PENGENDALIAN TEKANAN (PCT14)

Posted by DPC LI-BAPAN LAMPUNG UTARA 0 komentar


PENGENDALIAN TEKANAN (PCT14)
PERCOBAAN I : KALIBRASI SENSOR TEKANAN DAN I/P CONVERTER


       I.            TUJUAN PERCOBAAN
1.      Untuk mengkalibrasi sensor tekanan dan signal conditioning dan memeriksa linearitas dan histerisis dari sensor dan conditioning.
2.      Untuk mengkalibrasi I/P converter terhadap gerak katup kontrol dan memeriksa linearitas dan histerisis dari converter.

    II.            DASAR TEORI
Tranduser tekanan atau sensor tekanan digunakan untuk memberikan pembacaan tekanan dari jarak jauh pada suatu proses, penggunaannya memungkinkan pengendalian tekanan secara otomatis tanpa perlu adanya campur tangan operator untuk memberikan input ke controller dan kemudian memberikan input untuk menggerakkan elemen kontrol akhir (katup kontrol). Sebelum dipergunakan sensor tekanan sebaiknya dikalibrasi sehingga keadaan sensor diketahui dengan baik. Pengkalibrasian sensor tekanan dapat dilakukan dalam range yang berbeda sesuai dengan penggunaan sensor itu sendiri.
Katup kontrol pneumatik pada alat PCT 14 digunakan sebagai elemen kontrol akhir yang akan memberikan gerakan perubahan yang efeknya langsung terasa oleh proses (sistim). Katup kontrol pneumatik memerlukan tekanan untuk bergerak menutup atau membuka. Tekanan berasal dari converter yang mengubah sinyal listrik dari process controller PCT 10 menjadi sinyal tekanan penggerak katup. I/P converter adalah alat yang mengubah arus listrik 4-20 mA dari output process controller PCT 10 menjadi sinyal 3-15 psig untuk input gerakan katup kontrol pneumatik.
Pada PCT 14 tekanan proses diukur oleh sensor tekanan kemudian dikondisikan di signal conditioning untuk diubah dari variabel proses tekanan (0-8 psi) menjadi sinyal controller 4-20 mA. Sinyal output dari controller 4-20 mA kemudian masuk ke I/P converter untuk diubah menjadi sinyal tekanan 3-25 psig untuk menggerakkan katup kontrol sehingga udara yang mengalir melalui pipa proses berubah. Seperti halnya signal conditioning terhadap sensor tekanan I/P converter juga sebaiknya dikalibrasi untuk memeriksa keadaannya sebelum digunakan dan mencocokkan range operasinya.
Sensor tekanan dan I/P converter pada PCT 14 mempunyai output (keluaran) yang berubah secara linier (berbanding lurus) terhadap tekanan. Histerisis yang terjadi sangat kecil. Histerisis adalah kecenderungan sebuah instrumen (alat) untuk menghasilkan ouput yang berbeda untuk suatu harga input sewaktu input dihasilkan dari penambahan atau pengurangan harga sebelumnya. Misalkan input yang diberikan meningkat 0-100% dengan interval 10% maka hasil output nya akan mempunyai kecenderungan harga yang berbeda dengan harga input yang diulang menurun dari 100-0% dengan interval samam 10%. Selisih maksimal inilah yang disebut histerisis.

Definisi Tekanan
Tekanan sebenarnya adalah pengukuran gaya yang bekerja pada permukaan bidang. Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dan dapat diukur dalam unit seperti psi (pound per inci persegi), inci air, milimeter merkuri, pascal (Pa, atau N/m²) atau bar. Sampai pengenalan unit SI, yang ‘bar’ cukup umum. Bar setara dengan 100.000 N/m², yang merupakan satuan SI untuk pengukuran. Untuk menyederhanakan unit, N/m² diadopsi dengan nama Pascal, disingkat Tekanan Pa cukup sering diukur dalam kilopascal (kPa), yang adalah 1000 pascal dan setara dengan 0.145psi. Satuan pengukuran yang baik dalam pound per square inch (PSI) di British unit atau pascal (Pa) dalam metrik.
Pengendalian Tekanan
Tekanan adalah variabel proses yang sering kita jumpai untuk dimonitor dan dikendalikan di dalam industri minyak dan gas. Pengendalian tekanan dari suatu fluida proses pada beberapa tempat malah menjadi fokus utama dan dengan berbagai tujuan tentunya.
Dalam suatu lup pengendalian, juga lup pengendalian tekanan, selalu terdiri dari 3 elemen dasar :
         Elemen pengukuran. Besaran variabel proses diukur dan ditransmisikan ke elemen pengontrol
         Elemen Pengontrol. Perbedaan antara variabel proses yang terukur (Process Variable/PV) dan variabel proses yang diinginkan (Setpoint/SP) dikalkulasi berdasarkan algoritma tertentu (umumnya kontrol PID). Hasilnya akan diteruskan berupa perintah aksi terhadap elemen pengendali akhir
         Elemen pengendali akhir. Perintah aksi dari elemen pengontrol akan dilakukan oleh elemen pengendali akhir. Control valve adalah elemen pengendali akhir yang paling banyak digunakan.

