Proses Control
Dalam mengontrol suatu variabel proses,seperti temperatur,tekanan, level (ketinggian cairan,di tanki), kecepatan alir (flow rates) dan lain-lain, diperlukan suatu sistem pengontrolan yang terdiri dari :
- Primary Element (atau alat pantau utama,yang langsung berhubungan dengan fluida.Contoh: elemen orifice,elemen turbinmeter,termocouple dll)
- Converter (P/I), adalah suatu alat yang langsung berhubungan dengan Primary elemen,untuk mengkonversikan tekanan atau sehu, yang dikirimkan oleh primary elemen,untuk diubah menjadi suatu arus listrik standar (4-20 mA).
- Transmiter alat yang berhubungan dengan Converter (P/I), menerima sinyal arus listrik dari converter,untuk diteruskan ke controller. Biasanya Converter (P/I) sudah berada didalam Transmiter dengan kata lain sudah menjadi satu dengan Transmiter.
- Controller, alat yang akan menjadi penentu untuk pelaksanaan tindakan selanjutnya. Alat ini menerima arus listrik dari transmitter dan mengirimkan tindakan/action yang berupa arus listrik juga ke converter (I/P -- bukan P/I lagi).
- Converter (I/P), alat yang akan mengkonversikan arus standard (4-20mA) dari controller ,untuk kemudian diubah menjadi tekanan standar (3-15 psig) yang dipakai untuk menggerakkan valve atau yang disebut sebagai finally element. Terkadang alat ini menjadi satu dengan finally element.
- Finally Element, adalah suatu alat yang langsung bertugas untuk mengatur kondisi fluida di lapangan,seperti, valve control.
- Transmitter,
- Transmiter dipakai untuk mengkonversikan suatu variabel proses (seperti dicontohkan jenisnya diatas) ke dalam bentuk sinyal yang dikirimkan ke kontroler dan/atau ke indikator.
- Transmitter dapat diklasifikasikan dalam 2 type, yaitu, type pneumatik dan type elektrik.
- Output sinyal distandarkan antara 0,2 sampai 1 kg/cm2G ( 3 sampai 15 psig) untuk type pneumatik dan 4 sampai 20 mA untuk type elektrik.
- Controller,
- Berfungsi untuk menerjemahkan sunyal dan mengurangi deviasi dari nilai yang telah di set (pada set point) dengan sinyal yang diterima dari Transmitter.
- Dalam penggunaan dilapangan kontroller dibagi menjadi 4 type:
- P Control Action
Dipakai untuk sistem pengontrolan lokal atau disebut "Grade-Down"
- PI Control Action
Jenis ini yang paling sering dipakai.
- PID Control Action
Dipakai pada pengontrolan temperatur, dimana dianggap responnya cukup kecil.(Penurunan temperatur membutuhkan alat kontrol dengan kepekaan yang tinggi)
Berikut ini tabel yang menjelaskan penggunaan type-type kontroler diatas:
|
Control Action |
Flow Control |
Level Control |
Temperatur Control |
Pressure Control |
|
P Control Action |
|
* |
|
* |
|
PI Controll Action |
* |
* |
|
* |
|
PID Control Action |
|
|
* |
|
Umumnya suatu kontroler akan merespon sinyal yang diterimanya dan diperbandingkan antara nilai set-point (yang dibuat oleh operator) dan sinyak yang diterimanya dari transmitter .Respon itu dikirmkan ke Control Valve atau alat lain yang akan merubah secara langsung kondisi variabel dilapangan.
Umumnya suatu proses sistem kontrol akan berakhir pada alat kontrol terakhir, seperti Control Valves.
Type-type Control Valves adalah:
- Globe Valves
- Valve inilah yang paling sering digunakan untuk mengontrol suatu sistem alir. Dengan fleksibilitas taraf penutupan (Open-Closed) yang dapay diatur sesuai dengan kebutuhan suatu sistem.
- Angel Valves
- Dipakai untuk fluida-fluida dengan perbedaan tekanan yang tinggi, Flushing Fluida dan fluida-fluida yang mengandung padatan.
