CONTROL VALVE 4.1 Pengetahuan Control Valve Control valve atau proportional valve adalah alat yang digunakan untuk memodifikasi aliran fluida atau laju tekanan pada sebuah sistem proses dengan menggunakan daya untuk operasinya. Valve ini digunakan oleh industri dalam banyak aplikasi. Control valve adalah elemen kontrol akhir yang paling umum digunakan untuk mengatur aliran bahan dalam sebuah proses. Pada suatu lup proses, hanya ada resistansi variable yang dikontrol, sedangkan resistansi berubah-ubah karena perubahan aliran pada sistem atau karena lapisan pipa dan permukaan dinding peralatan. Variasi resistansi ini tidak diinginkan dan harus dikompensasi dengan menggunakan control valve. Pada sebagain besar kasus, control valve diinginkan berubah secara kontinyu berdasarkan sinyal kontrol untuk mempertahankan kondisi mantap dari variable proses. Karena kemampuan jangkauan yang lebar sudah menjadi sifat bawaan dalam memilih ukuran control valve, maka terdapat beberapa pilihan yang dibuat, bergantung pada: - desain bodi - karakteristik aliran - jenis actuator - desain trim. Struktur dari control valve secara tipikal ditunjukkan pada Gambar 4.1.
4.2 Desain Bodi Bodi merupakan bagian dari control valve yang mempunyai saluran dimana aliran fluida akan diatur melalui saluran ini, dikenal sebagai valve seat. Atau dengan kata lain adalah bagian luar dari control valve yang berhubungan langsung dengan fluida. Bahan untuk bodi tidaklah sama untuk setiap penggunaan fluida, tergantung pada sifat fluida. Secara konstruksi, bodi terdiri dari tungkai pemutar, badan katup, plug dan packing. Berdasarkan pada fungsinya, bodi terdiri dari plug dan jenis–jenis katup. Konstruksi bodi biasanya sama untuk berbagai jenis katup, kecuali jika didesain khusus. Bahan metal yang digunakan untuk bodi valve diantaranya adalah: brass, bronze, copper, cast iron, ductile iron, monel, stainless steel dan steel. Sedangkan bahan plastik yang digunakan diantaranya adalah PVC dan CPVC. Pemilihan plug katup biasanya berhubungan dengan kemampuan katup, misalnya rangeability, kapasitas, kebocoran, tekanan dan gaya yang mem-pengaruhi. Tiap–tiap plug mempunyai karakteristik yang berbeda. Bentuk plug katup yang sering dipakai adalah bentuk bola, jarum dan piringan. Berdasarkan jumlah valve seat-nya, control valve dibedakan menjadi :
Single Seat♣ Pada single seat, tekanan bekerja pada saluran bagian bawah plug, sehingga menimbulkan gaya tekan ke atas pada stem. Kelebihan dari seat ini adalah dapat menutup dengan rapat dan dapat digunakan sebagai aliran proses tanpa kebocoran. edangkan kelemahannya adalah tidak ada keseimbangan gaya pada plug akibat dari tekanan yang bekerja satu arah.
• Double Seat Pada double seat, tekanan yang masuk dan keluar dapat diseimbangkan karena tekanan bekerja pada kedua plug dengan arah berlawanan. Kelebihan dari jenis ini adalah kapasitas aliran naik sampai 30% lebih besar dari single seat. Sedangkan kekurangannya adalah tidak dapat menutup dengan rapat.
