DAFTAR ISI
Halaman Judul
BAB I SISTEM KONTROL ... 1
1.1 DEFINISI SISTEM KONTROL ... 1
1.2 JENIS-JENIS SISTEM KONTROL ... 1
1.2.1 Sistem Kontrol Loop Tertutup ... 1
1.2.2 Sistem Kontrol Loop Terbuka ... 1
1.3 KLASIFIKASI KEBUTUHAN SISTEM KONTROL ... 2
1.4 ASPEK-ASPEK DESAIN SISTEM KONTROL ... 2
1.5 KOMPONEN-KOMPONEN SISTEM KONTROL ... 3
1.6 SINYAL TRANSMISI ... 4
1.7 ISTILAH-ISTILAH PENTING ... 4
BAB II SISTEM PENGUKURAN... 6
2.1 DEFINISI SISTEM PENGUKURAN ... 6
2.2 PENGUKURAN TEKANAN ... 6
2.2.1 Pengukuran Tekanan dengan Manometer ... 7
2.2.2 Pengukuran Tekanan dengan Bourdon Tube (Tabung Bourdon) ... 9
2.2.3 Pengukuran Tekanan dengan Bellows Type ... 10
2.3 PENGUKURAN LEVEL ZAT CAIR ... 11
2.3.1 Manometer Tabung U (Tangki Tertutup) ... 11
2.3.2 Gelas Penunjuk ... 12
2.3.3 Sistem Pelampung (Float Level)... 12
2.3.4 Alat Ukur Hidrolik ... 13
2.3.5 Detektor Tinggi Hidrostatis ... 14
2.3.7 Permasalahan Operasional ... 14
2.4 PENGUKURAN TEMPERATUR ... 16
2.4.1 Thermometer Gelas / Zat Cair ... 17
2.4.2 Thermometer Bimetal ... 17
2.4.3 Termokopel ... 19
2.4.4 Termometer Resistansi Detektor (RTD) ... 20
2.4.5 Thermistor ... 21
2.4.6 Permasalahan Operasional ... 22
2.5 PENGUKURAN ALIRAN ... 23
2.5.1 Pengukuran Aliran berdasarkan Beda Tekanan ... 23
2.5.2 Meter Aliran Magnetik ... 34
2.5.3 Rotameter ... 28
2.5.4 Meter Aliran Turbin ... 29
2.5.5 Permasalahan Operasional ... 30
2.6 KALIBRASI ... 31
2.7 ELEMEN-ELEMEN SEKUNDER ... 33
BAB III DCS, DDC & PLC ... 34
3.1 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM (DCS) ... 34
3.1.1 Definisi DCS ... 34
3.1.2 Komponen Penyusun ... 34
3.1.3 Interface DCS ... 35
3.1.4 Tujuan Pemakaian DCS ... 37
3.1.5 Konfigurasi DCS ... 37
3.2 DIRECT DIGITAL CONTROL (DDC) ... 39
3.2.1 Definisi DDC ... 39
3.2.3 Komponen Sistem ... 40
3.3 PROGAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) ... 45
3.3.1 Definisi PLC ... 45
3.3.2 Fungsi PLC ... 46
3.3.3 Bahasa Pemrogaman ... 46
3.3.4 Ladder Diagram ... 47
3.3.5 Prinsip – Prinsip Ladder Diagram PLC ... 48
3.3.6 Praktek Memori Circuit ... 48
BAB IV SISTEM KONTROL UTAMA ... 50
4.1 SISTEM KONTROL DI PLTU 1 & 2 UP GRESIK (CONTOH) ... 50
4.1.1 Automatic Burner System Control (ABS) ... 50
4.1.2 Electro Hydraulic Control (EHC) ... 51
4.2 SISTEM KONTROL DI PLTU 3 & 4 UP GRESIK (CONTOH) ... 53
4.2.1 Automatic Boiler Control (ABC) ... 53
4.2.2 Turbine Supervisory Instrument(TSI) ... 59
BAB V INTELOCK DAN PROTEKSI ... 64
5.1 PENDAHULUAN... 64
5.1.1 Perlunya Interlock Proteksi ... 64
5.1.2 Fungsi Interlock ... 64
5.2 LOGIKA INTERLOCK SYSTEM ... 67
5.2.1 Logika “AND” ... 67 5.2.2 Logika “OR” ... 69 5.2.3 Logika “NOT” ... 73 5.3 APLIKASI INTERLOCK ... 75 5.3.1 Boiler Trips ... 76 5.3.2 Turbine Trips ... 77
5.3.3 Generator Trips ... 80
5.4 PERMISSIVE INTERLOCKS ... 82
5.4.1 Circulating Water System ... 82
5.4.2 Closed Cooling / Service Water System ... 83
5.4.3 Condensate and Feedwater System ... 83
5.4.4 Boiler Water and Steam System ... 84
5.4.5 Furnace Fuel and Air System ... 84
Kontrol & Instrumen
1BAB I
SISTEM KONTROL
1.1 DEFINISI SISTEM KONTROL
Sistem kontrol atau sistem pengaturan dalam sebuah mesin pembangkit tenaga listrik adalah suatu rangkaian sistem pengaturan yang berfungsi mengendalikan beroperasinya mesin, sehingga mesin dapat beroperasi secara normal sesuai dengan kebutuhan, serta bisa beroperasi secara otomatis dan tidak banyak membutuhkan tenaga manusia.
1.2 JENIS – JENIS SISTEM KONTROL
Ada 2 jenis sistem kontrol yaitu sistem kontrol lup tertutup (closed – loop control system) dan sistem kontrol lup terbuka (open – loop control system).
1.2.1 Sistem Kontrol Lup Tertutup
Jenis-jenis sistem kontrol lup tertutup adalah :
a. Sistem kontrol berumpan balik (feedback control system) b. Sistem kontrol inferensial (inferential control system)
c. Sistem kontrol berumpan – maju (feedforward control system)
Gambar 1.1 Diagram Blok Sistem Kontrol Lup Tertutup
1.2.2 Sistem Kontrol Lup Terbuka
Gambar 1.2 Diagram Blok Sistem Kontrol Lup Terbuka
Faktor penting : Waktu
Input
Controller
Proses
Output
Alat Ukur
Kontrol & Instrumen
2 Kelebihan:• Konstruksinya sederhana dan perawatannya mudah
• Biaya lebih murah
• Tidak ada masalah kestabilan
• Cocok untuk output yang sukar diukur/tidak ekonomis (contoh: untuk mengukur keluaran pemanggang roti)
Kelemahan
• Gangguan dan perubahan nilai parameter
• Untuk menjaga kualitas yang diinginkan perlu kalibrasi ulang dari waktu ke waktu
1.3 KLASIFIKASI KEBUTUHAN SISTEM KONTROL
Ada 3 klasifikasi kebutuhan sistem kontrol secara umum:
1. Menekan pengaruh gangguan (disturbance/upset) eksternal 2. Memeastikan kestabilan suatu proses
3. Optimasi performance suatu proses
1.4 ASPEK – ASPEK DESAIN SISTEM KONTROL
Variabel (laju alir, suhu, tekanan, konsentrasi, dll) dalam proses dibagi menjadi 2 kelompok : 1. Variabel masukan (input):
• Manipulated (adjustable) variable
• Disturbance
• Dapat diukur (measured): suhu masuk, laju alir masuk, dll
• Tidak dapat diukur (unmeasured): komposisi umpan
Variabel input kontrol dapat digerakkan secara:
• Pneumatik
• Hidrolik
• Elektrik
2. Variabel keluaran (output):
• Dapat diukur (measured): suhu produk, laju alir produk, dll • Tak dapat diukur (unmeasured): suhu di tray
Kontrol & Instrumen
3 1. Mendefinisikan obyektif pengontrolan2. Menyeleksi pengukuran
3. Menyeleksi variable yang dimanipulasikan
4. Menyeleksi konfigurasi kontrol
5. Mendesain kontroler
1.5 KOMPONEN - KOMPONEN SISTEM KONTROL
Komponen – komponen dasar system pengontrolan adalah sebagai berikut:
1. Primary element (atau alat pantau utama, yang langsung berhubungan dengan fluida. Contoh:
elemen orifice, elemen turbinmeter, termokopel, dll)
2. Converter (P/I), adalah suatu alat yang langsung berhubungan dengan primary element, untuk
mengkonversikan tekanan atau suhu, yang dikirimkan oleh primary element untuk diubah menjadi suatu arus listrik standar (4-20 mA)
3. Transmitter, alat yang berhubungan dengan Converter (P/I), menerima sinyal arus listrik dari converter, untuk diteruskan ke controller. Biasanya converter (P/I) sudah berada didalam transmitter dengan kata lain sudah menjadi satu dengan transmitter.
4. Controller, alat yang akan menjadi penentu untuk pelaksanaan tindakan selanjutnya. Alat ini
menerima arus listrik dari transmitter dan mengirimkan tindakan/action yang berupa arus listrik juga ke converter (I/P – bukan P/I lagi)
5. Converter (I/P), alat yang akan mengkonversikan arus standard (4-20 mA) dari controller, untuk
kemudian diubah menjadi tekanan standard (3-15 psig) yang dipakai untuk menggerakkan valve atau yang disebut sebagai finally element. Terkadang alat ini menjadi satu dengan finally element. 6. Finally Element, adalah suatu alat yang langsung bertugas untuk mengatur kondisi fluida di
lapangan, seperti valve control.
