Boiler PID Control

"Bila coal boilernya jenis chain grate maka yang harus dikendalikan adalah TEKANAN FURNANCE dan TEMPERATURE FURNANCE.  Setidaknya dipakai 3 modul PID Controller.
PID#1 untuk PENGENDALI TEKANAN PURNANCE : inputnya ke PRESSURE TRANSMITTER dan outputnya ke motor driver perngendali speed ID Fan;PID#2 untuk PENGENDALI TEMPERATUR FURNANCE : inputnya ke SENSOR TEMPERATUR OUTLET BOILER dan outputnya ke motor driver perngendali speed FD Fan;PID#3 untuk PENGENDALI KECEPATAN PUTAR / CYCLE CHAIN GRATE : inputnya ke LOGIC FORMULASI HASIL PERHITUGAN dan outputnya ke motor driver perngendali speed motor chain grate.  Antara PID2 dan PID3 bisa dibuat sebagai CASCADE CONTROL dengan PID2 sebagai master dan PID3 sebagai slave."

Tanya - aripin supriadi


Rekan2 milister yang terhormat,

Saat ini saya punya kesulitan untuk mencoba membuat Auto Control untuk Boiler Furnance Pressure, Blowing Pressure dan Boiler Temperature (kapasitas Boiler 2x90 t/h,syncronized,pulverizing) .
Apakah dari rekan2 ada yang bisa sharing mengenai sistem BLOCK DIAGRAM untuk masing2 pengaturan tersebut.

Terimakasih atas segala sharingnya


Tanggapan 1 - Triez Trisworo


Wah, masih banyak ternyata yang pake PID control ya,pak..saya kurang tao auto kontrol untuk boiler cuman yang bapak maksud mungkin tujuannya untuk stabilize system seperti minimalisai error, ataupun mungkin sebagai prediktor atau bahkan mungkin hanya untuk memperkecil overshoot..mungkin bapak bisa menjelaskan sedikit deskripsinya seperti apa..bagi kita yang awam di boiler kan blom tao..sehingga mungkin rekan migas yang lain bisa membantu..



Tanggapan 2 - budi yuwono


Dear P.Aripin,

Di tempat saya pak, yang masuk dalam loop pengendalian adalah tekanan steam header nya (keluaran dari super heater). tekanan header ini masuk sebagai kompensasi untuk flow rate fuel gas sama combustion air. Untuk optimalisasi pembakaran ada O2 analyzer di sisi flue gas.

Untuk temperature sama tekanan furnace saya melihat cuma sebagai indikasi saja, tidak bekerja sebagai loop pengendalian.

Mungkin ada baiknya Pak Aripin mendeskripsikan dulu process philosophy nya, dengan demikian ada gambaran yang lebih jelas mengenai pengendalian yang diinginkan.



Tanggapan 3 - muhammad.asyrofi


Wah bagaimana bapak2 migas yth bisa sharing block diagramnya pak,  kalau belum dijelaskan dulu tipe boiler bapak, apakah boiler package,  HRSG, cogen, atau apa? (tapi kalau nggak salah nebak sih itu boiler  package ya? Terus yang dimaksud temperatur boiler itu juga apa? apakah temperatur furnace, inlet duct, outlet duct, atau steam outlet atau apaan?
Mudah2an dgn perincian bapak, banyak bapak2 lain yg bersedia sharing.


Tanggapan 4 - imron rosadi


Mengenai blok diagram mungkin bisa merefer ke buku-nya Liptak yang berjudul "Optimation of Unit operations" (hal 45-88), kalau mau foto copy bisa saya copykan. Pada halaman ini cukup jelas diterangkan mengenai pengaturan Flow, pressure, temperature di Superheater, steam drum, steam header, IDF, FDF & Burner. Tanggal 10 April kemarin Invensys telah mempresentasikan software optimalisai Boiler; yang ini tidak gratis.


Tanggapan 5 - arnold antonius


Saya coba membantu.
Bila coal boilernya jenis chain grate maka yang harus dikendalikan adalah TEKANAN FURNANCE dan TEMPERATURE FURNANCE.

Setidaknya dipakai 3 modul PID Controller.
PID#1 untuk PENGENDALI TEKANAN PURNANCE : inputnya ke PRESSURE TRANSMITTER dan outputnya ke motor driver perngendali speed ID Fan.
PID#2 untuk PENGENDALI TEMPERATUR FURNANCE : inputnya ke SENSOR TEMPERATUR OUTLET BOILER dan outputnya ke motor driver perngendali speed FD Fan.
PID#3 untuk PENGENDALI KECEPATAN PUTAR / CYCLE CHAIN GRATE : inputnya ke LOGIC FORMULASI HASIL PERHITUGAN dan outputnya ke motor driver perngendali speed motor chain grate.
Antara PID2 dan PID3 bisa dibuat sebagai CASCADE CONTROL dengan PID2 sebagai master dan PID3 sebagai slave.


Tanggapan 6 - Triez Trisworo


Kayaknya yang dibilang pak AA bisa dicoba,pak..Mungkin di simulasikan dulu dengan Simulink pada MATLAB biar terlihat gambarannya. MATLAB menyediakan integrasi Off The shelf (OTS) yang bisa mensimulasikan sensor ataupun actuator maupun configurasi setting "set point" nya,pak sehingga Error Recovery grafiknya bisa terlihat.


