Studi Pemeliharaan Ketel Uap dengan Metode Reability Centered Maintenance (RCM) Menggunakan Pendekatan Failure Modes And Effects Analysis Fmea pada PTPN V Unit PKS Kebun Lubuk Dalam

STUDI PEMELIHARAAN KETEL UAP DENGAN METODE
REABILITY CENTERED MAINTENANCE (RCM)
MENGGUNAKAN PENDEKATAN FAILURE MODES AND
EFFECTS ANALYSIS FMEA PADA PTPN V UNIT PKS KEBUN
LUBUK DALAM

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

EDI YANTO
110401145

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT atas segala karunia
dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana
Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Studi Pemeliharaan Ketel Uap dengan
Metode Reability Centered Maintenance (RCM) pada PTPN V Unit PKS Kebun
Lubuk Dalam.
Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
menyampaikan banyak terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua penulis, Bapak M Nuh Karo-karo dan Dahlia br Ginting
Manik, yang telah memberikan segala dukungan tak terhingga baik dukungan
moril dan materil.
2. Bapak

Ir. Alfian Hamsi, M.Sc selaku dosen pembimbing yang telah banyak

meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat
terselesaikan.
3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
4. Seluruh Staf Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengetahuan kepada
penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen
Teknik Mesin.
5. Saudara M.Iqbal, Angga Surendra, Anil Kautsar, Ardi Irawan, Rois Tarigan,
Juki Primadona, M.Tri Zulfi Sahab, Abdul Hadi, Triana Bayu, Juna Gelisman,
Basri Sembiring, Joel Ginting, Samuel Tarigan, Fandi Afriyanto, Benny
Manik, dan teman-teman mahasiswa Teknik Mesin USU khususnya untuk
stambuk 2011, yang telah banyak memberikan dukungan dan sharing dalam
penyelesaian skripsi ini.

x
Universitas Sumatera Utara

Kiranya tugas sarjana ini bermanfaat bagi kita semua dan dapat
digunakan

sebagai

sarana

pengembangan

ilmu

yang

didapat

selama

perkuliahan. Penulis menyadari masi banyak kekurangan baik dalam hal
penulisan maupun cara penyampaian Tugas Sarjana. Dengan itu penulis
mengharapkan saran-saran yang membangun dari semua orang yang bersangkutan
demi kesempurnaan Tugas Sarjana ini dikemudian hari.

Medan, November 2016
Penulis,

Edi Yanto
NIM : 110401145

xi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
KATA PENGANTAR ........................................................................................... i
DAFTAR ISI
................................................................................................................................. ii
i
DAFTAR GAMBAR
................................................................................................................................. v
i
DAFTAR TABEL
................................................................................................................................. v
ii
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2. Permasalahan........................................................................................ 2
1.3. Tujuan Penelitian ................................................................................. 2
1.4. Manfaat Penelitian ............................................................................... 2
1.5. Batasan Masalah................................................................................... 3
1.6. Metodologi Penulisan........................................................................... 3
1.7. Sistematika Penulisan........................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 5
2.1. Ketel Uap ............................................................................................. 5
2.2. Prinsip Kerja Ketel Uap ...................................................................... 5
2.3. Klasifikasi Ketel Uap .......................................................................... 6
2.4. Bagian-Bagian Ketel Uap ................................................................... 8
2.5. Pemeliharaan (Maintenance)
................................................................................................................................. 1
3

xii
Universitas Sumatera Utara

2.5. 1. ........................................................................................T

ujuan Pemeliharaan (Maintenance)
.................................................................................................. 1
4
2.5. 2. ........................................................................................J
enis-jenis Maintenance
.................................................................................................. 1
5
2.5. 3. ........................................................................................K
egiatan-kegiatan pemeliharaan
.................................................................................................. 1
7
2.6. Reliability Centered Maintenance (RCM)
................................................................................................................................. 1
9
2.7. Prinsip-prinsip Reliability Centered Maintenance (RCM)
................................................................................................................................. 2
1
2.8. Failure Mode and Effect Analysis (FMEA)
................................................................................................................................. 2
3

2.9. Diagram Pareto
................................................................................................................................. 2
6
2.10. Pemilihan tindakan
................................................................................................................................. 2
8
2.11. Distribusi weibull
................................................................................................................................. 2
8

xiii
Universitas Sumatera Utara

2.11.1. Penentuan Parameter Distribusi Weibull
.............................................................................................................. 3
0
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
................................................................................................................................. 3
3
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

..................................................................................................................... 3
3
3.1.1. Tempat Penelitian
.............................................................................................................. 3
3
3.1.2. Waktu Penelitian
.............................................................................................................. 3
3
3.2. Bentuk Penelitian
..................................................................................................................... 3
3
3.3. Objek Penelitian
..................................................................................................................... 3
3
3.4. Pelaksanaan Penelitian
..................................................................................................................... 3
4
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
................................................................................................................................. 3
7

