PENGENDALIAN TEKANAN (PCT-14)
Percobaan I : Kalibrasi Sensor Tekanan dan I/P Converter
A. 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.
B. 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.
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
C. Peralatan
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
D. Prosedur Kerja
a. Kalibrasi sensor tekanan dan signal conditioning
Setelah dikalibrasi diharapkan sensor tekanan memberikan keluaran sbb : Tekanan minimum = 0 psi = 0 volt dari signal conditioning
Tekanan minimum = 8 psi = 1 volt dari signal conditioning
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.
b. Linearitas dan Histerisis
1. Dimulai dengan menutup V2 dan pembacaan 0 psi pda P4, mencatat pembacaan di volmeter.
2. Menaikkan tekanan masuk dengan memutar katup V2 searah jarum jam sehingga sehingga P4 menunjukkan 2 psi, seteah stabil mencatat pembacaan pada volmeter.
3. Mengulangi langkah 2 dengan interval 2 psi hingga 8 psi, mencatat pembacaan di volmeter setelah didapat pembacaan stabil di P4.
4. Membuka katup V2 lebih besar dari 8 psi misal 10 psia, kemudian menutup katup perlahan sehingga didapat pembacaan 8 psi pada P4, menunggu hingga stabil dan mencatat pembacaan di voltmeter.
5. Menurunkkan tekanan proses dengan memutar katup V2 berlawanan arah jarum jam sehingga terjadi penurunan tekanan dengan interval 2 psi, mencatat harga voltmeter.
6. Dilakukan hingga katup V2 tertutup penuh mencatat pembacaan P4 dan di voltmeter.
7. Mengulangi prosedur diatas untuk : Harga minimum 0 psi
Harga minimum 4 psi
Harga maksimum pada pembukaan katup V2 8 psia Harga minimum 4 psia
c. 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.
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.
Katup kontrol pneumatik tidak mengisolasi tekanan secara total pada posisi tertutp, sejumlah kecil udara akan tetap keluar namun tidak mengurangi ketelitian alat.
d. 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.
E. Data Pengamatan
Tabel 1. Kalibrasi Sensor Tekanan dan Signal Conditioning
Tekanan
Kalibrasi Sensor Tekanan dan Signal Conditioning
Tabel 2. Linearitas Signal Conditioning
Grafik Linearitas dan Histeritis Signal Conditioning
Tabel 3. Linearitas dan Histeritis I/P Konverter Power
Output Tekanan Instrumen
Pr (%) P naik(Psi) P turun(Psi) ∆P
0 4,5 4,5 0
10 5 5 0
20 6 6,5 -0,5
30 7 7,5 -0,5
40 8 8,2 -,02
50 9,2 10,2 -1
60 10,2 11 -0,8
70 11,5 11,5 0
80 12,8 13,2 -0,4
100 15 15 0
Pada percobaan udara yang digunakan ada 2 jenis, yaitu udara proses dan udara instrumen. Dimana udara proses merupakan udara yang dialirkan melalui katup yang terhubung dengan pengukuran tekanan 0-8 Psi yang sebanding dengan 0-1 volt yang digunakan untuk proses. Sedangkan udara instrumen adalah udara yang dialirkan melalui katup yang tersambung dengan I/P converter yang berfungsi mengubah sinyal listrik dari proses controller menjadi tekanan yang terukur.
Pada kalibrasi sensor tekanan dan signal conditioning diharapkan tekanan minumum 0 psi keluaran 0 volt dari signal conditioning dan tekanan maksimum 8 psi keluaran 1 volt dari signal conditiong. Pada percobaan yang dilakukan mendekati nilai tersebut berarti alat yang digunakan masih dalam keadaan baik.
Dalam percobaan linearitas signal contioning yang diukur adalah tegangan (volt) dari perubahan tekanan. Pengukuran tegangan ini diukur di proses controller. Dari data percobaan diketahui bahwa semakin tinggi tekanan yang digunakan maka tegangan (volt) yang teukur juga semakin besar. Misalnya saja pada tekanan 0 psi tegangannya 0,168 Volt sedangkan pada tekanan 8 psi tagangan yang didapat adalah sebesar 0,943 Volt.
Dari grafik didapatkan garis lurus, hal ini disebabkan oleh kesensitifan alat terhadap perubahan sinyal yang terjadi dan harga voltase yang sulit stabil mengakibatkan dari alat yang keadaanya kurang baik.
Pada percobaan linearlitas I/P converter yang diukur adalah tekanan yang terbaca pada pengukuran tekanan, keadaan katup dan pengukur tekanan 0-8 Psi dari perubahan harga % Pr dari 0 – 100 %. Harga power output sebanding dengan tekanan yang terbaca pada pengukuran tekanan instrumen namun berbanding terbalik dengan terbuka dan tertutupnya katup pneumatik dan pengukuran tekanan proses. Hal ini diakibatkan karena pengukuran dalam keadaan reverse (r) sehingga bukaan katup akan berbanding terbalik dengan input yang dimasukan dari proses controller.
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulan beberapa hal yaitu :
- Alat PCT-14 merupakan alat yang digunakan untuk mengendalikan tekanan yang bekerja sama dengan alat PCT 10 sebagai elemen kontrol. - Semakin naik tekanan yang diberikan maka tegangan yang didapat juga
akan semakin tinggi sehingga didapat hubungan linear pada sensor tekanan dan signal conditioning.
- Harga power output sebanding dengan tekanan yang terbaca pada pengukuran tekanan instrumen namun berbanding terbalik dengan terbuka dan tertutupnya katup pneumatik dan pengukuran tekanan proses.
H. Daftar Pustaka
Jobsheet.2013. “Pengendalian Proses”. Palembang: Politeknik Negeri Sriwijaya.
I. Gambar Alat
