalah “Sistem Pengendalian Level Steam
Drum di Boiler 52-B-101D pada saat Start Up PT Pertamina (Persero) RU VI
Balongan”, yang secara garis besar sistem kontrol level pada Steam Drum Boiler.
Tujuan drum level control ini adalah untuk menjaga level steam drum tetap pada set
point-nya.
Penyusunan KKW ini bertujuan agar penulis dapat mempelajari sistem
kontrol dan pada suatu proses pengolahan.
Pada kesempatan ini, dengan segala hormat penulis mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. R. Y. Perry Burhan, M. Sc. selaku Ketua STEM Akamigas
2. Bapak M. Zaky Muhtadi, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik
Instrumentasi Kilang
3. Bapak Ir. Roni Heru Triyanto,M.T. selaku Ketua Konsentrasi Instrumentasi
dan Elektronika dan selaku dosen pembimbing KKW
4. Bapak Moch Mansyur selaku Senior Supervisior Instrumentasi
5. Bapak Adi Priyatna, Bapak Taufik Rahman, Bapak Bobby Maruli Panjaitan
selaku Senior Technicion dan pembimbing lapangan
6. Bapak dan Ibu dosen STEM Akamigas
7. Keluarga tercinta yang selalu memberikan doa & dukungan kepada penulis
8. Semua pihak yang telah membantu sehingga penulis dapat menyelesaikan
Kertas Kerja Wajib ini.
Semoga penulisan Kertas Kerja Wajib ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada
umumnya dan penulis pada khususnya.Penulis menyadari Kertas Kerja Wajib ini
masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan kritik
yang membangun guna kemajuan penulisan yang akan datang.
Cepu, 03 Juni 2016
Penulis
Ilham Wahyudi
15141001

5. ii
INTISARI
Boiler merupakan bagian dari unit utilities yang berfungsi memproduksi /
menyediakan uap bertekanan tinggi (HP Steam = 43 kg/cm2) untuk keperluan
operasi pembangkit tenaga listrik dan proses produksi Kilang BBM RU VI
Balongan. Proses pengendalian level steam drum bertujuan menjaga agar level drum
tetap pada setpoint, agar tidak terjadi overheated pada boiler tubes sehingga tubes
bisa menjadi rusak dan kualitas steam menjadi turun. Konfigurasi yang digunakan
dalam sistem pengendalian level steam drum control di boiler RU VI Balongan pada
saat Start Up adalah Single element control (rangkaian feedback). Rangkaian
feedback ini untuk mengoperasikan boiler pada saat berhenti (Tripping) atau saat
operasi belum stabil (dibawah setpoint yang ditentukan). Pada rangkaian feedback
control, 52-LC-201D merupakan primary controller dengan aksi kontrol yang
digunakan adalah Direct Action.

6. iii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR................................................................................................... i
INTISARI......................................................................................................................ii
DAFTAR ISI................................................................................................................iii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... v
DAFTAR TABEL........................................................................................................vi
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................................vii
I. PENDAHULUAN .........................................................................................1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................1
1.2 Maksud dan Tujuan.................................................................................2
1.3 Batasan Masalah......................................................................................2
1.4 Sistematika Penulisan..............................................................................3
II. ORIENTASI UMUM.....................................................................................4
2.1 Sejarah Singkat Pertamina RU VI Balongan ..........................................4
2.2 Tugas dan Fungsi Maintenance Area IV Utilities...................................9
2.3 Struktur Organisasi..................................................................................9
2.4 Unit Utilities............................................................................................9
2.4.1 Sistem Pembangkit Tenaga Listrik ..................................................9
2.4.2 Boiler Feed dan Condesate Fascility..............................................10
2.4.3 Unit Demineralized Water .............................................................10
2.4.4 Unit Nitrogen Plant ........................................................................10
2.4.5 Unit Raw Water..............................................................................11
2.4.6 Unit Sistem Pendingin Air .............................................................11
2.5 VISI dan MISI PT Pertamina (Persero) RU VI Balongan ....................11
III. TINJAUAN PUSTAKA...............................................................................13
3.1 Boiler.....................................................................................................13
3.2 Drum Level Control ..............................................................................14
3.3 Fungsi Instrumentasi .............................................................................17
3.4 Dasar Pengendali Proses .......................................................................19
3.3.1 Rangkaian Kontrol Umpan Balik (FeedBack) ...............................24
3.3.2 Rangkaian Kontrol Umpan Maju (FeedForward) .........................24
3.3.3 Rangkaian Kombinasi (Cascade)...................................................25
3.5 Kontrol PID...........................................................................................26
3.4.1 Kontroler “On-Off”........................................................................27
3.4.2 Kontroler Proportional ..................................................................27
3.4.3 Kontroler Proportional Integral.....................................................28
3.4.4 Kontroler Proportional Integral Derivative...................................29

7. iv
V. PEMBAHASAN ..........................................................................................31
4.1 Boiler Pertamina RU-VI Balongan.......................................................31
4.1.1 Data Spesifikasi Peralatan Operasi ................................................32
4.1.2 Aliran Proses pada Boiler RU-VI Balongan..................................32
4.2 Cara Kerja Pengukuran Level di Boiler 52-B-101D.............................34
4.3 Peralatan Instrument yang Digunakan ..................................................36
4.3.1 Control Valve .................................................................................36
4.3.2 Positioner........................................................................................38
4.3.3 I/P Transducer ................................................................................38
4.3.4 Transmitter .....................................................................................40
4.3.5 Controller .......................................................................................41
4.4 Sistem Pengendalian Level di Boiler 52-B-101D Saat Start Up...........41
4.4.1 Cara Kerja Level Kontrol Pada Saat Ketinggian Air Naik.............44
4.4.2 Cara Kerja Level Kontrol Pada Saat Ketinggian Air Turun...........45
VI. PENUTUP....................................................................................................46
5.1 Simpulan................................................................................................46
5.2 Saran......................................................................................................47
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................48
LAMPIRAN ...............................................................................................................49

8. v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Kilang Minyak Pertamina RU VI Balongan ............................................5
Gambar 2.2 Blok Diagram Unit Proses Pertamina RU VI Balongan ..........................6
Gambar 3.1 (a) Fire Tube (b) Water Tube .................................................................13
Gambar 3.2 Single Element Drum Level Control ......................................................15
Gambar 3.3 Two Element Drum Level Control..........................................................16
Gambar 3.4 Three Element Drum Level Control.......................................................17
Gambar 3.5 Fungsi Instrumentasi ..............................................................................18
Gambar 3.6 Sistem Pengendalian Manual .................................................................19
Gambar 3.7 Sistem Pengendalian Otomatis...............................................................20
Gambar 3.8 ATC dan ATO ........................................................................................23
Gambar 3.9 Blok Diagram Feedback Control...........................................................24
Gambar 3.10 Blok Diagram Feedforward Control....................................................24
Gambar 3.11 Blok Diagram Cascade Control...........................................................25
Gambar 4.1 Boiler 52-B-101D RU VI Balongan.......................................................31
Gambar 4.2 Level Control DP Transmitter................................................................35
Gambar 4.3 Control Valve 52-FV-211D....................................................................37
Gambar 4. 4 Positioner ..............................................................................................38
Gambar 4.5 I/P Transducer........................................................................................39
Gambar 4.6 Transmitter 52-LT-201D........................................................................40
Gambar 4.7 P&ID Boiler 52-B-101C ........................................................................42
Gambar 4.8 Rangkaian feedback Control..................................................................43

9. vi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Hasil Produk Kilang Pertamina (Persero) RU VI Balongan........................7

10. vii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Data Spesifikasi Peralatan Boiler ...........................................................49
Lampiran 2 Struktur Organisasi Maintenance Area IV .............................................50
Lampiran 3 Data SV, PV, dan MV pada Boiler.........................................................51
Lampiran 4 DCS Overview Unit 52 Boiler 52-B-101 (General)...............................52
Lampiran 5 DCS Overview Unit 52 Boiler 52-B-101D ............................................53
Lampiran 6 Diagram Alir Unit Utilities.....................................................................54
Lampiran 7 Model Drawing DP Transmitter ............................................................55
Lampiran 8 Model Drawing I to P Converter............................................................56
Lampiran 9 Workshop Test & Calibration Report 52-FV-211D ...............................57
Lampiran 13 Workshop Test & Calibration Report 52-LIC-207D............................58
Lampiran 14 Workshop Test & Calibration Report 52-LT-201D..............................59
Lampiran 15 Workshop Test & Calibration Report 52-LI-201D...............................60