Komponen – komponen di atas melakukan tiga operasi dasar yang harus ada di setiap sistem kontrol, yaitu :
1. Measurement (M) atau pengukuran, yakni mengukur variabel yang dikontrol dengan
mengkombinasikan sensor dan transmitter
2. Decision (D) atau keputusan, didasarkan pada pengukuran, kontroller harus memutuskan apa
Kontrol & Instrumen
4 3. Action (A) atau aksi, sebagai hasil dari keputusan kontroler, biasanya dilakukan oleh elemenkontrol akhir.
1.6 SINYAL TRANSMISI
Ada 3 jenis sinyal yang digunakan pada proses industri saat ini, yaitu:
1. Sinyal pneumatic atau tekanan udara, normalnya 3 15 psig. Jarang menggunakan 6 30 psig atau 3.0 27 psig. Gambar sinyalnya pada gambar P&ID (piping and instrument diagram) adalah
2. Sinyal elektrik (electric) atau elektronik, normalnya antara 4 dan 20 mA. Jarang menggunakan 10 50 mA atau 0 10 V. Gambarnya
3. Sinyal digital atau diskret (nol dan satu)
Sering juga diperlukan untuk mengubah dari satu sinyal ke sinyal lainnya. Ini dilakukan oleh
transducer. Contohnya dari sinyal listrik ke sinyal pneumatik. Ini menggunakan arus (I) dan pneumatik
(P) atau I/P. Lihat gambar dibawah
Gambar 1.3 Transducer I/P 1.7 ISTILAH – ISTILAH PENTING
1. Controlled variable (variabel yang dikontrol), yaitu variabel yang harus dijaga atau dikendalikan
pada harga yang diinginkan. Contoh: laju alir, komposisi, suhu, level, dan tekanan. 2. Setpoint, yaitu harga yang diinginkan dari controlled variable
3. Manipulated variable (variabel yang diubah – ubah), yaitu variabel yang digunakan untuk menjaga controlled variable berada pada setpoint-nya; biasanya berupa laju alir dari aliran tertentu yang
Kontrol & Instrumen
54. Uncontrolled variable, yaitu variabel di dalam proses yang tidak bisa dikontrol. Contohnya: suhu
dari sebuah tray dalam kolom distilasi
5. Disturbance atau upset (gangguan), yaitu variabel yang dapat menyebabkan controlled variable
berubah dari harga setpoint-nya;.
Gangguan dapat diklasifikasikan dan didefinisikan dalam beberapa cara: a. Bentuk: step, pulse, impulse, ramp, sinusoidal, dsb.
b. Lokasi di feedback loop:
1) Load disturbance (perubahan komposisi umpan, suplai tekanan uap air, suhu air pendingin,
dsb); fungsi: kontroler: mengembalikan controlled variable pada setpoint-nya dengan perubahan yang tepat pada manipulated variable
2) Setpoint disturbance (perubahan dapat dibuat, khususnya dalam proses batch atau dalam
merubah dari satu kondisi ke kondisi lain dalam proses kontinyu); fungsi kontroler: mendorong controlled variable mencapai setpoint yang baru.
Kontrol & Instrumen
6BAB II
SISTEM PENGUKURAN
2.1 DEFINISI SISTEM PENGUKURAN
Instrumentasi
Serangkaian ”instrumen” (peralatan) berikut penggunaannya yang dipakai untuk melakukan pengamatan, pengukuran dan pengendalian
Pengukuran / Measurement
Membandingkan sesuatu dengan besaran STANDARD (Suatu sistem yang sudah disetujui) Accuracy / Akurasi (tingkat keakuratan)
Nilai perbedaan antara hasil pengukuran dengan standard yang disetujui (atau harga ideal).
Accuracy biasanya ditunjukkan dengan %
Range / Batas Pengukuran
Daerah batas pengukuran yang biasanya ditunjukkan dari nilai bawah sampai nilai atas. Contoh: 0 – 120 derajat Celcius
Span / Rentang Pengukuran
Nilai perbedaan antara batas atas dan batas bawah.
Contoh : Range: 3 – 15 psia SPAN : 15 – 3 = 12 psi
2.2 PENGUKURAN TEKANAN
Tekanan adalah gaya yang bekerja pada suatu bidang per satuan luas bidang tersebut atau biasa ditulis :
Tekanan udara bebas di sekeliling kita ini disebut tekanan atmosfer. Besar tekanan atmosfer adalah 1,013 bar atau 14,7 PSIg dan alat pengukurnya dinamakan barometer. Titik nol Barometer diukur dari ruangan tanpa udara (hampa mutlak / nol absolut). Sedangkan alat ukur yang dipakai untuk mengukur tekanan selain tekanan udara bebas disebut manometer.
Tekanan dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu:
1. Tekanan terukur (gauge pressure) adalah tekanan (positif) terhadap tekanan referensi (1 atm), tekanan diatas 1 atm.
A F P=
Kontrol & Instrumen
7 2. Tekanan absolut (absolute pressure) adalah tekanan yang dihitung dengan tekanan referensi = 0atm.
3. Tekanan vakum adalah tekanan (negatif) terhadap tekanan atmosfer.
Gambar 2.1 Ilustrasi jenis – jenis tekanan
Satuan yang sering digunakan pada pengukuran tekanan adalah : kg/cm2 , bar, psi (lb inch
square), atm, mmHg, mm H2O, inchHg. Hubungan antara satu satuan dengan lainnya dapat dilihat pada tabel konversi tekanan.
Tabel. Konversi Tekanan
Kg / Cm2 Atm Bar PSI mm H2O Icnh H20 mm Hg Inch Hg
1 0,968 0,981 14,22 10.000 393,7 735,5 28,95
1,033 1 1,013 14,7 10,330 406,8 760 29,92
1,02 0,987 1 14,5 10,200 401,5 750,1 29,53
Pengukur tekanan yang sering dijumpai di Pembangkit Thermal adalah dengan menggunakan metode sebagai berikut:
Kolom Zat Cair
Perubahan Elemen Statis
2.2.1 Pengukuran Tekanan dengan Manometer Manometer Pipa U
Manometer ini sangat sederhana terdiri dari tabung gelas yang berskala atau dari bahan lain yang dapat dibentuk huruf U dan diisi dengan cairan, tabung gelas yang sering dipakai berukuran kira-kira 6mm atau ¼ inch. Cairan yang digunakan adalah air raksa atau air biasa yang diberi warna, dipilih
Kontrol & Instrumen
8 tergantung dari range tekanan yang akan diukur, jika untuk mengukur tekanan yang rendah dipakai cairan dengan berat jenis ringan, sedang untuk mengukur tekanan yang tinggi dapat dipakai cairan dengan berat jenis besar. Manometer jenis ini banyak dipakai untuk mengukur tekanan ruang tertutup dan vakum.Gambar 2.2 Jenis Manometer Pipa U
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :
Pertama manometer diisi dengan cairan, kemudian sebelum dipergunakan kedua ujungnya dihubungkan dengan atmosfir lebih dahulu dan kaki-kaki tabung harus berdiri sama tegak, hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan keseimbangan sehingga tinggi permukaan pada tabung 1 dan 2 sama, lihat gambar 2.4a. Kemudian ujung tabung 2 dihubungkan dengan tekanan yang akan diukur sedang ujung 1 tetap dihubungkan dengan atmosfir, sehingga pada tabung 1 dan 2 akan terjadi perbedaan tinggi cairan yang diperlihatkan pada gambar 2.4b.
Untuk mengetahui besarnya tekanan yang diukur dapat dipakai perhitungan sebagai berikut : P2 – P1 = J.H
Dimana : P1 = tekanan pada tabung 1 P2 = tekanan pada tabung 2 J = berat jenis cairan H = perbedaan tinggi cairan
Manometer tabung huruf U yang lain adalah manometer dimana salah satu ujungnya tertutup dan vakum. Manometer ini dipakai untuk mengukur tekanan tekanan absolut, lihat gambar 2.4c.
Kontrol & Instrumen
9Gambar 2.4 Manometer Pipa U
a) Keseimbangan Tinggi Permukaan pada Tabung 1&2 b) Perbedaan Tinggi Cairan pada Tabung 1&2
c) Pengukur Tekanan Absolut
2.2.2 Pengukuran Tekanan dengan Bourdon Tube (Tabung Bourdon)
Tabung bourdon dibuat dari tabung yang pipih, dapat berbentuk C, spiral atau helix, lihat gambar 2.5 a, b dan c. Bourdon tube dipakai pada tekanan medium (Spiral Bourdon tube gauges = 0 – 15 kg/cm2) dan tekanan tinggi (Hellical bourdon tube gauges = 15 kg/cm2G – 2000 kg/cm2G).