4.1 Pengumpulan Data
..................................................................................................................... 3
7

xiv
Universitas Sumatera Utara

4.2 Bagian-Bagian dan Cara Kerja Mesin Ketel Uap
..................................................................................................................... 3
7
4.3 Pengolahan Data
..................................................................................................................... 3
9
4.3.1 Identifikasi Sistem yang Memerlukan Perawatan
................................................................................................................................. 3
9
4.3.2 Failure Mode and Effect Analysis (FMEA)
................................................................................................................................. 4
2
4.3.3 Data Waktu Penggantian Komponen

................................................................................................................................. 4
5
4.3.4 Data Downtime Mesin Ketel Uap
................................................................................................................................. 4
5
4.3.5 Data Historis Kerusakan Mesin
................................................................................................................................. 4
6
4.3.6 Pengujian Data Distribusi Weibull
................................................................................................................................. 4
7
4.3.7 Penentuan Parameter Distribusi Weibull
................................................................................................................................. 4
9
4.4 Analisis Failure Mode and Effect Analysis (FMEA)
................................................................................................................................. 5
2

xv
Universitas Sumatera Utara

4.5 Analisa Penyebab Kerusakan Komponen
..................................................................................................................... 5
3
4.6 Analisis Alternatif Kegiatan Perawatan
..................................................................................................................... 5
6
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
................................................................................................................................. 5
8
5.1 Kesimpulan
..................................................................................................................... 5
8
5.2 Saran
..................................................................................................................... 5
9
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xvi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1

Ketel Uap Pipa Api ......................................................................7

Gambar 2.2

Ketel Uap Pipa Air ......................................................................7

Gambar 2.3

Ruang Bakar ................................................................................8

Gambar 2.4

Secondary Air Fan.......................................................................9

Gambar 2.5

Drum Atas (Upper Drum) ...........................................................9

Gambar 2.6

Pipa Uap Pemanas Lanjut (Superheater Pipe) ............................10

Gambar 2.7

Drum Bawah ( Mud Drum) .........................................................10

Gambar 2.8

Pembuangan Abu (Ash Hopper) ..................................................11

Gambar 2.9

Pembuangan Gas Bekas (Chimney).............................................12

Gambar 2.10 Induced Draft Fan (IDF) .............................................................12
Gambar 2.11 Dust Collector .............................................................................13
Gambar 2.12 Jenis-jenis maintenance ...............................................................15
Gambar 2.13 Diagram Pareto............................................................................27
Gambar 3.1

Mesin Ketel Uap sebagai Objek Penelitian .................................33

Gambar 3.2

Diagram Alir Penelitian ...............................................................36

Gambar 4.1

Pembagian Sub Sistem pada Sistem Ketel Uap ..........................38

Gambar 4.2

Diagram Pareto Breakdown Ketel Uap .......................................47

xvii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 2.1

Tingkat Severity ............................................................................ 25

Tabel 2.2

Tingkat Occurence ....................................................................... 25

Tabel 2.3

Tingkat Detection ......................................................................... 26

Tabel 4.1

Data Jam Produksi Ketel Uap Selama Periode 2015 .................... 37

Tabel 4.2

Data Sub Sistem dan Bagian-bagian Sub Sistem yang
Memerlukan perawatan ................................................................ 40

Tabel 4.3

Penyusunan Failure Mode and Effect Analysis Mesin Ketel
Uap................................................................................................ 44

Tabel 4.4

Data Waktu Penggantian Komponen pada Periode 2015 ............. 45

Tabel 4.5

Data Downtime Mesin Ketel Uap pada Periode 2015 .................. 45

Tabel 4.6

Frekuensi Kerusakan Mesin Ketel Uap pada Periode 2015 ......... 46

Tabel 4.7

Persentase Kumulatif Mesin Ketel Uap Periode 2015 ................. 47

Tabel 4.8

Uji Distribusu Weibull Dua Parameter Bearing IDF Mesin
Ketel Uap ...................................................................................... 48

Tabel 4.9

Parameter Weibull Komponen Bearing pada Induced Draft Fan 50

Tabel 4.10

Hasil Nilai H(tp) pada Masing-masing Interval Waktu
Kerusakan untuk Komponen Bearing pada Induced Draft Fan
pada Mesin Ketel Uap .................................................................. 52

Tabel 4.11

Total Downtime dari Interval Waktu tp untuk Komponen
Bearing pada IDF Mesin Ketel Uap ............................................. 52

xviii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN
Singkatan

Keterangan

RCM

Reliability Centered Maintenance

FMEA

Failure Mode and Effect Analysis

FD Fan

Forced Draf Fan

IDF

Induced draft fan

CPO

Crude Palm Oil

PM

Preventive Maintenance

FTA

Fault Tree Analysis

RPN

Risk Priority Number

MLE

Maksimum Likelihood Estimation

xix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

Simbol

Keterangan

Satuan

t

Waktu

Jam/s

T

Temperatur absolut

K

V

Volum

m3

P

Tekanan

bar

C

Kapaitas

ton/jam

xx
Universitas Sumatera Utara