- Umumnya juga dipakai dibagian bawah suatu tanki/vessel atau tempat yang kemungkinan mengandung kotoran/padatan.
- Butterfly Valves
- Butterfly valves digunakan pada fluida dengan perbedaan tekanan yang kecil dan pada flow rate yang tinggi.
- Butterfly valves dipakai dalam range penutupan 0-600, kecuali dalam kasus-kasus tertentu.
- Three-way Valves
- Valve ini digunakan untuk membagi aliran atau untuk menyambungkan beberapa aliran
- Dalam beberapa kasus,pada pipa dengan diameter lebih dari 6 inch,i Two-Way Valves lebih murah dibanding harus menggunakan Three-way Valves.
Secara umum, Sistem Instrumen dibagi menjadi 4, yaitu Flow Instrument,Level Instrument, Pressure instrument dan Temperatur Instrument.
- Flow Instrument
Differential Pressure instrument
- Orifice Plate= paling sering digunakan sebagai instrumen flow kontrol di pipa.
- Flow Nozzle = digunakan pada kasus yang mengandung lumpur didalam fluida. Juga dipakai ketika kecepatan aliran tinggi, misalnya pada pengontrolan steam.
- Venturi Tubes = dipakai pada kasus,dimana pengurangan tekanan dibutuhkan oleh sebuah sistem alir (seperti pada aliran hisap blower). Dan pada kasusu ketika adal lumper dalam suatu fluida.
- Rotameter = dipakai untuk mengukur aliran pada aliran dengan aliran relatif kecil. Untuk aliran yang tinggi dibutuhkan suatu range yang lebih besar lagi.
- Pitot Tube = untuk mengurangi tekanan agar menjadi lebih rendah.Umumnya alat ini dipakai jika kita tidak memerlukan keakurasian pengukuran yang tinggi (Seperti : pada Cooling water lines, dan plant air lines).
- Positive Displacement Type Flowmeters (PD meter) = dipakai untuk mendapatkan nilai keakurasian tinggi, seperti pada sitem Loading dan Unloading.Juga dipakai untuk fluida dengan viskositas tinggi (Seperti Bensin atau yang lebih berat lagi). Umumnya PD meter tidak dipakai untuk mengukur aliran gas.
- Turbin Meter = Untuk pengukuran dengan keakurasian tinggi, dan untuk viskositas rendah, seperti (Kerosin dan yang lebih kecil lagi). Alat ini tidak dipakai untuk aliran gas.
- Vortex Flowmeters = digunakan ketika penurunan tekanan diperlukan dan untuk aliran yang memiliki range pengukuran besar.
- Target Flowmeter = dipakai untuk fluida dengan viskositas tinggi seperti aspal dan tar.
- Electronic Flowmeters = dipakai untuk mengukur aliran air limbah.
Tingkat keakurasian :
|
Jenis |
Keakurasian (Semakin rendah semakin baik) |
|
Differential pressure flow instrument |
1-2 % |
|
Variabel area flowmeters |
2 % |
|
Pitot Tubes |
2 % |
|
Positive displacement type flowmeters
|
0,5 %
0,2 % |
|
Turbine meter
|
0,5 %
0,2 % |
|
Vortex flowmeters |
1 % |
|
Target flowmeter |
2 % |
|
Electromagnetic flowmeters |
1 % |
|
Jenis |
Pressure Drop (kg/cm2) |
|
Orifice Plate |
0,2 = untuk cairan
0,05-0,2 untuk gas |
|
Flow nozzle |
0,15-0,2* |
|
Ventury tube |
0,005-0,05* |
|
Variabel area flowmeters |
0,05-0,15** |
|
Pitot tubes |
Neg. |
|
Positive displacement type flowmeters |
1,4 max*** |
|
Turbine meters |
0,5 max**** |
|
Vortex flowmeters |
1,0 max**** |
|
Target flowmeters |
2,5 max**** |
|
Electromagnetic flowmeters |
Neg. |
Keterangan :
* = Tergantung pada kenaikan tekanan.