Prinsip kerja dari pengukur tekanan dengan tabung Bourdon bentuk C adalah sebagai berikut :
- Apabila tabung Bourdon diberi tekanan maka Bourdon akan mengembang dan gerakan tersebut dirubah menjadi penunjukkan melalui linkage dan roda gigi. Bahan logam yang dipergunakan untuk pembuatan bourdon adalah phospor bronze, alloy steel, stainless steel
& berrylium copper. Untuk pengukuran tekanan differensial, maka dua buah Bourdon
Kontrol & Instrumen
2.2.3 Pengukuran Tekanan dengan
Bellow juga dibuat dari bahan
didalamnya dipasang pegas. Fungsi pegas ini untuk mendapatkan pengukuran gambar 2.7a. dan tekanan dengan sistem Be
a) Tabung berbentuk C
b) Spiral c) Helix
Gambar 2.5 Bourdon Tube
2.2.3 Pengukuran Tekanan dengan Bellows Type
juga dibuat dari bahan-bahan logam yang dipakai untuk membuat diagfragma dan didalamnya dipasang pegas. Fungsi pegas ini untuk mendapatkan pengukuran yang lebih besar, lihat
stem Bellow dapat dilihat pada gambar 2.7 b.
a)
b)
Gambar 2.7 Bellows Element
10 bahan logam yang dipakai untuk membuat diagfragma dan
Kontrol & Instrumen
2.3 PENGUKURAN LEVEL ZAT CAIR
Maksud dari pengukur tinggi permukaan adalah untuk mengetahui volume cairan yang ada dalam suatu tangki. Pengukur tinggi permukaan dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu
1. Langsung. 2. Tidak langsung. 3. Listrik.
4. Ultra sonik.
2.3.1 Manometer tabung U (Tangki tertutup)
Pada metoda ini tinggi permukaan diketahui dengan mengukur beda tekanan pada dan B, lihat gambar 2.13.
Hubungan antara tinggi permukaan zat cair denga berikut : 1 2 1 1 2 H h H − − = ρ ρ
Dimana H = Tinggi permukaan zat cair yang diukur h = Beda tinggi cairan pada manometer ρ2 = Berat jenis cairan manometer ρ1 = Berat jenis zat cair dalam tangki
H1 = Tinggi tabung dari skala 0% sampai dasar tangki
Gambar 2.13 Pengukur Tinggi Permukaan Dengan Manometer Tabung LEVEL ZAT CAIR
dari pengukur tinggi permukaan adalah untuk mengetahui volume cairan yang ada Pengukur tinggi permukaan dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu
anometer tabung U (Tangki tertutup)
ini tinggi permukaan diketahui dengan mengukur beda tekanan pada
tinggi permukaan zat cair dengan beda tekanan dinyatakan dalam persamaan
= Tinggi permukaan zat cair yang diukur = Beda tinggi cairan pada manometer
erat jenis cairan manometer Berat jenis zat cair dalam tangki
= Tinggi tabung dari skala 0% sampai dasar tangki
Pengukur Tinggi Permukaan Dengan Manometer Tabung
11 dari pengukur tinggi permukaan adalah untuk mengetahui volume cairan yang ada
Pengukur tinggi permukaan dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu :
ini tinggi permukaan diketahui dengan mengukur beda tekanan pada tabung A
dinyatakan dalam persamaan
Kontrol & Instrumen
2.3.2 Gelas Penunjuk
Prinsip kerja dari pengukur tinggi permukaan dengan gelas penunjuk adalah mengikuti hukum bejana berhubungan dimana tinggi permukaan pada tangki akan selalu sama dengan
lihat gambar 2.14.
Ada beberapa gelas penunjuk yang sering dipakai ya sapi (Bull eye), lihat gambar 2.15 a,b
a) Type Tabung
Gambar 2.3.3 Sistem Pelampung (Float Level
Prinsip kerja dari pengukur tinggi permukaan cairan dengan sistem pelampung adalah sebagai berikut :
- Apabila tinggi permukaan cairan dalam tangki berubah maka pelampung bergerak mengikuti perubahan tersebut. Gerakan ini dihubungkan dengan jarum penunjuk melalui pita/tali seperti yang ditunjukan pada gambar 2.16a.
dari pengukur tinggi permukaan dengan gelas penunjuk adalah mengikuti hukum bejana berhubungan dimana tinggi permukaan pada tangki akan selalu sama dengan
Gambar 2.14 Prinsip Kerja Gelas Penunjuk
penunjuk yang sering dipakai yaitu bentuk tabung, datar dan ti ), lihat gambar 2.15 a,b & c.
b) Type Datar c) Type mata sapi
Gambar 2.15 Macam – Macam Gelas Penunjuk
Float Level)
Prinsip kerja dari pengukur tinggi permukaan cairan dengan sistem pelampung adalah sebagai
Apabila tinggi permukaan cairan dalam tangki berubah maka pelampung bergerak mengikuti perubahan tersebut. Gerakan ini dihubungkan dengan jarum penunjuk melalui pita/tali seperti
ditunjukan pada gambar 2.16a.
12 dari pengukur tinggi permukaan dengan gelas penunjuk adalah mengikuti hukum bejana berhubungan dimana tinggi permukaan pada tangki akan selalu sama dengan gelas penunjuk,
Prinsip Kerja Gelas Penunjuk
itu bentuk tabung, datar dan tipe mata
c) Type mata sapi
Prinsip kerja dari pengukur tinggi permukaan cairan dengan sistem pelampung adalah sebagai
Apabila tinggi permukaan cairan dalam tangki berubah maka pelampung bergerak mengikuti perubahan tersebut. Gerakan ini dihubungkan dengan jarum penunjuk melalui pita/tali seperti
Kontrol & Instrumen
2.3.4 Alat Ukur Hidrolik
Seperti terlihat pada gambar 2.17, a
keatas maka lengan pelampung akan mendorong bellow sebelah atas sehingga volumenya mengecil sementara bellow bagian bawah akan ter
membesar. Bellow bagian atas akan mendorong fluida yang ada didalamnya ke pada indikator ). Gerakan mengembang dari
fluida pada bellow bagian atas ( pada indikator ) sehingga volume bagian atas (indi mengecil.
Gerakan mengembang dari
menyebabkan jarum indikator akan bergerak searah jarum jam. Apabila terjadi perubahan temperatur yang sekaligus akan mempengaruhi volume zat cair, maka perubahan tersebut akan dinetralisir oleh rangkaian kompensasi suhu. Perubahan temperatur akan mempengaruhi volume kedua
sehingga resultan yang dihasilkan adalah nol. Artinya perubahan temperatur tidak akan merubah penunjukan level.
Gambar 2.17 Pengukur Tinggi permukaan Dengan Pelampung Sistem Hidrolik Gambar 2.16 Prinsip Kerja Sistem
terlihat pada gambar 2.17, apabila level permukaan naik dan pelampung bergerak keatas maka lengan pelampung akan mendorong bellow sebelah atas sehingga volumenya mengecil sementara bellow bagian bawah akan tertarik keatas, sehingga bellow akan memanjang dan volumenya
bagian atas akan mendorong fluida yang ada didalamnya ke bellow
pada indikator ). Gerakan mengembang dari bellow bagian bawah ( pada tangki ) akan menghisap bagian atas ( pada indikator ) sehingga volume bagian atas (indi
Gerakan mengembang dari bellow bawah akan mengerut bellow
akan bergerak searah jarum jam. Apabila terjadi perubahan temperatur yang sekaligus akan mempengaruhi volume zat cair, maka perubahan tersebut akan dinetralisir oleh rangkaian kompensasi suhu. Perubahan temperatur akan mempengaruhi volume kedua
sehingga resultan yang dihasilkan adalah nol. Artinya perubahan temperatur tidak akan merubah
Pengukur Tinggi permukaan Dengan Pelampung Sistem Hidrolik
13
Kerja Sistem Pelampung
pabila level permukaan naik dan pelampung bergerak keatas maka lengan pelampung akan mendorong bellow sebelah atas sehingga volumenya mengecil akan memanjang dan volumenya
bellow bagian bawah (
bagian bawah ( pada tangki ) akan menghisap bagian atas ( pada indikator ) sehingga volume bagian atas (indikator) akan
atas ( indikator ) akan bergerak searah jarum jam. Apabila terjadi perubahan temperatur yang sekaligus akan mempengaruhi volume zat cair, maka perubahan tersebut akan dinetralisir oleh rangkaian kompensasi suhu. Perubahan temperatur akan mempengaruhi volume kedua bellow, sehingga resultan yang dihasilkan adalah nol. Artinya perubahan temperatur tidak akan merubah
Kontrol & Instrumen
2.3.5 Detektor Tinggi Hidrostatis
Cara yang paling banyak digunakan untuk pengukuran level cairan pada proses plant adalah dengan metoda “ tekanan head-hidrostatik “,
Gambar 2.18. Memperlihatkan suatu “ kolom “ terbuka diisi dengan cairan setinggi 12 inci yang mempunyai densiti 0, 036 lb/in3 .
G
Dengan demikian tekanan P
P2 + (tinggi x densiti) = 0 + (12” x 0,036) = 0,
” H2O = 1 psig maka harga akan 0, 432 ini sama dengan 12” H Kita telah mengukur tekanan P
bahwa densitinya homogen (merata pada semua cairan ketinggian cairan di dalam kolom tersebut adalah 12 inci antara P1 dan P2).
