VFD PowerFlex755 yang digunakan untuk Starter for Solar Turbine Taurus 60/70

Hai teman teman,

Kali ini catatan ini bercerita tentang VFD (Variable Frequency Drive). Catatan ini dibuat dalam rangka pengalaman up grade VFD dari model GV3000 Siemens ke model PowerFlex 755 Rockwell dikarenakan GV3000 ini sudah obsolete.

VFD adalah salah satu komponen yang digunakan pada saat start up sistem suatu rotating equipment, dalam kasus ini adalah gas tubine generator Solar Turbine Taurus 60. VFD atau sering juga di sebut VSD (Variable Speed Drive) ini berguna untuk mengatur putaran motor starter dari mulai 0 % NGP hingga starter disengage pada 60% NGP pada start up sequence Turbine Taurus 60 Solar turbine. VFD ini mendapat command dari PLC Turbine kemudian di dalam VFD ini juga terdapat konfigurasi driver untuk mengatur acceleration time, atau torque limit atau speed cut, atau yang lainnya lagi tergantung dari pemakaian motor starter atau motor driver yang digunakan.

Dalam hal ini, VFD hanya kami gunakan untuk mengatur pergerakan motor starter di turbine generator.

VFD terdiri dari 3 Bagiana utama :

3 Bagian Utama VFD

1. Rectifier (penyearah)

Rectifier adalah bagian dari power supply yang berfungsi untuk mengubah dari tegangan AC ke DC.
Komponen utama penyusun rectifier ini adalah diode. Seperti kita ketahui bahwa diode memiliki karakteristik hanya melewatkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya (seperti check valve di dunia proses). Jadi jika diode dialiri arus bolak balik (AC) maka diode hanya akan meneruskan setengah gelombang saja (DC).

Rectifying

2. DC link

Untuk meratakan tegangan DC dari rectifier ini, maka tegangan dimasukkan ke DC link. Komponen utama penyusun DC link berupa kapasitor atau induktor.

3. Inverter

Tegangan DC kemudian diumpankan ke board inverter untuk dijadikan AC kembali dengan frekuensi sesuai kebutuhan. Jadi dari DC ke AC yang komponen utamanya adalah Semikonduktor aktif seperti IGBT. Tegangan DC dipotong potong dan dimodulasi sehingga keluar tegangan dan frekuensi yang diinginkan.

Dengan pengaturean frekuensi yang dilakukan ini maka kita bisa melakukan pengaturan speed motor sesuai yang diinginkan. Hubungan antara frekuensi dan kecepatan motor dinyatakan dalam rumus sebagai berikut :

Ns = 120 . f / p

Dimana :

ns = Kecepatan putaran medan stator

120 = Konstanta

f = Ferekuensi ( Hz )

P = Jumlah Kutup Motor ( Pole )

POWERFLEX 755

Selanjutnya kita akan lebih bercerita tentang PowerFlex 755 ini.

Powerflex series 750 ada 2, yaitu PowerFlex 753 dan PowerFlex 755. Perbedaannya adalah pada model 755 ini :

1.      Sudah ada EtherNet/IP communications

2.      Advanced position control

3.      Torque proving

4.  Melakukan control motor servo dengan menggunakan Integrated Motion pada EtherNet/IP Network

Control hardware yang ada di PowerFlex 750 series ini ada 4 macam, yaitu :

1.      HIM (Human Interface Mudule) dan LED

HIM (Human Interface Module) 

2.      Power Terminal Block

3.      MCB (Main Control Box)

Di dalam MCB ini terdapat proscessor dan juga data2 parameter kita simpan di sini.

Jadi pastikan file project kita di back up dalam bentuk file .dno, sehingga ada masalah dengan suatu modul maka kita tinggal ganti modul tersebut dan download lagi file .dno tersebut.

