Mengenal BMS Burner Management System Pada Boiler

Hallo teman - teman ketemu lagi dengan tullisan dhevils mechanic yang pasti tak jauh - jauh membahas dunia oil and gas industry entah itu terkait review equipment yang digunakan di plant, troubleshot serta ide - ide kreative dalam menyeleseikan permasalahan yang ada dilapangan. dan kali ini yuk kita bahas terkait BMS atau disebut juga Burner Management System. cerita nya seperti apa? ikuti terus tulisan - tulisan dhevils mechanic di blog ini.

Burner di Industry oil and gas banyak digunakan dan diaplikasikan di lapangan dimana burner ini salah satu cara memanaskan fluida yang akan digunakan dalam proses di oil anda gas, seperti contohnya burner ini digunakan untuk memanaskan air yang berubah menjadi uap panas dan berguna untuk memanaskan minyak di ruang destilasi. Bisa juga burner ini digunakan untuk memanaskan Hot oil yang berguna untuk memanaskan solven dan solven ini digunakan untuk memecah melekul CO2 yang ada di dalam fraksi gas, atau burner ini digunakan untuk memanaskan glycol yang sudah jenuh karena menangkap H2O yang ada di gas, sehingga glycol tersbut dpat di recovery dan digunakan ulang untuk mengikat H2O kembali yang ada di Gas.

 Sistem Manajemen Pembakara atau BMS (jangan bingung dengan sistem manajemen gedung dari industri lain!) adalah mekanisme yang memantau peralatan pembakaran bahan bakar selama kondisi start-up, shutdown, pengoperasian dan transien.

Ini harus dirancang untuk menampilkan status semua peralatan pembakaran bahan bakar ke antarmuka operator dalam format yang ringkas.

BMS Burner Managment System

Tugas utama BMS adalah secara otomatis memulai urutan pengoperasian atau penghentian yang aman untuk mencegah terjadinya ledakan di dalam tungku, sehingga melindungi peralatan dari kerusakan dan yang paling penting, personel dari cedera atau kematian.

BMS atau Sistem Manajemen Pembakar pada dasarnya adalah saklar interlock yang memungkinkan penyalaan boiler pada beban apa pun dan mematikan sumber bahan bakar jika terjadi kondisi proses yang tidak aman.

BMS juga memiliki nama yang berbeda. Di pembangkit listrik saya sebelumnya disebut FSSS atau Furnace Supervisory Safeguard System yang melakukan tugas yang sama.

A BMS is required in line with the inclusions of NFPA 85, Boiler and Combustion Systems Hazards code

penjelasannya adalah sebagai berikut:

a) Ketel dengan satu pembakar, ketel dengan banyak pembakar, penyala, dan ketel uap terfluidisasi atmosferik dengan kapasitas bahan bakar 3,7MWt (12,5 juta Btu/jam) atau lebih besar.

b) Sistem bahan bakar bubuk pada tingkat masukan panas berapa pun

c) Generator uap berbahan bakar atau tidak digunakan untuk memulihkan panas dari turbin pembakaran [generator uap pemulihan panas (HRSGs)] dan sistem pembuangan turbin pembakaran lainnya pada laju masukan panas berapa pun.

Tujuan dari Kode ini adalah untuk memastikan proses yang aman dengan menetapkan persyaratan minimum untuk desain, instalasi, pengoperasian dan pemeliharaan boiler, sistem bahan bakar bubuk, HRSG serta sistem terkait untuk pembakaran bahan bakar, pasokan udara dan pembuangan produk pembakaran.

Kode ini memerlukan keselarasan prosedur operasi, sistem kontrol, interlock dan desain struktural. Tujuannya adalah untuk mencegah penyebab paling umum terjadinya ledakan di masa lalu, yaitu kesalahan manusia.

Purge Control and Oil Leak test

Purging atau Pembersihan wajib dilakukan sebelum penyalaan pembakar pertama untuk membersihkan bahan mudah terbakar yang mungkin terkumpul di ketel dan komponennya.