11. 1
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kilang Refinery Unit (RU) VI Balongan merupakan salah satu kilang
PT.Pertamina (Persero) yang bertugas sebagai penyuplai utama kebutuhan BBM
maupun non BBM untuk daerah Jawa Barat, DKI Jakarta, dan juga di desain
kebutuhan ekspor. Dalam sebuah unit pengolahan minyak bumi, peran penyediaan
listrik sebagai sumber daya (power) di kilang diemban oleh unit utilities.2:7)
Boiler merupakan bagian dari unit utilities yang berfungsi memproduksi
/menyediakan uap bertekanan tinggi (HP Steam = 43 kg/cm2) untuk keperluan
operasi pembangkit tenaga listrik dan proses produksi Kilang BBM RU VI
Balongan.8:2) Tujuan dari steam drum level control adalah menjaga agar level drum
tetap pada setpoint-nya. Level drum yang terlalu rendah bisa menyebabkan terjadinya
panas berlebih (overheated) pada boiler tubes sehingga tubes bisa menjadi
rusak/bengkok/bocor. Sebaliknya level drum yang terlalu tinggi akan menyebabkan
pemisahan air dan steam dalam drum tidak sempurna sehingga kualitas steam yang
dihasilkan kurang baik. Apalagi boiler masih dalam keadaan kosong atau mau di
operasikan dan masih belum menghasilkan produk steam.
Pentingnya pengendalian drum level control dalam proses penghasilan steam
ini mendasari penulis untuk mengambil judul Sistem Pengendalian Level Steam
Drum di Boiler 52-B-101D pada saat Start Up PT Pertamina (Persero) RU VI
Balongan”.

12. 2
1.2 Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan pemilihan judul diatas adalah :
1. Mengetahui aliran proses dari unit utilities di RU VI Balongan.
2. Mengetahui control level steam drum di boiler pada saat start up.
3. Memahami alat-alat instrumentasi yang digunakan dalam Sistem
Pengendalian level steam drum di boiler 52-B-101D
4. Mampu membaca dan memahami P&ID dari drum level control pada saat
Start Up di boiler 52-B-101D.
1.3 Batasan Masalah
Dalam Kertas Kerja Wajib ini, penulis hanya membahas hal-hal sebaga
berikut:
1. Prinsip kerja drum level control pada saat Start Up di boiler 52-B-101D
RU VI Balongan.
2. Mengetahui drum level control pada boiler 52-B-101D, meliputi alat ukur,
serta alat-alat instrumentasi yang digunakan dalam sistem pengendalian
level steam drum di boiler 52-B-101D.
3. Pembacaan dan pemahaman mengenai P&ID drum level control pada saat
Start Up di boiler 52-B-101D, meliputi penentuan jenis rangkaian kontrol,
jenis kontroler, serta pembuatan blok diagram proses control hanya pada
saat start up.

13. 3
1.4 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan Kertas Kerja Wajib ini diawali dengan halaman semu
yang terdiri dari halaman judul, lembar pengesahan, kata pengantar, ringkasan, daftar
isi, daftar lampiran dan bagian utama yang terdiri dari :
Bab I. Pendahuluan:
Berisi mengenai latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, dan
sistematika penulisan.
Bab II. Orientasi umum:
Berisi tentang sejarah singkat Pertamina RU VI Balongan, tugas dan fungsi
Maintenance Area IV RU VI Balongan, struktur organisasi, unit utilities, serta VISI
dan MISI .
Bab III. Tinjauan Pustaka:
Berisi tentang boiler, drum level control boiler, dasar pengendalian proses,
fungsi instrument, dan kontrol dan PID.
Bab IV. Pembahasan
Berisi prinsip kerja dan sistem pengendalian drum level control pada boiler,
sistem drum level control meliputi diagram blok sistem pengendalian.
Bab V. Penutup,
Berisi simpulan dan saran untuk koreksi dari hasil penulisan ini.

14. 4
II. ORIENTASI UMUM
2.1 Sejarah Singkat Pertamina RU VI Balongan
PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit VI Balongan merupakan kilang keenam
dari tujuh kilang direktorat pengolahan PT. Pertamina (Persero).Kilang ini berlokasi
di Kabupaten Indramayu, Propinsi Jawa Barat, sekitar ± 200 km arah timur Jakarta.
Kilang ini merupakan instalasi yang dibangun di atas lahan yang sama sekali baru.
Pembangunan kilang ini dimulai pada bulan Oktober 1990 setelah ditanda tangani
perjanjian EPC (Engineering Procurement and Construction), yang dilaksanakan
oleh konsorsium dari JGC, Mitsui, FEOT dan Foster Wheeler, sedangkan sebagai
offtaker adalah BP (British Petroleum) dan selesai dalam 51 bulan, sampai akhir
November 1994 yang ditandai beroperasinya seluruh unit.2:1)
Daerah Balongan dipilih sebagai lokasi kilang dan proyek kilang yang
dinamakan Proyek EXOR (Export Oriented Refinery) I berdasarkan atas.2:1)
1 Relatif dekat dengan konsumen BBM (Bahan Bakar Minyak) terbesar, yaitu
Jakarta dan Jawa Barat.
2 Telah tersedianya sarana penunjang yaitu Depot UPPDN (Unit Pemasaran
Dalam Negeri) III dan terminal UEP (Unit Eksplorasi dan Produksi) III,
Convensional Bouy Mooring (SBM).
3 Dekat dengan sumber gas alam, yaitu UEP III dan ARCO. Selaras dengan
proyek pipanisasi BBM di Pulau Jawa.
4 Tersedianya lahan yang dibutuhkan yaitu bekas sawah yang kurang produktif.

15. 5
Gambar 2.1 Kilang Minyak Pertamina RU VI Balongan
Kilang Balongan dibangun untuk mengolah minyak bumi menjadi produk
BBM dan non BBM yang semula berorientasi untuk ekspor, namun dalam
perjalanannya untuk memenuhi kebutuhan daerah Jawa Barat dan DKI Jakarta.
Pertamina Refinery Unit (RU) VI Balongan dirancang untuk mengolah minyak
bumi dari Duri dan Minas dengan perbandingan 80% : 20% dengan kapasitas
125.000 Barrel Per Stream Day (BPSD) yang mengandung senyawa sulfur dan
unsur logam yang tinggi, sehingga dalam pengolahannya perlu penanganan dan
teknologi yang tepat.2:2)
Start up kilang ini dilaksanakan pada bulan Oktober 1994 dan diresmikan pada
tanggal 24 Mei 1995 dengan nama Pertamina Unit Pengolahan VI Balongan. Saat ini
disamping crude Duri dan Minas juga mengolah crude jenis lainnya (coacktail
crude) dengan perbandingan setara Duri:Minas berkisar antara 55%:45%.2:2)
Tahun 2003 dilaksanakan Proyek Langit Biru Balongan (Balongan Blue Sky
Project) yang kemudian beroperasi dan diresmikan sekitar bulan Oktober
2005.Kilang PLBB terdiri dari Naptha Hydrotreating Unit (NHT), Platforming Unit,

16. 6
dan Penex Unit yang bertujuan untuk memproses LOMC menjadi HOMC, kemudian
digabung dengan seksi Distilling Tretment Unit (DTU) menjadi bagian Hydro
Skimming Complex (HSC).2:3)
Terhitung mulai tanggal 24 Maret 2009 Pertamina Unit Pengolahan VI
Balongan diganti dengan nama Pertamina RU VI Balongan.2:3)
Kilang Pertamina RU VI Balongan bertugas memenuhi kebutuhan BBM dan
Non BBM untuk daerah Jakarta dan sebagian Jawa Barat. Kelancaran operasi kilang
akan sangat berpengaruh sekali terhadap pasokan BBM ke ibukota negara, yang
berarti sedikit banyak akan berpengaruh terhadap politik dan ekonomi nasional.2:3)
Aliran proses di Refinery Unit VI Balongan dapat digambarkan dengan blok
diagram pada gambar 2.2 dan dibawah ini juga dapat dilihat hasil produk kilang
Pertamina (Persero) RU-VI pada tabel 2.1.
Gambar 2.2 Blok Diagram Unit Proses Pertamina RU VI Balongan

