Root Cause Failure Analysis [PDF]

Citation preview

Track beam The track beam essentially consists of a double T-beam used for guidance of the sootblower carriage. A toothed rack which is engaged in the drive pinion of the sootblower carriage is arranged below the double T-beam. The lance tube guide is located at the front end of the track beam in order to support and guide the lance tube. A bracket used to fasten the sootblower at the boiler is arranged at the front plate. A second suspension point is located at the rear end of the track beam, where a T-crosspiece is arranged and to which the sootblower valve and the feed tube are flanged.



Sootblower carriage The sootblower carriage consists of a casing to which the geared motor, lance hub and rollers are fastened. The spur worm gear driven by the three-phase motor is equipped with two output shafts. The drive pinion engaged in the toothed rack of the track beam which moves the sootblower carriage axially, is arranged on one of these output shafts. The output shaft -rotary shaft - arranged in longitudinal direction effects the rotation of the lance tube through a chain drive. The lance hub has two functions: (1) rotation of the lance tube, (2) guidance and accommodation of the stuffing box packing provided for sealing between lance tube and feed tube. The actuation of the limit switches and the perforated rail are also arranged at the sootblower carriage casing, together with the trip pin for actuation of the sootblower valve.



Lance tube and feed tube The rear end of the lance tube is flanged to the lance hub and its front end is placed in the lance tube guide. The nozzle head with the Venturi nozzles is placed in the wall box during rest position. The feed tube which is made of stainless steel is fastened to the T-cross piece at its rear end. Its front end is placed in the lance tube. During movement of the feed tube it is centered to the middle of the lance hub by means of the guide bushes arranged in the lance hub. To maintain rigidity of the lance and feed tube in case of blowers with long travel, a feed tube support is provided. At forward travel of the blower carriage to reversing position the support is pushed forward until the support situated at the rear end has reached the approximate center point of feed tube. At backward travel of the blower carriage to the rest position the support is brought again to its initial position.



6. Sootblower valve with operating mechanism



The blowing medium is fed to the nozzles through a mechanically controlled valve which is provided with a flange for connection of the piping. The body of the sootblower valve is connected to the feed tube through a T-cross piece. All internal valve parts are collected to a special valve set. The screwed valve seat is a flat seat. An adjustable pressure control disc is located after the valve seat, ˄as seen in flow direction˅, to reduce the pressure in the sootblower piping system to the blowing pressure required for each individual blower. The sootblower valve is actuated by the sootblower carriage. The adjustable retaining bolt on the punched strip is engaged in the cam plate which is connected to the valve lever by means of a tie rod. The opening or closing point of the valve can be altered by displacing the trip pin in the perforated bar so that the blowing jets cannot damage the boiler wall.



9. Electrical equipment Power and control voltages are supplied to the sootblower through the terminal box. The limit switches used to control the forward and reverse movement of the sootblower carriage are connected to the terminal box through the control line.



10. Wall Box (Negative Pressure) The wall box with sliding plate seals the lance tube penetration through the boiler wall. The sliding plate adjusts itself to the movements of the lance tube which is caused by its deflection and by the thermal expansion of the boiler wall. If a positive pressure on the flue gas side prevails, a special positive pressure wall box must be used.



Wall box dengan plat geser mengunci penetrasi lance tube ke dalam boiler wall. Plat geser mengatur sendiri terhadap pergerakan dari lance tube yang disebabkan oleh defleksinya dan ekspansi termal dari boiler wall. Jika tekanan positif dari sisi flue gas muncul, sebuah wall box khusu bertekanan positif harus digunakan



11. Suspension By means of the front suspension, the sootblower is fastened to the suspension console which is installed at the boiler wall. The rear blower suspension must be mounted to the suspension to be provided for by the customer. The suspensions are designed in such a way that the horizontal and vertical expansions of the boiler wall can be taken up. These expansion must also be considered when designing the sootblower suspensions by the customer. 2.4



Kegagalan pada Sootblower



Berdasarkan hasil Root Cause Failure Analysis (2016) akar masalah dari kegagalan pada lance tube dari sootblower seperti terlihat pada diagram fishbone berikut



Gambar 2.3 Diagram fishbone kegagalan lance tube sootblower tipe PS-SL (Root Cause Failure Analysis Lance Tube IK Sootblower, 2016) Jika diperhatikan dari diagram fishbone masalah utama pada lance tube sootblower adalah 



Overheating pada lance tube







Kegagalan material







Korosi pada lance tube



Tabel 2.2 Kegagalan pada lance tube 14-Okt-2017 12:45:12



Boiler 1 – Lance tube sootblow IK R12 bengkok



23-Okt-2017 13:52:58



Boiler unit 1 – Lance tube sootblow IK L06 tidak ada , sehingga furnace berlubang (Mohon di plug)



23-Okt-2017 14:03:42



Boiler unit 1 – Lance tube sootblow IK L07 tidak ada , sehingga furnace berlubang (Mohon di plug)



