//
you're reading...
Instrumentation

Mengenal instrumentasi 06 – Pneumatic device (Pneumatic valve positioner)

Pneumatic Valve Positioner.

Positioner adalah semacam relay udara yang berfungsi untuk menghilangkan hysterisis, pengaruh friction serta pressure drop yang dapat mengganggu kerja control valve. Positioner bekerja memastikan sinyal input dari controller akan linear dengan posisi bukaan control valve.

Positioner juga dapat berfungsi sebagai penguat sinyal atau volume booster. Sinyal low pressure dari controller akan dikuatkan (multiply) menuju actuator agar posisi valve membuka/menutup dengan presisi.

Sebagian positioner dikombinasikan dengan I/P converter untuk mengakomodasi sinyal electronic. Dewasa ini semakin umum dipakai positioner berbasiskan HART (Highway Addressable Remote Transducer). Keuntungan utama sistem HART ini adalah dari remote diagnostic dan troubleshooting. Pada modul ini hanya akan dibahas tentang pneumatic valve positioner dari jenis Fisher seri 3610 dan 3582.

Valve positioner type 3610 dan 3582

1.    Fisher 3610

Positioner seri 3610J dan 3610JP dapat digunakan untuk single dan double acting actuator.

  • Prinsip kerja

Pada posisi direct acting, input sinyal dari controller diarahkan ke cavity A pada modul input. Kenaikan sinyal menyebabkan gaya downforce pada summing beam, membuatnya bergerak berlawanan dengan arah jarum jam. Gerakan ini mendorong flapper maju mendekati nozzle dan membuat tekanan nozzle meningkat. Kenaikan tekanan nozzle akan membuat relay beam bergerak searah jarum jam, membuat relay B meningkatkan tekanan upper cylinder dan relay A membuang tekanan lower cylinder dari actuator.

Skematik positioner type 3610JP pada double acting actuator

Tekanan actuator akan membuat rotary shaft memutar searah jarum jam, menyebabkan feedback lever bergerak pivot searah jarum jam, dan gaya pada summing beam meningkat. Gaya yang melawan downward force dari summing beam ini akan terus meningkat hingga tercapai kesetimbangan. Pada titik inilah valve shaft berada pada posisi yang benar sesuai dengan sinyal input.

  • Pengaturan dan setting

- Minor loop gain adjustment

Untuk control valve komplit, minor loop gain adjustment sudah di set oleh manufaktur sesuai dengan ukuran dan jenis actuator. Untuk pemasangan terpisah, setting ini perlu diulang dengan cara mengukur jarak X sesuai dengan actuator type/size seperti pada gambar dan tabel berikut:

Minor loop gain adjustment

Prosedur:

  1. Lepaskan keempat sekrup penutup cover
  2. Ukur jarak antara gain adjustment plate dengan flexure adjustment sesuai gambar diatas.
  3. Jika tidak sesuai dengan type/size actuator, longgarkan sekrup adjuster dengan menggunakan kunci L (hex screw),  lalu geser flexure adjustment sehingga berjarak sesuai nilai pada tabel.
  4. Kencangkan kembali sekrup tersebut dan coba reaksi positioner
  5. Ulangi langkah 3 jika diperlukan

- Coarse span adjustment

Untuk mendapatkan coarse span adjustment yang tepat, tentukan range span sinyal input. Gunakan tabel pada gambar dibawah. Untuk mendapatkan nilai yang tepat. Contohnya: input 3 – 15 psi memiliki span 12 psi (15 – 3 = 12), maka range spring harus berada pada lubang nomor 3.

Coarse span adjustment

Calibration adjustment

- Zero dan span adjustment

Untuk prosedur ini perhatikan gambar diatas

  1. Hubungkan positioner dengan supply pressure
  2. Berikan tekanan rendah sesuai range sinyal instrumen (untuk range 3 – 15 psi, berikan 3 psi,)
  3. Atur sekrup zero adjustment hingga actuator berada tepat pada posisi awal stroke (fully closed atau fully open tergantung fail-save position)
  4. Berikan tekanan tinggi (15 psi). Jika gerakan actuator kurang atau lebih dari titik maksimumnya, atur sekrup fine span.
  5. Ulangi langkah 3 dan 4 sehingga diperoleh stroke actuator yang sesuai dengan sinyal instrumen.

2.   Fisher 3582

Positioner 3582 umumnya dipakai pada spring diaphragm actuator. Positioner jenis ini juga mempunyai pilihan characterized cam yang memungkinkan perubahan karakteristik flow tanpa perlu mengubah mekanisme valve.

Ilustrasi skematik positioner 3582

  • Prinsip kerja

Ilustrasi skematik dari positioner 3582 diperlihatkan pada gambar dibawah ini. Sinyal input dari controller dihubungkan ke bellows yang akan mengembang dan menggerakkan beam. Beam ini bergerak untuk mendorong flapper lebih dekat ke nozzle. Tekanan nozzle akan bertambah, melalui proses relay, akan menyebabkan output ke actuator meningkat. Kenaikan tekanan di actuator akan mendorong stem dan gerakan ini dikembalikan (feedback) ke beam melalui sebuah cam. Bila cam berputar, beam akan bergerak disekitar feedback axis yang menggerakkan flapper perlahan-lahan menjauhi nozzle. Tekanan nozzle berkurang dan mengurangi tekanan output pada actuator. Gerakan stem berlanjut mendorong flapper menjauh dari nozzle hingga keseimbangan tercapai.