17. 7
Adapun teknologi proses pengolahannya disesuaikan dengan karakteristik
umpan minyak mentah Duri tersebut. Sehingga proses pengolahan yang dipilih
adalah Crude Distilation Unit (CDU), Atmosferic Residue Hydro Demetalization
(ARHDM), Residue Catalytic Cracking Unit (RCCU), Gas Oil dan Light Cycle Oil
Hydro Treating (GO/LCO HTU), Hydrogen Plant (H2 Plant), Amine Treatment Unit
(ATU), Sour Water Stripping Unit (SWSU) dan Sulfur Recovery Unit (SRU), dan
dalam rangka menyukseskan program Langit Biru kemudian dibangun Naptha
Hydrotreating Unit (NHT), Platforming Unit dan Penex Unit..2:3)
Tabel 2.1 Hasil Produk Kilang Pertamina (Persero) RU VI Balongan
Selain dari unit-unit proses di atas terdapat bagian Instalasi Tanki dan
Perkapalan yang menunjang operasi dengan menyalurkan umpan dan produk kilang,
serta mengelola buangan limbah (slops) minyak, bagian utilities yang bertugas untuk
NO Jenis Produk Kapasitas Satuan
A BBM:
Motor Gasoline
Kerosene
58.000
11.900
BPSD
BPSD
B Non BBM:
LPG
Propylene
Sulfur
565
545
28.500
Ton
Ton
Ton

18. 8
menyediakan sarana tenaga, meliputi: listrik, fuelgas, fueloil, steam, udara
bertekanan, cooling water, service water, boiler feed water serta air minum. Bagian
laboratorium yang berfungsi sebagai sarana kontrol kualitas bahan baku dan hasil
proses pengolahan sesuai dengan analisis standar industri perminyakan.
Fungsi Keselamatan Kerja dan Lindungan Lingkungan yang bertugas
menanggulangi kebakaran, menyediakan alat keselamatan kerja dan mengelola
Lindungan Lingkungan.2:5)
Dalam kaitan upaya mengamankan kebijakan nasional di bidang energi,
keberadaan kilang Balongan mempunyai makna yang besar, tidak saja bagi
PERTAMINA tetapi juga bagi bangsa dan negara.
Di satu pihak ini dapat meningkatkan kapasitas pengolahan di dalam negeri
yang masih sangat dibutuhkan, di lain pihak ini juga dapat mengatasi kendala
sulitnya mengekspor beberapa jenis minyak di dalam negeri dengan mengolahnya di
kilang minyak dalam negeri.2:5)
Keberadaan kilang Balongan ini juga merupakan langkah proaktif
PERTAMINA, untuk dapat memanfaatkan peluang ekspor minyak ke mancanegara
terutama kawasan Asia-Pasifik.2:5)
Dari studi kelayakan yang dilakukan pembangunan kilang Balongan diadakan
dengan sasaran antara lain :2:5)
1. Pemecahan kebutuhan BBM dalam negeri, terutama Jakarta dan sekitarnya.
2. Peningkatan nilai tambah dengan memanfaatkan peluang ekspor.

19. 9
3. Memecahkan kesulitan pemasaran minyak mentah jenis duri.
4. Pengembangan daerah.
2.2 Tugas dan Fungsi Maintenance Area IV Utilities
Bagian Maintenance Area IV terdiri dari beberapa bagiab/area yaitu
maintenance area 4 Utilities, Oil Movement, HSE, dan Water Intake Facility Salam
Darma. Maintenance Area 4 terdiri dari 4 sub disiplin yaitu Stationary Technician,
Rotating Technician, Instrument Technician, Electrical Technician. Maintenance
Area IV bertugas menjaga dan memelihara peralatan agar dapat berfungsi normal
dan agar terjaga kehandalannya.
2.3 Struktur Organisasi
PT Pertamina (Persero) RU VI Balongan dipimpin oleh GM (General
Manager) yang pelaksanannya dibantu oleh beberapa Manager dan Section Head
serta Kepala Seksi dengan tugas dan tanggung jawab masing–masing. Untuk struktur
Maintenance Area IV tersebut dapat dilihat pada lampiran 2.
2.4 Unit Utilities
2.4.1 Sistem Pembangkit Tenaga Listrik
Kilang minyak PT. Pertamina (Persero) RU VI Balongan di desain dengan
kapasitas pengolahan sebesar 125.000 BPSD. Untuk memenuhi kebutuhan listriknya
disediakan dari (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) yang terdiri dari 5 unit steam

20. 10
turbine generator (STG) masing-masing dengan kapasitas 27.500 VA/22.000 KW,
sehingga total kapasitas terpakai 110.000 KW. Selain itu dilengkapi pula dengan
pusat tenaga diesel (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel).Berupa satu unit diesel
engine generator dengan kapasitas sebesar 3.600 KW.
2.4.2 Boiler Feed dan Condesate Fascility
Boiler digunakan untuk memasok kebutuhan steam (uap) pada proses yang
terdiri dari Steam drum, down comers, water wall tubes, superheater, dan banktube.
Boiler dirancang khusus disamping berfungsi untuk perpindahan panas
jugadirancang khusus untuk memudahkan pengoperasikan dan perawatan.
2.4.3 Unit Demineralized Water
Sumber air tersebut dapat diambil dari tangki Unit 54. Unit demineralisasi
bertujuan untuk memenuhi air yang sesuai dengan persyaratan boiler feed water.
Deminerellization Plant terdiri dari dua train dengan flow rate 230 m3/hari untuk tiap
train.
2.4.4 Unit Nitrogen Plant
Instalasi nitrogen plant teriri dari dua train (trainA dan B). Masing-masing train
dilengkapi dengan suatu tangki produksi dan unit penguap nitrogen cair.

21. 11
2.4.5 Unit Raw Water
Raw water ditransfer dari raw water intake facilities (salamdarma) melalui
pipa dan ditampung di tangki raw water ini juga digunakan sebagai service water.
Service water sebelum masuk water tank ,di murnikan terlebih dahulu dengan gas
klorin yang selanjutnya dipompkan ke pemakai.
2.4.6 Unit Sistem Pendingin Air
Unit ini bertujuan untuk mensuplai air pendingin ke unit-unit proses, fasilitas,
utilities dan fasilitas off site. Menara air pendingin dirancang untuk mendinginkan air
dari temperatur 45,50C ke 330C dengan wet bulb temperature 29,10C dengan tipe
counter flow.
2.5 VISI dan MISI PT Pertamina (Persero) RU VI Balongan
VISI
 Menjadi Kilang Terkemuka Se-Asia Di Tahun 2025
MISI
 Mengolah minyak bumi untuk memproduksi BBM, non BBM secara tepat
jumlah mutu, waktu dan berorientasi laba serta berdaya saing tinggi untuk
memenuhi kebutuhan pasar.
 Mengoperasikan kilang yang berteknologi maju dan terpadu secara aman,
handal, efisien serta berwawasan lingkungan.

22. 12
 Mengelola aset RU-VI secara profesional yang didukung sistim manajemen
yang tangguh berdasarkan semangat kebersamaan, keterbukaan, kepercayaan
dan prinsip bisnis saling menguntungkan.

23. 13
III. TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Boiler
Boiler adalah suatu alat yang biasanya berupa tanki/drum/vessel tertutup yang
terbuat dari baja dan berfungsi sebagai penghantar panas yang dihasilkan dari proses
pembakaran bahan bakar terhadap air sehingga menghasilkan steam dengan tekanan
dan temperatur tertentu. Steam yang dihasilkan dapat digunakan untuk berbagai
keperluan.8:2)
 Pada tekanan rendah : Untuk media pemanas
 Pada tekanan sedang : Untuk penggerak steam turbine pada pompa,
compressor, steam jet ejector, dll
 Pada tekanan tinggi : Untuk tenaga penggerak steam turbine pada
Pembangkit Tenaga Listrik
Gambar 3.1 (a) Fire Tube6:5) (b) Water Tube6:6)
Klasifikasi boiler berdasarkan bentuk konstruksinya dibedakan menjadi dua,
yaitu fire tube boiler (boiler pipa api) dan water tube boiler (boiler pipa air). Fire
(a) (b)