Instrumen yang digunakan untuk mengukur dan mengubah besaran sinyalnya dinamakan transmitter tekanan. Instrumen ini biasanya dilengkapi dengan diagfragma yang berfungsi sebagai elemen sensor terhadap tekanan hidrostatik cairan.
Aplikasi pengukuran level pada drum
differential yang instalasinya dilengkapi dengan isolasi, kolom air
Untuk pengukuran level pada tangki yang bertekanan re biasanya menggunakan transmitter level
Cara yang paling banyak digunakan untuk pengukuran level cairan pada proses plant adalah
hidrostatik “, dengan perhitungan :
atau
. Memperlihatkan suatu “ kolom “ terbuka diisi dengan cairan setinggi 12 inci yang
Gambar 2.18 Head – Hidrostatik
Dengan demikian tekanan P2 akan sama dengan tekanan atmosferik (0 psig
+ (tinggi x densiti) = 0 + (12” x 0,036) = 0,432 psig. Dengan mempergunakan faktor konversi 27,7 O = 1 psig maka harga akan 0, 432 ini sama dengan 12” H2O.
Kita telah mengukur tekanan P1, dan mendapatkan harga tekanan 12” H2
bahwa densitinya homogen (merata pada semua cairan), maka kita dapat menyatakan bahwa level atau ketinggian cairan di dalam kolom tersebut adalah 12 inci (yang diukur disini adalah beda tekanan
Instrumen yang digunakan untuk mengukur dan mengubah besaran sinyalnya dinamakan Instrumen ini biasanya dilengkapi dengan diagfragma yang berfungsi sebagai elemen sensor terhadap tekanan hidrostatik cairan.
an level pada drum boiler, umumnya digunakan transmitter tekanan yang instalasinya dilengkapi dengan isolasi, kolom air-sirkulasi dan reservoir kondensasi. Untuk pengukuran level pada tangki yang bertekanan rendah (misalnya tangki kondensat
transmitter level tipe pipa-torsi ( level-troll ).
14 Cara yang paling banyak digunakan untuk pengukuran level cairan pada proses plant adalah
. Memperlihatkan suatu “ kolom “ terbuka diisi dengan cairan setinggi 12 inci yang
an tekanan atmosferik (0 psig), jadi tekanan P = 432 psig. Dengan mempergunakan faktor konversi 27,7
2O dengan anggapan ), maka kita dapat menyatakan bahwa level atau yang diukur disini adalah beda tekanan
Instrumen yang digunakan untuk mengukur dan mengubah besaran sinyalnya dinamakan Instrumen ini biasanya dilengkapi dengan diagfragma yang berfungsi sebagai
, umumnya digunakan transmitter tekanan sirkulasi dan reservoir kondensasi. ndah (misalnya tangki kondensat), maka
Kontrol & Instrumen
2.3.6 Sistem Gelembung Udara (Tangki Terbuka)
Alat pengukur tinggi permukaan dengan sistem gelembung udara ini terdiri dari sumber udara, katup pengatur tekanan, rota meter /
tembaga.
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :
Pipa tembaga yang bagian ujung bawahnya dibuat berlubang kecil, dicelupkan ke dalam tangki yang berisi cairan dan berada di atas dasar tangki
dimasukan sedikit demi sedikit dengan katup pengatur tekanan kemudian usahakan aliran dibuat konstant agar diperoleh hasil pengukuran yang teliti. Tekanan yang terukur pada manometer sebanding dengan tekanan di ujung pipa yang menunjukan tinggi cairan dalam tangki.
Gambar 2.19 Pengukur Tinggi 2.3.8 Permasalahan Operasioanal
Permasalahan operasional yang umumnya terjadi pada cair di unit pembankit adalah adanya indikasi
• Kebuntuan atau kebocoran pada tapping
• Wet leg tidak terisi oleh cairan • Dry leg berisi cairan
• Terjadinya foaming
• Kondisi desain yang tidak sesuai dengan aktual
Sistem Gelembung Udara (Tangki Terbuka)
Alat pengukur tinggi permukaan dengan sistem gelembung udara ini terdiri dari sumber udara, r tekanan, rota meter / sight glass (gelas pengelihat gelembung), manometer dan pipa
rinsip kerjanya adalah sebagai berikut :
Pipa tembaga yang bagian ujung bawahnya dibuat berlubang kecil, dicelupkan ke dalam tangki yang berisi cairan dan berada di atas dasar tangki kira-kira 7 cm, lihat gambar 2.19
dimasukan sedikit demi sedikit dengan katup pengatur tekanan kemudian usahakan aliran dibuat konstant agar diperoleh hasil pengukuran yang teliti. Tekanan yang terukur pada manometer sebanding
ng pipa yang menunjukan tinggi cairan dalam tangki.
Pengukur Tinggi Permukaan dengan Sistem Gelembung 2.3.8 Permasalahan Operasioanal
operasional yang umumnya terjadi pada saat melakukan pengukuran level zat adalah adanya indikasi level tidak sama dengan gauge, yang
Kebuntuan atau kebocoran pada tapping Wet leg tidak terisi oleh cairan
Kondisi desain yang tidak sesuai dengan aktual
15 Alat pengukur tinggi permukaan dengan sistem gelembung udara ini terdiri dari sumber udara,
(gelas pengelihat gelembung), manometer dan pipa
Pipa tembaga yang bagian ujung bawahnya dibuat berlubang kecil, dicelupkan ke dalam kira 7 cm, lihat gambar 2.19. Udara dimasukan sedikit demi sedikit dengan katup pengatur tekanan kemudian usahakan aliran dibuat konstant agar diperoleh hasil pengukuran yang teliti. Tekanan yang terukur pada manometer sebanding
Sistem Gelembung
saat melakukan pengukuran level zat diakibatkan oleh :
Kontrol & Instrumen
2.4. PENGUKURAN TEMPERATUR
Dalam hidup sehari-hari kita menyatakan rasa panas, dingin, hangat atau sejuk berdasarkan perasaan saja, namun penentuan seperti ini sangat tergantung dari pribadi masing
sehingga tidak dapat menyatakannya dengan tepat. Un
dengan temperatur. Panas dimaksudkan sebagai besarnya energi panas, sedang temperatur adalah tingkat atau derajat dari panas. Alat yang dipakai untuk mengukur besarnya temperatur disebut
Thermometer.
Standard satuan temperatur yaitu derajat Celcius, Fahrenheit, dan Reamur tetapi yang umum dipakai adalah derajat Celcius dan Fahrenheit. Derajat Celcius dan Fahrenheit mengambil titik standard bawah adalah O o C dan 32o F pada saat suhu es mencair dan keduanya berada pada tekanan 760 mmHg. Sedang titik standard atasnya adalah 100
tekanan 760 mmHg.
Makin besar tekanan akan semakin tinggi titik didih air. Dari kedua satuan
diperoleh perbandingan skala, yaitu 5 skala untuk derajat Celcius dan 9 untuk Fahrenheit, lihat gambar 2.21. Untuk mengkonversikan dari Celcius ke Fahrenheit atau sebaliknya adalah sebagai berikut :
100 o C = ( 9/5 x 100 + 212 o F = 5/9 ( 212
Gambar 2.22 Perbandingan Skala Thermometer Celcius dan Fahrenheit TEMPERATUR
hari kita menyatakan rasa panas, dingin, hangat atau sejuk berdasarkan penentuan seperti ini sangat tergantung dari pribadi masing
sehingga tidak dapat menyatakannya dengan tepat. Untuk itu, maka disini kita bedakan antara panas dengan temperatur. Panas dimaksudkan sebagai besarnya energi panas, sedang temperatur adalah tingkat atau derajat dari panas. Alat yang dipakai untuk mengukur besarnya temperatur disebut
satuan temperatur yaitu derajat Celcius, Fahrenheit, dan Reamur tetapi yang umum Celcius dan Fahrenheit. Derajat Celcius dan Fahrenheit mengambil titik standard F pada saat suhu es mencair dan keduanya berada pada tekanan 760 mmHg. Sedang titik standard atasnya adalah 100o C dan 212o F diambil pada suhu didih air dengan
Makin besar tekanan akan semakin tinggi titik didih air. Dari kedua satuan
diperoleh perbandingan skala, yaitu 5 skala untuk derajat Celcius dan 9 untuk Fahrenheit, lihat gambar . Untuk mengkonversikan dari Celcius ke Fahrenheit atau sebaliknya adalah sebagai berikut :
C = ( 9/5 x 100 + 32 ) o F F = 5/9 ( 212 - 32 ) o C
Perbandingan Skala Thermometer Celcius dan Fahrenheit
16 hari kita menyatakan rasa panas, dingin, hangat atau sejuk berdasarkan penentuan seperti ini sangat tergantung dari pribadi masing-masing orang tuk itu, maka disini kita bedakan antara panas dengan temperatur. Panas dimaksudkan sebagai besarnya energi panas, sedang temperatur adalah tingkat atau derajat dari panas. Alat yang dipakai untuk mengukur besarnya temperatur disebut
satuan temperatur yaitu derajat Celcius, Fahrenheit, dan Reamur tetapi yang umum Celcius dan Fahrenheit. Derajat Celcius dan Fahrenheit mengambil titik standard F pada saat suhu es mencair dan keduanya berada pada tekanan 760 F diambil pada suhu didih air dengan
Makin besar tekanan akan semakin tinggi titik didih air. Dari kedua satuan derajat di atas diperoleh perbandingan skala, yaitu 5 skala untuk derajat Celcius dan 9 untuk Fahrenheit, lihat gambar
. Untuk mengkonversikan dari Celcius ke Fahrenheit atau sebaliknya adalah sebagai berikut :
Kontrol & Instrumen
172.4.1 Thermometer Gelas / Zat Cair
Pada dasarnya thermometer jenis ini terdiri dari tabung kapiler dalam kemasan gelas yang berskala dan berisi cairan, lihat gambar 2.23. Umumnya zat cair yang digunakan adalah alkohol atau air raksa. Alkohol dipakai pada pengukuran temperatur rendah sedang air raksa untuk temperatur tinggi.
Prinsip kerja thermometer ini berdasarkan perubahan volume zat cair yang disebabkan oleh perubahan temperatur, karena zat cair berada pada tabung kapiler yang berskala maka perubahan temperatur dapat dibaca.
Besarnya perubahan volume zat cair akibat perubahan temperatur dapat dihitung dengan :
Vt = Vo (1 + βt)
Dimana : Vt = volume zat cair pada suhu T Vo = volume mula
β = koefisien zat cair t = perubahan suhu
Gambar 2.23 Thermometer Gelas
2.4.2 Thermometer Bimetal
Thermometer Bimetal terdiri dari dua jenis logam yang mempunyai koefisien muai berbeda dan kedua logam ini digabungkan menjadi satu, lihat gambar 2.24a.
Kontrol & Instrumen
Apabila terjadi kenaikan temperatur maka logam yang koefisiennya
lebih panjang, karena tertahan oleh satuannya maka logam tersebut akan melengkung dan membe defleksi, lihat gambar 2.24b.
Jenis logam yang dipakai adalah Invar dan Alloy nikel dipanaskan akan mengalami perubahan panjang sebagai berikut :
Lt = Lo ( 1 + α t )
Dimana : Lt = perubahan panjang Lo = panjang mula
α = koefisien muai panjang t = perubahan temperatur
a.
Gambar
Termometer bimetal ini dapat dibuat dala Biasanya digunakan sebagai pengontrol (
akurasi 0.5 – 12 C. Keunggulan dari termometer bimetal ini antara lain biayanya rendah, hampir tidak memerlukan perawatan, dan stabil.
Apabila terjadi kenaikan temperatur maka logam yang koefisiennya lebih besar akan lebih panjang, karena tertahan oleh satuannya maka logam tersebut akan melengkung dan membe
Jenis logam yang dipakai adalah Invar dan Alloy nikel - besi. Suatu batang logam bila n mengalami perubahan panjang sebagai berikut :
t )
= perubahan panjang = panjang mula
= koefisien muai panjang = perubahan temperatur
b.
Gambar 2.24 Thermometer Bimetal
Termometer bimetal ini dapat dibuat dalam bentuk lilitan, piringan ( pengontrol (thermostat). Range pengukurannya antara
12 C. Keunggulan dari termometer bimetal ini antara lain biayanya rendah, hampir tidak
18 lebih besar akan memuai lebih panjang, karena tertahan oleh satuannya maka logam tersebut akan melengkung dan membentuk
besi. Suatu batang logam bila
m bentuk lilitan, piringan (disc), atau spiral. ). Range pengukurannya antara -65 – 430 C dengan 12 C. Keunggulan dari termometer bimetal ini antara lain biayanya rendah, hampir tidak
Kontrol & Instrumen
2.4.3 Termokopel
Termokopel terdiri dari dua log gambar 2.25a dan 2.25b. Pada gambar 2.25
dan diberi sumber panas pada ujung yang lain akan timbul tegangan listrik berupa mili volt. Sedangkan pada gambar 2.25
titik A diberi sumber panas dan titik B berada pada media dingin maka dititk A dan B akan timbul tegangan seperti halnya pada gambar 2.25a. Gambar 2.25
termokopel, dan gambar 2.25d, menunjukan pemasangannya pada suatu peralatan.
Gambar. a
Beda potensial antara kedua kontak hanya ada bila terdapat beda temperatur antara keduanya
Gambar d.
Ada beberapa type Thermocouple yaitu :
Termokopel terdiri dari dua logam berlainan jenis yang digabungkan seperti terlihat pada .25a dan 2.25b. Pada gambar 2.25a, salah satu ujung dari kedua logam tersebut digabungkan dan diberi sumber panas pada ujung yang lain akan timbul tegangan listrik berupa mili volt.
bar 2.25b, kedua ujung-ujung logam disambung, bila pada sambungan titik A diberi sumber panas dan titik B berada pada media dingin maka dititk A dan B akan timbul
halnya pada gambar 2.25a. Gambar 2.25b, memperlihatkan bentuk fi d, menunjukan pemasangannya pada suatu peralatan.
Gambar. b
Beda potensial antara kedua kontak hanya ada bila terdapat beda temperatur antara keduanya
Gambar c. Fisik Termokopel
Gambar d. Pemasangan Termokopel
Gambar 2.25 Termokopel
yaitu :
19 seperti terlihat pada a, salah satu ujung dari kedua logam tersebut digabungkan dan diberi sumber panas pada ujung yang lain akan timbul tegangan listrik berupa mili volt.
ujung logam disambung, bila pada sambungan titik A diberi sumber panas dan titik B berada pada media dingin maka dititk A dan B akan timbul b, memperlihatkan bentuk fisik dari
Beda potensial antara kedua kontak hanya ada bila terdapat beda temperatur antara keduanya
Kontrol & Instrumen
20Type Jenis Logam Warna Kabel Batas Pengukuran
T J K E S R Copper - Costantan Iron - Costantan Chromel - Alumel Chromel - Costantan 90 % Platinum - 10 % Rhodium 87 % Platinum - 13 % Rhodium Biru - Merah Putih - Merah Kuning - Merah Ungu - Merah Hitam - Merah Hitam - Merah - 200 o C s / d 371 o C - 190 o C s / d 760 o C - 190 o C s / d 1260 o C - 100 o C s / d 1260 o C 0 o C s / d 1482 o C - 0 o C s / d 1482 o C
Dari beberapa jenis termokopel yang banyak dipakai adalah type T, J dan K
2.4.4 Temperatur Resistansi Detektor (RTD)
RTD terbuat dari metal konduktor (platinum) dan memiliki koefisien hambatan positif. RTD juga banyak dikenal sebagai PT – 100 atau PTC (positive temperature coefficient). Besarnya harga tahanan terhadap perubahan temperatur adalah :
Rt = Ro ( 1 + α t )
Dimana : Rt = tahanan listrik pada temperatur T o C (Ω) Ro = tahanan listrik pada temperatur 0 oC (Ω)
α = koefisien tahanan terhadap perubahan temperatur (Ω/°C) Logam yang digunakan dan batas pengukurannya ditunjukan pada tabel berikut :
Bahan Logam Batas Pengukuran Perubahan Tahanan
Per °C
Platina (Pt) -200°C s/d 500°C 0.385
Tembaga (Cu) -200°C s/d 500°C 0.427
Nikel (Ni) -200°C s/d 500°C 0.617
Rangkaian pengukur temperatur dengan tahanan.
Rangkaian pengukur temperatur ini adalah suatu jembatan Wheat Stone yang diperlihatkan pada gambar 2.26a. Tahanan R1, R2 dan R3 adalah konstan , sedang Rt merupakan tahanan yang harganya berubah bila ada perubahan temperatur. Gambar 2.26b. memperlihatkan instalasi pemasangan RTD .
Kontrol & Instrumen
Gambar a. Rangkaian Pengukur temperatur dengan Tahanan
2.4.5 Thermistor
Negative temperatur koefisien thermistor suatu alter temperatur dibuat dari bahan semi konduktor. Susunan dari bahan disesuaikan dengan daerah range kerja dari elemen
campuran dari : cobalt, copper, iron , magnesium, mangan Gabungan penyusun material tersebut disebut thermistor.
Thermistor terdiri-dari potongan material semi konduktor yang mempunyai dua sambungan kawat saling berbeda. Thermistor
temperatur padanya, tahanan listrik dari alat tersebut menjadi turun. Biasany KiloOhm pada 0oC dan akan menjadi 200 Ohm pada 100
pengukuran yang sangat teliti untuk mengontrol perbedaan temperatur. thermistor dapat dibuat dari - 100 o
koefisien dari tahanan listriknya dapat dinyatakan :
α = - B / T 2
…… Ohm / K
Gambar a. Rangkaian Pengukur temperatur dengan Tahanan
Gambar b. Instalasi RTD
Gambar 2.26
temperatur koefisien thermistor suatu alternatip lain deteksi elemen panas temperatur dibuat dari bahan semi konduktor. Susunan dari bahan-bahan tersebut tergantung atau disesuaikan dengan daerah range kerja dari elemen-elemen tersebut, dapat digunakan dua atau lebih campuran dari : cobalt, copper, iron , magnesium, manganase, nikel , tin, titanium, vanadium dan zine. Gabungan penyusun material tersebut disebut thermistor.
dari potongan material semi konduktor yang mempunyai dua sambungan kawat saling berbeda. Thermistor dikatakan negatip temperatur koefisien bila diberikan kenaikan temperatur padanya, tahanan listrik dari alat tersebut menjadi turun. Biasanya harga tahanan listrik 10 C dan akan menjadi 200 Ohm pada 100o C, hal ini menjadikan suatu peralatan ti untuk mengontrol perbedaan temperatur. Range atau daerah kerja
o
C sampai + 300 o C untuk beberapa type thermistor. koefisien dari tahanan listriknya dapat dinyatakan :
…… Ohm / K
21 natip lain deteksi elemen panas/
bahan tersebut tergantung atau elemen tersebut, dapat digunakan dua atau lebih ase, nikel , tin, titanium, vanadium dan zine.
dari potongan material semi konduktor yang mempunyai dua sambungan sien bila diberikan kenaikan a harga tahanan listrik 10 hal ini menjadikan suatu peralatan
Range atau daerah kerja untuk beberapa type thermistor. Temperatur
Kontrol & Instrumen
dimana : B = Konstan temperatur untuk thermistor T = Temperatur dalam Kelvin
Positif temperatur koefisien thermistor.
Positif temperatur koefisien thermistor dibuat dari bahan campuran
titonotes. Positif temperatur koefisien pertama kali dibuat untuk memproteksi gulungan kawat dari
travo dan motor- motor listrik.Karakteristik dari peralatan ini dapa dibawah.
Gambar 2.26 Resistance Temperatur Characteristic for
Tahanan listrik dari PTC thermistor adalah rendah dan relatif konstan pada temperatur yang rendah. Bila temperatur TR naik, tahanan listrik pada temperatur tersebut menjadi sangat
TR pada gambar 2.27, adalah daerah kerja atau daerah
PTC ditempatkan atau ditempelkan pada gulungan kawat per dihubungkan seri dengan kontaktor atau
2.4.6 Permasalahan Operasional
Permasalahan operasional yang umum
unit pembangkit yaitu adanya indikasi yang tidak sesuai dengan proses, yang dapat diakibatkan :
• Sambungan kabel longgar
• Sambungan kabel yang terhubung pendek
• Kerusakan pada sensor
• Kabel sambungan tidak s
• Lokasi pemasangan sensor yang tidak tepat
na : B = Konstan temperatur untuk thermistor T = Temperatur dalam Kelvin
Positif temperatur koefisien thermistor.
Positif temperatur koefisien thermistor dibuat dari bahan campuran barium, lead
temperatur koefisien pertama kali dibuat untuk memproteksi gulungan kawat dari motor listrik.Karakteristik dari peralatan ini dapat dilihat seperti pada gambar 2.27
Resistance Temperatur Characteristic for PTC The
Tahanan listrik dari PTC thermistor adalah rendah dan relatif konstan pada temperatur yang Bila temperatur TR naik, tahanan listrik pada temperatur tersebut menjadi sangat
, adalah daerah kerja atau daerah Swithcing temperature. Dalam penggunaannya PTC ditempatkan atau ditempelkan pada gulungan kawat peralatan yang akan diproteksi. Ia dihubungkan seri dengan kontaktor atau relay proteksi.
Permasalahan operasional yang umum terjadi pada saat melakukan pengukuran temperatur adanya indikasi yang tidak sesuai dengan proses, yang dapat diakibatkan : Sambungan kabel longgar
Sambungan kabel yang terhubung pendek
Kabel sambungan tidak sesuai dengan thermocouple Lokasi pemasangan sensor yang tidak tepat
22
barium, lead dan spontium
temperatur koefisien pertama kali dibuat untuk memproteksi gulungan kawat dari dilihat seperti pada gambar 2.27
PTC Thermistor
Tahanan listrik dari PTC thermistor adalah rendah dan relatif konstan pada temperatur yang Bila temperatur TR naik, tahanan listrik pada temperatur tersebut menjadi sangat besar. Titik . Dalam penggunaannya alatan yang akan diproteksi. Ia
terjadi pada saat melakukan pengukuran temperatur di adanya indikasi yang tidak sesuai dengan proses, yang dapat diakibatkan :
Kontrol & Instrumen
232.5 PENGUKURAN ALIRAN
Aliran adalah jumlah fluida yang bergerak pada suatu pipa / penampang persatuan waktu {1/ det, GPM, T/ jam }. Fluida tersebut dapat berupa zat cair, padat atau gas.
Aliran dapat dibedakan yaitu : aliran laminer dan turbulen.
• Aliran Laminer.
Terjadi apabila fluida didalam pipa bergerak/ mengalir sejajar dengan dinding pipa, lihat gambar 2.28a.
• Aliran Turbulen.
Terjadi apabila gerakan/ aliran fluida didalam pipa tidak beraturan, lihat gambar 2.28b.
Gambar a. Aliran Laminer Gambar b. Aliran Turbulen
Gambar 2.28
Maksud dari pengukuran aliran adalah :
1. Untuk menetukan jumlah fluida yang masuk ataupun ke luar dalam suatu proses.
2. Untuk keperluan perhitungan terutama yang menyangkut pemakaian air, uap, udara dan bahan bakar.
2.5.1 Pengukuran Aliran berdasarkan Beda Tekanan
Untuk mengukur aliran fluida didalam suatu pipa dapat dilakukan dengan memasang penghalang atau penyempit dan biasa disebut dengan elemen primer. Maksud dari pemasangan penghalang tersebut adalah untuk mendapatkan beda tekanan. Hubungan antara aliran dengan beda tekanan tidak linier, sehingga untuk perhitungan aliran diperlukan pengakar.
Kontrol & Instrumen
24 Dimana : Q = Flow / aliranK = Konstanta P1 - P2 = Beda tekanan a. Plat orifice
Pengukur aliran dengan menggunakan plat orifice ini relatif murah dan mudah pemasangannya. Plat ini terbuat dari bahan logam yang kuat, agar tidak mudah erosi dan korosi. Ada tiga tipe plat orifice yang umum dipakai yaitu konsentris, eksentris dan segmen , lihat gambar 2.29a, 2.29b dan 2.29c.
Plat orifice tipe konsentris merupakan elemen primer yang sering digunakan, sedangkan yang tipe eksentris dan segmen dipakai untuk mengukur aliran yang mengandung bahan-bahan padat. Pada gambar 2.29b, diperlihatkan contoh pemasangan plat orifice tipe konsentris.
a. Konsentris b. Eksentris c. Segmen
d. Pemasangan Plat orifice Tipe Konsentris
Kontrol & Instrumen
b. Tabung VenturiTabung venturi mempunyai bentuk
memperlihatkan cara pemasangannya. Bagian tap umumnya dibuat berlubang-lubang (
dihubungkan menjadi satu. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan tekanan rata masing-masing tap, sehingga akan menghasil
untuk mengurangi kehilangan tekanan. Umumnya digunakan di compressor dan pada proses yang bertekanan rendah.
a.
c. Nozzle Aliran Termokopel
Tap ( lubang pengukur tekanan ) positif dan negatif kira-kira satu kali diameter pipa di depan
lihat gambar 2.31 b. Dan gambar 2.31 c gambar 2.31
Tabung venturi mempunyai bentuk seperti terlihat pada gambar 2.30a dan 2.30 memperlihatkan cara pemasangannya. Bagian tap positif dan negatif pada tabung venturi
lubang (sekeliling pipa). Kemudian lubang
menjadi satu. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan tekanan rata
masing tap, sehingga akan menghasilkan pengukuran yang teliti. Tabung venture dipakai untuk mengurangi kehilangan tekanan. Umumnya digunakan di compressor dan pada proses yang
b.
Gambar 2.30 Tabung Venturi
Tap ( lubang pengukur tekanan ) positif dan negatif pada nozel aliran ditempatkan pada jarak kira satu kali diameter pipa di depan nozel, dan setengah diameter pipa di
b. Dan gambar 2.31 c gambar 2.31 a, adalah bentuk fisik dari Nozzle aliran.
a.
25 eperti terlihat pada gambar 2.30a dan 2.30b
positif dan negatif pada tabung venturi sekeliling pipa). Kemudian lubang-lubang tersebut menjadi satu. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan tekanan rata-rata pada Tabung venture dipakai untuk mengurangi kehilangan tekanan. Umumnya digunakan di compressor dan pada proses yang
pada nozel aliran ditempatkan pada jarak nozel, dan setengah diameter pipa di belakang nozel,
Kontrol & Instrumen
d. Tabung pitot
Prinsip kerja untuk memperoleh beda tekanan pada tabung pipa adalah sebagai berikut : fluida yang mengalir pada suatu pipa mempunyai kecepatan V dan tekanan P tertentu. Kita pandang aliran segaris lurus dengan benda padat diam di ten
dengan mendekatnya fluida pada benda tersebut, maka fluida mengalami perlambatan sampai akhirnya pada titik yang tepat di muka benda, kecepatan fluida = 0.
akan menaikan tekanan dari P1 menjadi dari elemen perimer dari tabung pitot.
b.
c.
Gambar 2.31 Nozzle Aliran
Prinsip kerja untuk memperoleh beda tekanan pada tabung pipa adalah sebagai berikut : fluida mempunyai kecepatan V dan tekanan P tertentu. Kita pandang aliran segaris lurus dengan benda padat diam di tengah-tengah pipa, lihat gambar 2.32
dengan mendekatnya fluida pada benda tersebut, maka fluida mengalami perlambatan sampai a titik yang tepat di muka benda, kecepatan fluida = 0. Perlambatan kecepatan fluida i P1 menjadi P2. Pada gambar 2.31 b dan 2.32 c, diperlihatkan contoh men perimer dari tabung pitot.
26 Prinsip kerja untuk memperoleh beda tekanan pada tabung pipa adalah sebagai berikut : fluida
mempunyai kecepatan V dan tekanan P tertentu. Kita pandang aliran tengah pipa, lihat gambar 2.32a. Kemudian dengan mendekatnya fluida pada benda tersebut, maka fluida mengalami perlambatan sampai Perlambatan kecepatan fluida c, diperlihatkan contoh
Kontrol & Instrumen
Dall Tube
Dall Tube dikembangkan oleh
venturi tube yang memberikan tekanan differential yang lebih tinggi dan pengembalian tekanan yang lebih baik dari venturi pada diameter yang sama.
sebagai berikut :
(b)
(c)
Gambar 2.32 Tabung Pitot
Dall Tube dikembangkan oleh Firm of Kent Instrument. Type ini merupakan modifikasi dari venturi tube yang memberikan tekanan differential yang lebih tinggi dan pengembalian tekanan yang lebih baik dari venturi pada diameter yang sama. Desain dari elemen peralatan tersebut adalah
(a)
27 Type ini merupakan modifikasi dari venturi tube yang memberikan tekanan differential yang lebih tinggi dan pengembalian tekanan
Kontrol & Instrumen
28Gambar 2.33 Dall Flow Tub
Saat pertama fluida mengalir membentur dan kemudian mengalir melalui kerucut pendek yang mempunyai sudut curam kebagian yang berbentuk silinderis pada setiap sisi dari throat slot. Fluida akan melewati dua ujung yang tajam yaitu, A dan B menyebrang throat slot terbuka kemudian melewati dua ujung tajam C dan D.
Kemudian fluida terus mengalir melalui kerucut yang membesar dengan sudut 15o sampai mencapai diameter maksimum pipa. Panjang dari kerucut ini kira-kira 5 kali diameter pipa. Overall
Pressure Lost 5 % lebih rendah dari venturi. Peralatan ini mempunyai panjang keseluruhan kira-kira 2
kali diameter pipa.
2.5.3 Rota Meter
Rota meter ini terdiri dari suatu kerucut yang terbuat dari gelas atau bahan lain yang transparan dan berskala dengan suatu pelampung di dalamnya, lihat gambar 2.35a. Beberapa pelampung untuk keperluan ini dapat juga dilihat pada gambar 2.35 b. Pelampung ini dibuat dari bahan-bahan yang tahan karat terhadap fluida yang mengalir biasanya terbuat dari stainless steel. Oleh karena adanya aliran fluida, maka pelampung akan naik dan dalam keadaan setimbang akan diam pada suatu posisi, makin besar alirannya makin tinggi posisinya. Rota meter harus dipasang tegak lurus ( tidak boleh miring dari 2o ).
Disini terlihat bahwa, beda tekanan P tidak tergantung dari posisi pelampung. Jadi pada posisi manapun beda tekanan akan konstan. Oleh karena luas penampang kerucut berubah terhadap posisi pelampung, maka luas penampang dimana fluida mengalir di sekeliling pelampung juga tergantung pada posisi. Penampang aliran fluida ini berbentuk cicin. Di dalam aliran ini dianggap berlaku persamaan kontinuitas dan bournauli, sehingga pelampung akan mengatur dirinya sendiri pada posisi dimana kedua persamaan tadi dipenuhi.
Kontrol & Instrumen
Jadi laju aliran Q hanya merupakan fungsi dari luas kerucut. Bila sudut kemiringan kerucut kecil, maka luas kerucut ini sebanding dengan posisi pelampung.
diukur sebanding dengan tinggi pelampung. Oleh karena berat jenis fluida mempengaruhi persamaan di atas, maka setiap rota meter dikalibrasi untuk fluida tertentu.
2.5.4 Meter Aliran Turbin
Salah satu piranti pengukur aliran yang cukup teliti adalah jenis meter aliran turbin. Turbin akan berputar apabila aliran cairan mengenai dan mendorong baling
Jadi laju aliran Q hanya merupakan fungsi dari luas kerucut. Bila sudut kemiringan kerucut kecil, maka luas kerucut ini sebanding dengan posisi pelampung. Dengan demikian de
diukur sebanding dengan tinggi pelampung. Oleh karena berat jenis fluida mempengaruhi persamaan di atas, maka setiap rota meter dikalibrasi untuk fluida tertentu.
a. Jenis - Jenis Pelampung.
b. Rota Meter.
Gambar 2.35 Rotameter
Salah satu piranti pengukur aliran yang cukup teliti adalah jenis meter aliran turbin. Turbin cairan mengenai dan mendorong baling-baling dari turbin, lihat gambar
29 Jadi laju aliran Q hanya merupakan fungsi dari luas kerucut. Bila sudut kemiringan kerucut
Dengan demikian debet yang akan diukur sebanding dengan tinggi pelampung. Oleh karena berat jenis fluida mempengaruhi persamaan di
Salah satu piranti pengukur aliran yang cukup teliti adalah jenis meter aliran turbin. Turbin dari turbin, lihat gambar
Kontrol & Instrumen
2.36. Suatu kumparan penerima (pick up coil pulsa listrik, apabila baling-baling tersebut berputar.
Frekuensi pulsa yang dihasilkan akan sebanding dengan laju aliran dari cairan .
Dimana Q = laju aliran
f = Frekuensi pulsa K = Koefisien aliran.
Gambar 2.36 2.5.5 Permasalahan Operasioanal
Permasalahan operasional yang umum terjadi pembangkit adalah:
1. Adanya indikasi aliran menjadi lebih besar, disebabkan oleh:
o Low tapping buntu
o High tapping berisi cairan (untuk gas meter) o Low tapping bocor
o Desain meter tidak sesuai dengan aktual
2. Adanya indikasi aliran menjadi lebih rendah, disebabkan oleh:
o High tapping buntu
o Low tapping berisi cairan (untuk gas meter) o High tapping bocor
o Desain meter tidak sesuai dengan aktual 3. Adanya indikasi berfluktuasi, disebabkan oleh:
o Tapping terhalang
o Koneksi kabel longgar
pick up coil) yang terpasang di atas badan meter akan mengahasilkan
baling tersebut berputar.
Frekuensi pulsa yang dihasilkan akan sebanding dengan laju aliran dari cairan . Dimana Q = laju aliran
Frekuensi pulsa K = Koefisien aliran.
Gambar 2.36 Meter Aliran Turbin. Permasalahan Operasioanal
operasional yang umum terjadi saat melakukan pengukuran aliran
menjadi lebih besar, disebabkan oleh:
berisi cairan (untuk gas meter)
Desain meter tidak sesuai dengan aktual
Adanya indikasi aliran menjadi lebih rendah, disebabkan oleh:
si cairan (untuk gas meter)
Desain meter tidak sesuai dengan aktual Adanya indikasi berfluktuasi, disebabkan oleh:
Koneksi kabel longgar
30 ) yang terpasang di atas badan meter akan mengahasilkan
Kontrol & Instrumen
312.6 KALIBRASI
Kalibrasi pada umumnya merupakan proses untuk menyesuaikan keluaran atau indikasi dari suatu perangkat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar yang digunakan dalam akurasi tertentu. Contohnya, termometer dapat dikalibrasi sehingga kesalahan indikasi atau koreksi dapat ditentukan dan disesuaikan (melalui konstanta kalibrasi), sehingga termometer tersebut menunjukan temperatur yang sebenarnya dalam celcius pada titik-titik tertentu di skala.
Kalibrasi diperlukan untuk:
• Perangkat baru
• Suatu perangkat setiap waktu tertentu
• Suatu perangkat setiap waktu penggunaan tertentu (jam operasi)
• Ketika suatu perangkat mengalami tumbukan atau getaran yang berpotensi mengubah kalibrasi • Ketika hasil observasi dipertanyakan
Berikut ini adalah contoh – contoh kalibrasi yang dilakukan di unit pembangkit pada peralatan – peralatan instrumen.
1. Kalibrasi Thermocouple
Detail aktivitasnya:
a. Buka tutup terminal Thermocouple
b. Lepas koneksi kabel pada terminal thermocouple
c. Isolasi kabel untuk menghindari short circuit, kemudian amankan kabel pada tempat yang aman
d. Tutup kembali tutup terminal e. Lepas thermocouple dari casing f. Tutup lubang casing thermocouple
g. Bawa thermocouple ke lab kalibrasi instrumen
h. Lakukan kalibrasi thermocouple dengan JOVRA. Berikan pemanasan scara bertahap 100°,200°,300°,400°,dst sesuai dengan range kerja thermocouple
i. Hubungkan multimeter dengan terminal Thermocouple untuk mengukur sinyal temperatur. Catat penunjukan multimeter pada form kalibrasi untuk tiap tahap pemanasan JOVRA. j. Lakukan analisa kalibrasi
k. Lakukan pemasangan kembali untuk Thermocouple yang berkondisi baik
Kontrol & Instrumen
32 m. Pasang kembali Thermocouple pada casingnya semula.n. Kembalikan kabel Thermocouple pada tempatnya
o. Buka tutup terminal Thermocouple kemudian pasang kembali kabel pada terminal sesuai polaritasnya. Tutup kembali tutup terminal Thermocouple.
p. Pastikan Thermocouple berikut kabel terminal sudah terpasang dengan baik. q. Pastikan sudah terdapat penunjukan sinyal Thermocouple di DCS atau CCR r. Bersihkan area kerja berikut peralatannya.
2. Kalibrasi control valve di PLTGU
a. Pastikan kondisi CPU di DDC/dcs dalam kondisi normal.
b. Pastikan kondisi Signal Conditioner dalam kondisi baik (sudah dikalibrasi) c. Siapkan Recorder dan PC Terminal.
d. Hubungkan konektor kabel Recorder ke konektor pada panel DDC no 1 [□CJP01], kemudian nyalakan Recorder dengan obeng (+)
e. Pasang konektor kabel komunikasi optik PC Terminal pada konektor Engineering Console
pada RS232C Change Unit, kemudian nyalakan PC terminal.
f. Nyalakan PC Unit untuk melihat logic diagram pembukaan dan penutupan valve.
g. Berikan injeksi sinyal perintah melalui PC Terminal dengan besaran ekivalen
0%,25%,50%,75%,100%(0,0.25,0.5,0.75,1)
h. 8. Amati hasil print out pada Recorder, kemudian bandingkan sinyal perintah dan sinyal feedback dari Control valve.
i. Lakukan adjustment Servo Moog bila terjadi perbedaan antara sinyal perintah dan sinyal feedback yang melebihi nilai toleransi 4%
j. Lakukan langkah 7-10 sampai didapatkan hasil maksimum (perbedaan 0%) atau nilai perbedaan minimum dalam range toleransi 4%
3. Kalibrasi Flame detector PLTGU
a. Matikan power NFB dari Flame detector pada panel instrumen DDC
b. Lepas Flame detector dari casing c. Tutup sensor dari Flame detector
d. Tutup lubang casing dengan isolasi kertas
e. Lepas koneksi kabel pada terminal Flame detector
Kontrol & Instrumen
33 g. Setelah pekerjaan mekanik selesai siapkan pemasangan kembali Flame detectorh. Bersihkan lensa sensor Flame detector
i. Pasang kembali koneksi kabel pada terminal Flame detector
j. Hidupkan kembali power NFB Flame detector
k. Lakukan loop test. Hadapkan lensa sensor Flame detector pada nyala api (korek api/lilin) l. Monitor sinyal "Flame ON" di DDC untuk Flame detector yang di test
m. Matikan nyala api kemudian monitor sinyal "Flame OFF"
n. Lakukan langkah 11-13 untuk tiap-tiap Flame detector kemudian lakukan secara bersamaan sekaligus
o. Pasang kembali Flame detector setelah dilakukan loop test dan dinyatakan “OK” p. Bersihkan area kerja berikut peralatannya.
2.7 ELEMEN-ELEMEN SEKUNDER
Instrumen yang mengukur tekanan diferensial yang terjadi pada elemen primer, dan mengkonversikan kedalam suatu penunjuk aliran tersebut disebut elemen sekunder. Elemen sekunder ini dapat dibagi dalam dua katagori seperti yang telah diuraikan berikut.
1. Katagori pertama :
Non linear scale flowmeter yaitu : flowmeter yang mempunyai skala membesar apabila aliran
bertambah besar.
2. Katagori kedua :
Kategori kedua ini lebih komplek dan cocok dengan square flow dan mempunyai skala yang linear. Elemen sekunder yang umum digunakan untuk mengukur aliran adalah Flow trasmiter. Gambar 2.36 , adalah bentuk fisik dari Flow transmiter elektronik.
Kontrol & Instrumen
34BAB III DCS, DDC & PLC
3.1 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM (DCS) 3.1.1 Definisi DCS
a. Sistem peralatan yang sangat vital sebagai pengatur (governor) & sequence dari unit pembangkit tenaga listrik
b. Merupakan sistem kontrol yang mampu menghimpun (mengakuisisi) data dari lapangan dan memutuskan akan diapakan data tersebut. Secara singkat DCS -> ambil/baca data + lakukan pengontrolan berdasarkan data tersebut. Data – data yang telah diperoleh dari lapangan bisa disimpan untuk rekaman atau keperluan – keperluan masa datang, atau digunakan dalam proses – proses saat itu juga, atau bisa juga digabung dengan data – data dari bagian lain proses, untuk kontrol lanjutan dari proses yang bersangkutan.
c. Sebuah sistem pengontrolan yang bekerja menggunakan beberapa controller dan
mengkoordinasikan kerja semua controller tersebut. Masing – masing controller tersebut menangani sebuah plant yang terpisah. Controller yang dimaksud adalah PLC.
3.1.2 Komponen Penyusun
a. Operator console
Alat ini mirip monitor komputer. Digunakan untuk memberikan informasi umpan balik tentang apa yang sedang dikerjakan atau dilakukan dalam pabrik, selain itu juga bisa menampilkan perintah yang diberikan pada sistem kontrol. Melalui konsol ini juga, operator memberikan perintah pada instrumen – instrumen di lapangan.
b. Engineering Console
Merupakan stasiun – stasiun untuk para teknisi yang digunakan untuk mengkonfigurasi sistem dan juga mengimplementasi algoritma pengontrolan.
c. History Module
Alat ini mirip dengan harddisk pada komputer. Alat ini digunakan untuk menyimpan konfigurasi DC dan juga konfigurasi semua titik di pabrik. Alat ini juga bisa digunakan untuk menyimpan berkas-berkas grafik yang ditampilkan di konsol dan banyak sistem saat ini mampu menyimpan data-data operasional pabrik
Kontrol & Instrumen
35d. Data Historian
Biasanya berupa perangkat lunak yang digunakan untuk menyimpan variabel – variabel proses, set point dan nilai-nilai keluaran. Perangkat lunak ini memiliki kemammpuan laju scan yang tinggi dibandingkan History Module
e. Control Modules
Ini seperti otaknya DCS. Disinilah fungsi-fungsi kontrol dijalankan, seperti kontrol PID, kontrol pembandingan, kontrol rasio, operasi-operasi aritmatika sederhana maupun kompensasi dinamik. Saat ini sudah ada peralatan modul kontrol yang lebih canggih dengan kemampuan yang lebih luas
f. I/O
Bagian ini digunakan untuk menangani masukan dan luaran dari DCS. Masukan dan luaran tersebut bisa analog, bisa juga digital. Masukan/luaran digital seperti sinyal-sinyal ON/OFF atau Start/Stop. Kebanyakan dari pengukuran proses dan luaran terkontrol merupakan jenis analog
Gambar 3.1 Arsitektur Sistem Kontrol Terdistribusi
3.1.3 Interface DCS
a. Human – Machine Interface
Interface antara DCS dan Operator
Kontrol & Instrumen
36 Menyajikan informasi plant terkini kepada perator menggunakan graphical user interfaceMenerjemahkan instruksi operator terhadap mesin
Memungkinkan operator untuk melakukan operasi, pengembangan, maintenance dan
troubleshooting b. Engineering Interface
Interface antara DCS dan Engineer
Memungkinkan pembangunan sistem dan maintenance software DCS
Engineering Development Station
c. Interface ke Sistem Lain
Supervicory Computer Interface
Menghubungkan DCS ke supervisory komputer, mentransmisikan data kontrol dan menerima perintah supervisory operation dan setting optimal
Control Sub-system interface
Menghubungkan DCS ke tipe instrumen lain seperti PLC, analyzer komposisi untuk mengintegrasikan operasi plant, dll.
d. Interface Proses
Interface antara DCS dan plant (field instruments)
Control Station menerima sinyal pengukuran dari sensor dan melakukan perhitungan
kontrol sesuai dengan deviasi harga set-point
Sinyal output dikirim ke elemen kontrol akhir (final control element) untuk melakukan aksi kompensasi
Kontrol & Instrumen
37Gambar 3.2 Interface Proses
3.1.4 Tujuan Pemakaian DCS
Meningkatkan kinerja sistem kontrol plant di bidang: a. Produksi
- Mengoptimalkan jadwal produksi (production schedule)
- Mengoptimalkan penempatan peralatan (equipment assignment)
b. Konsistensi Produk c. Efisiensi
- Penghematan energi dan material
d. Keselamatan
e. Biaya
- Optimasi Plant-wide - Optimasi tenaga kerja
3.1.5 Konfigurasi DCS
Konfigurasi umumnya dilakukan dari workstation
Seluruh pengontrol sebagai satu database yang memungkinkan komunikasi peer-to-peer dalam strategi kompleks
Database mungkin terletak pada workstation, dengan salinan pada pengontrol, terkadang proses download diperlukan selama backup pengontrol redundant berlangsung
Tampilan, data, dan trend juga harus dikonfigurasikan
Pemisah PC, biasanya add-on, harus mengkonfigurasikan hubungan unik kepada kontrol dan tampilan, dll, dalam pemisahan database seperti dengan PLC
