Analisis Pemilihan dan Pemecahan Masalah Katup Kontrol Pneumatik dan Elektrik

1. Prinsip Pemasangan untuk Katup Kontrol Pneumatik:
2. Posisi pemasangan katup kontrol pneumatik harus berada pada ketinggian tertentu di atas tanah, dengan ruang yang cukup di atas dan di bawah katup untuk memfasilitasi pembongkaran, perakitan, dan perawatan. Untuk katup kontrol yang dilengkapi dengan penentu posisi katup pneumatik dan roda tangan, sangat penting untuk memastikan pengoperasian, pengamatan, dan penyesuaian yang mudah.
3. Katup kontrol harus dipasang pada saluran pipa horizontal dan sejajar secara vertikal dengan saluran pipa. Umumnya, penyangga harus disediakan di bawah katup. Dalam kasus khusus di mana katup kontrol perlu dipasang secara horizontal pada saluran pipa vertikal, katup juga harus ditopang (kecuali untuk katup kontrol berdiameter kecil). Selama pemasangan, hindari memberikan tekanan tambahan pada katup kontrol.
4. Suhu lingkungan pengoperasian katup kontrol harus berada dalam rentang (-30°C hingga +60°C), dengan kelembaban relatif tidak melebihi 95%.
5. Harus ada bagian pipa lurus sebelum dan sesudah katup kontrol, dengan panjang tidak kurang dari 10 kali diameter pipa (10D), untuk menghindari memengaruhi karakteristik aliran karena bagian pipa lurus yang terlalu pendek.
6. Ketika diameter katup berbeda dari diameter pipa proses, peredam harus digunakan untuk sambungan. Untuk katup kontrol berdiameter kecil, sambungan berulir dapat digunakan. Panah arah fluida pada badan katup harus sejajar dengan arah aliran fluida.
7. Saluran pipa bypass harus dipasang. Tujuannya adalah untuk memfasilitasi pengalihan atau pengoperasian manual, memungkinkan perawatan katup kontrol tanpa menghentikan sistem.

1. Prinsip pemasangan untuk katup kontrol elektrik:
2. Posisi pemasangan, ketinggian, dan arah masuk/keluar katup harus sesuai dengan persyaratan desain, dan sambungan harus aman dan kencang.
3. Katup dapat dihubungkan ke saluran pipa menggunakan berbagai jenis fitting ujung. Metode sambungan utama meliputi sambungan berulir, berflensa, dan las. Saat menggunakan sambungan berflensa, jika suhu melebihi 350°C, karena relaksasi creep baut, flensa, dan paking, bahan baut tahan suhu tinggi harus dipilih.
4. Sebelum pemasangan, katup harus menjalani inspeksi visual. Pelat nama katup harus sesuai dengan standar internasional saat ini GB12220 “Penandaan Katup Umum.” Untuk katup dengan tekanan kerja melebihi 1,0 MPa dan yang berfungsi sebagai katup penutup pada saluran pipa utama, pengujian kekuatan dan kekencangan harus dilakukan, dan hanya dapat digunakan setelah lulus pengujian ini. Katup lain mungkin tidak memerlukan pengujian terpisah dan dapat diperiksa selama pengujian tekanan sistem.
5. Selama pengujian kekuatan, tekanan uji harus 1,5 kali tekanan nominal, dengan durasi tidak kurang dari 5 menit. Badan katup dan pengepakan tidak boleh menunjukkan kebocoran.
6. Selama pengujian kekencangan, tekanan uji adalah 0,3 MPa. Tekanan uji harus tetap konstan selama durasi pengujian, yang harus sesuai dengan ketentuan Tabel 2. Katup dianggap memenuhi syarat jika tidak ada kebocoran pada permukaan penyegelan dudukan katup.