Aliran udara Laju Pembersihan multi-pembakar seperti dijelaskan pada kode NFPA harus berada di antara kisaran 25%-40% dari aliran udara massal beban penuh yang dirancang. Aliran udara ini harus dijaga mulai dari penyelesaian pembersihan hingga pemadaman lampu dan pemuatan awal. Jika di tengah pembersihan, aliran udara berkurang di bawah nilai nominal, waktu pembersihan harus diatur ulang.

Proses tersebut harus diselesaikan pada waktu yang ditentukan dalam kondisi aliran udara tertentu. Kali ini yang kita bicarakan tidak boleh kurang dari 5 menit atau waktu yang diperlukan untuk lima kali perubahan volume penutup ketel, mana saja yang lebih lama.

Total aliran massa udara dihitung dengan rasio aliran Udara Primer dan Udara Sekunder tertimbang yang dinyatakan dalam kondisi gas ideal sebagai Nm3/s. Dalam kasus Pabrik saya saat ini, nilai rasio tertimbang untuk aliran PA dan SA adalah….

Uji kebocoran operasional pada pipa header bahan bakar juga harus dilakukan dengan tetap menjaga aliran udara pembersih yang diperlukan. Uji pembersihan dan kebocoran oli harus berhasil dipenuhi sebelum header bahan bakar dioperasikan.

gambar 1: Diagram alur berurutan dari Uji Pembersihan Boiler dan Kebocoran Minyak. Elips menunjukkan nilai optimal yang harus diketahui selama tahap desain atau commissioning.

Gambar 1 merangkum kejadian uji pembersihan dan kebocoran oli dalam format diagram alur. Tujuannya adalah memberi tekanan pada saluran kelompok oli untuk pengujian kebocoran dan memeriksa apakah tekanan penahan dapat dipertahankan. Jika tekanan pada salah satu grup meningkat, katup penutup utama pasti mengalami kebocoran karena memungkinkan lewatnya sisa oli.

Sebaliknya jika tekanan berkurang, pasti ada kebocoran di antara pipa katup penutup dan katup balik utama atau di dalam katup balik itu sendiri. Kita dapat memvisualisasikan aliran minyak dengan lebih baik

Gambar 2 di bawah. Proses pembersihan dapat dimulai setelah tombol HMI ditekan selama laju aliran nominal tetap dipertahankan. Tidak perlu menunggu uji kebocoran selesai, sederhananya kedua proses tersebut bisa dilakukan secara bersamaan.

jika kedua proses berhasil diselesaikan, tombol reset Master Fuel Trip (MFT) sudah dapat ditekan dan semua relay MFT akan aktif. Sekarang kita dapat melanjutkan menyalakan pembakar pertama!

Diagram Sistem interlock

Saya sangat ingin membagikan diagram interlock aktual yang diterapkan di Pabrik, tetapi mari kita gunakan standar yang diambil dari dokumen NFPA 85.

Urutan mematikan penyala individual harus terjadi dalam situasi berikut:

a) Hilangnya nyala api penyala terus dipantau oleh pemindai api yang kuat.

b) Menyalakan minyak (atau gas) bertekanan rendah melalui sakelar tekanan yang dipasang pada saluran.

c) Menyalakan atomisasi tekanan udara rendah melalui sakelar tekanan pada saluran pneumatik.

Atomisasi udara inilah yang mengubah bahan bakar minyak menjadi partikel yang sangat halus melalui penggunaan nozel yang direkayasa. Sama seperti bagaimana Anda memercikkan air ke rumput Bermuda di halaman Anda dengan nosel selang khusus, minyak dalam bentuk ini akan memungkinkan potensi pembakaran penuhnya.