MCB (Main Control Board) yang terdapat Processor didalamnya

4.      Option cards

Option cards ini ada banyanya port nya, bisa dipasang sesuai kebutuhan. Karena bentuknya adalah modular / card maka jika ada kerusakan kita bisa menggantinya per module / port yang rusak.

Berikut ini gambar port module 4, 5, 6, 7,dan 8 serta salah satu option card (modul yang berwarna merah).

Port 4, 5, 6, 7 dan 8 serta option module

Identifikasi Kerusakan

Setelah kita tahu cara kerja VFD dan tahu struktur komponen hardware VFD PowerFlex 755, selanjutnya kita akan berbagi informasi mengenai identifikasi kerusakan. PowerFlex 755 sudah dilengkapi dengan HIM yang interaktif sehingga jika ada alarm atau fault akan di tampilkan di layar HIM dan di LEDs yang ada di samping layar HIM dan bisa juga dilihat di software DriveTools ketika laptop kita sudah connect ke Ethernet di module processor nya PowerFlex 755 melalui DPI.

Ketika kita connect ke PowerFlex 755 dengan laptop kita yang sudah terinstall software Drivetools, maka akan muncul Fault Code :

07006           Relay1 Life

07 adalah port 7

006 adalah failure code.

Dengan begitu kita bisa segera menuju ke port 7 untuk re-setting parameter di port 7 tersebut atau jika diperlukan kita bisa mengganti module 7 ini.

Namun di display HIM, tampilan yang akan muncul berbeda failure code nya. Yaitu tidak adanya angka 0 di depan.

Sehingga yang akan muncul dari failure code di atas adalah 7006, karena angka 0 tidak tertampilkan di depan angka selain 0.

Misalkan di software muncul 00051, maka di HIM display yang muncul adalah 51 saja.

Contoh lainnya adalah Failure Code 00155 Bipolar conflict seperti pada gambar dibawah ini.

Maka di HIM display yang muncul hanya 155.

Fault, Event and Alarm Information

Cara Connect ke PowerFlex 755

Pertama pastikan laptop kita sudah ter install program Drivetools.

Software ini kecil kok size nya.

1.      Pastikan laptop kita sudah connect dengan menggunakan RSLinx dan configure connectionnya dengan RS Who.

RSLinx

2.      Buka start menu dan click drive tools, dan select drive executive

Start Menu

3.      Open file jika sudah punya project file nya dan akan membuka dari project file tersebut.

Open file Project

4.      Jika tidak punya project file maka bisa juga upload dari PowerFlex755 dari tab Drive dan pilih upload from 0-PowerFlex755.

Upload dari 0-PowerFlex755

5.      Setelah connect dan kita menemukan fault yang dimaksud maka kita bisa menggunakan menu HELP untuk lebih mengetahui definisi failure ini denga click kanan pada parameter tersebut.

 

Click Kanan untuk melihat definisi fault

Definisi Fault

Selain itu bisa juga dengan download aplikasi Fault finder di playstore untuk android.

Fault Finder dari Aplikasi Android

Note :

Berikut adalah warna dari parameters dan arti dari warna nya, icon ini terdapat di layar kanan bawah dari program DriveTools.

Deskripsi warna dari parameter

Demikian catatan tentang VFD PowerFlex755 ini, semoga catatan ini membantu siapa saja yang membutuhkan.

RB211 Failed start on "GG to Idle Speed" Sequence

Gas Turbine Engine RB211 Failed start on "GG to Idle Speed" Sequence

Hai Guys....

Ketemu lagi, kali ini kita akan sedikit sharing tentang kegagalan start up pada engine RB211 Rolls-Royce. 

Sedikit info bahwa Industrial Aero Derivative gas turbine Rolls Royce ini telah diakuisisi oleh Siemens, sehingga namanya menjadi RB211 Siemens.

Seperti kita lihat di bawah ini start up sequence untuk RB211 kurang lebih seperti pada gambar berikut :

Seperti kita lihat, GG Ignition akan terjadi setelah sequence "Exhaust Purge" selesai. Saat itu speed engine masih di N2 = 2950 rpm. 