** = penurunan tekanan tergantung dari kenaikan ukuran pipa
*** = Penurunan tekanan tergantung dari viskositas fluida
**** = pada kondisi normal pressure loss-nya 0,1 kg/cm2 kebawah.
- Level Instrument
- Displacement Type = digunakan untuk penggunaan banyak kasus, umumnya dibutuhkan pada cairan dengan perbedaan specific gravity 0,15 jika dipakai untuk kontrol dan 0,1 untuk indikasi.
- Differential Pressure Type = dipakai di stripper bottom section atau di heat exchanger type kettle. Pada intinya pada cairan yang memiliki permukaan berombak, atau viskositas tinggi, atau pour point yang tinggi atau korosif.
- Tank Gauges = dipakai pada kasus dimana range pengukuran besar dan ketelitian pengukuran dibutuhkan.Dipakai di: pengukuran level tanki. Alat ini kurang tepat dipakai di tanki yang memiliki permukaan berombak atau cairan yang mengandung padatan-padatan yang melekat.
Range pengukuran dan Keakurasian
|
Type |
Range Pengukuran |
Keakurasian/error |
|
Displacement Type |
350 – 2000 mm
14-96 inchi |
1,0% dari range |
|
Differnetial Pressure Type |
Min = 500 mm
Max = 10 meter |
0,5 % dari range |
|
Tank Gauges |
Max = 30 m |
1-4 mm |
- Pressure Instrument
Bourdon Tube Type = dipakai untuk tekanan medium (Spiral Bourdon tube gauges = 0,0 torr – 15 kg/cm2 ) dan tekanan tinggi (Helical bourdon tube gauges= 15 kg/cm2G – 2000 kg/cm2G.
Bellow Type = untuk mengukur tekanan rendah dan perbedaan tekanan. Pada tekanan 0,0 Torr – 1,5 kg/cm2G.
Diaphragm Type = untuk pengukuran fluida korosif, viskositas tinggi,pour point tinggi dan fluida yang mengandung partikel padatan. Multi element dipakai pada range tekanan -50 mmH2O dan 0,7 kg/cm2G dan single element untuk tekanan 0,3 kg/cm2G dan 500 kg/cm2G.
- Temperature Instrument
|
Type |
Pemakaian |
Range suhu 0C |
Keakurasian |
|
Bi-Metal |
Sebagai-lokal indikator,,harga murah |
-50-500 |
1 to 2% |
|
Filled |
Sebagai lokal controller, atau sebagai indikator lokal, |
Liguid filled =-185 to 315
Gas filled = -270 – to 760
Vapor pressure = -225 to 315 |
1 to 2% |
|
Thermocouples |
Dipakai pada elemen primer sebagai panel indikator atau controller |
-200 to 1400 |
0,4 to 1,5% atau 1,6 to 60 C |
|
Resistance Bulb |
Dipakai pada elemen primer.Keakurasian tinggi. |
-200 to 300 |
0,15 to 2,80C |
Peletakan dan pemrograman Set Point:
Pressure Set Point (prosentase dari tekanan normal)
110% + 2,5% = Safety Valve Tolerance
110% = Design Pressure
110% - 2,5% = Safety Valve Action
- Posisi 107% hanya terbagi 1 = disebut sebagai posisi Emergency Shut Down Valve Action
- Posisi 105 % dibagi 2
105% = High alarm set point
105 % +1,5% = Alarm instrument set point
- 100% = Normal Operation pressure
- Level Set point (prosentase dari ketinggian cairan)
- Posisi 0% =Liquid Zero Lower (LZL)
- Posisi 10% = Liquid Low Level (LLL)
- Posisi 20% = Liquid Low Alarm (LLA)
- Posisi 50% = Normal Liquid Level (NLL)
- Posisi 80% = Liquid High Alarm (LHA)
- Posisi 90% = High Liquid Level (HLL)
- Posisi 100% = Liquid Zero Higher (LZH)
Penyusun : Ibnu Dwinanto R