23-Okt-2017 14:07:02



Boiler unit 1 – Lance tube sootblow IK L08 tidak ada , sehingga furnace berlubang (Mohon di plug)



23-Okt-2017 14:14:11



Boiler unit 1 – Lance tube sootblow IK L12 tidak ada , sehingga furnace berlubang (Mohon di plug)



24-Okt-2017 10:48:31



Boiler 1 – Lance tube sootblow IK L09 berlubang



25-Okt-2017 00:54:53



Boiler 2 – Lance tube sootblow IK L 05 bolong



25-Okt-2017 01:02:49



Boiler 2 – Lance tube sootblow IK L 04 bolong



25-Okt-2017 01:11:49



Boiler 2 – Lance tube sootblow IK L 06 bolong



25-Okt-2017 01:21:14



Boiler 2 – Lance tube sootblow IK L 10 bengkok



25-Okt-2017 01:31:46



Boiler 2 – Lance tube sootblow IK L 11 bengkok



25-Okt-2017 01:47:16



Boiler 2 – Lance tube sootblow IK R 09 bengkok



2.5



Korosi pada Lance Tube



Korosi disebabkan oleh beberapa factor seperti: 2.5.1 Penyumbatan Vent Valve Boiler PLTU Pacitan beroperasi pada tekanan negatif, akan tetapi pada beberapa area tertentu seperti wall tube dan high-temperature superheater terdapat tekanan positif. Tekanan yang bernilai positif dapat menyebabkan sisa pembakaran (fly ash) terbawa masuk ke dalam lance tube sootblower melalui wall box dan lubang nozzle. Infiltrasi flue gas dapat berdampak pada penyumbatan vent valve.



Gambar 2.4 Pressure furnace



Gambar 2.5 Plugging pada vent valve dan vent valve macet 2.5.2 Kondensasi Steam pada Lance Tube



Sisa steam dari proses sootblow menjadi pemicu adanya kondensasi ini. Selain proses cooling tidak optimal, terjebaknya air kondensasi dari proses sootblower menjadi pemicu laju korosi apabila vent valve macet, sehingga tidak ada saluran drain.



Gambar 2.6 Kondensasi pada Sootblower 2.4.1 Uniform Corrosion Uniform corrosion disebabkan oleh rusaknya seluruh atau sebagian protective layer sehingga Kandungan Cr secara merata akan berkurang/aus. Korosi ini terjadi umumnya disebabkan oleh cairan atau larutan asam kuat maupun alkali panas. Asam hidroklorit dan asam hidrofluor perlu dihindari, apalagi dikombinasikan dengan temperatur serta konsentrasi yang cukup tinggi. Korosi uniform menyebabkan berkurangnya dimensi permukaan benda secara merata. 2.4.2 Pitting Corrosion Pitting corrosion awalnya terlihat kecil dipermukaan lance tube tetapi semakin membesar pada bagian dalam. Korosi ini terjadi pada beberapa kondisi pada lingkungan dengan pH rendah, temperature moderat, serta konsentrasi klorida yang cukup tinggi. Umumnya 15CrMo berkadar Krom (Cr), Molybdenum (Mo) yang tinggi cenderung lebih tahan terhadap pitting corrosion. Korosi ini sangat berbahaya karena menyerang permukaan dan penampakan visualnya sangat kecil, sehingga sulit untuk diatasi dan dicegah terutama pada pipa-pipa bertekanan tinggi. 2.4.3 Intergranular Corrosion



Korosi ini disebabkan ketidak sempurnaan mikrostruktur 15CrMo. Ketika austenic 15CrMo berada pada temperature 425-850 oC (temperatur sensitasi) atau ketika dipanaskan dan dibiarkan mendingin secara perlahan (seperti halnya sesudah welding atau pendinginan setelah annealing) maka karbon akan menarik krom untuk membentuk partikel kromium karbida (chromium carbide) di daerah batas butir (grain boundary) struktur 15CrMo. 2.4.4 Stress Corrosion Cracking Dalam kondisi kombinasi antara tegangan (tensile, torsion, compressive maupun thermal) dan lingkungan yang korosif maka 15CrMo cenderung lebih cepat mengalami korosi. Karat yang mengakibatkan berkurangnya penampang luas efektif permukaan 15CrMo menyebabkan tegangan kerja (working stress) pada 15CrMo akan bertambah besar. Korosi ini dapat terjadi pula pada pin, baut-mur dengan lubang/ dudukannya, 15CrMo yang memiliki tegangan sisa akibat rolling, bending, welding dan sebagainya. Korosi ini meningkat jika part yang mengalami stress berada di lingkungan dengan kadar klorida tinggi seperti air laut yang temperaturnya cukup tinggi. Pada sistem PLTU Pacitan yang bertipe coal-fired terdapat boiler yang digunakan sebagai penghasil uap (steam generator) untuk memutar turbin. Pada saat proses pembakaran, boiler beroperasi pada temperature tinggi dan menghasilkan sisa pembakaran berupa fly ash yang berjumlah banyak. Di dalam boiler terdapat area superheater yang biasanya berada pada bagian atas, ya Teknologi sootblowing yang digunakan pada recovery boiler berasal dari yang digunakan pada boiler berbahan bakar batu bara. Dimulai dari pembersihan secara manual menggunakan hand lancing dan hand blowing, kemudian secara perlahan berevolusi menjadi online sootblowing menggunakan retractable sootblower. Sejak