Meskipun terdapat tiga elemen dasar dalam melakukan pengendalian proses, belum tentu secara fisik juga terdapat tiga perangkat.
         Untuk kasus tekanan tinggi dan laju alir yang tinggi, biasanya implementasi dari pengontrolnya terdiri dari (1) elemen pengukuran adalah pressure transmitter (PT), (2) elemen pengontrol adalah pressure controller (PC), (3) dan untuk elemen pengendali akhir adalah pressure control valve (PCV atau PV).
         Untuk kasus tekanan rendah dan laju alir rendah, impelementasi pengontrolnya terintegrasi dalam satu perangkat yang biasa disebut pressure regulator.
Dalam melakukan konversi material, sistem proses perlu memiliki kondisi operasi tertentu. Peran pengendalian proses pada dasarnya adalah usaha untuk mencapai tujuan proses agar berjalan sesuai yang diinginkan. Pengendalian proses adalah bagian dari pengendalian automatik yang diterapkan di bidang teknologi untuk menjaga kondisi operasi agar sesuai yang diinginkan.

 III.            ALAT YANG DIGUNAKAN
1.      Satu set PCT 10 + Trimtool + Kabel
2.      Satu set PCT 14 + Kabel penghubung biru
Pengaturan Awal :
1.      Kalibrasi voltmeter dan process controller PCT 10
2.      Katup manual V1, V2, V3, V5 dan V6 : Posisi tertutup
3.      Katup manual V4 : Posisi terbuka



 IV.            LANGKAH KERJA
1.      Menghubungkan sensor tekanan ke bagian input signal conditioning menggunakan kabel penghubung biru dan output berupa 0-1 volt ke voltmeter seperti pada rangkaian.
2.      Menghubungkan suplai udara ke bagian inlet PCT 14, pastikan ada udara tekan mengalir.
3.      Memastikan katup V2 tertutup sehingga tidak ada udara yang melewati pipa proses (0 psi = P4) sensor akan mengukur tekanan minimum = 0 ps. Mengatur signal conditioning pada bagian ZERO dengan menggunakan Trimtool agar pembacaan di voltmeter menunjukkan 0,000 Volt.
4.      Membuka katup V2 sehingga pada P4 terbaca 8 psi, setelah tekanan stabil, atur signal conditioning pada bagian SPAN dengan menggunakan trimtool di voltmeter menunjukkan 1,000 Volt.
5.      Mengulangi langkah 3 seterusnya hingga pembacaan di voltmeter stabil.

·         Kalibrasi I/P converter terhadap katup kontrol
I/P converter akan dikalibrasi sehingga beroperasi dengan ketentuan sbg berikut:
-          Arus 4mA ke converter = 3 psig dari converter (P2) : Posisi katup terbuka
-          Arus 20mA ke conveter = 15 psig dari converter (P2) : Posisi katup tertutup
1.      Menutup katup V2, V3, V4, V5 dan V6, membuka katup V4 dan atur agar terdapat pembacaan 22 psig pada P1.
2.      Mengeset process controller pada mode Manual (lampu manual indikator hidup) dan pastikan Proposional Band pada harga 20%.
3.      Menghubungkan I/P converter ke output dari process controller seperti pada rangkaian gambar.
4.      Menghubungkan suplai udara ke inlet pipa proses, pastikan gauge P1 terbaca 22 psig, atur dengan membuka atau menutup V1 apabila perlu.
5.      Membuka penutup plastik yang menutup soket pengaturan ZERO dan SPAN pada I/P converter (Amati bahwa SPAN tertulis RANGE).
6.      Memasukkan harga 0% pada power output di process controller untuk memberikan output secara 4mA. Mengatur output ZERO pada I/P converter melalui soket ZERO untuk meberikan pembacaan 3 psig pada gauge P2. Posisi katup kontrol berada pada keadaan akan menutup (terbuka).
7.      Memasukkan harga 100% pada power output di process controller untuk memberikan setara 20mA. Mengatur output SPAN pada I/P converter melalui soket RANGE untuk memberikan pembacaan 15 psig pada gauge P2. Posisi katup kontrol berada pada keadaan tertutup.
8.      Mengulangi hingga tidak lagi diperlukan pengaturan SPAN dan ZERO.
9.      Setelah itu lakukan pemeriksaan katup kontrol pneumatik dengan cara mengatur katup V2 pada pembacaan 8 psig di gauge P4 dan output pada process controller = 0%. Katup terbuka.
10.  Mengganti output controller menjadi 100%, amati tekanan proses turun ke nol dan posisi katup tertutup. P4 terbaca 0 psig.

