Perancangan Soft Sensor Berbasis Extra Tree Regressor Untuk Prediksi Nilai Kandungan Oksigen Dalam Gas Buang pada Boiler Unit Pengolahan Minyak

BERNADUS RAKA SULISTYO, Ir. Nazrul Effendy S.T., M.Eng., Ph.D. IPM, Ir. Agus Arif M.T.

2024 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Nilai konsentrasi kandungan oksigen pada gas buang sebuah boiler pada unit pembangkit listrik adalah salah satu parameter yang dapat menunjukkan kualitas efisiensi pembakaran pada boiler. Pada kilang minyak PT. Pertamina RU V Balikpapan, perangkat pengukuran nilai konsentrasi kandungan oksigen pada gas buang adalah Zirconia Oxygen Analyzer atau Thermomagnetic Oxygen Analyzer. Penggunaan analyzer zirkonia masih menemui banyak kendala pada implementasinya di lapangan seperti pengukuran oksigen pada jangka panjang belum dapat dijalankan dengan maksimal dan biaya perawatan yang mahal sehingga hal tersebut tidak dapat menjamin boiler berada pada kondisi kerja yang optimal. Salah satu alternatif solusi yang dapat digunakan adalah perangkat backup yang digunakan untuk pengukuran nilai konsentrasi kandungan oksigen menggunakan soft sensor. Di lain sisi, proses pembakaran yang kompleks dan memiliki banyak parameter dapat menjadi tantangan tersendiri dalam proses perancangan soft sensor.

Pada penelitian ini, program soft sensor dikembangkan untuk prediksi nilai oksigen dengan algoritma Extra Tree Regressor dengan dataset yang berasal dari data historis pada DCS boiler PT. Pertamina RU V Balikpapan. Model dikembangkan dengan dua metode yaitu metode penyusunan secara manual dan otomasi. Metode terbaik menghasilkan nilai MAE 0.0373, MSE 0.0026, R2 0.9984, dan RMSE 0.0514. 

The concentration value of oxygen content in the flue gas of a boiler in a power plant unit is one of the parameters that can indicate the quality of combustion efficiency in the boiler. In the oil refinery of PT Pertamina RU V Balikpapan, the measurement device of oxygen content concentration value in flue gas is a Zirconia Oxygen Analyzer or Thermomagnetic Oxygen Analyzer. The use of zirconia analyzers still encounters many obstacles in its implementation in the field such as oxygen measurements in the long run can not be run optimally and expensive maintenance costs so that it can not guarantee the boiler is in maximum working condition. One alternative solution that can be used is a backup device used for measuring the concentration value of oxygen content using soft sensors. On the other hand, the combustion process is complex and has many parameters that can be a challenge in the soft sensor design process.

In this research, a soft sensor program is developed for oxygen value prediction with the Extra Tree Regressor algorithm with a dataset derived from historical data on the DCS boiler of PT Pertamina RU V Balikpapan. The model is developed with two methods, namely manual and automation methods. The best method produces MAE 0.0373, MSE 0.0026, R2 0.9984, and RMSE 0.0514.

Kata Kunci : Kandungan oksigen, Analyzer Oksigen, Extra Tree Regressor