24. 14
tube boiler adalah boiler yang produksi steam berada diluar tube, desain ini memiliki
kapasitas kecil, tekanan rendah, steam saturated, dan steamdi shell side. Sedangkan
water tube boiler adalah boiler yang produksi steam berada di dalam tube, desain ini
memiliki kapasitas besar, tekanan operasi tinggi, dan steam saturated /
superheated.8:4-6) Fire tube boiler dan water tube boiler dapat dilihat pada gambar
3.1.
3.2 Drum Level Control9)
Boiler drum di mana air dan uap dipisahkan. Mengontrol level, jika level terlalu
rendah, mengakibatkan boiler kering dan kerusakan mekanik drum dan boiler pipa.
Jika level menjadi terlalu tinggi, air dapat terbawa ke dalam pipa steam, yang
mungkin merusak peralatan hilir.
Desain dari strategi pengendalian level boiler drum yang biasanya
digambarkan sebagai single-element, two-element, atau three-element. Berikut ini
menjelaskan tiga desain pengendalian level:
1 Single element drum level control (feedback control);
2 Two-element drum level control (cascade control);
3 Three-element drum level control (cascade and feedforward control).
Single element control, Satu atau lebih pompa air umpan boiler mendorong air
melalui satu atau lebih katup kontrol air umpan ke dalam drum boiler. Tingkat air di
drum diukur dengan tekanan dan tingkat pemancar suhu-kompensasi. Tingkat Drum
kontroler membandingkan pengukuran tingkat drum set point dan memodulasi katup

25. 15
kontrol air umpan untuk menjaga level drum tetap pada set point-nya. Variabel
kecepatan pompa umpan boiler kadang-kadang digunakan untuk mengontrol tingkat
bukaan katupnya.
Desain kontrol umpan balik sederhana yang dijelaskan di atas disebut single
element control, karena hanya menggunakan elemen umpan balik tunggal untuk
kontrol pengukuran level.
Gambar 3.2 Single Element Drum Level Control9)
Two element control, Banyak boiler memiliki dua atau tiga pompa feed yang
akan diaktifkan atau dimatikan tergantung pada beban boiler. Jika pompa feed
dimulai atau menutup, total perubahan laju aliran air umpan. Hal ini menyebabkan
penyimpangan di drum level, di mana drum level kontroler akan bertindak dan
mengubah air umpan posisi katup kontrol untuk mengkompensasi. Seperti dijelaskan
di atas, respon tingkat kontroler kemungkinan sangat lambat, sehingga beralih feed
pump dan mematikan dapat mengakibatkan pengaruh besar terhadap level drum
Sebuah tindakan kontrol yang lebih cepat diperlukan untuk menangani
perubahan laju aliran air umpan. Tindakan cepat ini diperoleh dengan mengendalikan
laju aliran air umpan itu sendiri, selain level drum.

26. 16
Untuk mengontrol level drum dan laju aliran air umpan, kontrol cascade
digunakan. Level Drum kontroler menjadi kontroler primer dan output drive set point
dari pengendali aliran air umpan, kontroler sekunder. Susunan ini juga disebut
kontrol dua-elemen, karena kedua level drum dan laju aliran air umpan diukur dan
digunakan untuk kontrol.
Gambar 3.3 Two Element Drum Level Control.9)
Three element control, seperti feedwater, perubahan aliran steam juga dapat
menyebabkan penyimpangan besar di level drum, dan mungkin bisa perjalanan
boiler. Perubahan laju aliran uap yang terukur dan pengukuran ini dapat digunakan
untuk meningkatkan kontrol tingkat yang sangat berhasil dengan menggunakan
strategi kontrol feedforward.
Untuk strategi kontrol feedforward, laju aliran uap diukur dan digunakan
sebagai titik set controller aliran air umpan. Dengan cara ini laju aliran air umpan
disesuaikan untuk mencocokkan aliran uap. Perubahan laju aliran uap akan segera
menetral oleh perubahan serupa di level aliran air umpan. Untuk memastikan bahwa

27. 17
penyimpangan di level drum yang juga digunakan untuk kontrol, output dari
kontroler tingkat drum ditambahkan ke feedforward dari aliran uap.
Kombinasi pengukuran level drum, pengukuran aliran uap, dan pengukuran aliran
umpan untuk mengontrol level drum di boiler disebut three element control.
Gambar 3.4 Three Element Drum Level Control9)
3.3 Fungsi Instrumentasi
Instrumentasi adalah seperangkat instrument- instrumen yang digunakan untuk
mengontrol, memanipulasi, mengukur, menunjukkan atau menghitung nilai suatu
variabel kuantitas yang ada dalam proses industry.
Fungsi instrumentasi dalam suatu proses industri dapat diklasifikasikan ke dalam
4 golongan :

28. 18
Gambar 3.5 Fungsi Instrumentasi
a) Sebagai alat ukur, yaitu untuk memonitor kondisi operasi, melalui
pengukuran variabel proses yang mempengaruhi yang mempengaruhi
jalannya operasi , seperti tekanan, temperatur, jumlah aliran, level dan
sebagainya.1:3)
b) Sebagai alat kontrol, untuk mengendalikan jalannya operasi agar variabel
proses selalu sesuai dengan harga yang diinginkan.1: 3)
c) Sebagai alat pengaman ( Safety ) , untuk mencegah kerusakan pada peralatan
dan mencegah kecelakaan pada operator.1:4)
d) Sebagai alat analisa , untuk menganalisa produk apakah sudah sesuai dengan
spesifikasi tertentu yang diinginkan.1:4)
Dalam sistem kontrol sendiri, tujuan dari penerapan sistem instrumentasi dan
kontrol di dalam industri pengolahan minyak adalah agar proses berjalan dengan
handal, aman, dan menghasilkan produk yang sesuai dengan spesifikasi.
Fungsi
INSTRUMENTASI
Alat Ukur
Alat Penganalisa
Alat Pengaman
Alat Kontrol

29. 19
3.4 Dasar Pengendali Proses
Sistem pengendalian proses merupakan gabungan dari beberapa alat dengan
fungsi tertentu yang digunakan untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan
(process variable) pada nilai tertentu (set point). Pada awalnya, suatu pengendalian
proses dilakukan secara manual. Namun, seiring dengan perkembangan teknologi
pengendalian manual mulai ditinggalkan dan beralih menggunakan sistem
pengendalian otomatis yang menggunakan suatu unit kontroler dengan suatu
algoritma tertentu untuk menghitung besarnya nilai manipulated variable
berdasarkan error. Berikut sistem pengendalian manual dan system pengendalian
otomatis:
 Sistem pengendalian manual10)
Gambar 3.6 Sistem Pengendalian Manual10)
Sistem pengendalian dimana faktor manusia sangat dominan dalam
aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia sangat
dominan dalam menjalankan perintah, sehingga hasil pengendalian akan
dipengaruhi pelakunya. Pada sistem kendali manual ini juga termasuk dalam
kategori sistem kendali jerat tertutup. Tangan berfungsi untuk mengatur

30. 20
permukaan fluida dalam tangki. Permukaan fluida dalam tangki bertindak
sebagai masukan, sedangkan penglihatan bertindak sebagai sensor. Operator
berperan membandingkan tinggi sesungguhnya saat itu dengan tinggi
permukaan fluida yang dikehendaki, dan kemudian bertindak untuk membuka
atau menutup katup sebagai aktuator guna mempertahankan keadaan
permukaan yang diinginkan.
 Sistem pengendalian otomatis10)
Gambar 3.7 Sistem Pengendalian Otomatis10)
Sistem pengendalian dimana faktor manusia tidak dominan dalam
aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia
digantikan oleh sistem kontroler yang telah diprogram secara otomatis sesuai
fungsinya, sehingga bisa memerankan seperti yang dilakukan manusia. Di
dunia industri modern banyak sekali sistem ken dali yang memanfaatkan
kontrol otomatis, apalagi untuk industri yang bergerak pada bidang yang
proses nya membahayakan keselamatan jiwa manusia.