Tanggapan 7 - Muh Asyrofi


Sedikit menambahkan saja:

Karena yang dimaksud Pak Aripin ini belum jelas, maka di samping furnace, ada juga  pengendalian temperature steam outlet superheater. Kalau furnace mungkin lebih pada sudut  pandang konsumsi energi dsb, sedangkan steam outlet lebih mengacu pada kebutuhan proses itu  sendiri.

Untuk HRSG power plant atau HRSG cogeneration di industri2 / oil & gas processing, maka  biasanya sudah ada Desuperheater pada steam outletnya. Di sanalah biasanya pengontrolan  temperature dilakukan, yakni melalui pengaturan control valve pada desuperheater spraywater  line. Inputnya tentu dari temperature transmitter pada main steam line yang terhubung ke DCS  di main control room. Kalau memang benar itu yang dimaksud, maka jika boilernya belum  memakai desuperheater, solusinya mesti memasang desuperheater dulu, baru langkah selanjutnya  bisa dilakukan.
Mohon maaf jika kurang menjawab pertanyaan dimaksud.


Tanggapan 8 - Singa Biru - creativeprocess_engineer

Wah,
sejak pindah ke owner sebuah perusahaan amerika, bukan gaji saja yang jago tapi mas asyrofi ini juga secara technical juga tambah jago saja. jika mas berkenan, mohon kirimkan juga kepada para anggota milis bacaan2 dan artikel2 yang baik mengenai power plant ini mas.


Tanggapan 9 - setia yadi

Dear Pak..,

Kalau yang saya tahu, system control di Boiler yg berbahan bakar gas (prinsipnya samalah dgn coal
dll)adalah sbb:
1. Load boiler diatur secara hand control, HIC-xxx
2. HIC tersebut proporsional dengan jumlah fuel yang masuk ke boiler, dengan indikasi FR-xxx.
3. Jumlah fuel FR-xxx akan dimanipulasi dengan jumlah udara pembakaran yang diperlukan menggunakan instrumen Flow ratio, FFRC ini settingnya bisa diatur secara manual (tambahkan HIC-yyy), misalnya 1:20, artinya setiap penambahan 1 fuel, akan memerlukan 20 udara.
4. FFRRC-xxx memerintahkan Control Valve udara untuk membuka sesuai dengan kebutuhan fuel tadi. Bisa juga bukaan blade yang diatur.

5. Temperatur biasanya hanya sebagai indikator, dan Alarm, tripping (TSH), yang meng cut out fuel. Bila temperatur flue gas terlalu tinggi biasanya actionnya adalah menaikan setting FFR-xxx, udaranya dinaikan.

Sedangkan dari sisi water, atau steam.

1. Level steam drum menggunakan LIC yang mengatur inlet boiler feed water
2. Tekanan steam diatur menggunakan PRC pada product streamnya (bukan keluaran Steam Drum yg masih saturated), jadi setelah superheater.
3. Temperatur steam dikontrol menggunakan TIC yang mengatur jumlah spray water desuperheater.
4. Pengaturan quality boiler water dan Steam dilakukan secara laboratrium, diambil misalnya tiap 1 shift, dan actionnya a/l: blow-down, dan injeksi chemical (TSP, Amine, dll).

Demikian, mohon maaf jika ada yang kurang Pas.


Tanggapan 10 - iksan_tk89


Boleh berpendapat ya,
Kalau saya simpelkan bahwa type boilernya non fuel yaitu sejenis  coal dan memang sebaiknya kontrol operasinya ada dua yaitu  Temperatur control & Pressure control. Dimana jika temperatur turun  memerintahkan naik load pembakaran dan sebaliknya. Jika pressure naik (ke arah positif) memerintahkan inverter motor ID Fan naik speednya dan sebaliknya.

Namun sebaiknya input kenaikan/penurunan load pembakaran adalah dari  temperatur furnace bukan dari outlet Boiler (Stack ?), karena  temperatur furnace mewakili untuk mengontrol pembakaran sempurna,  mengontrol terjadinya klinked dan stabilasi produksi steam (load &  presure), jika beradasrkan outlet Boiler dikhawatirkan load  pembakaran kurang smooth kontrolnya dan berefek temperatur over dll..
Indikasi temperatur outlet Boiler dipergunakan sebagai seberapa  effisien kah Boiler ini beroperasi.

Celah udara luar masuk ke dalam furnace idealnya hanya dari sisi  screew feeder dan sebaiknya inverter motor ID Fan dibuat stabil dgn  menghubungkannya dengan speed conveyor/chain grate. Kalau terlalu  fluktuasi inverter ID Fan naik berpotensi heat loss dan berpengaruh  terhadap presure steam drum, belum efek yg lainnya dimana fine  particle terlalu banyak carry over ke next step.

Sebaiknya presure steam drum menjadi inputan untuk speed screw  feeder dan air combustion.

Logic screw feeder stop juga diperlukan sebagai safety device jika  tekanan furnace mendekati atmospheric ( idealnya -2 mmH2O ).