Control valve adalah jenis final control element yang paling sering digunakan, sehingga pada prakteknya final control element sering diartikan sebuah control valve, meskipun masih banyak jenis lainnya seperti motor, heating element, electrical contactor, dan sebagainya.
Control valve terdiri dari dua bagian utama yaitu actuator dan valve (body valve). Actuator berfungsi sebagai penggerak buka atau tutup valve. Sedanglan valve berfungsi sebagai komponen mekanis yang menetukan besarnya flow yang masuk ke proses (output). Ada beberapa jenis control valve, diantaranya sebagai berikut :
1. Ball valve
2. Butterfly valve
3. Gate valve
4. Globe valve
5. Segmen valve
Dalam aplikasi dilapangan, actuator control valve yang digunakan ada yang terkoneksi dengan solenoid (on/off) dan ada juga yang terkoneksi dengan positioner (kondisi continue), dan penggunaannya harus selalu dikaitkan dengan kebutuhan proses.
Solenoid digunakan pada proses yang membutuhkan buka dan tutup valve secara full position (buka dan tutup 100%), sedangkan positioner diaplikasikan pada proses dengan variabel proses yang senantisa berubah-ubah dengan range yang fleksibel (dari 0% sampai dengan 100%). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut :
Untuk memanipulasikan variabel proses sesuai dengan kebutuhan proses pada sebuah control valve, dilakukan pengaturan tekanan udara (pressure inlet) yang akan mengatur keadaan dari actuator-nya, pressure inlet merupakan output dari solenoid atau positioner yeng berfungsi sebagai pengatur tekanan yang akan diperoleh oleh pressure inlet pada actuator, adapun konstruksi sederhana dari actuator dan valve sebuah control valve dapat dilihat dari gambar berikut :

Dalam perancangannya (mounting), control valve adalah sebuah closed loop control, dimana akan selalu ada komponen-komponen pokok seperti elemen proses, elemen pengukuran, elemen controller, dan final elemen. Dalam aplikasinya hal ini sering disebut dengan istilah interlock, dengan kata lain hasil pengukuran satu komponen menjadi referensi atau titik acuan bagi komponen yang lain misal sebuah control valve dengan sebuah sensor dan transmitter (level/flow). Untuk lebih jelasnya tentang closed loop control ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Dari flow diagram diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Set point
Set point adalah besar variabel proses yang dikehendaki. Sebuah controller akan selalu berusaha menyamakan variabel proses yang dikendalikan dengan set point.
2. Control unit
Control unit adalah bagian dari controller yang menghitung besarnya koreksi yang diperlukan. Input control unit adalah error, dan output-nya adalah sinyal yang keluar dari controller (manipulated variabel).
3. Final control element
Final control element adalah bagian akhir dari instrumentasi sistem pengendalian. Bagian ini berfungsi untuk mengubah measurement variabel (nilai yang berubah) dengan cara memanipulasi besarnya manipulated variabel, berdasarkan perintah controller. Jenis final control element yang paling umum adalah control valve.
4. Proses
Proses adalah tatanan peralatan yang mempunyai fungsi tertentu, input dari proses juga disebut dengan manipulated variabel.
5. Controlled variabel
Controlled variabel adalah besaran (variabel) yang dikendalikan. Variabel ini adalah output dari proses.
6. Manipulated variabel
Manipulated variabel adalah input dari suatu proses yang dapat diubah-ubah besarnya agar variabel proses atau controlled variabel sama dengan set point.
7. Disturbance
Disturbance adalah besaran lain, selain manipulated variabel, yang dapat menyebabkan berubahnya controlled variabel. Besaran ini juga lazim disebut dengan load , misal terjadinya perubahan pemakaian fluida tersebut.
Setelah karakteristik dari sebuah proses diketahui, maka bagian selanjutnya adalah selecting and sizing control valve. Untuk melakukan pemilihan control valve (selecting) kita dapat bekerja sama dengan vendor (produsen) yang menyediakan control valve.
Sebelum melakukan pemilihan control valve (selecting), terlebih dahulu kita harus mengetahui karakteristik control valve yang akan kita gunakan, ada tiga jenis karakter control valve yaitu :
1. Linear
Dimana perubahan besaran flow berbanding lurus dengan bukaan valve-nya
2. Quik Opening
Dimana terjadi perubahan yang sangat besar pada flow pada awal bukaan valve
3. Equal Percentake
Dimana tidak terdapatnya kelinearan antara perubahan flow dan bukaan valve. Pada awal bukaan valve, hanya terajdi perubahan kecil pada perubahan flow, sedangakan pada akhir bukaan valve, terjadi perubahan besar pada perubahan flow.
Untuk lebih jelasnya perbedaan antara karakteristik control valve dapat dilihat pada gambar berikut :