Setelah terjadi ignition, maka Speed engine akan ramping up dengan bantuan firing (pembakaran) dan starter. Starter ini akan membantu ramping up speed hingga mencapai N2 = 4500 rpm, saat itu lah "Starter Cut" sequence akan terlewati. Starter cut adalah lepasnya starter dan engine akan ramping up speed hanya dengan bantuan firing (fuel) saja hingga mencapai idle speed. 

Kejadian engine Sequence Failed  saat diatas N2 = 4500 rpm ini sering membingungkan kita, karena di HMI (layar Monitor) tidak ada indikasi yang menunjukkan secara detail masalahnya, HMI hanya muncul "GG to Idle Speed Sequence Failed".

Selain itu di Start sequence flow chart pun juga hanya ada watch dog timer saja yang menggagalkan sequence ini, tapi lebih detail alasan kenapa watch dog timer ini tercapai tidak ada informasi yang bisa menjelaskan. 

Silakan lihat flow chart start up berikut ini :

Tuu khann.... gak ada keterangan kenapa GG idle speed tidak tercapai.

Ini yang bikin bingung, kondisi gini biasanya Pak Boss pada nanya, gimana niy.......

Hadeuh..... bikin makin panik.

Normalnya, sejak starter cut di N2=4500 rpm hingga tercapai idle speed di N2=6700 rpm ini akan dicapai kurang dari 90 detik (watch dog timer).

Alhamdulillah kami pernah mengalami hal ini 2x dengan ciri khas yang sangat mirip.

1st start attempts dengan exhaust temp mencapai 943 F dan N2 speed hanya mencapai 4791 rpm, 

2nd  start attempts dengna exhaust temp mencapai 972 F dan N2 speed hanya mencapai 4525 rpm.

Hal ini menunjukkan exhaust berlebihan karena tidak adanya  cooling air  melewati hot section karena bleed valve control solenoids mengalami stuck close.

Pada kondisi Start Normal,  dengan exhaust temp yang hanya 753 F , akan dicapai N2 speed  ramped up hingga speed of 5528 rpm, oleh karena itu  exhaust temperature tidak mengalami overtemp karena mendapatkan supply cooling air  yang cukup untuk  pendinginan di hot section dengan bleed valve control solenoids bekerja dengan baik.

Selain itu dengan tidak membuka nya starting BOV, maka akan terjadi surge di dalam compressor engine yang menyebabkan engine tidak bisa naik speed nya. Hal ini terjadi karena udara tidak bisa mengalir dengan smooth pada saat awal start up.

Kedepannya jika kita ada masalah dengan indikasi :

1.      Gagal start pada N2 > 4500 rpm dan sebelum mencapai idle speed.

2.      Saat gaga T455 mencapai diatas 900F

3.      Fuel gas pressure diatas 530 psig

Maka bisa kita arahkan trouble nya berada di BOV solenoid.

BOV solenoid ini memerintahkan BOV starter untuk membuka dengan tujuan :

1.      Mencegah terjadinya Surge di dalam compressor nya engine

2.      Membypass udara compressor saat start up

Ini dia Barangnya :

Solenoid BOV

Surge Test on Centrifugal Compressor using CCC ASC Controller

In centrifugal compressor we have safety device to prevent from Surge phenomena.

Surge occur when centrifugal compressor operate at operating point hit its surge line. The physical phenomena at the compressor is severely vibration at radial and axial direction. If this occur for long period of time (let say several second), it will give catastrophic failure to compressor. The actual condition inside compressor is the gas discharge compressor flowing back (reverse) into the compressor again, due to no enough amount of gas to be compressed by the compressor. This condition will occur repeatedly and very quickly.