II. Kerusakan Umum Katup Kontrol Pneumatik dan Penyebabnya

1. (1) Katup kontrol tidak beroperasi. Fenomena dan penyebab kerusakan adalah sebagai berikut:
   1. Tidak ada sinyal, tidak ada pasokan udara.
   2. Pasokan udara tidak dihidupkan,
   3. Air dalam pasokan udara membeku di musim dingin, menyebabkan penyumbatan saluran udara atau kerusakan filter atau pengurang tekanan,
   4. Kerusakan kompresor,
2. Kebocoran pada pipa pasokan udara utama.
   1. Pasokan udara ada, tidak ada sinyal.
   2. Kerusakan regulator,
   3. Kebocoran pada diafragma penentu posisi,
3. Kerusakan pada diafragma pengatur.
   1. Penentu posisi tidak memiliki pasokan udara.
   2. Filter tersumbat.
   3. Pengurang tekanan rusak.
4. Pipa bocor atau tersumbat.
5. Penentu posisi memiliki pasokan udara tetapi tidak ada keluaran. Lubang throttle penentu posisi tersumbat.
   1. Sinyal ada tetapi tidak ada tindakan.
   2. Inti katup telah jatuh.
   3. Inti katup macet ke dudukan atau dudukan.
   4. Batang katup bengkok atau patah.
   5. Dudukan katup dan inti katup beku atau tersumbat oleh puing-puing.

Pegas aktuator macet karena lama tidak digunakan.

1. (II) Pengoperasian katup kontrol yang tidak stabil. Fenomena dan penyebab kerusakan adalah sebagai berikut:
   1. Tekanan pasokan udara tidak stabil.
   2. Kapasitas kompresor terlalu kecil.
2. Kerusakan katup pengurang tekanan.
   1. Tekanan sinyal tidak stabil.
   2. Konstanta waktu sistem kontrol yang tidak tepat.
3. Keluaran regulator tidak stabil.
   1. Tekanan pasokan udara stabil, tekanan sinyal juga stabil, tetapi pengoperasian katup pengatur tidak stabil.
   2. Katup bola pada penguat penentu posisi aus dan tidak disegel dengan benar karena puing-puing. menyebabkan osilasi keluaran ketika konsumsi udara meningkat secara signifikan.
   3. Baffle nosel pada penguat penentu posisi tidak sejajar, dan baffle tidak menutupi nosel.
   4. Kebocoran udara pada pipa atau saluran keluaran.
   5. Aktuator memiliki kekakuan yang tidak mencukupi.

Batang katup mengalami hambatan gesekan tinggi selama pergerakan, dengan fenomena menempel pada titik kontak.

1. (3) Getaran katup pengatur. Gejala dan penyebab kerusakan adalah sebagai berikut:
   1. Katup kontrol bergetar pada posisi bukaan apa pun.
   2. Penyangga tidak stabil.
   3. Sumber getaran di dekatnya.
2. Keausan parah antara sumbat katup dan selongsong.
   1. Katup kontrol bergetar saat menutup sepenuhnya.
   2. Katup kontrol berukuran terlalu besar dan sering digunakan pada posisi bukaan kecil.

Arah aliran media dalam katup dudukan tunggal berlawanan dengan arah penutupan.

1. (4) Respons katup kontrol lambat. Gejala dan penyebabnya adalah sebagai berikut:
   1. Batang katup lambat merespons hanya dalam satu arah.
   2. Diafragma pada aktuator diafragma pneumatik rusak dan bocor.
2. Segel “O”-ring pada aktuator bocor.
   1. Batang katup menunjukkan kelambatan selama gerakan membuka dan menutup:
   2. Badan katup tersumbat oleh zat perekat;
   3. Pengepakan PTFE telah memburuk dan mengeras, atau pelumas pengepakan grafit-asbes telah mengering;
   4. Pengepakan terlalu ketat, meningkatkan hambatan gesekan;
   5. Batang katup tidak lurus, menyebabkan peningkatan hambatan gesekan;

Katup kontrol pneumatik tanpa penentu posisi juga dapat menyebabkan kelambatan.

1. (5) Volume kebocoran katup kontrol meningkat, dengan penyebab berikut:
   1. Kebocoran berlebihan saat katup tertutup sepenuhnya:
   2. Sumbat katup aus, kebocoran internal parah;
2. Katup tidak disesuaikan dengan benar, tidak menutup rapat.
   1. Katup tidak dapat mencapai posisi tertutup sepenuhnya:
   2. Perbedaan tekanan media yang berlebihan, kekakuan aktuator yang rendah, katup tidak menutup rapat;
   3. Benda asing di dalam katup;

Selongsong disinter.

(6) Rentang aliran yang dapat disesuaikan telah berkurang. Alasan utamanya adalah inti katup telah berkarat dan menyusut, mengakibatkan peningkatan laju aliran minimum yang dapat disesuaikan.

1. 1. Pertimbangan Utama untuk Pemilihan Aktuator
2. Keandalan;
3. Efektivitas biaya;
4. Pengoperasian yang lancar dan torsi keluaran yang cukup;

1. 2. Perbandingan Antara Aktuator Elektrik dan Pneumatik

(1) Aktuator pneumatik sederhana dan andal

2. Keandalan yang buruk dari aktuator elektrik tradisional telah menjadi kelemahan yang sudah lama ada, tetapi pengembangan aktuator elektronik pada tahun 1990-an sepenuhnya menyelesaikan masalah ini, memungkinkan mereka beroperasi tanpa perawatan selama 5–10 tahun, dengan keandalan bahkan melampaui aktuator pneumatik.

(2) Sumber Daya

3. Kekurangan utama dari aktuator pneumatik adalah kebutuhan akan stasiun pasokan udara terpisah, yang meningkatkan biaya; katup elektrik dapat memanfaatkan sumber daya yang tersedia di lokasi.

(3) Pertimbangan Biaya

4. Aktuator pneumatik memerlukan penentu posisi katup tambahan, ditambah pasokan udara, membuat biaya mereka sebanding dengan katup elektrik (penentu posisi katup elektrik impor dihargai mirip dengan aktuator elektronik impor; penentu posisi yang diproduksi di dalam negeri sebanding harganya dengan aktuator elektrik yang diproduksi di dalam negeri).
5. (4) Dorongan dan kekakuan: Keduanya sebanding.

(5) Tahan api dan tahan ledakan

1. 3. Rekomendasi
2. (1) Jika memungkinkan, disarankan untuk menggunakan aktuator elektronik impor dengan katup domestik untuk aplikasi domestik, proyek baru, dll.
3. (2) Meskipun aktuator diafragma memiliki kekurangan seperti dorongan yang tidak mencukupi, kekakuan yang rendah, dan dimensi yang besar, struktur mereka yang sederhana menjadikannya aktuator yang paling banyak digunakan saat ini.
   1. (3) Pertimbangan untuk memilih aktuator piston:
   2. Ketika aktuator diafragma pneumatik kekurangan dorongan yang cukup, aktuator piston harus dipilih untuk meningkatkan gaya keluaran; untuk katup kontrol perbedaan tekanan tinggi (misalnya, katup pemutus uap tekanan sedang), ketika DN ≥ 200, bahkan aktuator piston ganda mungkin diperlukan;
   3. Untuk katup kontrol biasa, aktuator piston juga dapat digunakan untuk menggantikan aktuator diafragma, secara signifikan mengurangi ukuran aktuator. Dari perspektif ini, katup kontrol piston pneumatik lebih banyak digunakan;

1. Perbandingan Aktuator Elektrik dan Pneumatik

1. Kapasitas Kelebihan Beban dan Masa Pakai

2. Aktuator elektrik hanya cocok untuk pengoperasian intermiten dan tidak cocok untuk pengoperasian loop tertutup terus-menerus. Namun, aktuator pneumatik memiliki kapasitas kelebihan beban dan bebas perawatan sepanjang masa pakainya. Tidak diperlukan penggantian oli atau pelumasan lainnya. Masa pakai standar mereka dapat mencapai hingga satu juta siklus hidup/mati, membuat aktuator pneumatik lebih unggul daripada aktuator katup lainnya.

2. Keamanan

3. Aktuator pneumatik dapat digunakan di lingkungan yang berpotensi meledak, terutama dalam situasi berikut: Katup tahan ledakan diperlukan (misalnya, katup Namur dengan koil yang sesuai); katup atau pulau katup harus dipasang di luar zona ledakan, dan aktuator pneumatik yang digunakan di zona ledakan harus digerakkan melalui tabung udara; aktuator elektrik tidak cocok untuk digunakan di lingkungan yang berpotensi meledak dan mahal.

3. Kapasitas Kelebihan Beban

4. Dalam situasi yang memerlukan peningkatan torsi atau persyaratan gaya khusus, aktuator elektrik dengan cepat mencapai batas torsi mereka. Terutama dalam kasus bukaan katup yang tidak teratur atau penutupan katup yang berkepanjangan, keunggulan kapasitas kelebihan beban dari aktuator pneumatik menjadi jelas, karena endapan atau bahan yang disinter meningkatkan torsi awal. Dengan komponen pneumatik, tekanan kerja, gaya, atau torsi dapat dengan mudah ditingkatkan.