31. 21
Sistem pengendalian harus diatur sedemikian rupa agar respon dari kontroler
dapat stabil (tidak berosilasi pada semua kondisi operasi), cepat ( tidak terjadi delay
dalam menanggapi perubahan) , dan tepat (mendekati nilai set point). Dalam sistem
pengendalian terdapat beberapa istilah yang perlu diketahui :
a. Set Point adalah besarnya nilai proses variable yang dikehendaki. Sebuah
controller akan selalu berusaha untuk menyamakan proses variable dengan
set point.
b. Proses Variable (Measurement Variable) adalah besaran yang nilainya
dikendalikan.
c. Manipulated Variable adalah input dari suatu proses yang dapat dimanipulasi
atau diubah-ubah besarnya agar proses variable besarnya sama dengan set
point.
d. Disturbance adalah besaran lain selain manipulated variable yang dapat
menyebabkan berubahnya proses variable.
e. Error adalah selisih antara set point dikurangi measurement variable (proses
variable). Error bisa bernilai positif dan bisa juga negatif. Bila measurement
variable lebih besar dari set point maka error menjadi positif dan sebaliknya.
Sistem pengukuran dan pengaturan secara umum terdiri dari beberapa elemen
alat instrumentasi yang digabung menjadi satu sistem. Elemen- elemen tersebut
adalah :

32. 22
1. Sensing Element (Primary Element), adalah bagian paling ujung suatu
sistem pengukuran.Contoh sensing element yang banyak dipakai adalah
Thermocouple. Bagian ini juga biasa disebut Sensor atau Primary Element.
2. Transmitter (Secondary Element), adalah alat yang berfungsi untuk
membaca sinyal sensing element, dan mengubahnya menjadi sinyal yang
dapat dimengerti oleh controller.
3. Controller (Control Element), adalah element yang mengerjakan tiga dari
empat tahaplangkah pengendalian yaitu membandingkan set point dengan
measurement variable, menghitung berapa banyak koreksi yang
dilakukan,dan mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungan
tadi. Controller sepenuhnya menggantikan peran manusia dalam
mengendalikan suatu proses.
4. Control Valve (Final Control Element), adalah bagian akhir dari instrument
system pengendalian yang berfungsi untuk mengubah measurement variable
dengan cara memanipulasi besarnya manipulated variable berdasarkan
perintah controller.
Control valve dibedakan menjadi 2 macam berdasarkan aksi:
 Fail Open ( FO ) / Air-To-Close (ATC ) / Direct Action.7:131)
Control Valve yang akan terbuka (open) bilamana air supply (driving
power) gagal (fail). Atau dengan kata lain control valve akan menutup
(closed) apabila sinyal yang masuk di aktuator naik. Sebaliknya
control valve akan membuka (open) apabila sinyal yang masuk di
aktuator turun.

33. 23
 Fail Close ( FC ) / Air -To-Open (ATO ) / Reverse Action7:131)
Control Valve yang akan tertutup (closed) bilamana air supply (driving
power) gagal (fail). Atau dengan kata lain control valve akan membuka
(open) apabila sinyal yang masuk di aktuator naik. Sebaliknya control
valve akan menutup (closed) apabila sinyal yang masuk di aktuator turun.
Gambar 3.8 ATC dan ATO7:131)
Dalam pelaksanaannya, sistem pengendalian memiliki banyak klasifikasi
control loop. Secara umum loop pengendalian dibagi menjadi 2 yaitu :
a) Open Loop Control System
Open Loop Control System adalah sistem kontrol yang keluarannya tidak
berpengaruh pada aksi pengontrolan.
b) Closed Loop Control System
Closed Loop Control System adalah sistem kontrol yang keluarannya
berpengaruh langsung pada aksi pengontrolan.

34. 24
3.3.1 Rangkaian Kontrol Umpan Balik (FeedBack)7:140)
Gambar 3.9 Blok Diagram Feedback Control
Feedback control adalah suatu sistem pengontrolan dimana control action
tergantung pada output proses. Tipe sistem kontrol ini mengukur process variable
pada output proses. Setiap terjadi perubahan pengukuran pada outlet proses akibat
adanya efek disturbances (load), maka sistem kontrol feedback bereaksi memberikan
corrective action untuk menghilangkan kesalahan (error).
Jadi sistem control feedback akan bereaksi setelah efek dari disturbances
dirasakan pada output proses.
3.3.2 Rangkaian Kontrol Umpan Maju (FeedForward)7:141)
Gambar 3.10 Blok Diagram Feedforward dan FeedBack Control
FeedForward
FeedBack

35. 25
Tidak seperti konfigurasi feedback, kontrol feedforward tidak menunggu efek
disturbances dirasakan oleh proses, sebaliknya akan beraksi sebelum disturbances
mempengaruhi sistem untuk mengantisipasi efek yang akan disebabkan olehnya.
Rangkaian kontrol umpan maju ini jarang berdiri sendiri, pada umumnya
rangkaian feedforward akan melengkapi rangkaian feedback untuk meminimalisasi
efek dari disturbances.
Kelemahan feedforward control pada suatu aplikasi yaitu bila terjadi gangguan
pada sistem, maka controller tidak dapat merasakan perubahan itu sehingga terjadi
kesalahan pada output proses.
3.3.3 Rangkaian Kombinasi (Cascade)
Gambar 3.11 Blok Diagram Cascade Control
Kontrol cascade adalah sebuah metode kontrol yang memiliki (minimal) dua
buah loop pengontrolan, loop pengontrolan primer atau master loop dan loop
pengontrolan sekunder atau slave loop. Dalam skema kontrol ini, output kontroler
pada sisi master secara fungsional digunakan untuk memanipulasi set point bagi loop
pengontrolan sekundernya.3:186)

36. 26
Hasil dari penggabungan kontrol ini dapat menghasilkan keluaran yang
mempunyaai respons perbaikan terhadap kesalahan dengan lebih cepat.Dankelebihan
lainnya, karena kontrol ini terdiri atas dua unit sensing element, menjadikannya lebih
sensitif daripada kontrol tunggal.
Penerapan pengendalian cascadedapat merugikan apabila elemen proses di
primary loop lebih cepat dari elemen proses pada secondary loop, karena sistemakan
cederung berosilasi akibat timbulnya interaksi antara primary loop dan secondary
loop. Jadi sistem pengendalian cascade hanya dapat diterapkan padaproses dengan
elemen primer yang jauh lebih lambat dari elemen secondarynya.7:142)
3.5 Kontrol PID
Kontroler automatik membandingkan harga yang sebenarnya dari keluaran
“proses” dengan harga yang diinginkan, menentukan deviasi, dan menghasilkan
suatu sinyal kontrol untuk memperkecil deviasi sampai nol atau suatu harga yang
kecil, dengan cepat, tepat, dan stabil.4:39)
Cara kontroler automatik menghasilkan keluaran sinyal kontrol disebut mode
pengontrolan (control mode). Kontroler automatik di industri dapat diklasifikasikan
sesuai dengan mode pengontrolannya sebagai berikut:4:40
 Mode kontrol on off
 Mode kontrol propotional
 Mode kontrol proportional integral
 Mode kontrol proportional integral derivative

37. 27
3.4.1 Kontroler “On-Off”7:132)
Sistem ini merupakan loop control yang paling sederhana. Dalam aksi kontrol
ini, final control element hanya mempunyai dua keadaan operasi. Jika sinyal
kesalahan positif, controller mengirim sinyal hingga final control element (control
valve) bergerak ke salah satu posisi, dan jika sinyal kesalahan negatif akan bergerak
ke posisi yang lain.
Secara matematis sistem ini dapat dituliskan sebagai berikut :
m(t) = M , untuk e(t) > 0
m(t) = M , untuk e(t) < 0
Sistem dengan algoritma ON-OFF ini akan memberikan keluaran yang berosilasi
sebelum mencapai harga set point-nya.
3.4.2 Kontroler Proportional7:132)
Dalam aksi pengontrolan proporsional, alat pengoreksi akhir memiliki suatu
daerah posisi yang kontinu. Posisi tepatnya sebanding dengan besarnya kesalahan,
dengan kata lain, output dari controller sebanding dengan inputnya.
Kontroler ini memiliki output untuk aktuasi (actuating output) yang
proporsional terhadap error:
m(t) = Kcε(t) + ms

38. 28
dengan:
m(t) = sinyal aktuasi
ε(t) = error
Kc = proportional gain dari kontroler
ms = sinyal bias (sinyal aktuasi ketika error ε(t) = 0)
Kontroler proportional dicirikan oleh proportional gain Kc atau dengan nilai
proportional band PB, dengan PB =
100
𝐾𝑐
.
Kc = Perubahan Output / Perubahan Input
Dengan demikian, Proportional Band adalah perbandingan antara perubahan
input terhadap perubahan output.
Dari persamaan di atas dapat ditentukan fungsi transfer suatu kontroler P
m(t) - ms = Kcε(t)
misalkan m(t) - ms = m’(t), maka
m’(t) = Kcε(t).
3.4.3 Kontroler Proportional Integral7:133-134)
Dalam aksi pengontrolan proportional plus integral, posisi alat pengoreksi
akhir (control valve) ditentukan oleh dua hal: Besarnya sinyal kesalahan, ini adalah
bagian Proporsional Integral waktu dari sinyal kesalahan, artinya besarnya