·         Percobaan Linearitas dan Histerisis
1.      Menutup katup V2, memasukkan harga 0% pada power output (Pr) dan pastikan output dari I/P converter memberikan harga pembacaan 3 psig pada gauge P2.
2.      Mengatur gara power output (Pr) naik secara bertahap dari 0-100% dengan interval 10%, catat tekanan yang terbaca pada gauge P2 untuk setiap perubahan. Kemudian ulangin langkah 2 kembali namun power output (Pr) turun bertahap dari 100-0% dengan interval 10%, catat harga terbaca pada gauge P2.

    V.            DATA PENGAMATAN
1.      Linearitas dan Histeritis Signal Conditioning
Data voltase pada setiap kenaikan dan penurunan tekanan pada V2 gouge P4
Tekanan
(PSI)
Voltase
(kenaikan tekanan)
Voltase
(penurunan tekanan)
0
2
4
6
8
10
0.001
0.242
0.566
0.861
1.132
1.439
0.001
0.276
0.528
0.801
1.129
1.439



2.      Linearitas dan Histeritis I/P Konverter
Data berupa harga tekanan pada setiap kenaikan dan penurunan power output
a.       Katup V2 pada pembacaan 8 psig di gouge P4
Power Output
(%)
Kenaikan Tekanan
(PSIG)
Penurunan Tekanan
(PSIG)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
8.0
8.0
8.0
8.0
8.0
7.8
7.5
7.2
7.0
6.0
5.9
8.0
7.9
7.9
7.7
7.5
7.3
7.0
6.9
6.2
5.9
5.5

b.      Katup V2 pada pembacaan 15 psig di gouge P4
Power Output
(%)
Kenaikan Tekanan
(PSIG)
Penurunan Tekanan
(PSIG)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
15.0
14.5
14.3
14.0
13.5
13.0
12.5
11.6
10.0
8.9
7.0
14.5
14.1
14.0
13.9
13.0
12.5
12.0
11.1
9.2
8.0
7.0


c.       Katup V2 pada pembacaan 6 psig di gouge P4
Power Output
(%)
Kenaikan Tekanan
(PSIG)
Penurunan Tekanan
(PSIG)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
6.0
6.0
6.0
6.0
6.0
6.0
6.0
6.0
5.9
5.4
5.1
6.0
6.0
5.9
5.9
5.9
5.9
5.8
5.8
5.4
5.1
5.1
















