Ujicoba Penggunaan Metoda Ziegler-Nichols

Pada sesi ini saya akan men-share tentang pengalaman tuning dengan menggunakan metoda Ziegler-Nichols. Sistem yang akan di-tuning adanya sistem suplai minyak HSD oil untuk sistem pembakaran pada sebuah boiler. Pada sistem ini yang dikontrol adalah tekanan dari suplai minyak HSD. Keluaran dari pompa minyak HSD bercabang menuju ke burner dan kembali ke tangki minyak HSD. Pada jalur minyak HSD yang kembali ke tangki terpasang control valve yang mengatur tekanan minyak HSD dengan mengatur besarnya bukaan valve yang kembali ke tangki minyak HSD. Control Valve ini mengendalikan tekanan minyak sebesar 1650 kPa(g). Grafik performansi tekanan minyak HSD sebelum dilakukan tuning ulang dengan K = 3,3; Kp = 0,85; Ki = 0,95; Kd = 0; dan Ka = 0 adalah sebagai berikut :

Gambar 1. Sistem pembakaran HSD tidak stabil

Pada gambar 1 terlihat tekanan minyak HSD berfluktuasi sangat besar. Pada gambar juga terlihat ada beberapa kali garis lurus (tekanan konstan) kemudian berfluktuasi lagi. Garis lurus tersebut terjadi saat valve sengaja diposisikan manual pada bukaan dan tekanan tertentu agar memperoleh tekanan yag konstan, tetapi pada saat valve diotomatiskan, bukaan valve berfluktuasi kembali.

1. Pengujian untuk Mendapatkan Nilai Proportional Band Kritis.

 Gambar 2. Sistem berosilasi konsisten

Pada pengujian diperoleh nilai Kcr sebesar 3,3 untuk mendapatkan osilasi yang

konsisten. Berdasarkan osilasi ini diperoleh pendekatan nilai Pcr sebesar 6,5 detik.

2. Penentuan Nilai Proportional band dan Integral Time

Berdasarkan nilai Kcr dan Pcr yang telah diketahui, akan kita hitung nilai tuning yang

mendekati untuk memperoleh kestabilan. Pada pengontrol PLTU Tarahan formula PIS

didefinisikan sebagai berikut :

• K = gain multiplier
• Kp = proportional gain
• Ki = integral reset
• KD = derivative rate action
• KA = derivative lag constan

Karena sistem yang akan dikontrol adalah tekanan, maka tidak digunakan pengontrol

D, sehingga KD = 0. Jika kita sejajarkan antara PID pengontrol PLTU Tarahan dengan

PID Ziegler-Nichols, maka diperoleh Kp = Kp dan Ki = 60 / Ti.

Hasil perhitungan tersebut kita masukan ke dalam konfigurasi pengontrol, seperti gambar 3.

Gambar 3. Pengatur nilai PID

Dengan nilai konfigurasi tersebut, grafik yang dihasilkan sebagai berikut :

Gambar 4. Grafik hasil tuning Ziegler-Nichols

Hasil yang diperoleh dari tuning Ziegler-Nichols ini cukup memuaskan dibanding sebelum dilakukan tuning ini, walaupun masih ada sedikit osilasi. Pada saat digunakan untuk firing mampu mempertahankan tekanan ketika ada kenaikan kebutuhan HSD. Pada saat start burner boiler dengan tekanan set point 16,5 kPa, terjadi penurunan menjadi 14,66 kPa atau terjadi penurunan sebesar 11,15%. Hasil ini sudah cukup memuaskan karena sebelum dilakukan tuning ini beberapa kali sistem burner trip karena Low Pressure, yaitu di 11 kPa.

Thanks