39. 29
kesalahan dikalikan dengan waktu dimana kesalahan tersebut terjadi, ini adalah
bagian integral.
Kontroler tipe ini juga dikenal sebagai kontroler proportional-plus-reset.
Hubungan antara sinyal aktuasi dengan error adalah sebagai berikut:
𝑚( 𝑡) = 𝐾𝑐 𝜀( 𝑡) +
𝐾𝑐
τ 𝐼
∫ 𝜀( 𝑡) 𝑑𝑡 + 𝑚𝑠
1
0
Dengan τ 𝐼 adalah konstanta integral time atau reset time dalam satuan menit.
Karakteristik penting pada controller jenis ini adalah konstanta waktu integral.
Konstanta ini merupakan parameter yang dapat diatur dan kadang-kadang mengacu
sebagai minutes per repeat. Tetapi didalam industri yang digunakan sebagai acuan
adalah kebalikan dari konstanta waktu yang dikenal sebagai reset rate.
3.4.4 Kontroler Proportional Integral Derivative7:135-136)
Dua karakteristik proses yang sangat sulit pengontrolannya, dimana control PI
tidak lagi memadai, yaitu: proses dengan beban berubah dengan sangat cepat dan
proses yang memiliki kelambatan yang besar antara tindakan korektif dan hasil yang
muncul dari tindakan tersebut.
Dalam aksi pengontrolan proportional plus integral plus derivative (PID),
posisi alat pengoreksi akhir (control valve) ditentukan oleh dua hal:
 Besarnya sinyal kesalahan, ini adalah bagian proporsional

40. 30
 Integral waktu dari sinyal kesalahan, artinya besarnya kesalahan dikalikan
dengan waktu dimana kesalahan tersebut terjadi, ini adalah bagian integral.
 Laju perubahan kesalahan terhadap waktu. Perubahan kesalahan yang cepat
menyebabkan suatu aksi korektif yang lebih besar dari perubahan kesalahan.
Ini adalah bagian derivative
Kontroler jenis ini dikenal juga sebagai kontroler proportional-plus-reset-plus-
rate. Output dari kontroler ini dinyatakan sebagai:
𝑚( 𝑡) = 𝐾𝑐 𝜀( 𝑡) +
𝐾𝑐
𝜏𝐼
∫ 𝜀( 𝑡) 𝑑𝑡 + 𝐾𝑐 𝜏 𝐷
𝑑𝜀
𝑑𝑡
+ 𝑚𝑠
1
0
Dengan adalah konstanta derivative time dalam satuan menit. Karakteristik
tambahan dengan adanya derivative control dikenal sebagai rate time (konstanta
waktu derivative). Dengan adanya bagian derivatif,
𝑑𝜀
𝑑𝑡
kontroler PID mengantisipasi
apa yang akan terjadi pada error pada masa sesaat yang akan datang dan kemudian
melakukan aksi kontrol yang sebanding dengan kecepatan perubahan error saat ini.
Berdasarkan sifat ini, aksi kontrol derivatif kadang-kadang mengacu sebagai
anticipatory control.

41. 31
V. PEMBAHASAN
4.1 Boiler Pertamina RU-VI Balongan
Gambar 4.1 Boiler 52-B-101D RU VI Balongan
Boiler di RU VI Balongan menggunakan boiler jenis water tube boiler yang
menggunakan metode sirkulasi natural Feed Water Boiler. Sehingga peredaran
terjadi secara alamiah dimana air yang lebih panas ke atas dan digantikan oleh air
yang lebih dingin sehingga terjadi sirkulasi.
Berdasarkan “Pedoman Operasi #52 Part 3 Unit Utility” pada tanggal 30
Desember 1993, boiler 52-B-101 A/B/C/D/E terdiri atas peralatan utama dan
peralatan pembantu yang saling berhubungan :
a. Lima buah Boiler
b. Tiga buah Deaerator

42. 32
c. Empat buah Pompa HP-BFW
d. Dua buah Pompa MP-BFW
e. Dua buah Pompa Hot Condesate
f. Satu buah Tangki Condesate
g. Satu buah Condesate Cooler
h. Tiga macam jenis bahan kimia
i. Lima buah FDF
4.1.1 Data Spesifikasi Peralatan Operasi
Berdasarkan “Tata Kerja Penggunaan Alat Steam Generator Boiler 52-B-101
A/B/C/D/E” pada tanggal 1 Juli 2010 data spesifikasi boiler pada RU VI Balongan
dapat dilihat di lampiran 1
4.1.2 Aliran Proses pada Boiler RU-VI Balongan
Demineralized water dari tangki 55-T-101A/B/C dipompa dengan
menggunakan pompa 55-P-101A/B/C masuk ke daerator 52-DA-101A/B/C
bersamaan dengan air condensate, dengan proses fisika demin water dan condensate
tersebut kemudian disatukan dengan LP (low pressure) steam yang fungsinya selain
untuk menaikkan temperature feed water boiler juga untuk membuang non
condensate gas dan oxygen content, selain itu juga ada proses kimia yaitu
menginjeksikan bahan amine dan hydrazine yang berfungsi untuk menaikkan pH dan
menurunkan oxygen content yang kemungkinan lolos dari proses fisika sebelumnya.

43. 33
Boiler feed water (BFW) dari Deaerator dipompakan menuju boiler 52-B-
101B dengan menggunakan pompa 52-P-101 A/B/C/D dengan tekanan sekitar 63.5
kg/cm2 dan temperatur sekitar 1420C, pada normal operasi 2 pompa yang running,
dan 2 pompa standby.
Flow rate BFW dari pompa 52-P-101 A/B/C/D dikontrol oleh Flow Valve 52-
FV-211D masuk ke section economizer untuk pemanasan awal kemudian masuk ke
steam drum, melalui pipa downcomer air tersebut kemudian masuk ke bagian water
drum, untuk mendapatkan pemanasan dari pembakaran fuel gas/fuel oil pada burner
boiler yang terdapat pada dinding depan boiler, kemudian menjadi uap/steam .
Di dalam steam drum diinjeksikan chemical phosphate yang diinjeksikan
langsung ke bagian steam drum, fungsinya untuk mengendalikan pH steam sekitar
9.5 - 10.5, kemudian HP (high pressuresteam) produk yang dihasilkan boiler keluar
dari bagian atas steam drum dan masuk superheater section untuk mendapatkan uap /
steam yang benar-benar kering dari kandungan air.
HP Steam produk yang keluar dari superheater section mempunyai tekanan
sekitar 43 kg/cm2 dan temperatur sekitar 4100C kemudian masuk ke Desuperheater.
Di dalam Desuperheater diinjeksikan boiler feed water lewat spray nozzle dengan
pengontrolan temperatur valve 52-TV-219D dengan menjaga temperatur sekitar
3800C dan tekanan 43 kg/cm2, kemudian selanjutnya HP steam produk dari boiler
52-B-101D dengan kapasitas 115 Ton/Jam ini masuk ke High Pressure (HP) Steam
Header System bergabung dengan steam produk dari boiler lainnya diantaranya 52-
B-101A/B/C/E, CO Boiler yang berkapasitas 213 Ton/Jam dan Catalitic Cooler yang

44. 34
berkapasitas 112.7 Ton/Jam berasal dari Unit RCC serta dari Waste Heat Boiler
(WHB) Unit 22 yang berkapasitas 150 Ton/Jam.
HP steam ini didistribusikan ke unit-unit yang peralatannya memerlukan energi
uap/steam sebagai penggerak ataupun pemanas, seperti halnya di SteamTurbine
Generator (STG) sebagai tenaga pembangkit listrik dengan penggerak turbin uap.
Apabila mode operasi STG ekstraksi maka HP steam yang keluar dari exhaust
reducer valve 19 kg/cm2 adalah Medium Pressure (MP) steam, MP steam ini
kemudian bergabung dengan MP Steam Header System yang didistribusikan untuk
keperluan menggerakan pompa-pompa, kompressor, stripping steam dan atomizing
fuel oil burner.
Sedangkan untuk Low Pressure (LP) steam diperoleh selain dari Let Down
System juga dari exhaust pompa-pompa atau kompressor dan bergabung ke LP Steam
Header System yang didistribusikan untuk pemakaian tankage heater, penukar panas
di Heat Exchanger dan lain-lain. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada diagram alir
unit utilities RU VI Balongan pada lampiran 7.
4.2 Cara Kerja Pengukuran Level di Boiler 52-B-101D
Untuk pengukuran level steam drum boiler yang saya amati ini menggunakan
prinsip DP transmitter (Differential Pressure transmitter) untuk mengukur level di
dalamnya. Pengukuran level jenis differential pressure (DP) didasarkan pada prinsip
“hydrostatic head”. Prinsip ini mengatakan bahwa pada setiap titik di dalam fluida
yang diam (static), gaya yang bekerja padanya adalah sama untuk semua arah dan