  • Characterized cam

Cam pada positioner berfungsi untuk memodifikasi karakteristik flow (lihat modul sebelumnya). Ketika dirakit di pabrik pembuat, positioner 3582 sudah dilengkapi dengan linear cam (cam A). Tersedia cam B dan C untuk mendapatkan karakteristik flow seperti terlihat pada kurva dibawah ini.

Kurva karakteristik flow berdasarkan jenis cam

  • Positioner bypass

Positioner 3582 dilengkapi tuas bypass (bypass lever). Menggeser tuas bypass ke posisi positioner akan menyebabkan sinyal input melalui positioner kemudian ke actuator. Menggeser tuas ini ke posisi bypass, akan membuat sinyal input langsung menuju actuator.

Pada posisi reverse acting, tuas bypass harus di-lock pada posisi positioner. Ini untuk mencegah efek perubahan mendadak pada posisi valve dan membuat sistem upset. Pada aplikasi di lapangan, menggeser tuas bypass hanya boleh dipakai pada mode direct acting, dan teknisi harus memahami proses keseluruhan.

  • Perubahan positioner action

Posisi dari flapper assembly pada beam menentukan aksi dari positioner. Seperti yang terlihat pada gbr dibawah beam adjusment, beam terbagi dalam dua kuadran, yaitu DIRECT dan REVERSE. Perubahan dari direct acting ke reverse acting dapat langsung dilakukan dengan menggeser posisi flapper assembly ke arah yang berlawanan.

  • Pengaturan dan setting

- Prosedur beam alignment

Lakukan prosedur berikut ini:

  • Lepaskan tubing dari positioner dan berikan tekanan supply secara manual sehingga actuator berada pada posisi mid travel
  • Pastikan tanda indeks 0 degree pada rotary shaft arm tegak lurus dengan tanda indeks pada case seperti pada gambar berikut. Lalu atur posisi travel pin agar sesuai dengan travel indeks pada rotary shaft arm.

Letak dan alignment rotary shaft arm

  • Longgarkan nozzle lock nut dan putar nozzle searah jarum jam pada posisi paling rendah. Lalu putar  nozzle keluar (berlawanan jarum jam) kira-kira 2 putaran dan kencangkan locknut.
  • Lepaskan tekanan, dan hubungkan kembali tubing dari positioner ke actuator.
  • Berikan sinyal input dari positioner dan set pada mid range (contoh untuk 3 – 15 psi, set pada 9 psi)
  • Geser rangkaian flapper pada skala 0 pada beam. Indeks 0 degree pada rotary shaft arm harus sejajar dengan tanda indeks pada case seperti gbr diatas. Jika tidak longgarkan locknut follower dan adjust agar rotary shaft arm sejajar dengan tanda indeks pada case. Kencangkan kembali locknut.
  • Geser posisi flapper pada skala 10 pada sisi direct acting beam. Tanda 0 degree pada rotary shaft harus sejajar dengan tanda indeks pada case seperti gbr diatas. Jika tidak longgarkan rangkaian bellows pivot pin sehingga tanda 0 degree sejajar.

Beam alignment

  • Geser posisi flapper ke kiri pada skala 10 pada sisi reverse acting beam. Tanda 0 degree pada rotary shaft harus sejajar dengan tanda indeks pada case seperti gbr diatas (Letak dan alignment rotary shaft arm). Jika tidak longgarkan rangkaian bellows pivot pin sehingga tanda 0 degree sejajar.
  • Ulangi langkah 6, 7, dan 8 untuk memperoleh hasil maksimal. Setelah semua benar maka langkah kalibrasi baru dapat dilakukan.

- Kalibrasi zero dan span

Lakukan prosedur berikut ini:

  1. Matikan supply pressure menuju positioner. Beri tekanan sinyal input sehingga berada pada nilai midrange.
  2. Geser flapper assembly kira-kira pada skala 6 pada quadrant yang sesuai dengan operasi (direct atau reverse). Berikan supply ke valve positioner. Tanda 0 degree harus sejajar dengan tanda pada case. Jika tidak, periksa lingkage mungkin longgar atau instalasi cam tidak benar. Lakukan minor adjustment ketinggian nozzle untuk memperbaiki hubungan antara sinyal input dengan titik awal travel.
  3. Berikan sinyal input rendah (misal 3 psi). Longgarkan nozzle locknut dan adjust nozzle hingga actuator bergerak sesuai dengan posisi yang diharapkan. Prosedur ini disebut juga zero trim adjustment.
  4. Berikan sinyal input tinggi (misal 15 psi) dan perhatikan pergerakan stem. Jika stem travel kurang dari yang diharapkan, tambah dengan menggeser flapper assembly ke nilai yang lebih tinggi pada beam. Jika stem travel berlebih, kurangi dengan menggeser flapper assembly ke nilai yang lebih rendah. Prosedur ini disebut juga span adjustment.
  5. Ulangi langkah 3 dan 4 sehingga dicapai travel yang benar. Setiap kali posisi flapper diubah (step 4), maka step 3 juga harus diulangi untuk mendapatkan nilai zero yang tepat.

About ekoharsono

Just a simple person....that's all

Discussion

2 thoughts on “Mengenal instrumentasi 06 – Pneumatic device (Pneumatic valve positioner)

  1. trimakasih pak eko atas blog nya yang sangat membantu…
    salam kenal…

    Posted by Prabowo | January 30, 2014, 8:12 PM
  2. mantap, makasih banyak Abang,,

    Posted by renol snegor | August 17, 2014, 2:48 PM

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 52 other followers

%d bloggers like this: