PENGGUNAAN LEVEL RADAR TRANSMITTER
PADA PENGONTROLAN LEVEL AIR TANGKI BOILER
BATUBARA (APLIKASI PT. SOCI)
OLEH :
IRWAN WIRA PERDANA NIM. 02 523 035
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM DIPLOMA-IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
PENGGUNAAN LEVEL RADAR TRANSMITTER
PADA PENGONTROLAN LEVEL AIR TANGKI BOILER
BATUBARA (APLIKASI PT. SOCI)
Oleh :
IRWAN WIRA PERDANA NIM. 02 5203 035
Disetujui Dan Disahkan Oleh :
Dosen Pembimbing Karya Akhir
Ir. Mustafrind Lubis Nip. 131 353 117
Diketahui Oleh :
Ketua Program Studi Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik
ABSTRAK
Pada suatu pabrik atau industri agar suatu proses dipabrik tersebut dapat berjalan dengan baik harus didukung dengan peralatan yang baik pula. Salah satu diantara peralatan tersebut adalah alat ukur, karena alat ini berguna untuk membantu mengontrol jalannya proses pada suatu pabrik agar dapat berjalan sesuai dengan yang telah ditentukan.
Sebagai salah satu contoh pada suatu pembangkit listrik tenaga uap yang terdapat dipabrik PT.SOCI, untuk mengatur tinggi rendahnya level air pada tangki boiler batubara, diperlukan suatu alat ukur yang dapat membantu mengontrol tinggi rendahnya level air pada tangki boiler batubara. Yang apabila level air pada tangki dibawah level yang telah ditentukan, dapat berakibat pada terhentinya suplai energi listrik dan proses pengolahan pada pabrik.
Maka untuk itu diperlukan suatu alat ukur yang berguna untuk membantu proses pengontrolan level air pada tangki boiler batubara. Sehingga proses pada tangki dapat berjalan dengan seharusnya dan suplai energi listrik serta proses pengolahan pada pabrik dapat berjalan dengan lancar.
KATA PENGANTAR
Assalamualikum, puji dan sukur Penulis panjatkan kepada kehadirat Allah SWT karena atas berkat rahmat dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya akhir ini. Dan tidak lupa juga seiring salawat dan salam penulis ucapakan kepada junjungan kita nabi besar Muhammad SAW.
Adapun penulisan pada karya akhir ini adalah berdasarkan hasil pengamatan dan penelitian yang penulis dapatkan tentang penggunaan Level Radar Transmitter pada proses pengontrolan level air yang terdapat pada tangki boiler batubara, yang mana merupakan bagian pembangkit listrik tenaga uap di PT.SOCI Medan. Karena hal tersebut diatas maka Penulis memilih judul untuk karya akhir ini dengan judul “Penggunaan Level radar Transmitter Pada Pengontrolan Level Air Tangki Boiler Batubara”.
Selama penulisan karya akhir ini penulis mendapat dukungan, dan banyak bantuan serta masukan dari beberapa pihak. Maka pada kesempatan ini Penulis ingin mengucapakan terimakasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Keluargaku yaitu kedua orang tua yaitu ayahku Alm.Indra Hadi Kesuma dan ibuku Rahmawati Dalimunthe, serta kedua adikku Julia Dwi Kartika dan Erwin Novtriansyah. Yang telah memberikan semagat, dukungan moril dan meteril serta do’a kepadaku.
2. Bapak Ir.Mustafrind Lubis selaku Dosen Pembimbing Karya Akhir. 3. Bapak Ir. Nasrul Abdi. MT selaku Ketua Program Diploma-IV
4. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan selaku Koordinator Program Diploma-IV Teknologi Instrumentasi Pabrik.
5. Bapak Rahmat Fauzi. ST. MT selaku Sekretaris Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik.
6. Seluruh staf pengajar serta pegawai administrasi di Fakultas Teknik USU.
7. Seluruh teman – temanku di Program Teknologi Instrumentasi Pabrik, khususnya stambuk 2002.
8. Seluruh staf/karyawan PT.SOCI, khususnya Bapak Roberto, Rihot, dan Irvan, yang telah bayak membantu Penulis pada penulisan Karya Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih belum sempurna dan masih banyak kekurangan. Disebabkan terbatasnya pengetahuan penulis. Maka untuk itu Penulis mengharapkan kritik dan sarannya sehingga Karya Akhir ini dapat sempurna sesuai apa yang diharapkan. Selain itu Penulis berharap karya akhir ini dapat bermamfaat bagi penulis dan pembaca pada umumnya.
Penulis
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Abstrak ……….. i
Kata pengantar ………. ii
Daftar Isi ..………. iv
Daftar Gambar ………. vii
Daftar Tabel ……….. ix
BAB I Pendahuluan I.1. Latar Belakang Masalah ...………. 1
I.2. Tujuan Karya Akhir ……… 2
I.3. Tinjauan Umum ……….. 2
I.4. Rumusan Masalah ………... 4
I.5. Batasan Masalah ………. 4
I.6. Metode Penulisan ……… 5
I.7. Sistematika Penulisan ……….. 5
BAB II Landasan Teori II.1. Teori Pengukuran Level ………. 7
II.2. Alat – alat Ukur Level ……… 8
II.2.1 Gelas Penunjuk ……… 8
II.2.2 Pelampung ………..…….. 9
II. 3. Teori Level Radar Transmitter ……… 10
II.3.2. Level Radar Transmitter Micropilot M FMR 240
(Endress Hauser) ………. 15
II.3.3. Transmitter ……… 21
1. Transmitter Pneumatik ……… 21
2. Transmitter elektrik ………. 22
II.3.4. Alat – Alat Pendukung Pengontrolan ……… 24
1. Digital Indicating Controler (Yokogawa UT – 351) …………... 24
2. Control Valve ( Yamatake Top guide Single Seated Control Valve (Model HTS/ Yamatake – Honeywell)) ………. 30
II.3.6 Teori Kontrol ………... 35
1. Mamfaat Sistem Kontrol ……….. 35
2. Pengelompokan Sistem Kontrol ………... 35
BAB III LEVEL RADAR TRANSMITTER III.1. Prinsip kerja ……….. 39
III.2. Kontruksi Alat Dan Keterpasangan ……….. 40
III.2.1 Kontruksi Alat ………... 40
III.2.2 Keterpasangan Micropilot M FMR 240 .………... 44
III.3 Cara Kerja Micropilot M FMR 240 ……….. 45
III.4 Data Teknis ………... 46
III.5 Data pengukuran ………... 47
BAB IV Proses Pengontrolan Level
IV.1 Penggunaan Level Radar Transmitter Pada Pengontrolan Level Air
Tangki Boiler Batubara……….... 53
IV.2 Proses Pengontrolan Level ……….. 53
IV.2.1 Settingan Parameter ……….. 54
a. LRT Micropilot M FMR 240 ………. 54
b. Digital Indicating Controler (DIC) UT 351 ……….. 56
IV.2.2 Proses Pengisian Air Pada Tangki ……… 57
IV.2. Proses Pengontrolan Level ……….. 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ……… 63
V.2 Saran ……….. 64 Daftar Pustaka
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gelas Penunjuk ……… 8
Gambar 2.2 Pelampung ………... 9
Gambar 2.3 Spectrum Gelombang Elektromagnettik ………. 11
Gambar 2.4 Micropilot M FMR 240 ……….. 16
Gambar 2.5 Pengukuran Level Pada Tangki ……….. 17
Gambar 2.6 Beam Diameter ………... 19
Gambar 2.7 Sistem Konektivitas FMR 240 Dengan Beberapa Peralatan …….. 20
Gambar 2.8 Force Balancing Transmitter Tipe Pneumatik ……… 21
Gambar 2.9 Force Balancing Transmitter Tipe Elektrik ……… 23
Gambar 2.10 Digital Indicating Controler Tipe UT – 351 ……… 24
Gambar 2.11 Wiring Terminal Digital Indicating Controller UT – 351 ……… 27
Gambar 2.12 Input Wiring Dari UT – 351 ………. 28
Gambar 2.13 Control Valve Model HTS ………... 32
Gambar 2.14 Terminal Connection Control Valve Model HTS ……… 33
Gambar 3.1 Kontruksi Micropilot M FMR 240 ………. 41
Gambar 3.2 Terminal Modul /Power Supply Board ……….. 42
Gambar 3.3 Display Micropilot M FMR 240 ……… 43
Gambar 3.4 Keterpasangan Micropilot M FMR 240 ………. 44
Gambar 4.1 P& ID Peralatan Pada Proses Pengontrolan Level Air Pada Tangki Boiler Batubara ……….... 58
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Radar Frekuensi Band ……… 12
Tabel 2.2. Ukuran Antena Pada FMR 240 ………. 18
Tabel 2.3. Beam Angel ……… 20
Tabel 3.1. Pengukuran Level ………... 47
Tabel 4.1. Settingan Parameter LRT Micropilot M FMR 240 ……… 54
ABSTRAK
Pada suatu pabrik atau industri agar suatu proses dipabrik tersebut dapat berjalan dengan baik harus didukung dengan peralatan yang baik pula. Salah satu diantara peralatan tersebut adalah alat ukur, karena alat ini berguna untuk membantu mengontrol jalannya proses pada suatu pabrik agar dapat berjalan sesuai dengan yang telah ditentukan.
Sebagai salah satu contoh pada suatu pembangkit listrik tenaga uap yang terdapat dipabrik PT.SOCI, untuk mengatur tinggi rendahnya level air pada tangki boiler batubara, diperlukan suatu alat ukur yang dapat membantu mengontrol tinggi rendahnya level air pada tangki boiler batubara. Yang apabila level air pada tangki dibawah level yang telah ditentukan, dapat berakibat pada terhentinya suplai energi listrik dan proses pengolahan pada pabrik.
Maka untuk itu diperlukan suatu alat ukur yang berguna untuk membantu proses pengontrolan level air pada tangki boiler batubara. Sehingga proses pada tangki dapat berjalan dengan seharusnya dan suplai energi listrik serta proses pengolahan pada pabrik dapat berjalan dengan lancar.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Masalah
Pada suatu industri penggunaaan peralatan instrumentasi merupakan hal
yang sangat penting dalam mendukung jalannya proses dalam suatu pabrik. Untuk
itu peralatan tersebut harus dapat memghasilkan hasil pengukuran dengan baik.
Beberapa parameter yang menjadi dasar bahan pengukuran dalam jalannya proses
yaitu pressure (tekanan), temperature (suhu), level (tinggi permukaan), flow (aliran).
Salah satu dari keempat parameter diatas adalah pengukuran level. Yang
dimaksud dengan pengukuran level disini adalah untuk mengetahui volume atau
berat dari cairan yang ada didalam suatu tangki. Untuk mendapatkan hasil
pengukuran level yang baik, peralatan instrumentasi harus memiliki ketelitian
yang tinggi sehingga hasil pengukuran yang didapatkan betul – betul presisi.
Selain itu hasil pengukuran level tesebut akan berguna untuk proses pengaturan
level tersebut dan masukan bagi peralatan kontrol.
Maka untuk itu digunakan Level Radar Transmitter (Micropilot M/ FMR
240), disini Level Radar Transmitter digunakan untuk mengukur level pada tangki air boiler batubara. dan sebagai salah satu bagian dari komponen pengontrolan
level. Agar pengontrolan level dapat dilakukan, maka Level Radar Transmitter
harus didukung dengan peralatan lain, sehingga pengontrolan level dapat
I.2. Tujuan Karya Akhir
Adapun tujuan dari karya akhir ini adalah
1. Untuk memenuhi syarat menyelesaikan masa studi sebagai mahasiswa
program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Industri.
2. Mengetahui dan memahami cara kerja Level Radar Transmitter dan
penggunaannya sebagai alat ukur, serta penggunaannya pada proses
pengontrolan level air pada tangki boiler batubara.
I.3. Tinjauan Umum
Level Radar Transmitter merupakan salah satu dari perkembangan teknologi dibidang instrumentasi, khususnya pada pengukuran level fluida.
Dengan menggunakan Level Radar Transmitter hasil pengukuran yang didapat
lebih presisi dan dalam melakukan pengukuran, alat ukur tidak perlu berhubungan
langsung dengan objek yang akan diukur.
Perbedaan Level Radar Transmitter dengan alat ukur lainnya adalah pada
alat ini menggunakan metode pengukuran dengan menggunakan gelombang
mikro, untuk mendeteksi ketinggian level air yang terdapat pada tangki boiler
batubara. Disini Level Radar Transmitter berfungsi sebagai alat ukur, yang hasil
pengukurannya berupa sinyal elektrik (4 mA – 20 mA), sehingga dapat langsung
diteruskan keperalatan kontrol yang menggunakan sinyal elektrik sebagai sinyal
inputnya.
Pada alat ini mengaplikasi sistem radar pada proses pemancaran dan
penerimaan gelombang yang digunakan untuk mendeteksi level air. Dimana
yang akan diukur, ketika gelombang yang dipancarkan tadi menjangkau objek
yang akan diukur dengan suatu tetapan dielektrik yang berbeda, dan sebagian dari
gelombang tersebut dipantulkan kembali ke pemancar dan diterima oleh sistem
radar melalui antenna dengan waktu yang berbeda dan sebanding dengan jarak
pancaran gelombangnya terhadap objek yang akan diukur. Dan selanjutnya
gelombang tersebut diteruskan kebagian elektronik dan diproses oleh
mikroprosesor berdasarkan tingkatan gema yang dihasilkan dari refleksi
gelombang yang diterimanya, dan hasilnya berupa arus listrik sebesar 4 mA – 20
mA yang mewakili pengukuran 0% -100%.
Dan alat ini dapat beroperasi dengan suplai tegangan yang kecil yaitu
24Volt DC, yang mana suplai tegangan dari power supply dihubungkan ke
terminal conection yang terdapat pada bagian housing. Dan menghasilkan gelombang pada frekuensi gelombang sekitar 26 GHz. Pada alat ini terdiri dari
beberapa bagian besar yaitu antena (berbentuk corong), antena conection, dan
housing (pada bagian ini terdapat display yang berupa tampilan digital beberapa komponen lainya).
Hasil pengukuran level radar transmitter ini nantinya akan diteruskan ke
DIC (Digital Indicating Controler) UT – 351, dimana alat ini akan mengatur
bukaan contol valve berdasarkan hasil pengukuran yang diterima dari level radar
transmitter. Disini DIC UT – 351 mempunyai batasan nilai minimum level sesuai dengan settingan yang telah ditentukan. Sehingga proses pengontrolan level dapat
I.4. Rumusan Masalah
Bagaimana metoda pengukuran level fluida menggunakan Level Radar
Transmitter (Micropilot M/FMR 240)
Bagaimana cara kerja Level Radar Transmitter (Micropilot M/FMR 240).
sebagai alat ukur dan penggunaanya pada proses pengontrolan level.
Bagaimana proses pengontrolan level pada tangki boiler batubara.
I.5. Batasan Masalah
Mengigat masalah yang akan diangkat sebagai karya akhir ini mempunyai
ruang lingkup yang relatif luas, maka penulis membatasi masalah karya akhir ini
pada :
Hanya membahas prinsip kerja, cara kerja Level Radar Transmitter.
Bentuk keterpasangan alat dan P&ID (Piping & Instrument Diagram).
Tidak membahas secara mendetail alat – alat pendukung proses
pengontrolan dan fungsi peralatan tersebut pada pengontrolan level
Hanya membahas penggunaan Level Radar Transmitter pada proses
pengontrolan level air.
I.6. Metode Penulisan
Metode penulisan yang dipergunakan dalam penulisan Karya Akhir ini
antara lain sebagai berikut:
1. Dengan mempelajari teori dan pengamatan langsung di lapangan serta
melakukan diskusi dengan pembimbing dilapangan dan juga operator di
bagian pembangkit listrik tenaga uap sewaktu melaksanakan kerja praktek
di PT.SOCI Medan.
2. Melakukan diskusi dengan Dosen Pembimbing Fakultas.
3. Dengan mencari buku-buku referensi dari beberapa pustaka yang dapat
menunjang penyusunan Karya Akhir.
I.7. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dalam penulisan karya akhir ini, maka
penulis membuat suatu sistematika penulisan. Sistematika penulisan ini
merupakan urutan bab demi bab termasuk isi dari sub – sub babnya. Adapun
sistematika pembahasan tersebut adalah sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang pemilihan judul, tujuan
karya akhir, Tinjauan umum, rumusan dan batasan masalah,
metode penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini menjelaskan tentang teori-teori level, alat-alat ukur level,
M/FMR 240), dan teori alat-alat pendukung dalam proses pengontrolan level air pada tangki boiler batubara.
BAB III : Level Radar Transmitter (Micropilot M/FMR 240)
Bab ini berisikan penjelasan mengenai Level Radar Transmitter
(Micropilot M/ FMR 240), prinsip kerja, kontruksi alat, gambar ketepasangan peralatan, cara kerja alat, data teknis.
BAB IV : PROSES PENGONTROLAN LEVEL
Bab ini menjelaskan proses pengontrolan level, gambar P&ID,
flowchart, penggunaan Level Radar Transmitter (Micropilot M/ FMR 240) pada pengontrolan level air pada tangki boiler batubara, settingan parameter.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran yang dapat
diambil penulis dari pengamatan dilapangan dan pada waktu
BAB II
LANDASAN TEORI
II.1. Teori Pengukuran Level
Maksud dari pengukuran level adalah untuk mengetahui volume atau berat
dari suatu cairan yang ada didalam tangki tersebut. Ada dua cara utama untuk
mengukur tinggi permukaan cairan, yaitu :
a. Pengukuran langsung
b. Pengukuran tidak langsung
Selain itu untuk menentukan tinggi permukaan cairan dapat juga dipergunakan
cara :
a. Listrik
b. Isotop
c. Ultrasonik dll.
Adapun yang dimaksud dengan pengukuran secara langsung adalah untuk dapat
mengetahui level dari objek yang akan diukur, kita harus berada dekat dengan
objek yang akan diukur selain itu alat ukur yang digunakan harus kontak langsung
dengan objek yang akan diukur. Sebagai contoh : Gelas penunjuk dan pelampung.
Dan yang dimaksudkan dengan pengukuran tidak langsung yaitu kebalikan dari
pengukuran secara langsung, disini untuk mengetahui tinggi level objek yang
akan diukur alat ukur tidak kontak langsung dengan objek yang akan diukur tetapi
Contoh dari pengukuran tidak langsung adalah sistem gelembung udara, sistem
kotak difragma, sistem jebakan udara, manometer pipa U.
II.2. Alat – Alat Ukur Level
II.2.1 Gelas Penunjuk
Pada Gambar 2.1 menunjukkan penggunaan gelas penunjuk pada
pengukuran level. Dimana gelas penunjuk ini berhubungan dengan cairan didalam
tangki dan diletakkan disamping tangki yang berisi cairan. Menurut hukum bejana
berhubungan, tinggi tangki dan gelas penunjuk selalu sama. Untuk dapat melihat
tinggi permukaan ini, cairan yang akan diukur harus bening tidak boleh
keruh karena akan mengganggu penglihatan pada gelas penunjuk. Yang sangat
dihindari dari pengggunaan alat ukur ini adalah apabila gelas penunjuk ini pecah
maka air dalam tangki akan tumpah keluar. Selain itu biasanya batas ukurnya
hanya sampai kira – kira satu meter.
II.2.2 Pelampung
Seperti pada Gambar 2.2 penggunaan pelampung merupakan salah satu
cara dari pengukuran level cairan. Disini pelampung yang ringan selalu bergerak
mengikuti permukaan cairan. Karena adanya berat maka katrol berputar
menggerakkan jarum penunjuk. Dengan kalibrasi maka tentunya angka – angka
pada skala merupakan tinggi cairan atau sudah langsung menunjukkan volume
atau massa dari cairan tersebut. Ada banyak cara pengukuran dengan pelampung,
tetapi pada dasarnya mempunyai prinsip – prinsip yang sama, yaitu gerakan
permukaan diikuti dengan gerakan pelampung. Yang selanjutnya dihubungkan
pada jarum berskala. Hubungan antara jarum penunjuk dan pelampung bisa
berupa tali, kawat dengan katrol atau batang kaku dengan suatu engsel. Dengan
menggunakan pelampung daerah kerja dapat diperbesar (lebih dari satu meter).
Skala pembacaan dapat ditaruh pada tempat tinggi atau rendah, atau terpisah dari
tangki cairan. Untuk memperoleh ketelitian yang baik, pelampung harus tercelup
sampai batas penampang yang terbesar.
II. 3. Teori Level Radar Transmitter
II.3.1 Radar
Beberapa pencipta, ilmuwan, dan insinyur mendukung pengembangan dari
radar. Untuk yang pertama menggunakan Gelombang radio untuk mendeteksi
kehadiran dari object metalik jauh melaui gelombang radio adalah Cristian
Hulsmeyer, April 1904, mendeteksi kehadiran dari suatu kapal di kabut yang
tebal/ padat. Ia menerima Reichspatent Nr. 165546 untuk alat radar sebelumnya,
dan mendapat paten 169154 di 11 November untuk perkembangannya. Ia juga
menerima suatu hak paten ( GB13170) di Inggris untuk telemobiloscopenya pada
22 September 1904. Nikola Tesla, pada Agustus 1917, lebih dulu untuk
pemapaman prinsip tingkatan power dan frekuensi dari unit radar.
Radar adalah suatu sistem yang menggunakan gelombang elektromagnetik untuk mengidentifikasi objek yang ditetapkan, beberapa cakupan yaitu
ketinggian, arah, atau kecepatan objek yang bergerak seperti pesawat terbang,
kapal, kendaraan bermotor, formasi cuaca, dll. Dimana gelombang yang di
pancarkan ke objek melaui antena, akan direfleksikan kembali oleh objek ke radar
melalui antena. Dan diproses oleh sistem radar hingga objek tersebut dapat
dideteksi.
Berdasarkan panjang gelombang dan frekuensi gelombang
elektromagnetik, maka gelombang tersebut dapat dikelompokkan menjadi
beberapa kelompok. Seperti pada Gambar 2.3 yang menunjukkan spectrum
radiasi elektromagnetik. Kecepatan dari pekembangan pancaran gelombang
elektromagnetik yang menyebar melalui suatu ruang vacum pada suatu
Dalam hal ini, kecepatan dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini :
C =
λ
. f
……… (1)Dimana : C = Kecepatan cahaya (2,998x 108m/s ≈ 3x 108m/s)
λ = Panjang gelombang (meter)
f = Frekuensi dalam hertz (Hz) atau (s-1)
Gambar 2.3 Spectrum Gelombang Elektromagnetik
Sinyal radar beroperasi pada gelombang 3 MHz – 110 GHz dengan
panjang gelombang 10 m – 4 mm. Hal ini dapat dilihat pada tabel 2.1 yaitu yang
menunjukkan pengelompokan gelombang radar berdasar frekuensi dan
aplikasinya. Frekuensi pulsa radar yang dibentuk, dan luas dari antenna ditentukan
oleh objek apa yang akan diamati. Refleksi gelombang elektromagnetik menyebar
dielektrik atau diamagnetik yang tetap. Ini berarti bahwa pada umumnya
gelombang radio dari radar ke suatu objek yang padat di udara atau suatu ruang
hampa, atau perubahan lain pada konsentrasi atomis antara suatu obyek dan apa
melingkupinya. Dasar pengukuran radar terhadap jarak dari suatu objek dapat dilihat pada rumus berikut :
2
Berdasarkan frekuensinya radar dapat dibagi pada beberapa kelompok
frekuensi, dan masing – masing mempunyai panjang gelombang yang berbeda
dan aplikasi yang berbeda. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.1 radar frekuensi
band berikut.
Tabel 2.1 Radar Frequency Band
No
HF (high frekuensi), pada Sistem
radar pantai
2. P < 300 MHz ± 1 m
Digunakan pada awal penerapan
3. VHF 50 –330 MHz 0.9-6 m Frekwensi yang sangat tinggi.
4. UHF
300 –1000
MHz
0.3 - 1 m
Digunakan pada peringatan awal
pada sistem balistik dari suatu
missil.
5. L 1–2 GHz 15–30 cm
Panjang batasan kontrol pada lalu
lintas udara dan pengawasan.
6. S 2 – 4 GHz 7.5 – 15 cm
Untuk control terminal lalu lintas
udara, panjang batasan dari
pengamatan cuaca, radar angkatan
laut, (S yang berarti short).
7. C 4 – 8 GHz 3.75-7.5 cm
Berada diantara X dan S band,
untuk sistem pengamatan cuaca,
Satelit transponders.
8. X 8 –12 GHz 2.5-3.75 cm
Pemanduan missil, radar angkatan
laut, cuaca, pengawasan landasan,
pemetaan resolusi-medium,
pelabuhan udara. Yang dinamai X
band sebab frekwensi adalah suatu
rahasia selama perang dunia ke 2.
9. Ku 12–18 GHz 1.67-2.5 cm
Pemetaan resolusi-tinggi,
pengukuran tinggi satelit,
10. K 18–27 GHz 1.11-1.67 cm
Dari kurz Jerman,yang berarti
pendek, penggunaan yang terbatas
dan berkaitan dengan penyerapan
uap air, mendeteksi awan pada
bidang meteorologi, mendeteksi
pengendara motor melampaui batas
kecepatan. radar meriam.
11. Ka 27– 40 GHz 0.75 -1.11 cm
Batasan yang pendek, pengawasan
pelabuhan udara, frekwensi sedikit
di atas K band (karenanya 'a')
untuk radar photo, trigger kamera
agar mengambil gambar dari plat
lisensi dari kendaraan yang
melewati lampu merah.
12. mm 40 –300 GHz
7.5 mm -
1mm
Millimeter band dibagi lagi atas
beberapa band frekuensi seperti
Untuk mendesain suatu surat yang
nampak acak, dan frekwensi
bergantung pada ukuran dari
14. V 50–75 GHz 6.0 – 4 mm
Gelombang yang sangat kuat
diserap oleh atmosfir.
15. W 60 –110 GHz 2.7 - 4.0 mm
Digunakan sebagai suatu sensor
yang visual untuk sarana (angkut)
bersifat percobaan yang otonomi,
pengamatan pada resolusi-tinggi
untuk pengamatan cuaca, dan
imaging.
II.3.2 Level Radar Transmitter Micropilot M FMR 240 (Endress Hauser)
Micropilot M FMR 240 adalah satu dari beberapa tipe dari Level Radar Transmitter yang diproduksi oleh Endress Hauser Company, contoh alat tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.4. Level Radar Transmitter menggunakan metode
pengukuran level secara tidak langsung yaitu peralatan tidak berhubungan
langsung dengan objek yang akan diukur tetapi dengan menggunakan gelombang
mikro sebagai perantaranya. Pengukuran dengan Level Radar Transmitter tersebut
berbeda dengan pengukuran menggunakan gelombang ultrasonik. Sebab
gelombang mikro tidak memerlukan medium pengangkut apapun.
Micropilot M adalah suatu pemancar tingkat radar yang ringkas untuk pengukuran secara kontinu, pengukuran yang dilakukan tanpa berhubungan langsung dengan
objek yang akan diukur, Pengukuran tidaklah terpengaruh dengan perubahan
media, dan temperatur yang berubah – ubah. Yang dimaksud dengan micropilot
disebabkan gangguan dari luar maupun yang disebabkan manusia pada
saat pemasangan peralatan.
Gambar 2.4 Micropilot M FMR240
Pada teknologi pengukuran radar berdasarkan pada pengukuran time of
flight (waktunya dari penerbangan sinyal yang dipancarkan kepada sinyal hasil). Dari waktu dan jarak yang ditentukan. Bila suatu sinyal menjangkau suatu titik
sepanjang gelombang dimana terjadi perubahan dari tetapan dielektrik ketika
sinyal menjangkau titik tersebut, pada umumnya sebagian dari isyarat ini
dicerminkan pada permukan media. Jumlah cerminan/ pemantulan sinyal dari
media sebanding pada perbedaan tetapan dielektrik antara panduan gelombang
dan media. Untuk menentukan level pada suatu tangki dapat dilihat pada pada
Gambar 2.5 berikut, dimana Jarak permukaan produk ke referensi point dari
pengukuran (D) sebanding dengan waktu (t) dari penerbangan impuls sinyal.
Dan level dari produk (L) merupakan pengurangan dari empty calibration (E)
Gambar 2.5 Pengukuran level pada tangki
Hal ini dapat dilihat pada rumus berikut ini :
L = E – D
Dimana D diperoleh dari :
2
T
.
C
D
Dimana : L = Level dari produk atau cairan (m).
E = Empty calibration (m).
F = Jarak pengukuran penuh (m).
D = Jarak permukaan produk ke referensi point dari pengukuran (m)
A = Jarak aman untuk Micropilot M FMR 240 minimal 50 mm dari
jarak pengukuran penuh ke corong antenna, agar tidak
menimbulkan korosi pada antenna.
T = Time of flight/ waktu penerbangan dari sinyal yang dipancarkan
kepada sinyal hasil (s).
Alat ini beroperasi pada frekwensi sekitar 26 GHz dengan panjang
gelombang ± 0,0115 m, pancaran pulsa energi maksimum dari 1mW (dengan
keluaran daya merata 1 µW), kelompok gelombang radarnya yang digunakan
pada K – band. Untuk dapat beroperasi Micropilot M (FMR240) harus disuplai
dengan tegangan 24 Volt DC, output keluaran pada terminal 4 mA – 20 mA.FMR
240 yang kecil (1½") antena corong adalah idealnya cocok untuk vessel yang
kecil. Pada alat ini terdiri atas dua bagian besar yaitu:
1. Antena yang berbentuk corong.
2. LCD yang berupa tampilan digital yang terdapat pada housing display.
Untuk FMR 240 memiliki beberapa ukuran antenna yang dapat digunakan hal ini
dapat dilihat pada Tabel 2.2 dibawah ini.
Tabel 2.2 Ukuran antena pada FMR 240
Diameter Antena (D) 40 mm 50 mm 80 mm 100 mm
L (mm) 86 115 211 282
Range Pengukuran (m) 5 7,5 10 12,5
Adapun panjang antenna tergantung pada batas pengukurannya semakin
besar antenna maka semakin besar jarak dan sudut gelombang yang dibentuk pada
dibentuk gelombang mikro pada pengukuran, di mana rapat energi dari jangkauan
gelombang radar separuh nilai dari rapat energi maksimum (3dB). Gelombang
mikro yang dipancarkan pada antenna tidak dapat dicerminkan/ dipantulkan jika
betentangan dengan dengan instalasinya. Garis tengah W (beam diameter) yang
terbentuk dari pancaran gelombang kepermukaan produk ditentukan oleh diameter
antena dan sudut yang dibentuk gelombang tersebut, hal ini dapat dilihat pada
Gambar 2.6 dan Tabel 2.3 berikut ini.
Tabel 2.3 Beam Angel
FMR 240 40 mm 50 mm 80 mm 100 mm
FMR 244 40 mm ─ ─ ─
Antena size
(Horn Diameter)
FMR 245 ─ 50 mm 80 mm ─
Beam Angle α 23o 18o 10o 8o
Selain itu Micropilot M FMR 240 mempunyai konektivitas yang umum
atau dapat terhubung dengan beberapa jenis alat seperti PLC, atau alat – alat
control lainnya hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.7. Selain itu untuk mendeteksi
kerusakan atau melakukan perawatan dapat dilihat dengan komputer yang telah
terinstal TOF Tools Software .
II.3.3 Transmitter
Transmitter merupakan salah satu bagian penting dari proses pengontrolan. Transmitter dapat didefinisikan sebagai suatu alat yang berfungsi
untuk mengirimkan sinyal proses yang berasal dari alat pendeteksi (sensor) ke
bagian pengendali, yang mana sebelumnya sinyal proses tersebut diubah ke
bentuk sinyal pneumatik atau sinyal elektrik, sesuai dengan jenis transmitter itu
sendiri.
Karena input sinyal kontroler pada umumnya adalah berupa sinyal
pneumatik dan sinyal elektrik. Maka transmitter dapat dibedakan atas :
1. Transmitter Pneumatik
Pada sistem ini sinyal proses diubah menjadi sinyal pneumatik yang
berupa udara instrument dengan tekanan 3 psi sampai dengan 15 psi.
sebagai salah satu contoh dari transmitter ini adalah Force Balancing
Transmitter (transmitter gaya seimbang) tipe pneumatik yang dapat dilihat pada Gambar 2.8 dibawah ini.
Keterangan
1. Penyetel Titik Nol 2. Pengimbang Kedua 3. Kapsul Pengimbang Balik 4. Nozzel
5. Keran Penutup 6. Pembatas Beban Balik Berlebih
7. Pengimbang Utama
8. Pipa Kapsul Pengimbang Balik
9. Pipa Untuk Nozzel 10. Penyetel Batasan Lebar 11. Penyetel Batasan Sempit 12. Relai Pilot
13. Pegas Peninggi Atau Penekan
Dimana pergerakan dari batang pemuntir menghasilkan pergerakan
maju mundur pada pengimbang utama. Pergerakan ini akan mengubah
kedudukan pembalik sehingga menjauhi nozzle, bila menjauhi nozzle maka
tekanan balik udara penggerak diafragma besar pada relai pilot akan
berkurang dari sebelumnya dan begitu pula sebaliknya. Berubahnya
tekanan tekanan balik tersebut akan akan mengubah kedudukan kerangan
pilot pada relai untuk membuka atau menutup. Bila kerangan pilot
membuka maka tegangan udara instrument output bertambah dan begitu
juga bila terjadi sebaliknya. Udara instrument output juga dikirimkan ke
kapsul pengimbang balik. Tekanan udara instrumen output akan terus
bertambah atau berkurang sampai pengimbang mendapat gaya balas yang
sama besar dari kapsul pengimbang balik melaui pengimbang utama.
Sekali gaya pengimbang utama sama dengan pengimbang kedua maka
tekanan udara instrumen output tidak berubah lagi.
2. Transmitter elektrik
Pada transmitter elektrik sinyal proses diubah menjadi besaran elektrik
berupa arus 4 mA – 20 mA. Sebagai salah satu contoh dari transmitter
elektrik ini dapat kita lihat pada Gambar 2.9 berikut ini menunjukkan
Keterangan :
1. Pengimbang Utama
2. Pegas Peninggi Dan
Pegas Titik Nol
3. Peredam
4. Penyetel Batasan
5. Pengimbang Kedua
6. Pembatas Langkah
7. Kesatuan Magnet
8. Pegas Biaas
9. Detektor
10. Kesatuan Detektor Daya Osilator
11. Penunjuk Output
Gambar 2.9 Force Balancing Transmitter Tipe Elektrik.
Batang pemuntir dari detektor (bagian perasa) disambungkan
dengan pengimbang utama dari bagian pengirim, sehingga pergerakan dari
batang pemuntir menghasilkan pergerakan pada pengimbang utama.
Pergerakan dari pengimbang utama mengubah jarak antara kedua ferrite
dari detektor bagian pengirim. Berubahnya jarak antara kedua ferrite
menghasilkan perubahan pada induktansi dari pick-up coil. Perubahan
induktansi pick-up coil menghasilkan perubahan pada output osilator dari
kesatuan OPD (oscillator power detector). Perubahan pada output osilator
menghasilkan perubahan nilai arus listrik yang keluar dari transmitter.
Dengan demikian, perubahan pada variabel proses yang dirasakan oleh
detektor dapat menghasilkan perubahan pada nilai arus listrik yang keluar dari bagian pengirim. Dengan demikian akan dihasilkan kedudukan
dimana perubahan jarak antara kedua ferrite akan sebanding dengan
II.3.4 Alat – Alat Pendukung Pengontrolan
1. Digital Indicating Controller (Yokogawa UT-351)
a. Defenisi Digital Indicating Controller (Yokogawa UT – 351)
Digital Indicating kontroller (Yokogawa UT- 351) merupakan suatu alat control yang dilengkapi dengan indikator yang berupa tampilan digital. Disini
terdapat tampilan berupa PV (Proces Value) dan tampilan setpoint. Alat ini juga
dilengkapi dengan pembacaan yang cukup luas, input dan output yang yang
universal serta dapat memantau sistem operasi utama dengan Auto/ Manual switch yang terdapat pada sisi depan alat tersebut. Yang mana contoh alat tersebut dapat
kita lihat pada Gambar 2.10 bawah ini.
Gambar 2.10 Digital Indicating Controller tipe UT – 351
Input dan output yang universal memungkinkan pengguna untuk
mensetting UT-351 atau mengubah secara bebas jenis dari input masukan
(termokopel, RTD, atau DC volt dll), range pengukuran, tipe dari output control (4
parameter – parameter control UT- 351 dapat di atur dengan menggunakan
komputer (PC) (peralatan pengaturan parameter (model LL100)). Selain itu
tersedia pula komunikasi fungsi yang bervariasi, yaitu peralatan ini dapat
berkomunikasi dengan PC (Personal Computer), PLC, dan peralatan control
lainnya. Adapun fungsi operasi tombol pada panel depan UT – 351 yaitu :
1. Tombol dan berfungsi untuk menambahkan atau mengurangkan
nilai dari set point dan variasi parameter.
2. Tombol SET/ ENT ( ) berfungsi untuk menggunakan data data yang
telah disetting atau memilih satu dari berbagai parameter yang akan
disetting.
3. Tombol A/M berfungsi untuk menswitch mode operasi auto atau manual.
b. Spesifikasi Peralatan
Penggunaan Digital Indicating Kontroller UT-351 pada pengontrolan
level air pada tangki boiler batubara adalah untuk mengatur bukaan control valve
sesuai dengan settingan kontrol yang dibutuhkan pada proses. Untuk itu
diperlukan wiring yang sesuai dengan letak – letak dari terminal yang menjadi standart acuan untuk pemasangan peralatan ini. Kesalahan pada pemasangan
dapat mengakibatkan peralatan tersebut tidak dapat berfungsi sesuai dengan
settingan yang telah ditentukan, dan secara langsung dapat berakibat fatal pada
pada jalannya proses pembangkit listrik. Disini DIC (Digital Indicating
Controller) UT – 351 memiliki 30 terminal wiring yang mana terdiri terminal input dan output yang masing – masing memiliki fungsi masing – masing,
jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.11 berikut ini yang menunjukkan susunan
Pada Gambar 2.11 terdapat gambar keterpasangan dari input sinyal
terhubung dengan sensor atau transmitter 2 wire dengan power supply 24 V DC,
yang menjadi input pada UT-351 seperti yang terlihat pada Gambar 2.12 berikut
yang memperlihatkan keterpasangan dari UT-351 dengan peralatan sensor atau
transmitter 2 wire. Penempatan resistor 250 Ω antara input kontroller dan transmitter 2 wire adalah untuk mengkonversi suatu sinyal arus ke suatu sinyal voltase pada PV input sinyal alat ini yang berupa input tegangan 1 sampai 5 V
DC.
Gambar 2.12 Input Wiring Dari UT – 351
Input :
Input UT-351 : 220VAC
Frekuensi : 50/ 60 Hz
Input sinyal : 4 mA – 20 mA (1 – 5 V DC)
Konsumsi power : 20 VA
Humidity : 20 to 90% (kelembaban rata –rata).
Output control :
Output sinyal : 4 mA – 20 mA.
2. Control Valve ( Yamatake Top guide Single Seated Control Valve
(Model HTS/ Yamatake – Honeywell )
a. Pengertian dan fungsi dari control valve
Control valve yang disebut juga katup pengatur adalah suatu katup yang berfungsi untuk mengatur catu materi atau energi untuk suatu proses bukaan
katup, melalui mana materi itu. Jadi kerangan control adalah orifice yang
ditempatkan pada suatu pipa proses. Disini dapat dilihat bahwa bidang bukaan
kerangan berubah – ubah sesuai dengan persen langkah kerangan sedangkan,
sedangkan tekanan jatuh melalui kerangan berubah – ubah sesuai dengan kondisi
hilir kerangan. Suatu kerangan ditentukan oleh proses yang bersangkutan, seperti
keaadaan pipa, bejana dan peralatan lainnya dalam proses itu ditempatkan.
Kapasitas melalui sebuah kerangan kontrol dinyatakan dengan kependekan Cv.
Untuk cairan : Cv = Q. G/∆P
Untuk gas : Cv = G/1360 . Tf .G/∆P(P2)
Untuk uap : Cv =G/63,3 .V/∆P
Dimana : Q atau W = laju aliran cairan (gpm), gas (scfh), uap(lb/h)
G = berat jenis
Tf = Suhu aliran dalam derajat rankine
P = Pressure drop dalam psi (P1 − P2)
P1 = Tekanan mutlak (psia) upstream kerangan
P2 = tekanan mutlak (psia) downstream kerangan
Kerangan kontrol terdiri atas dua bagian pokok :
a. Actuator (pengggerak)
Disini actuator dapat dibedakan pada beberapa tipe yaitu
1. Actuator tipe elektrik
Memerlukan input sinyal electrik (4 mA sampai 20 mA) agar dapat
membuka kerangan.
2. Actuator tipe pneumatik
Memerlukan input sinyal pneumatik (udara dengan tekanan 3 psi
sampai 15 psi) agar dapat membuka kerangan.
3. Actuator tipe hidrolik
b. Badan kerangan (valve body)
Terdiri dari sumbat kerangan dan valve body. Dan berdasarkan aksi
kerangannya dibedakan atas :
1. Air to Close (direct action)
Memerlukan aksi udara untuk menutup sumbat kerangan.
2. Air to Open (reverse action)
Dimana memerlukan aksi udara untuk membuka sumbat kerangan.
b. Electric Top Guide Single Seated Control Valve (Model HTS/
Yamatake – Honeywell).
Top Guide single seated control valve model HTS didesain untuk perawatan yang mudah, dengan valve body yang ringkas, memiliki suatu S- shape
alur aliran yang menandakan kerugian aliran yang rendah. Kapasitas aliran yang
tinggi, yang memiliki area peluncuran katup yang kecil. Contoh dari alat ini dapat
kita lihat pada Gambar 2.13 yang memperlihatkan gambaran secara fisik dari
control valve model HTS Yamatake – Honeyweell.
Gambar 2.13 Control valve type HTS
Model HTS valve adalah suatu tipe control valve yang menggunakan
actuator tipe elektrik, input masukan yang diterima dari terminal input berupa sinyal elektrik 4 mA sampai 20 mA atau 1 sampai 5 volt DC. Sinyal elektrik pada
input masukan merupakan acuan dari bukaan katup pada control valve tersebut,
dimana 4 mA sampai 20 mA sama dengan 0 % sampai 100% dari bukaan katup.
Disamping itu untuk dapat beroperasi alat ini memerlukan tegangan sebesar 100
V AC. Seperti pada Gambar 2.14 yang merupakan terminal connection dari
Gambar 2.14 Terminal Conection Control Valve Model HTS
Specification
Model : HTS
Description : top guide single seated control valve
Valve size : 2 inchi
Port or CV value : 1- ½ inchi (40 mm)
Body rating : J I S 1O K
End conection : RF
Body material : FC 200
Flow characteristic : %CF
Bonnet type : Plain type
Actuator : Electric Actuator
Valve action : Direct Action (air to close)
Air supply : 2744 N/m2
Spring range : 784 – 2352 N/m2
Operating condition
Flow rate maximum : 7000 Kg/ H
Flow rate normal : 4000Kg/ H, min 2000 Kg/H
Pressure P1 : 1960 N/m2
Pressure P2 : 1666 N/m2
Cv selected : 24
Cv calculated : 8,5
II.3.6 Teori Kontrol
1. Manfaat Sistem Kontrol
Pada proses industri sering dibutuhkan besaran – besaran yang
memerlukan kondisi atau persyaratan khusus seperti ketelitian yang tinggi, harga
yang bervariasi dalam suatu rangkuman tertentu, perbandingan yang tetap antara
variabel/ besaran, atau suatu besaran sebagai fungsi dari pada variabel, sehingga
berada pada suatu harga atau dalam suatu batasan (range) harga tertentu. Ditinjau
dari segi peralatan, sistem kontrol terdiri dari berbagai susunan komponen fisis
yang digunakan untuk mengarahkan aliran energi ke suatu mesin atau proses agar
dapat menghasilkan prestasi yang diinginkan. Tujuan dari pengontrolan adalah
untuk mendapatkan optimisasi dimana hal ini dapat diperoleh berdasarkan fungsi
daripada sistem kontrol itu sendiri, yaitu pengukuran, membandingkan,
pencatatan perhitungan, dan perbaikan.
2. Pengelompokan Sistem Kontrol
Pengelomokan sistem control dapat dikelompokkan sebagai berikut :
a. Dengan operator manual dan otomatik
Pengontrolan secara manual adalah pengontrolan yang dilakukan
oleh manusia yang bertindak sebagai operatornya. Sedangkan
pengontrolan secara otomatis adalah pengontrolan yang dilakukan oleh
mesin/ peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya dibawah
b. Closed loop (jaringan tertutup) dan open loop (jaringan terbuka).
Open loop adalah sistem pengontrolan dimana besaran keluaran dikontrol dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan melalui alat
pencatat atau recorder dan hasil dari pengontrolan tidak dikembalikan ke
kontroler. Closed loop adalah hasil pengaturan besaran atau parameter
yang akan dikembalikan ke kontroler sebagai umpan balik (feed back).
c. Kontinu (analog)
Pengontrolan secara kontinu dapat dibedakan atas beberapa bagian
diantaranya :
1. Kontroler aksi proportional
Aksi controller terhadap output kontroler adalah bias berbanding
lurus atau berbanding terbalik, untuk sebagian kontroler, aksi
proportional diatur melalui hasil sedangkan sebagian lagi diatur oleh
proportional band. Secara matematik dapat ditentukan dengan rumus :
Dimana : Mp = persen output controller
PB = proportional band
r = persen set point
c = persen variable proses
bias = persen dari span controller
2. Kontroler aksi integral
Aksi integral disebut juga aksi reset , bila kontroler mengadakan
perbaikan dengan membuka kembali kerangan, maka akan menutup
kerangan dalam waktu sesaat dengan tujuan untuk menyamakan
variabel proses dengan setpoint. Secara matematis dapat ditentukan
dengan rumus :
Dimana : Mi = persen output controler integral
PB = persen dari proportional band
R = waktu reset
e = error (e – r)
dt = lamanya aksi reset berlangsung
3. Kontroller aksi derivative
Aksi ini disebut juga aksi rate (laju) karena aksi derivative mendahului
perubahan pada masukan (variable proses) kontrol itu sendiri. Secara
matematis dapat ditemtukan dengan rumus :
Dimana : P(t) = persen output controler derivative
Kd = gain derivative
= laju perubahan error
4. Gabungan dari ketiga aksi kontoller tersebut yaitu P (proportional) + I
(integral), P + D (derivative), atau gabungan dari ketiga aksi tersebut
d. Diskrit (diskontinu)
Pengontrolan ini dapat dilakukan oleh komponen komponen diskrit
dapat dibagi atas :
a. Pengontrolan dengan dua posisi (mis : relai, thermostat, level, sakelar
On – Off , dll. Bersifat osilasi.
b. Posisi ganda misalnya saklar pemilih (selector switch)
c. Floating : pada posisi yang relatif tak terbatas. Dalam jenis ini
pemindahan energi dapat dilakukan melalui salah satu dari beberapa
BAB. III
LEVEL RADAR TRANSMITTER
Level Radar Transmitter adalah suatu alat yang berfungsi untuk menentukan tinggi permukaan (level) suatu fluida dengan menggunakan metode
pengukuran radar dan mengubah hasil pengukuran tersebut ke dalam bentuk
besaran listrik. Adapun Level Radar Transmitter yang digunakan adalah tipe
Micropilot M FMR 240. Pengukuran yang dilakukan pada oleh Micropilot M FMR 240 adalah tanpa kontak langsung dengan objek yang akan diukur, tetapi melalui gelombang mikro. Adapun hasil pengukuran level adalah berupa besaran
listrik antara 4 – 20 mA. Karena output keluarannya yang berupa besaran listrik
maka alat ini dapat langsung dikoneksikan dengan peralatan kontrol yang pada
umumnya memerlukan input sinyal yang berupa besaran listrik. Karena alasan
tersebut diatas maka hingga sekarang ini telah banyak industri yang menggunakan
Micropilot M FMR 240 sebagi salah satu komponen yang terdapat pada proses industrinya.
III.1. Prinsip kerja
Level Radar Transmitter bekerja berdasarkan prinsip metode time of flight. Yaitu teknologi pengukuran radar dengan mengukur waktu penerbangan dari sinyal yang dipancarkan kepada sinyal hasil refleksi dari pancaran gelombang
terhadap permukaan objek yang akan diukur. Teknologi radar tidak memerlukan
suatu perjalanan dan medium pengangkut di kelajuan cahaya (3×108 m/s).
pulsa sebesar 1 mW (output power rata – rata 1 µW). Waktu yang dibutuhkan
untuk penerbangan sinyal yang dipancarkan terhadap sinyal hasil adalah terukur
pada satuan nanosecond.
III.2. Kontruksi Alat Dan Keterpasangan
III.2.1 Kontruksi Alat
Agar dapat bekerja sesuai dengan fungsinya maka Micropilot M FMR 240
harus didukung oleh beberapa komponen yang masing – masing saling
mendukung antara satu dengan lainnya. Untuk dapat mengetahui komponen
komponen yang menyusun Micropilot M FMR 240, maka untuk itu dapat kita
lihat pada Gambar 3.1 berikut ini yang merupakan gambar konstruksi dari
Gambar 3.1 Kontruksi Micropilot M FMR 240.
Keterangan :
10 : Housing
Rumah atau tempat dudukan seluruh komponen yang terdapat pada
Micropilot M FMR 240 (terbuat dari bahan alminium).
11 : Hood for terminal compartment
12 : Screw set (tempat pengatur dudukan baut )
20 : Cover
Tebuat dari bahan almunium dan terdiri dari window dan gasket.
30 : Electronics
Tempat pengolahan data pengukuran.
31 : HF modul
HF (High Frekuensi) modul Micropilot M, 26 GHz
35 : Terminal module /power supply board
Terminal tempat dudukan kabel power yang dapat dilihat Gambar 3.2
berikut.
Gambar 3.2 Terminal Modul /Power Supply Board
40 : Display
Adapun display yang terdapat pada Micropilot M FMR 240 berupa
Gambar 3.3 Display Micropilot M FMR 240.
50 : Antenna conection
Penghubungkan antenna dengan housing.
55 : Horn antenna
Antena yang digunakan adalah dengan panjang 86 mm dan dengan
diameter 40 mm.
III.2.2 Keterpasangan Mikropilot M FMR 240
Pada proses pengontrolan level air Micropilot M FMR 240 terpasang pada
tangki horizontal selinder dengan panjang (L) yaitu 5,5 m, dan dengan diameter
(D) yaitu 2,370 m serta dengan ketebalan dinding tangki yaitu 7,4 cm,
sebagaimana yang dapat kita lihat pada Gambar 3.4 berikut ini.
Gambar 3.4 Keterpasangan Micropilot M FMR 240
Pada Gambar 3.4 dapat dilihat jarak keterpasangan Micropilot M FMR
240 dari dinding tangki yang dinotasikan dengan simbol X adalah 6 1
dari panjang
tangki (untuk tangki horizontal selinder) yang dinotasikan dengan (L) sedangkan
untuk tangki jenis vertical selinder adalah 6 1
dari diameter tangki (D). Untuk itu
jarak antara Micropilot M FMR 240 dengan dinding tangki dapat ditentukan
Micropilot M FMR 240 bukan merupakan hasil refleksi dari dinding tangki, selain itu pemasangan alat ini tidak berdekatan dengan pipa aliran masuk fluida
ke dalam tangki, karena dapat menyebabkan gelombang yang dipancarkan
kepermukaan objek yang akan diukur terputus, sehingga gelombang tidak dapat
direfleksikan objek yang akan diukur.
III.3 Cara Kerja Micropilot M FMR 240
Gelombang mikro dihasilkan oleh HF Modul akan dipancarkan melalui
antena kepermukaan objek pada frekuensi 26 GHz, akan direfleksikan oleh objek
ke antena berdasarkan gema hasil refleksi gelombang mikro yang dipancarkan
kepermukaan objek. Yang selanjutnya gema hasil refleksi gelombang tadi akan
diteruskan ke HF Modul Micropilot M yang terdapat pada housing yang berfungsi
untuk menindas gema gangguan yang terdapat pada gema hasil pantulan untuk
diteruskan ke bagian elektronik. Dimana pada bagian elektronik terdapat suatu
mikroprosesor, yang berfungsi untuk mengevaluasi sinyal yang dihasilkan oleh HF Modul Micropilot M berdasarkan tingkatan gema yang disebabkan hasil
refleksi gelombang pada permukaan permukaan produk. Yang mana output
evaluasi tersebut berupa besaran listrik antara 4 – 20 mA yang mewakili
pengukuran 0 – 100 %. Yang mana hasil pengukuran dapat dilihat dari display
III.4 Data Teknis
Adapun data – data teknis Micropilot M FMR 240 adalah sebagai berikut:
1. Input
a. Input Power : 24 VDC
b. Range pengukuran : 2 m
c. Operating Frekuensi : 26 GHZ
d. Band Frekuensi : K- Band
2. Output : 4 – 20 mA
4. Ukuran horn antena yang digunakan : Panjang : 86 mm
Diameter : 40 mm
III.5 Data pengukuran
Pada tangki boiler batubara jenis fluida yang digunakan adalah air, dengan
range pengukuran Level Radar Transmitter (Micropilot M FMR 240) antara 0 – 2
m. Yang berarti apabila level dalam keadaan 0 m (kosong) maka keluarannya
adalah 4 mA, dan apabila level pada tangki 2 m maka keluarannya adalah 20 mA.
Untuk itu dapat dilihat pada Tabel 3.1 dibawah ini.
Tabel 3.1 Pengukuran Level
D = Jarak permukaan produk ke referensi point dari
Untuk itu dapat ditentukan nilai T yaitu :
2
Untuk itu dapat ditentukan nilai T yaitu :
D = 1,87 m
Untuk itu dapat ditentukan nilai T yaitu :
2
Untuk itu dapat ditentukan nilai T yaitu :
2
Untuk itu dapat ditentukan nilai T yaitu :
Untuk itu dapat ditentukan nilai T yaitu :
Untuk itu dapat ditentukan nilai T yaitu :
2
Untuk itu dapat ditentukan nilai T yaitu :
2
2
Range pengukuran pengukuran pada Mikropilot M FMR 240
adalah 0 – 2 m, dengan range arus keluaran (I) 4 – 20 mA.
Maka didapat:
I1 = 4 mA, L1 = 0 m
I2 = 20 mA L2 = 2 m
Untuk mentukan Iout dapat digunakan rumus sebagai berikut :
BAB. IV
PROSES PENGONTROLAN LEVEL
IV.1 Penggunaan Level Radar Transmitter Pada Pengontrolan Level Air
Tangki Boiler Batubara
Penggunaan LRT (Level Radar Transmitter) Micropilot M FMR 240 pada
proses pengontrolan level pada tangki boiler batubara adalah berfungsi untuk
mengukur level air yang terdapat pada tangki tersebut. Dan hasil pengukurannya
berupa berupa sinyal elektrik 4 – 20 mA pada pengukuran level air 0 – 2 m, yang
nantinya sinyal elektrik tersebut akan diteruskan ke DIC (Digital Indicating
Controler) UT – 351. Maka untuk dapat bekerja alat ini perlu dilakukan penyetingan pada parameter yang terdapat pada alat tersebut.
IV.2 Proses Pengontrolan Level
Proses pengontrolan level air pada tangki boiler batubara merupakan salah
satu bagian proses yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap dengan
berbahan bakar batubara, yang bertujuan untuk menjaga agar air didalam tangki
boiler batubara tidak dalam keaadaan kosong sewaktu proses pada tanki boiler
sedang berjalan. Yang dapat berakibat pada terhentinya proses pada pembangkit
listrik tersebut. Selain itu untuk menjaga agar level air tidak melewati batas level
maksimum seperti yang ditentukan pada proses pengontrolan. Adapun proses
yang terjadi pada tangki boiler adalah proses pemanasan air hingga menjadi uap
air dengan menggunakan bahan bakar batubara, yang nantinya uap air tersebut
langkah yang dilakukan pada proses pengontrolan level pada tangki boiler
batubara adalah sebagai berikut :
1. Settingan parameter
2. Proses pengisian air pada tangki boiler
3. Proses pengontrolan level air pada tangki boiler batubara.
Selanjutnya setelah dilakukan proses pengontrolan air pada tangki boiler,
maka air diteruskan ke superheater.
IV.2.1 Settingan Parameter
Settingan parameter merupakan hal yang pertama dilakukan pada proses
pengontrolan level air pada tangki boiler batubara. Alat – alat yang dilakukan
settingan adalah sebagai berikut :
a. LRT Micropilot M FMR 240
Untuk dapat melakukan pengukuran pada level air yang terdapat pada
tangki boiler batubata, maka LRT Micropilot M FMR 240 perlu dilakukan
settingan seperti pada Tabel 4.1 berikut ini.
Tabel 4.1 Settingan Parameter LRT Micropilot M FMR 240
00. Basic Setup
Parameter Posisi
indicator
Hasil pengaturan
Tank shape (bentuk tangki) 002 Horizontal cylinder
Medium property (konstanta
dielektrik pada cairan yang ada di
tangki)
Process condition 004 Turbulent Surface
Empty calibration 005 2.370 mm
Full calibration 006 2.000 mm
01. Safety setting
Parameter Posisi
indicator
Hasil pengaturan
Output alarm 010 Max (22 mA) digunakan jika
terhubung dengan alarm
Output echo loss 012 Hold
Delay time 014 30 s
04. Linearisation
Parameter Posisi
indicator
Hasil pengaturan
Level/ ullage 040 Level cu
Linearisation 041 Linear (kenaikan nilai level
yang terukur sama dengan
output keluaran (mA)
Costumer unit (satuan yang
digunakan)
042 mm
Maximum scale 046 2.000 mm
05. Extended calibration
Parameter Posisi
indicator
Hasil pengaturan
Selection 050 Common
09. Display
Format display (bentuk tampilan
hasil pengukuran)
094 Desimal
No. of decimal (jumlah angka
pada tampilan)
095 x.xxx
Adapun keterangan dari settingan yang terdapat pada Tabel 4.1 dapat dilihat pada
lampiran.
b. DIC (Digital Indicating Controler) UT – 351
Adapun settingan parameter untuk DIC UT-351 pada proses pengontrolan
level air pada tangki boiler dapat dilihat pada Tabel 4.2 berikut ini.
Tabel 4.2 Settingan Pada DIC UT – 351
Harga input maksimum 5 V
Harga input minimum 1 V
Skala harga input proses maksimum 2,0 m
Skala harga input proses minimum 0,0 m
Batas output tertinggi 100 %
Batas output terendah 0%
Alaram 1 1,5 m
Alaram 3 0
Nilai setpoint pada pengontrolan dapat diatur melalui alarm 1 yang terdapat pada
display UT – 351. Memasukkan nilai setpoint ini dilakukan setelah proses pengisian air pada tangki.
IV.2.2 Proses Pengisian Air Pada Tangki
Air yang digunakan pada proses pengontrolan level air pada tangki boiler
adalah air yang berasal dari bagian pemurnian air atau yang disebut water
treatment, disini air akan diisi pada tangki boiler batubara telah mengalami proses pemisahan terhadap logam atau mineral – mineral yang terkandung didalam air
tersebut yang dapat menyebabkan korosi pada peralatan. sehingga air yang
digunakan disini adalah air lunak (soft water). Proses pengisian air pada tangki
boiler batubara adalah dengan menutup katup V1 pada pipa pembuangan air yang
terdapat pada tangki, yang mana katup ini berfungsi untuk membuang kotoran dan
air yang tersisa pada tangki sewaktu proses tidak sedang berlangsung (pembangkit
dalam keaadaan tidak aktif). Seperti yang terlihat pada gambar P & ID (Piping &
Gambar 4.1 P &ID Peralatan Pada Proses Pengontrolan Level Air Pada
Tangki Boiler Batubara.
Selanjutnya hasil pengukuran pada LRT Micropilot M FMR 240 akan
menujukkan bahwa level pada tangki dalam keaadan 0 % (kosong), maka LRT
Micropilot M FMR 240 akan mengirimkan hasil pengukuran berupa sinyal elektrik sebesar 4 mA tersebut ke DIC UT – 351. Yang nantinya DIC UT – 351
akan mengirimkan sinyal elektrik ke control valve sebesar 4 mA. Yang berarti
control valve harus membuka sebesar 100 % dan pompa P1 dapat diaktifkan. Setelah tangki berisi penuh maka LRT akan memberikan sinyal ke DIC UT – 351,
dan selanjutnya DIC UT – 351 akan memberikan sinyal elektrik ke control valve
sebesar 20 mA yang berarti control valve harus dalam keadaan menutup 100%.
Hal ini mengakibatkan pompa P1 dalam keaadan tidak aktif. Setelah proses ini
IV.2.3 Proses Pengontrolan Level
Langkah selanjutnya setelah dilakukan proses pengisian pada tangki
adalah proses pengontrolan pada level air yang terdapat pada tangki boiler
batubara. disini control valve berada dalam keadaan tertutup dan pompa P1 dalam
keaadaan aktif. Selanjutnya adalah memasukkan nilai setpoint pada pada DIC UT
– 351, yaitu dengan memasukkan nilai setpoint pada A1 (Alarm 1) yang terdapat
pada parameter operasi yang terdapat pada DIC UT – 351. Adapun blok diagram
proses pengontrolan level air pada tangki boiler batubara dapat dilihat pada
Gambar 4.2 berikut yang merupakan blok diagram pengontrolan level air pada
tangki boiler batubara.
Gambar 4.2 Blok Diagram Proses Pengontrolan.
Pada Gambar 4.2 dimana input pada DIC UT – 351 merupakan setpoint
dari pengontrolan level air pada tangki boiler batubara. Yang dimaksud dengan
Setpoint pada proses pengontrolan level air pada tangki boiler batubara adalah 1,5 m. Yang selanjutnya DIC UT – 351 akan mengatur bukaan pada
control valve berdasarkan selisih setpoint dengan hasil pengukuran level air yang diberikan oleh LRT Micropilot M FMR 240 pada tangki tersebut. Dan selanjutnya
uap akan dikirim ke superheater untuk dipanaskan kembali. Hasil pengukuran
yang diberikan LRT Micropilot M FMR 240 ke DIC UT – 351 adalah berupa
sinyal elektrik (4 mA – 20 mA). Pada proses pengontrolan ini tinggi rendahnya
level air pada tangki diatur oleh besarnya aliran air yang masuk pada tangki
boiler batubara, dan besarnya aliran air ini ditentukan oleh besarnya bukaan pada
control valve yang terdapat pada pipa aliran masuk air pada tangki boiler batubara. Yang mana jalannya proses pengontolan level air pada tangki boiler
batubara dapat dilihat pada Gambar 4.3 dibawah ini yang merupakan flowchart
dari jalannya proses pengontrolan yang dimulai pada langkah proses pengisian air
Gambar 4.3 Flowchart Proses pengontrolan Level Air Pada Tangki.
Untuk hubungan input terminal dan output terminal pada peralatan elektrik
seperti LRT Micropilot M FMR 240, DIC UT – 351 dan control valve yang
terdapat pada proses pengontrolan level air pada tangki boiler batubara dapat
Gambar 4.4 Wiring Diagram Peralatan Pada Proses Pengontrolan.
Pada Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa untuk dapat bekerja LRT Micropilot
M FMR 240 harus disuplai dengan tegangan 24 V DC yang terhubung pada terminal positip LRT Micropilot M FMR240. Selanjautnya terminal negatipnya
terhubung dengan input terminal positip (terminal 12) pada DIC UT – 351, pada
terminal inilah masuknya sinyal elektrik hasil pengukuran pada LRT Micropilot M
FMR 240. Dan terminal output positip (terminal 16) dan negatif (terminal 17) nantinya terhubung dengan terminal input sinyal pada control valve.
BAB.V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Dari hasil pengamatan yang dilakukan dilapangan mengenai penggunaan
Level Radar Transmitter (Micropilot M FMR 240) pada proses pengontrolan level air pada tangki boiler batubara adalah sebagai berikut :
1. Level Radar Transmitter Micropilot M FMR 240 adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur level cairan, dengan menggunakan gelombang
mikro yang dipancarkan ke permukaan cairan dengan prinsip time of
flight.
2.
Hasil pengukuran level air 0 m – 2 m pada tangki akan menghasilkankeluaran berupa sinyal elektrik dalam besaran arus 4 mA – 20 mA, yang
apabila level yang terukur 0 m maka arus keluarannya 4 mA dan apabila
yang terukur 2 m maka arus keluarannya 20 mA.
3.
Makin besar level yang terukur maka semakin besar arus keluaran yangmasuk ke DIC (Digital Indicating Controler) UT – 351.
4.
Langkah – langkah proses pada pengontrolan level air yang terdapat padatangki boiler batubara adalah
a. Settingan parameter
b. Proses pengisian air pada tangki
V.2 Saran
Adapun saran yang dapat diberikan penulis pada penulisan Karya Akhir
ini yaitu :
1. Antena yang akan digunakan pada LRT Micropilot M FMR 240 sebaiknya
disesuaikan dengan level cairan yang akan diukur.
2. Hal – hal yang perlu diperhatikan pada pemasangan Level Radar
Transmitter adalah jarak keterpasangan dan letak Level Radar Transmitter pada tangki yang digunakan, karena dapat menyebabkan kesalahan pada
pengukuran level cairan yang ada pada tangki tersebut.
3. Untuk mengawasi agar proses pengontrolan level air pada tangki boiler
batubara dapat berjalan dengan baik, maka sebaiknya diperlukan operator
yang bertugas untuk mengawasi jalannya proses pada pengontrolan level
68
DAFTAR PUSTAKA
1. Endress Hauser Company. Technical Information for Level Radar
Transmiter Micropilot M FMR 230/231/240/245. (Katalog 2007).
2. Endress Hauser Company. Operation Instruction Micropilot M FMR 240
(Level Radar Transmitter). (Katalog 2007).
3. Curtis D. Johnson, Process Control Instrumentation Technology, Fifth
Edition (University Of Huston : Prentice – Hall International, Inc, 1997).
4. Mansyur, Instrumentasi Pabrik I, (Medan : PTKI,2004).
5. Mansyur, Instrumentasi Dan Proses Kontrol. (Medan : PTKI 2005).
6. Yustianus.G, Roberto.P, Maintenance Produksi PT.SOCI Medan
(Medan 2007)
7. General Specification Contol Level UT – 351.
(WWW.Yokogawa.com.2007).