Operating Zone in Centrifugal Compressor

How Surge Happen

A to B     : 20-50 ms ................. Drop into surge

C to D     : 20 - 120 ms ............. Jump  out surge

ABCDA  : 0.3-3 s ..................... Surge cycle

Surge Description :

As a safety device, there is Anti Surge Valve or Recycle valve installed at discharge of compressor and allow the gas to flowing back to suction scrubber.

Anti Surge valve (ASV) configuration

 During plant commissioning or after process change or operating point change, we need to perform surge test to ensure this safety device system is on place.

Prior to surge test, ensure all antisurge valve in good condition and respond.

Here is step by step performing surge test on 2 stage centrifugal compressor:

Running compressor.

3.      Perform surge test on 1^st stage.

·        Put LSIC on manual 

·        Put ASC 1^st stg and 2^nd stg on Manual

·        Put ASV 2^nd at 98% open

·        Monitor trending at train view for :

o   Flow dP

o   1^st stg Discharge  pressure

o   1^st stg suction pressure

o   ASC deviation

o   Output / command ASV

·        Put Engine speed at LSIC 25%.

·        Minimize margin of :

o   SO : SO line

o   b1 : safety margin SOL

o   b2 : SO margin

o   RT : Margin RT

o   C1 : 1^st respond after hit RT line

o   C2 : time delay to the next RTL opening

o   K   : slope SLL

·        Then manually decrease ASV valve until SO active and flow dP trending was fluctuate suddenly..

·        Do this step for speed 25%, 50% and 85%.

Plot these data Flow dP against Pressure discharge to have new Surge line Map  

4.      Perform surge test on 2^nd  stage.

·        Put LSIC on manual 

·        Put ASC 1^st stg and 2^nd stg on Manual

·        Put ASV 2^nd at 98% open

·        Monitor trending for :

o   Flow dP

o   1^st stg Discharge  pressure

o   1^st stg suction pressure

o   ASC deviation

o   Output / command ASV

·        Put Engine speed at LSIC 25%.

·        Minimize margin of :

o   SO : SO line

o   b1 : safety margin SOL

o   b2 : SO margin

o   RT : Margin RT

o   C1 : 1^st respond after hit RT line

o   C2 : time delay to the next RTL opening

o   K   : slope SLL

·        Then manually decrease ASV valve until SO active and flow dP trending was fluctuate suddenly.

·        Do this step for speed 40%, 60% , 80% and 85%.

Plot these data Flow dP against Pressure discharge to have new Surge line Map

That's all for surge test step, inform field operator to keep away from the pipe arrangement since they will greatly shacking if the support not installed well and noisy.

Thanks

June 21st 2018 @ Jogjiah

My leisure time

ASC LIMIT PRESSURE active and ASV open although Deviation was high.

For our reminder in the future.

Operator team inform that there were process anomaly at 22:00 pm 20 January 2018 :

1.       Speed Turbo expander increase from 6,300 rpm to about 7,100 rpm, then operator compensate by increase IGV opening from 58% to 72%

2.      ASV Booster GEC Tr 3 opening to 70%, previously only 7% opening at the evening.

3.      ASC Booster compressor GEC Tr 3 deviation (DEV) = 0.5, which is operating point at save point (far away from surging line).

4.      Suction pressure booster comp GEC Tr 3 at PT_6212 was 135 psig (input for ASC) and PT_6214 was 140 psig (for indication only).

Then we compare the reading by install local Pressure Gage and indicated 140 psig. (existing local Press Gage was broken then replace the local PG).

Both of these Press Transmitter at the same line.

5.      LIMIT led illuminate and then press the LIMIT3 button and show setpoint 135 psig as the control mode.

Setpoint suction pressure @ MPIC = 140 psig

Setpoint suction pressure @ ASC = 135 psig

Based on 5 fact above then we discussed with team we decided to  replace PT_6212 by put the GEC tr3 at idle condition.

The consideration were :

1.      LIMIT led active and then we press LIMIT3 and shown 135 psig (suction pressure) as the control mode which trigger LIMIT led to active.

2.      LIMIT led illuminate when PT_6212 hit 135 psig, by hit this 135 psig setpoint, then the ASV opening will increase to maintain suction pressure keep at 135 psig.

3.      Compared pressure reading PT_6212 was 135 psig  but PT_6214 and local pressure gage were 140 psig.

4.      ASV open excessive only occurred at GECT tr3, while GEC tr 1 all ASV were close, this means that the problem located at ASV or ASC booster comp GEC Tr3

We decide to execute at idle condition instead of activated MOR ON due to safe operating condition.

Alhamdulillah after replacement of PT_6212 then we load GEC TR 3 in normal condition.

MPIC (Master Performance Indicating Controller) CCC 3++ problem

In our FPSO we have 2 export compressor running parallel, sharing controller using CCC 3++.

Once upon a time, we have Compressor SD due to power supply to UCP lost and also to CCC module lost. Therefore MPIC mode restore to Local Setting and Suction pressure became 0 psig.

This condition unrealized after several days running.

It just realized by panel operator when they tried to reduce feeding gas from well and then suction pressure going lower, as operator know, suction pressure should be constant at desired point since we using suction pressure control mode. 

Another anomaly reported by operator was suction pressure went lower then operator decided to open Anti Surge Valve (manually open ASV) to compensate suction pressure getting lower.

And here we come our summary troubleshoot ....................... special Thanks to Allah to give me opportunity to develop and elevate my knowledge by doing troubleshoot.

As informed by panel operator we have MPIC at EGC A at local set point mode, and local set point value at 0 psig.

This condition occurred since last SD EGC A due to DCS blank at 27 October 17 @ 11:28 with Detail of event:  Gas Compressor EGC-A Blank indication / UCP down.

By this UCP down then MPIC setting restore back to Local Set point and its value = 0 psig.

Then when unit back on line and during running after Total SD program until last night, this MPIC condition keep running at MPIC local set point 0 psig.

MPIC set point at 0 psig while PV at 219 psig.

This means that control controlled by LSIC (Load share Indicating Controller) to reach suction pressure = 0 psig, therefore Speed N3 will be maximize.

This condition shown by TRACK led illuminated at LSIC.

By this condition Controller will be command the N3 speed goes high regardless Suction pressure, this not wanted by operator due to we have Ps LL at 170 psig.

Then to secure process we manually increase setting the set point by press increase button (triangle) at local module CCC 3++ at EGC A UCP.

When we reach at set point 211 psig, then the speed N3 decrease from 4800 rpm to 4600 rpm.

Then we standby for a while and N3 back to 4800 rpm due to set point still below the PV.

Then finally we put set point at 232 psig at N3 speed 4800 rpm and we keep it until this morning.

On the next day, this morning change local set point mode to Remote set point by press REMT SP.

And then remote set point went to 238 psig as per shown at DCS display : Suction Press SP from PCS 238 psig

Finally we run EGC with MPIC remote set point mode and suction pressure control at 238 psig normally and safely.

Special thanks to Allah

Alhamdulillah

COMPRESSOR SHUTDOWN

Sebagai orang maintenance yang paling kita hindari atau yang paling tidak kita harapkan adalah COMPRESSOR SHUTDOWN.

Bahkan pada saat saat tertentu ada juga yang merasa takut jika hal ini terjadi.
Setelah kembali running kita terkadang harus segera membuat RCA atau di investigasi mengenai kesalahan apa dan siapa yang menjadi penyebabnya.

Namun tidakkah kita seharusnya lebih takut dan waspada jika yang SHUTDOWN adalah diri kita sendiri?
Saat itu tidak ada yang bisa re-start kita lagi dan kita akan dimintai pertanggungjawaban tentang perbuatan-perbuatan kita  selama ini.

Jadi belajar Compressor itu penting, tapi lebih penting lagi belajar untuk mempersiapkan tabungan amal kita yang akan kita petik buah manisnya setelah KITA SHUTDOWN.