Fitur dudukan (seats) diantaranya adalah: - metal-to-metal - o-ring atau soft seat - Class IV atau V - Class VI
4.3 Karakteristik Aliran Karakteristik aliran sebuah control valve adalah hubungan antara laju aliran yang melalui valve dan gerakan valve jika pergerakan bervariasi dari 0 hingga 100%. Jenis Karakteristik 1. Quick Opening • Sesuai untuk perubahan maksimum laju aliran pada gerakan valve yang pelan dengan hubungan yang hampir linier • Penambahan gerakan valve memberikan perubahan tereduksi sesaat pada laju aliran, dan jika plug valve mendekati posisi bukaan lebar, perubahan laju aliran mendekati nol. • Digunakan khususnya untuk keperluan on-off • Pada sistem ketinggian cairan, karakteristik ini digunakan untuk penambahan Δp dengan penambahan terkunci, Δp pada beban maksimum > 200% beban minimum Δp 2. Linier • Laju aliran proporsional secara langsung terhadap gerakan valve • Drop tekanan konstan • Pengatan valve akan sama di seluruh aliran ( penguatan valve adalah rasio perubahan penambahan laju aliran terhadap perubahan penambahan posisi plug valve) • Umumnya digunakan untuk pengontrolan ketinggian cairan dan untuk pengontrolan aliran tertentu yang membutuhkan penguatan konstan • Penurunan Δp dengan penambahan beban, Δp pada beban maksimum > 20% beban minimum Δp pada sistem ketinggian cairan • Penambahan Δp dengan penambahan beban, Δp pada beban maksimum > 200% beban minimum Δp pada sistem ketinggian cairan • Pada proses kontrol aliran, karakteristik ini digunakan untuk proporsional terhadap aliran dengan jangkauan set point aliran yang lebar, jika lokasi control valve seri dan bypass terhadap elemen pengukuran • Pada sistem kontrol tekanan, karakteristik ini digunakan untuk proses gas, volume besar ( proses memiliki penampung, sistem distribusi ata jalur transmisi melampaui 100 ft dari volume pipa nominal) dan penurunan Δp dengan penambahan beban, Δp pada beban maksimum > 20% beban minimum Δp. 3. Equal Percentage • Dengan aliran kecil, perubahan laju aliran akan menjadi kecil • Dengan aliran besar, perubahan laku aliran akan menjadi besar • Pada sistem ketinggian cairan, karakteristik ini digunakan untuk penurunan Δp dengan penambahan beban, Δp pada beban maksimum <> 100 : 1 • Standard butterfly valve : 10 : 1 hingga 20 : 1 • Pinch & diaphragm valve : < 5 : 1 Berdasarkan supply udara yang diberikan, aksi contro valve dibedakan menjadi dua, yaitu: - Air To Open (ATO) Bila ada sinyal masukan, maka control valve akan membuka, sehingga dalam keadaan normal contro valve akan menutup (close) atau fail close (FC). - Air To Close (ATC) Bila ada sinyal masukan, maka control valve akan menutup, sehingga dalam keadaan normal contro valve akan membuka (open) atau fail open (FO). Pemilihan ATO atau ATC disesuaikan dengan safety operation pada keadaan instrument-air supply failure (kegagalan angin). Contoh :
Control valve pada tower vapour line untuk tower top pressure control, dipilih air to close (ATC). Kemudian control valve pada fuel untuk burner dipilih air to open (ATO). 4.7 Penentuan Control Valve Control valve dibutuhkan untuk menangani segala jenis fluida pada temperatur dari jangkauan kriogenik ). Oleh karena itu, pemilihan°F (538°(temperatur rendah) hingga 1000 pemasangan bodi control valve membutuhkan pertimbangan khusus untuk menghasilkan kombinasi yang paling mungkin dari jenis bodi valve, bahan, dan desain konstruksi trim. Persyaratan kapasitas dan jangkauan tekanan operasi sistem harus juga dipertimbangkanan dalam pemilihan control valve. Informasi berikut harus diperoleh untuk memilih control valve: • Jenis fluida yang dikontrol • Temperatur fluida • Viskositas fluida • Berat spesifik (spesifik gravity) fluida • Kapasitas aliran yang dibutuhkan (maksimum dan minimum) • Tekanan inlet pada valve (maksimum dan minimum) • Tekanan outlet (maksimum dan minimum) • Drop tekanan selama kondisi aliran normal • Drop tekanan pada kondisi shut off • Tingkat noise tekanan yang diijinkan • Derajat superheat atau terjadinya flashing • Ukuran pipa inlet dan outlet serta penjadwalan. • Jumlah jenis valve • Kuantitas yang diperoleh • Ukuran valve • Konstruksi bodi valve (angle, botterfly, dsb) • Bahan bodi (besi dengan jenis ASTM A126 kelas B, WCB dengan grade ASTM A216, dll) • Koneksi akhir dan rating (screwed, ANSI class 600 RF flanged, ANSI class 1500 RTJ flanged, dll) • Jenis plug valve (quick opening, linier, equal percentage) • Jenis aksi plug valve (push down to close atau push down to open) • Ukuran port (penuh atau dibatasi) • Bahan trim valve yang diperlukan • Aksi yang diinginkan pada kondisi kegagalan udara (valve to open, close atau retain last controlled position) • Aksi aliran (aliran cenderung untuk membuka valve atau aliran cenderung untuk menutup valve) • Ukuran aktuator yang dibutuhkan • Suplai udara instrumen yang tersedia • Jenis Bonnet (bellow seal atau extension) • Aksesori yang dibutuhkan (positioner, handwheel, dll) • Sinyal instrumen (3 hingga 15 psi, 4 hingga 20 mA, dll) Terdapat banyak pilihan untuk konfigurasi akhir control valve, diantaranya adalah: - threaded - socket-weld atau buttweld - push on - solder end - clamp - grooved end - flangeless wafer-style - lugged - mechanical joint - flanged
