HE Network Paper PDF
-
Upload
soniabdullah -
Category
Documents
-
view
26 -
download
7
description
Transcript of HE Network Paper PDF
Pengendalian Temperatur Outlet Heat Exchanger Networks (HENs) dengan Model Predictive
Control (MPC) Melalui Simulasi Software Hysys
Rahmat Aziz (2307100036) dan Reza Sofyan Arianto (2307100052) Pembimbing: Prof. Ir. Renanto, MS., Ph.D
Laboratorium Perancangan dan Pengendalian Proses
Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS
Kata kunci: Heat Exchanger Networks (HENs), Hysys, Model Predictive Control (MPC)
Abstrak
Heat Exchanger Networks (HENs) merupakan sistem yang banyak digunakan dalam pabrik kimia karena bisa mempertahankan berbagai suhu dan tekanan. Tujuan utama dari sistem Heat Exchanger Networks (HENs)
adalah untuk mentransfer panas dari beberapa aliran, sehingga dapat mencapai suhu yang diinginkan. Diperlukan sistem pengendali suhu outlet Heat Exchanger Networks (HENs) dengan memanipulasi variabel suhu aliran panas agar mampu mencapai kondisi optimum. Karena kekurangan yang ada pada teknik kontrol konvensional, digunakan teknik kontrol berbasis multivariable untuk mengontrol suhu outlet sistem Heat Exchanger Networks
(HENs). Oleh karena itu, Penelitian ini dilakukan untuk mengendalikan Heat Exchanger Networks (HENs) dengan menggunakan Model Predictive Control (MPC) sebagai alat pengendalinya. Disturbance dalam penelitian ini adalah perubahan temperature aliran masuk sebesar +10% dan -10%. Pemilihan alat pengendali ini didasarkan pada berbagai kelebihannya jika dibandingkan dengan alat pengendali yang lain. Simulasi sistem pengendalian dilakukan dengan menggunakan software Hysys.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka diperoleh parameter Model Predictive Control (MPC) sebagai pengendali temperatur outlet Heat Exchanger Networks (HENs) dengan performa terbaik adalah prediction horizon (P) 25 dan control horizon (M) 2 dengan IAE rata-rata pada MPC sebesar 321.811, sedangkan IAE rata-rata pada PID sebesar 351,360.
1. Pendahuluan Dengan semakin berkembangnya dunia industri,
tuntutan akan adanya industri yang efisien menjadi tak terelakkan. Hal ini karena kompetensi suatu industri akan dilihat dari tingkat efisiensi masing-masing elemen yang berperan, baik itu faktor yang berkaitan secara langsung maupun tidak langsung dengan proses produksi. Dalam rangka meningkatkan efisiensi energi, sistem retrofit jaringan penukar panas (HENs) dari aliran-aliran proses dapat berpengaruh besar terhadap nilai ekonomis suatu proyek secara menyeluruh. Proses transfer panas pada Heat Exchanger Networks perlu untuk dikendalikan agar diperoleh temperatur fluida sesuai dengan kriteria yang diinginkan. Adanya keterbatasan kerja sensor dan actuator pada plant HENs akan menyebabkan keterlambatan respon dari sistem kendali jika proses dikendalikan dengan menggunakan simtem kendali Proportional Integral
Derivative (PID) biasa. Dalam penelitian ini diambil tipe pengendalian Model Predictive Control (MPC) yang bisa mewakili permasalahan diatas. 2. Metodologi
Penelitian ini dibagi beberapa tahap : i) Pengumpulan dan pengolahan data ii) Simulasi Steady State menggunakan software
Hysys iii) Validasi hasil iv) Tahap sizing dan permodelan dynamic mode. v) Pemasangan PID controller dan pemberian
dsiturbance
vi) Membuat step response test kemudian pemasangan MPC dalam beberapa konfigurasi dan pemberian distrubance.
vii) Pengujian dengan metode IAE viii) Membandingkan hasil pengendalian PID dan
MPC 3. Hasil dan Pembahasan 3.1 Hasil Validasi Simulasi Steady State
Gambar 3.1 Simulasi Steady State
Tabel 3.1 Data Validasi Simulasi Steady State
Tabel 3.2 Data Validasi Simulasi Dynamic Mode
Tabel 3.3 Data Parameter Pengendalian 2 PID dan 2
Split Controller
3.2 Hasil response untuk perbandingan MPC dan PID
Gambar 3.2.1 Grafik perbandingan MPC dan PID Th1 out untuk dsiturbance +10% dan -10%
Gambar 3.2.2 Grafik perbandingan MPC dan PID Th2 out untuk disturbance +10% dan -10%
Gambar 3.2.3 Grafik perbandingan MPC dan PID Tc1 out untuk disturbance +10% dan -10%
Gambar 3.2.3 Grafik perbandingan MPC dan PID Tc2 out untuk disturbance +10% dan -10%
Tabel 3.4 Data Perbandingan IAE untuk MPC dan PID
Daftar Pustaka Agrahari, Sachin. 2009. A Performance
Comparison of PID, FLC, & MPC controller: A
Comparative Case Study. Thesis S2 engineering Thapar University, India.
Marchetti, Jacinto L. dan Leonardo L. Giovanini. 2003. Low-Level Flexible- Structure Control
Apllied to Heat Exchanger Networks. Journal of Computers and Chemical Engineering volume 27, pp. 1129-1142.
Seborg, Dale E, Thomas F.E., Duncan A.M. 2004. Process Dynamic and Control 2
nd Edition.
Singapura: John Wiley & Sons (Asia) Pte. Ltd.
Aliran Temperatur
Jurnal (C)
Temperatur
Simulasi
(C)
Error
(%)
h1out 40 39,55 1,125
h2out 100 99,05 0,95
c1out 80 79,19 1,0125
c2out 40 39,62 0,95
Aliran Temperatur
Jurnal (C)
Temperatur
Simulasi
(C)
Error
(%)
h1out 40 39,55 1,125
h2out 100 99,01 0,99
c1out 80 79,28 0,9
c2out 40 39,64 0,9
Parameter
Controller
TIC-
100
TIC-
101
SPLT-
100
SPLT-
101
Kc 4,35 1,03 8,38 0,749 τi 0,123 0,180 0,0899 0,283 τd 0,0274 0,0401 0,0200 0,0630
Variabel IAE
MPC PID
Th1out D +10% 578,16 600,361
Th1out D -10% 513,716 588,521
Th2out D +10% 70,83 76,976
Th2out D -10% 72,361 80,455
Tc1out D +10% 257,19 278,317
Tc1out D -10% 244,578 262,749
Tc2out D +10% 443,172 510,512
Tc2out D -10% 394,484 412,992
IAE total 2574,491 2810.883 IAE rata-rata 321,811 351.360