45. 35
tidak tergantung pada volume fluida maupun bentuk ruang atau tempat dimana fluida
berada, tetapi hanya bergantung pada tinggi kolom fluida di atas titik yang
bersangkutan. Oleh karena itu hydrostatic head sering dinyatakan dalam satuan
tekanan
Gambar 4.2 Level Control DP Transmitter
Rumus tekanan Hidrostatik : P= ρ.g.h
Dimana :
P = Tekana permukaan cairan (hydrostatis head)
ρ = Massa jenis zat (kg/m3)
g = Gravitasi bumi (m/s2)
h = Ketinggian fluida (m)
Peralatan D/P ini memungkinkan untuk mengukur level dengan range yang
lebar pada services yang bersih, korosif, slurry dan high viscous. Hampir semua jenis

46. 36
peralatan D/P dapat digunakan untuk mengukur level jika peralatan tersebut tersedia
dalam range yang diperlukan untuk level yang dimaksud.
Dalam pengukuran DP pada Transmitter 52-LT-201D menggunakan prinsip
Wet leg. Wet leg adalah sensing line transmitter yang terisi cairan. Dalam level
Transmitter terdapat dua sisi yaitu sisi High (H) dan Low (L). Sisi (L) disambung ke
tangki bagian atas dan sisi (H) disambung ke tangki bagian bawah. Pada sensing line
(leg) di sisi (L) sengaja terisi oleh cairan. Hal ini dilakukan untuk menghindari
adanya gas yang terkondensat dalam sensing line (L). Pada transmitter pressure
range di boiler 52-B-101D adalah -524mmH2O → -145mmH2O. Dan meter range
level indicator control adalah +250mmH2O untuk 100%, 0mmH2O untuk 50%, dan
-250mmH2O untuk 0%. Sehingga pada saat tangki kosong atau level kondensat
menyentuk titik sensing high side dari LT, maka DP transmitter akan mengukur
tekanan DP=(0%x500)-250 = -250mmH2O. Nah saat itulah DP transmitter di trim
zero, jadi zero measurement-nya memiliki tekanan nyata sebesar minus 250mmH2O.
dan saat ditrim zero pada keadaan tersebut, transmitter akan mengirim sinyal 0% /
4mA.
4.3 Peralatan Instrument yang Digunakan
4.3.1 Control Valve
Control Valve adalah bagian akhir dari instrument system pengendalian yang
berfungsi untuk mengubah measurement variable dengan cara memanipulasi
besarnya manipulated variable berdasarkan perintah controller.

47. 37
Gambar 4.3 Control Valve 52-FV-211D
Tag No : 52-FV-211D
Model No : 500G ACT 5050 LA
Size Rating : 4” 1 RED ANSI 600 RF
Input Signal : 0,2-1,0 Kgf/cm2
Air Fail Valve To : CLOSE
Manufacture : KOSO
Serial No :Y22A03-004
Spring Range : 0,4-2,0 Kgf/cm2
Signal Increase : OPEN

48. 38
4.3.2 Positioner
Fungsi dari positioner adalah agar batang plug (plug stem) yang digerakkan
oleh actuator diaphragm dapat bergerak secara linear. Juga sebagai penguat daya
(power amplifier) untuk memberikan respon yang cepat dari pergerakan plug stem.
Gambar 4. 4 Positioner
4.3.3 I/P Transducer
I/P Transducer adalah peralatan instrument yang merubah sinyal arus listrik
(4 – 20mA) menjadi sinyal tekanan pneumatic (3 – 15 psig atau 0,2 – 1 kg/cm2).

49. 39
Gambar 4.5 I/P Transducer
Tag No : 52-FY-211D
Model No : ZEG-22FM-P
Pressure Range : 0 – 5000mmH2O
Input Signal : 4 – 20 mA/DC
Output Signal : 0,2 – 1,0 kgf/cm2
Manufacture : Yokogawa

50. 40
4.3.4 Transmitter
Gambar 4.6 Transmitter 52-LT-201D
Transmitter adalah suatu peralatan instrument yang dapat merubah sinyal
yang berasal dari instrument ukur (sensor atau detector) menjadi bentuk sinyal yang
dapat diterima oleh indicator, recorder dan controller.
Tag No : 52-LT-201D
Model No : YOKOGAWA UNE II-SMK4”8/TBS/SCY/EXC
Serial No : 6801 AA 402 239
Pressure Range : -524 → -145 mmH2O
Meter Range : -250 → +250 mmH2O
Output Signal : 4 To 20 mA/DC
Accuracy : 0,2% F.S (0,032 mA/DC)

51. 41
4.3.5 Controller
Controller adalah Element yang mengerjakan tiga dari empat tahap langkah
pengendalian yaitu membandingkan set point dengan measurement variable,
menghitung berapa banyak koreksi yang dilakukan dan mengeluarkan sinyal koreksi
sesuai dengan hasil perhitungan tadi. Controller sepenuhnya menggantikan peran
manusia dalam mengendalikan suatu proses.
Tag No : 52-LIC-201D
Model No :YOKOGAWA (MC43-A4C-N*A, NAS)
Serial No :4540AA63 . 240
Element Range : 0,2 – 1,0 Kg/cm2
Meter Range : -300 → 300mm
Control Action : DIRECT
Control Mode Set : PI
Output Signal : 0,2 -1,0 Kg/cm2
4.4 Sistem Pengendalian Level di Boiler 52-B-101D Saat Start Up
Boiler 52-B-101D menggunakan 2 jenis konfigurasi yaitu single element level
control (Start Up) atau rangkaian feedback control dan three element level control
(Operation Normal) atau rangkaian cascade control dan feedforward control.
Rangkaian feedback control digunakan pada saat start up karena product steam atau

52. 42
air yang ada di dalam boiler masih kosong. Ketika sudah di operasikan dan set point
level boiler kurang atau belum normal maka masih menggunakan single element
control (feedback). Jika semuanya sudah normal operasi maka secara manual akan
diganti dalam mode three element control
BOILER
52-B-101D
52
LI
201D
52 FY
211D
Steam Product
201D
52 LT
201D
52 LIC211D
52 FV I
P
Gambar 4.7 P&ID Boiler 52-B-101C
Pada saat kondisi tripping atau start up menggunakan 1L (1 Loop) untuk
menjaga level tetap stabil dengan memperhatikan produk yang dihasilkan. Produk
yang dihasilkan harus 25 ton per jam. Jika masih dibawah 25 ton per jam masih
menggunakan 1L (1 Loop). Tetapi jika sudah melebihi 30 ton per jam secara manual
akan diubah menjadi 3L (3 Loop) atau dalam kondisi normal operasi.
 1 element ke 3 element :flow product steam > 30.0 Ton/Jam
 3 element ke 1 element : flow product steam < 25.0 Ton/Jam
Pada saat single element control, pengukuran level steam drum diukur dengan
cara manual melalui control valve yang sudah di set bukaannya. Sampai flow product
steam mencapai 30Ton/Jam. Kondisi ini harus dipastikan air yang ada di dalam
boiler kosong dan masih belum menghasilkan product.