4. Efisiensi Ekonomi

5. Dalam teknologi pengolahan air dan air limbah, sebagian besar aktuator katup beroperasi dalam mode hidup/mati atau bahkan dirancang untuk pengoperasian manual. Oleh karena itu, komponen pneumatik menawarkan potensi yang signifikan untuk rasionalisasi. Dibandingkan dengan aktuator pneumatik, jika aktuator elektrik digunakan, fungsi pemantauan seperti pemantauan suhu berlebih, pemantauan torsi, frekuensi pengalihan, dan siklus perawatan harus diintegrasikan ke dalam sistem kontrol dan pengujian, menghasilkan sejumlah besar saluran input dan output. Kecuali untuk penginderaan posisi akhir dan pemrosesan sumber udara, aktuator pneumatik tidak memerlukan fungsi pemantauan atau kontrol apa pun. Aktuator pneumatik hemat biaya, menjadikannya ideal untuk mengotomatisasi aktuator katup manual.

5. Perakitan

6. Teknologi pneumatik sangat mudah. Aktuator pneumatik dapat dengan mudah dipasang pada kepala penggerak katup, dan unit pemrosesan sumber udara dapat dihubungkan dan digerakkan dengan sedikit usaha. Selain itu, desain bebas perawatan dari aktuator pneumatik memastikan fungsionalitas plug-and-play yang nyaman.

6. Komponen

7. Komponen pneumatik memiliki ketahanan getaran yang tinggi, kuat, tahan lama, dan umumnya tidak rusak. Bahkan suhu tinggi tidak merusak komponen tahan korosi. Aktuator elektrik terdiri dari banyak komponen dan relatif rentan terhadap kerusakan.

7. Teknologi

1. Aktuator Pneumatik

Sebagian besar aktuator yang digunakan dalam aplikasi kontrol industri saat ini adalah aktuator pneumatik karena mereka menggunakan udara sebagai sumber daya, yang lebih ekonomis dan lebih sederhana strukturnya daripada aktuator elektrik dan hidrolik, dan mudah dioperasikan dan dirawat. Dari perspektif perawatan, aktuator pneumatik lebih mudah dioperasikan dan dikalibrasi daripada jenis aktuator lainnya, dan dapat dengan mudah dipertukarkan antara arah maju dan mundur di lokasi. Keuntungan terbesar mereka adalah keamanan. Saat digunakan dengan penentu posisi, mereka ideal untuk lingkungan yang mudah terbakar dan meledak. Sebaliknya, sinyal elektrik yang tidak tahan ledakan atau aman secara intrinsik menimbulkan potensi risiko kebakaran karena percikan api. Oleh karena itu, meskipun katup kontrol elektrik semakin banyak digunakan, katup kontrol pneumatik masih mendominasi industri kimia.

2. Aktuator Elektrik

Aktuator elektrik terutama digunakan di pembangkit listrik atau pembangkit listrik tenaga nuklir, karena sistem air bertekanan tinggi memerlukan proses yang lancar, stabil, dan lambat. Keuntungan utama dari aktuator elektrik adalah stabilitas tinggi dan dorongan konstan yang dapat diterapkan pengguna. Dorongan maksimum yang dihasilkan oleh aktuator elektrik dapat mencapai hingga 225.000 kgf. Hanya aktuator hidrolik yang dapat mencapai dorongan setinggi itu, tetapi aktuator hidrolik secara signifikan lebih mahal daripada yang elektrik. Kemampuan anti-deviasi dari aktuator elektrik sangat baik, dengan dorongan atau torsi keluaran tetap pada dasarnya konstan, secara efektif menangkal gaya yang tidak seimbang dari media dan mencapai kontrol parameter proses yang tepat. Oleh karena itu, akurasi kontrol mereka lebih tinggi daripada aktuator pneumatik. Saat dilengkapi dengan penguat servo, mudah untuk beralih antara aksi langsung dan terbalik, dan status posisi katup (tahan/terbuka penuh/tertutup penuh) dapat dengan mudah diatur. Jika terjadi kerusakan, ia akan tetap pada posisi aslinya, yang merupakan sesuatu yang tidak dapat dicapai oleh aktuator pneumatik. Aktuator pneumatik harus mengandalkan sistem perlindungan kombinasi untuk mencapai penahanan posisi.