  1. ANALISA PERCOBAAN
Pada percobaan ini, dimana tujuannya adalah untuk mengkalibrasi sensor tekanan dan signal conditioning dan memeriksa linearitas dan histerisis dari sensor dan conditioning dan untuk mengkalibrasi I/P converter terhadap gerak katup kontrol dan memeriksa linearitas dan histerisis dari converter. Alat yang digunakan adalah PCT-14 yang menjadi tempat proses dan pengukuran, sedangkan alat PCT-10 sebagai controller, yaitu tempat dilakukannya evaluasi, baru kemudian memberikan perintah kepada elemen  kontrol akhir yang akan memberi gerakan perubahan yang efeknya langsung ke sistem (proses). Katup kontrol pneumatik memerlukan tekanan untuk bergerak menutup atau membuka. Tekanan berasal converter yang mengubah sinyal listrik dari proses controller PCT-10 menjadi sinyak tekanan penggerak katup I/P converter, yaitu alat yang mengubah arus listrik 4-20 mA dari output process controller PCT-10 menjadi sinyal 3-15 psig untuk input gerakan katup pneumatik.
Tranducer tekanan atau sensor tekanan ini digunakan untuk memberikan pembacaan tekanan dari jarak jauh suatu proses, penggunaannya memungkinkan pengendalian tekanan secara otomatis tanpa perlu adanya campur tangan operator untuk memberikan input ke controller. Sebelum dilakukan percobaan, converter harus dikalibrasi terlebih dahulu. Kalibrasi merupakan menstandarisasi alat ukur agar sesuai dengan harga atau nilai yang diminta dan ditentukan dengan tujuan untuk mengurangi kesalahan dalam pengukuran suatu variabel. Kalibrasi pada converter ini nantinya akan berpengaruh pada keluaran output dari proses controller pada saat melakukan percobaan lain yaitu linearitas, karakteristik dan respon sistem. Pada percobaan kali ini dilakukan percobaan linearitas dari converter tersebut untuk kemudian mendapatkan histeritis.
Pada PCT-14, tekanan proses di ukur oleh sensor tekanan kemudian dikondisikan di signal conditioning untuk diubah dari variabel proses tekanan 0-8 psi menjadi signal controller 4-20 mA. Signal output dari controller 4-20 mA kemudian masuk ke I/P converter untuk diubah menjadi signal tekanan 3-15 psig untuk menggerakan katup kontrol sehingga udara yang mengalir melalui pipa proses berubah. Signal conditioning juga perlu dikalibrasi terhadap I/P converter untuk memeriksa keadaan sebelum digunakan dan mencocokkan range operasinya, sehingga hasil pengukuran yang dilakukan menghasilkan angka yang lebih tepat dan akurat.
Setelah alat dikalirasi, kemudian dilakukan percobaan linearitas. Sensor tekanan dan I/P converter pada PCT 14 mempunyai output (keluaran) yang berubah secara linier (berbanding lurus) terhadap tekanan. Histerisis yang terjadi sangat kecil. Histerisis adalah kecenderungan sebuah instrumen (alat) untuk menghasilkan ouput yang berbeda untuk suatu harga input sewaktu input dihasilkan dari penambahan atau pengurangan harga sebelumnya. Misalkan input yang diberikan meningkat 0-100% dengan interval 10% maka hasil output nya akan mempunyai kecenderungan harga yang berbeda dengan harga input yang diulang menurun dari 100-0% dengan interval samam 10%. Selisih maksimal inilah yang disebut histerisis.
Perhitungan histeritis didapatkan dari jarak terjauh atara kedua grafik yang berada ditengah – tengahnya. Untuk histeritis signal conditioning didapatkan daerah netral untuk voltase adalah 0.485 volt dan tekanan 3.8 psi. Sedangkan histeritis I/P converter didapatkan daerah netral tekanan 2.2 psig dan power output 39.8 %.

  1. KESIMPULAN
Setalah dilakukan analisa pada percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa :
1.      PCT-14 terjadi proses pengukuran tekanan, sedangkan PCT-10 sebagai controller tempat dilakukannya evaluasi hasil pengukuran.
2.      Katup kontrol pneumatik sebagai elemen kontrol akhir yang memberikan gerakan perubahan yang efeknya langsung ke sistem.
3.      Tekanan berasal dari converter yang mengubah sinyal listrik dari proses controller PCT-10 menjadi sinyal tekanan penggerak katup I/P converter yaitu alat yang mengubah arus listrik 4-20 mA dari output proses controller PCT-10 menjadi 1-15 psig untuk input gerakan katup pneumatik.
4.      Aliran udara yang digunakan pada alat PCT-14 yaitu aliran udara proses dan aliran udara instrument.
5.      Dari perhitungan terhadap grafik linearitas dan histeritis signal conditioning didapatkan daerah netral untuk voltase adalah 0.485 volt. dan tekanan 3.8 psig
6.      Dari perhitungan terhadap grafik linearitas dan histeritis I/P converter didapatkan daerah netral pada P4 = 8 psi yaitu tekanan 2.2 psig dan power output 39.8 % ; P4=15 psi yaitu tekanan 3.3 psig dan power output 20.1% ; P4 = 6 psi yaitu tekanan 1.7 psig dan power output 30.1 %.
7.      Besarnya nilai tekanan mempengaruhi besarnya daerah netral.




DAFTAR PUSTAKA

Lestari, Sutini Pujiastuti. 2014. Penuntun Praktikum Pengendalian Proses. Palembang.
Politeknik Negeri Sriwijaya.

Read More..

Total Tayangan Laman