53. 43
52-LIC-201D 52-FV-211D Proses
SV Output
52-LT-201D
Gambar 4.8 Rangkaian feedback Control
Pada loop pengendalian tersebut merupakann loop pengendalian level untuk
mempertahankan ketinggian air sesuai dengan yang diinginkan didalam boiler
52-B-101D. Sensing element (sensor) yang digunakan adalah kapsul diafragma dari
DP Transmitter. Dari sensing element data hasil pengukuran akan dikirimkan ke
Level Transmitter 52-LT-201D.
Dari Level Transmitter 52-LT-201D data akan ditransmisikan ke Level
Indicating Controller 52-LIC-201D berupa procces value (PV). Setelah data
terkumpul pada Level Indicating Controller 52-LIC-201D. Selanjutnya akan diproses
dan dihitung nilai koreksi antara procces value (PV) dari transmitter dan set value
(SV) yang ada pada controller. Setelah diketahui nilai koreksinya maka data koreksi
tersebut atau manipulated variabel (MV) tersebut digunakan untuk menggerakkan
control valve 52-FV-211D.
Namun control valve 52-FV-211D hanya dapat menerima input sinyal
pneumtic sedangkan output dari Level Indicating Controller 52-LIC-201D berupa
sinyal electric sehingga diperlukan alat perubah sinyal dari electric menjadi
pneumatic. Alat tersebut adalah I/P Tranducer. Pada loop pengendalian tersebut
telah terpasang I/P Tranducer 52-FY-211D. Sehingga mampu menggerakkan

54. 44
actuator pada control valve 52-FV-211D. Control valve inilah yang akan mengatur
laju alir feedwater yang akan masuk ke boiler agar level boiler tetap pada set
pointnya.
Rangkaian proses inilah yang dinamakan dengan rangkaian feedback control,
yaitu suatu sistem pengontrolan dimana control action tergantung pada output
proses, setiap terjadi perubahan pada output proses maka sistem control feedback
bereaksi memberikan koreksi untuk menghilangkan kesalahan (error).
4.4.1 Cara Kerja Level Kontrol Pada Saat Ketinggian Air Naik
Pada saat ketinggian air naik maka Level Transmitter 52-LT-201D
mengirimkan sinyal electric berupa arus menuju ke Level Indicating Controller
52-LIC-201D sebagai procces value (PV), kemudian Level Indicating Controller
52-LIC-201D membandingkan dengan nilai set value (SV). Setelah dibandingkan
maka diperoleh hasil koreksi (error) bahwa nilai PV lebih besar daripada SV. Karena
aksi kontrol 52-LIC-201D adalah direct, maka output (MV) yang dikeluarkan oleh
52-LIC-201D juga besar. Sinyal manipulated value (MV) ini kemudian dikirim ke
final control element yang berada di lapangan. Karena sinyal yang dikirim oleh 52-
LIC-201D dalam bentuk electric, maka sinyal electric ini dikonvert terlebih dahulu
oleh I/P Tranducer 52-FY-211D menjadi sinyal pneumatic. Sinyal ini kemudian
diterima oleh Control Valve 52-FV-211D sebagai sinyal perintah dari 52-LIC-201D,
Control Valve 52-FV-211D adalah jenis ATC (Air to Close). Karena sinyal yang
dikirim oleh 52-LIC-201D naik maka sinyal pneumatic yang diterima oleh Control
Valve 52-FV-211D juga naik. Akibatnya Control Valve bergerak menutup dan air

55. 45
yang mengalir akan semakin berkurang ketika ketinggian cairan melebihi set value
(SV), sehingga level pada boiler 52-B-101C akan menurun menyesuaikan dengan set
value (SV).
4.4.2 Cara Kerja Level Kontrol Pada Saat Ketinggian Air Turun
Pada saat ketinggian air turun maka Level Transmitter 52-LT-201D
mengirimkan sinyal electric berupa arus menuju ke Level Indicating Controller 52-
LIC-201D sebagai procces value (PV), kemudian Level Indicating Controller 52-
LIC-201D membandingkan dengan nilai set value (SV). Setelah dibandingkan maka
diperoleh hasil koreksi (error) bahwa nilai PV lebih kecil daripada SV. Karena aksi
kontrol 52-LIC-201D adalah direct, maka output (MV) yang dikeluarkan oleh 52-
LIC-201D juga kecil. Sinyal manipulated value (MV) ini kemudian dikirim ke final
control element yang berada di lapangan. Karena sinyal yang dikirim oleh 52-LIC-
201D dalam bentuk electric, maka sinyal electric ini dikonvert terlebih dahulu oleh
I/P Tranducer 52-FY-211D menjadi sinyal pneumatic. Sinyal ini kemudian diterima
oleh Control Valve 52-FV-211D sebagai sinyal perintah dari 52-LIC-201D, Control
Valve 52-FV-211D adalah jenis ATC (Air to Close). Karena sinyal yang dikirim oleh
52-LIC-201D turun maka sinyal pneumatic yang diterima oleh Control Valve 52-FV-
211D juga turun. Akibatnya Control Valve bergerak membuka dan air yang mengalir
akan semakin bertambah ketika ketinggian cairan berada dibawah set value (SV),
sehingga level pada boiler 52-B-101C akan naik menyesuaikan dengan set value
(SV).

56. 46
VI. PENUTUP
5.1 Simpulan
Dalam proses boiler perlu adanya sistem kontrol level agar penggunaan level
pada steam drum boiler antara inlet dan outlet selalu seimbang. Berdasarkan tujuan
dari pengukuran level ini adalah untuk menjaga level pada set point yang telah
ditentukan. Dalam pengukuran level digunakan differential preasure transmitter
sebagai sensor level dan untuk control valve menggunakan control valve dengan aksi
failure open (ATC) .
Pada pengontrolan level di boiler pada saat start up sangatlah penting agar
pengukuran level selalu stabil untuk mencapai kondisi normal operasi. Pengukuran
level steam drum boiler 52-B-101D adalah sebagai berikut :
1. Konfigurasi yang digunakan dalam sistem pengendalian level steam drum
control di boiler 52-B-101D pada saat start up RU VI Balongan adalah
single element drum level control (rangkaian feedback control). Rangkaian
feedback control digunakan untuk mengatasi gangguan laju aliran feedwater
yang terjadi pada saat start up.
2. Pada rangkaian feedback control, 52-LIC-201D merupakan primary
controller yang menggunakan control mode PI dan menghasilkan action
direct

57. 47
5.2 Saran
1. Mengganti pipa yang sudah tua dan korosi agar tidak membahayakan
pegawai.
2. Untuk mencegah terjadinya problem di sistem kontrol, maka perlu lebih
ditingkatkan pengecekan rutin terhadap peralatan kontrol tanpa harus
menunggu boiler berhenti beroperasi ( preventive -maintenance ).
3. Diadakan kalibrasi control valve secara berkala untuk mengetahui
karakteristik dari control valve dan mengetahui kerusakkan pada control
valve.

58. 48
DAFTAR PUSTAKA
1. Bolton,W.2006.”Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol”.Jakarta : Erlangga.
2. Iskandar,Yusuf.2012.”Presentasi PT Pertamina Balongan”. Balongan : PT
Pertamina.
3. Katsuhiko Ogata, Teknik kontrol automatik, jilid 1, Edisi kedua, Penerbit
Erlangga 1997.
4. Setiawan,Iwan.2008.”Kontrol PID untuk Proses Industri”. Jakarta : PT Media
Komputindo
5. ----------.1993.”Pedoman Operasi Boiler Part III Unit 52”. Balongan : PT
Pertamina.
6. ----------.2006.”Presentasi Boiler”.Enkon & Loss UP VI Balongan.
7. ----------.2007.”Bimbingan Profesi Sarjana Teknik (BPST) Direktorat
Pengolahan Angkatan XVII-Balongan 2007”.Balongan : PT Pertamina.
8. ----------.2010.”Tata Kerja Penggunaan Alat Steam Generator (Boiler) 52-B-
101A/B/C/D/E, Utilities Production RU VI”. Balongan : PT Pertamina.
9. http://blog.opticontrols.com/archives/165
10. http://eviandrianimosy.blogspot.com/2010/05/pengertian-sistem-kendali.html

59. 49
LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Spesifikasi Peralatan Boiler

60. 50
Lampiran 2 Struktur Organisasi Maintenance Area IV
General Manager
RU VI
Manager
Maintanance
Execution
Manage
MA I MA II MA III MA IV
Stationary Sr.
Supervisor
RE Sr. Supervisor
Instrument Sr.
Supervisor
Sr. Technicion II
Sr. Technicion I
(Pembimbing
Lapangan)
Electrical Sr.
Supervisor
Manager

61. 51
Lampiran 3 Data SV, PV, dan MV pada Boiler

62. 52
Lampiran 4 DCS Overview Unit 52 Boiler 52-B-101 (General)

63. 53
Lampiran 5 DCS Overview Unit 52 Boiler 52-B-101D

64. 54
Lampiran 6 Diagram Alir Unit Utilities

65. 55
Lampiran 7 Model Drawing DP Transmitter

66. 56
Lampiran 8 Model Drawing I to P Converter

67. 57
Lampiran 9 Workshop Test & Calibration Report 52-FV-211D

68. 58
Lampiran 10 Workshop Test & Calibration Report 52-LIC-207D

69. 59
Lampiran 11 Workshop Test & Calibration Report 52-LT-201D

70. 60
Lampiran 12 Workshop Test & Calibration Report 52-LI-201D