Setelah pemilihan jenis valve dilakukan, selanjutnya ada hal lain yang akan kita perhatikan yaitu daerah kerja sebuah control valve. Dalam ilmu sistem pengendalian, cara khusus untuk menyatakan daerah kerja sebuah control valve adalah dalam bentuk rangeability. Secara spesifik, rangeability adalah perbandingan flow maksimum dan flow minimum yang mampu dikendalikan oleh sebuah control valve. Guna menjaga peforma dari control valve, maka dalam pemilihan range control valve tersebut, adalah dua kali dari flow kebutuhan proses, atau dengan kata lain penggunaan pengendalian flow berada ditengah dari range control valve.
Untuk persamaan rangeability dapat dirumuskan sebagai berikut :

Setelah melakukan selecting control valve, maka selanjutnya adalah melakukan sizing control valve. Untuk menentukan ukuran valve (sizing) maka selanjutnya kita harus melakukan perhitungan untuk mencari coefficient valve (Cv) dengan persamaan sebagai berikut :

Keterangan :
= Coefficient Valve
= Flow Maximum (gpm)
= Specific Grafity
= Pressure Drop (psi)
Setelah mendapatkan nilai (Coefficient Valve), maka selanjutnya adalah mencocokan hasil nilai tersebut pada table referensi sizing of valve seperti tabel berikut :
Table 2.1 Tabel Refferensi Sizing of Valve

Selain memperhatikan selecting and sizing control valve, ada hal lain yang juga perlu diperhatikan yaitu fail safe desain, dimana dalam perancangannya harus memperhatikan keadaan-keadaan keselamatan seandainya terjadi failure (kegagalan), seperti power supply, keadaan pressure inlet dan kondisi actuator.
Dalam teknik desain ini akan ditemukan beberapa kendala, antara lain adalah :
1. Variabel-variabel proses haruslah pada kondisi pasti, karena sedikit saja terjadi kesalahan pada variabel (temperatur, flow atau density), maka akan berakibat fatal. Untuk menghindari hal tersebut maka diperlukan tindakan cepat dalam setiap perubahan (update).
2. Perubahan Piping. Dalam kondisi aktual, proses senantiasa mengalami perubahan, misalnya ada penambahan instrumen pada sebuah titik Piping maka ini akan mempengaruhi line prosesnya, terkadang perubahan ini akan mempengaruhi kondisi proses yang dibutuhkan, dan jika hal itu terjadi maka akan mengakibatkan perubahan pada spesifikasi control valve yang dibutuhkan oleh proses.
Control valve terdiri dari dua bagian utama yaitu actuator dan valve (body valve). Actuator berfungsi sebagai penggerak buka atau tutup valve. Sedanglan valve berfungsi sebagai komponen mekanis yang menetukan besarnya flow yang masuk ke proses (output). Ada beberapa jenis control valve, diantaranya sebagai berikut :
1. Ball valve
2. Butterfly valve
3. Gate valve
4. Globe valve
5. Segmen valve
Dalam aplikasi dilapangan, actuator control valve yang digunakan ada yang terkoneksi dengan solenoid (on/off) dan ada juga yang terkoneksi dengan positioner (kondisi continue), dan penggunaannya harus selalu dikaitkan dengan kebutuhan proses.
Solenoid digunakan pada proses yang membutuhkan buka dan tutup valve secara full position (buka dan tutup 100%), sedangkan positioner diaplikasikan pada proses dengan variabel proses yang senantisa berubah-ubah dengan range yang fleksibel (dari 0% sampai dengan 100%). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut :



Dalam perancangannya (mounting), control valve adalah sebuah closed loop control, dimana akan selalu ada komponen-komponen pokok seperti elemen proses, elemen pengukuran, elemen controller, dan final elemen. Dalam aplikasinya hal ini sering disebut dengan istilah interlock, dengan kata lain hasil pengukuran satu komponen menjadi referensi atau titik acuan bagi komponen yang lain misal sebuah control valve dengan sebuah sensor dan transmitter (level/flow). Untuk lebih jelasnya tentang closed loop control ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Dari flow diagram diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Set point
Set point adalah besar variabel proses yang dikehendaki. Sebuah controller akan selalu berusaha menyamakan variabel proses yang dikendalikan dengan set point.
2. Control unit
Control unit adalah bagian dari controller yang menghitung besarnya koreksi yang diperlukan. Input control unit adalah error, dan output-nya adalah sinyal yang keluar dari controller (manipulated variabel).
3. Final control element
Final control element adalah bagian akhir dari instrumentasi sistem pengendalian. Bagian ini berfungsi untuk mengubah measurement variabel (nilai yang berubah) dengan cara memanipulasi besarnya manipulated variabel, berdasarkan perintah controller. Jenis final control element yang paling umum adalah control valve.
4. Proses
Proses adalah tatanan peralatan yang mempunyai fungsi tertentu, input dari proses juga disebut dengan manipulated variabel.
5. Controlled variabel
Controlled variabel adalah besaran (variabel) yang dikendalikan. Variabel ini adalah output dari proses.
6. Manipulated variabel
Manipulated variabel adalah input dari suatu proses yang dapat diubah-ubah besarnya agar variabel proses atau controlled variabel sama dengan set point.
7. Disturbance
Disturbance adalah besaran lain, selain manipulated variabel, yang dapat menyebabkan berubahnya controlled variabel. Besaran ini juga lazim disebut dengan load , misal terjadinya perubahan pemakaian fluida tersebut.
Setelah karakteristik dari sebuah proses diketahui, maka bagian selanjutnya adalah selecting and sizing control valve. Untuk melakukan pemilihan control valve (selecting) kita dapat bekerja sama dengan vendor (produsen) yang menyediakan control valve.
Sebelum melakukan pemilihan control valve (selecting), terlebih dahulu kita harus mengetahui karakteristik control valve yang akan kita gunakan, ada tiga jenis karakter control valve yaitu :
1. Linear
Dimana perubahan besaran flow berbanding lurus dengan bukaan valve-nya
2. Quik Opening
Dimana terjadi perubahan yang sangat besar pada flow pada awal bukaan valve
3. Equal Percentake
Dimana tidak terdapatnya kelinearan antara perubahan flow dan bukaan valve. Pada awal bukaan valve, hanya terajdi perubahan kecil pada perubahan flow, sedangakan pada akhir bukaan valve, terjadi perubahan besar pada perubahan flow.
Untuk lebih jelasnya perbedaan antara karakteristik control valve dapat dilihat pada gambar berikut :

Setelah pemilihan jenis valve dilakukan, selanjutnya ada hal lain yang akan kita perhatikan yaitu daerah kerja sebuah control valve. Dalam ilmu sistem pengendalian, cara khusus untuk menyatakan daerah kerja sebuah control valve adalah dalam bentuk rangeability. Secara spesifik, rangeability adalah perbandingan flow maksimum dan flow minimum yang mampu dikendalikan oleh sebuah control valve. Guna menjaga peforma dari control valve, maka dalam pemilihan range control valve tersebut, adalah dua kali dari flow kebutuhan proses, atau dengan kata lain penggunaan pengendalian flow berada ditengah dari range control valve.
Untuk persamaan rangeability dapat dirumuskan sebagai berikut :

Setelah melakukan selecting control valve, maka selanjutnya adalah melakukan sizing control valve. Untuk menentukan ukuran valve (sizing) maka selanjutnya kita harus melakukan perhitungan untuk mencari coefficient valve (Cv) dengan persamaan sebagai berikut :

Keterangan :
= Coefficient Valve
= Flow Maximum (gpm)
= Specific Grafity
= Pressure Drop (psi)
Setelah mendapatkan nilai (Coefficient Valve), maka selanjutnya adalah mencocokan hasil nilai tersebut pada table referensi sizing of valve seperti tabel berikut :
Table 2.1 Tabel Refferensi Sizing of Valve

Selain memperhatikan selecting and sizing control valve, ada hal lain yang juga perlu diperhatikan yaitu fail safe desain, dimana dalam perancangannya harus memperhatikan keadaan-keadaan keselamatan seandainya terjadi failure (kegagalan), seperti power supply, keadaan pressure inlet dan kondisi actuator.
Dalam teknik desain ini akan ditemukan beberapa kendala, antara lain adalah :
1. Variabel-variabel proses haruslah pada kondisi pasti, karena sedikit saja terjadi kesalahan pada variabel (temperatur, flow atau density), maka akan berakibat fatal. Untuk menghindari hal tersebut maka diperlukan tindakan cepat dalam setiap perubahan (update).
2. Perubahan Piping. Dalam kondisi aktual, proses senantiasa mengalami perubahan, misalnya ada penambahan instrumen pada sebuah titik Piping maka ini akan mempengaruhi line prosesnya, terkadang perubahan ini akan mempengaruhi kondisi proses yang dibutuhkan, dan jika hal itu terjadi maka akan mengakibatkan perubahan pada spesifikasi control valve yang dibutuhkan oleh proses.
0 komentar:
Posting Komentar