Perjalanan bahan bakar utama, MFT seperti yang terus kami sebutkan adalah istilah yang kami gunakan untuk mematikan semua sumber bahan bakar yang menyebabkan pembakaran, tidak hanya terbatas pada penyala minyak yang menyala tetapi juga termasuk sistem pengangkutan batubara. Semua katup penutup pneumatik harus menutup, jika memungkinkan secepat kilat, dan semua VFD pengangkut batubara harus berhenti.

Penting untuk dipahami bahwa MFT tidak berarti kita mematikan seluruh boiler. Sistem draft boiler tetap dapat berfungsi meskipun sudah MFT. Hal ini untuk menjaga sirkulasi udara dan memberikan ventilasi. Namun jika salah satu dari rancangan sumber tersebut tidak lagi beroperasi, maka wajib untuk melaksanakan MFT.

saya menghargai desain pengaturan interlock pabrik saya karena semua sumber MFT berbasis instrumentasi. Artinya, sistem akan memeriksa keluaran tekanan masing-masing kipas angin dibandingkan melihat status pengoperasian masing-masing kipas dari switchgear. Hal ini sangat masuk akal karena menjalankan suatu peralatan tidak menjamin bahwa peralatan tersebut menghasilkan nilai proses yang diperlukan.

Saya juga ingin berbicara tentang apa yang menurut saya merupakan penyebab MFT yang paling diabaikan :

1) 3 kali upaya Pengapian gagal

Selama mematikan pembakar pertama, BMS melacak upaya yang dilakukan sebelum menyalakan api. Jika setelah tiga kali percobaan berturut-turut, pemindai api tidak menunjukkan tanda-tanda nyala api di dalam tungku, maka MFT harus bertindak.

Hal ini dapat menjadi dasar untuk penyelidikan lebih lanjut mengapa burner gagal menyala selama pengoperasian normal, namun jika kita mengalami hal ini selama tahap commissioning, pertimbangan dapat dilakukan mengingat bahwa burner akan disetel dengan benar baik di lapangan maupun logika DCS.

2) Hilangnya semua bahan bakar

Jika selama rangkaian pemadaman pembakar kedua, pembakar pertama kehilangan nyalanya, MFT harus dilakukan kembali. Ini berarti tungku tidak memiliki penyalaan dan harus dibersihkan kembali untuk mencegah ledakan puing-puing yang mudah terbakar.

Tentu saja situasi ini juga berlaku ketika beberapa sumber bahan bakar dimatikan saat berada di tengah-tengah rangkaian pengaktifan sistem bahan bakar lain, yang merupakan kasus yang sangat jarang terjadi seperti bulan biru.

gambar 3: Diagram sistem interlock untuk beberapa burner. Kutipan dari bagian 6.4.1.2.1 NFPA 85.

Persyaratan Perangkat Keras/Perangkat Lunak Sistem Kontrol

Sistem manajemen burner harus dilengkapi dengan logika independen, perangkat keras pemecahan logika independen, sistem input/output independen, dan catu daya independen. Ini harus menjadi perangkat otonom sedemikian rupa sehingga secara fungsional dan fisik terpisah dari sistem logika lainnya.

Sinyal dan perangkat yang dioperasikan secara manual seperti tombol tekan di konsol operator yang akan memulai Perjalanan Bahan Bakar Utama wajib harus sudah terpasang. Persyaratan ini adalah salah satu alasan mengapa pembangkit listrik tenaga batu bara modern masih dibangun berdasarkan sinyal analog dan diskrit konvensional yang tertanam dalam kabel.

Penyediaan antarmuka I/O digital seperti FieldBus dan Profibus atau bahkan nirkabel masih terbatas. Kita tidak dapat melihat kabel lama dihentikan dalam waktu dekat hanya karena reaksi cepat dan keandalannya yang telah terbukti.

Redundansi sistem sudah menjadi norma di DCS atau PLC saat ini tetapi perlu dicatat bahwa dalam BMS, seluruh sistem harus mampu melakukan peralihan hot-standby (mulus) jika terjadi kegagalan pada catu daya atau sakelar komunikasi jaringan.