2.5



ROOT CAUSE FAILURE ANALYSIS (RCFA) Root Cause Failure Analysis adalah sebuah metode penggalian dan pengumpulan



informasi akar penyebab masalah (failure cause) suatu mode kegagalan (failure mode) peralatan sehingga didapatkan Failure Defence Task FDT untuk mengatasi failure cause tersebut. RCFA



merupakan tindakan investigasi terhadap mode kegagalan yang tidak diketahui akar penyebab masalahnya. 2.5.1 Latar belakang RCFA 1. Merupakan analisa untuk melakukan kegiatan continuous improvement 2. Mengatasi masalah pada sasaran yang tepat 3. Mengatasi masalah yang mengakibatkan kerugian yang besar (produksi, biaya, manhour) 4. Menghindari penanganan masalah yang bersifat sementara (mengatasi masalah, jika belum pada root cause-nya, masalah yang sama akan terulang



2.5.2 Metode RCFA 1. Fish bone diagram a. Identifikasi semua kemungkinan penyebab dan masing masing penyebab diidentifikasi sampai dengan ditemukan penyebab awalnya b. Verifikasi setiap akar penyebab c. Menentukan akar penyebab yang sesungguhnya 2. Workshop yang menghadirkan personil yang berkompeten dalam permasalahan terkait (internal dan eksternal) 3. Menentukan alternatif solusi atas akar masalah (yang benar-benar sebagai akar penyebab)



2.5.3 Tujuan RCFA 1. Akar penyebab permasalahan secara pasti dari suatu mode kegagalan (failure mode) peralatan yang merupakan: a. Chronic problem b. Permasalahan peralatan yang berpotensi mengakibatkan unit trip/derating dan gagal start



c. Kelanjutan dari workshop FMEA dimana tidak diketahui secara pasti penyebab dari failure mode suatu topik peralatan d. Kelanjutan dari temuan/identifikasi terjadinya penurunan ketersediaan, kehandalan dan efisiensi unit dimana belum diketahui akar penyebabnya e. Kelanjutan dari temuan/identifikasi bidang predictive maintenance dimana hasil dari evaluasi teknologi yang dimiliki (vibrasi, thermography, motor current signature analysis dan tribology) 2. Failure Defence Task (FDT): task yang dihasilkan untuk mengatasi, menghilangkan dan meminimalisasi terhadap mode kegagalan (failure mode) peralatan yang telah dan mungkin terjadi yang berupa planned maintenance/tactical maintenance (preventive maintenance)



Dalam metode elemen hingga terdapat berbagai tipe bentuk elemen yang dapat digunakan untuk memodelkan kasus yang akan dianalisis, yaitu : 1. Elemen satu dimensi, terdiri dari: a. Elemen line/ garis Tipe elemen ini yang paling sederhana memiliki dua titik nodal, masing-masing pada ujungnya, disebut elemen garis linier. Dua elemen lainnya dengan orde yang lebih tinggi, yang umum digunakan adalah elemen garis kuadratik dengan tiga titik nodal dan elemen garis kubik dengan empat buah titik nodal.



Gambar. 2.13. Elemen 1 Dimensi (Harsa Denalis Sembiring, 2008)



2. Elemen dua dimensi, terdiri dari: a. Elemen triangle b. Elemen quadrilateral Elemen orde linier pada masing-masing tipe ini memiliki sisi berupa garis lurus, sedangkan untuk elemen dengan orde yang lebih tinggi dapat memiliki sisi berupa garis lurus, sisi yang berbentuk kurva ataupun dapat pula berupa kedua-duanya.



Gambar. 2.14. Elemen 2 Dimensi 3.



Elemen tiga dimensi, terdiri dari: a.



Elemen tetrahedron



b.



Elemen parallel piped



Sama seperti tipe-tipe elemen yang telah disebutkan sebelumnya, kecuali untuk orde linier, elemen-elemen ini dapat memiliki sisi yang berbentuk kurva. Pada simulasi ini elemen yang dipilih adalah elemen tetrahedron.



Gambar. 2.15. Elemen 3 Dimensi (Harsa Denalis Sembiring, 2008)



Mulai



Studi Literatur Pengumpulan Data



Data Perancangan dan Data Lingkungan



Diskritisasi: Pemilihan Jenis Elemen dan Jumlah Elemen



Pemilihan Fungsi Deformasi



Menentukan Persamaan Hubungan Regangan-Deformasi Tegangan-Regangan



Menentukan Persamaan Matriks Persamaan dan Kekakuan Elemen



Penggabungan Persamaan Elemen dan Menentukan Syarat Batas Penyelesaian DOF yang tidak diketahui Penyelesaian Regangan dan Tegangan Elemen



Interpretasi Hasil