Pengaturan redundansi yang umum adalah melalui tingkat CPU pengontrol primer/sekunder, topologi jaringan ring redundan ganda, dan UPS ganda. Selama Uji Penerimaan Lokasi (SAT), fungsionalitas hot-standby untuk level ini harus diuji dengan benar agar dapat berfungsi.

"No single component failure within the logic system shall prevent a mandatory master fuel trip.”

Gambar 4: Jalur Data Pabrik yang Efisien. Semua komponen ditenagai oleh UPS redundan dan tidak ditampilkan untuk kesederhanaan. BPS adalah Sistem Proteksi Boiler sedangkan BCS adalah Sistem Kontrol Boiler.

Sirkuit pengawas, terprogram pada panel relai MFT dan I/O lunak di DCS juga merupakan persyaratan untuk membuktikan integritas bahwa seluruh BMS dalam keadaan sehat. Sehat berarti ada daya kontinu yang disuplai ke relay yang biasanya diberi energi dan koneksi antar CPU pengontrol tidak terputus.

Biasanya blok fungsi digunakan untuk menghasilkan sinyal acak dan didistribusikan pada masing-masing CPU pengontrol. Ambil contoh algoritma yang disebut “detak jantung” dalam Ovation™ DCS. Tugas blok algoritma ini adalah menyiarkan sinyal yang berubah secara acak ke semua CPU pengontrol.

Setiap CPU pengontrol kemudian mendeteksi bahwa sinyal yang diterimanya dari CPU lain di jaringan kontrol terus bervariasi yang menunjukkan keadaan “hidup”. Saat satu CPU mengenali sinyal apa pun yang diterima, siarannya dihentikan agar tidak berubah-ubah dalam waktu yang sangat singkat, CPU akan bertindak berdasarkan naluri untuk menghasilkan permintaan MFT.

Failure of the logic system shall require a fuel trip for all equipment supervised by the failed logic system.”

Instrumentasi lapangan

Di Mahkamah Agung di mana DCS adalah ketua hakim dan tiga instrumen lapangan adalah hakim asosiasi, pemungutan suara diperlukan untuk memvonis bersalah perjalanan bahan bakar pembunuhan, maksud saya Perjalanan Bahan Bakar Utama! Untuk mencapai hal ini, dua instrumen harus mampu membedakan titik perjalanan proses sebelum memulai MFT.

Ini dikenal sebagai pemungutan suara 2 dari 3 atau 2oo3. Instrumen pengawas PASI juga harus diperiksa kualitas perambatan sinyalnya. Jika suatu instrumen ternyata berkualitas buruk, itu sudah dianggap sebagai kondisi trip.

  

Fungsi interlock dan alarm sistem manajemen burner harus dimulai oleh satu atau lebih hal berikut :

1) Satu sakelar atau pemancar yang didedikasikan untuk sistem manajemen burner.

2) Logika pemungutan suara berasal dari dua atau lebih saklar atau pemancar.

Saya ingat sebuah skenario ketika operator commissioning pabrik saya mencoba mematikan penyala bahan bakar dengan sengaja mengosongkan drum uap dan menyebabkan kondisi level drum rendah-rendah. Mereka tidak mengetahui bahwa dengan melakukan hal tersebut juga akan mengosongkan pot kondensat serta jalur pengisian impuls pada pemancar level 2oo3.

Akibatnya, nilai arus analog turun di bawah batas kualitas sensor pemantauan DCS, katakanlah 3,6mA daripada 4mA biasa. Peristiwa ini juga memicu kondisi level drum tinggi-tinggi dan akhirnya mematikan sistem draft sehingga menyebabkan boiler trip secara tidak sengaja.

dapat menyimpulkan primer ini dengan diagram alur berurutan dari operasi sebenarnya dari rangkaian pembakar Start-up tetapi saya memutuskan untuk memasukkannya ke dalam artikel lanjutan yang akan diterbitkan di lain waktu.