Rahasia Getaran Katup Kontrol

Di industri kimia, katup kontrol banyak digunakan, dan untuk getaran katup kontrol, beberapa teman tidak begitu memahaminya.

Getaran katup kontrol mengacu pada fenomena penutupan dan pembukaan katup yang cepat selama pengoperasian, yang mengindikasikan bahwa katup kontrol tidak dapat tetap stabil pada posisi yang tepat untuk mempertahankan kondisi proses yang dimaksud.

Kondisi ini menyebabkan variabel proses dalam sistem loop tertutup berfluktuasi di sekitar titik setelnya.

• Masalah pengontrol: Pengontrol yang diatur secara tidak tepat atau kegagalan komponen internalnya dapat mengakibatkan sinyal kontrol yang tidak stabil, yang pada gilirannya dapat menyebabkan katup bergetar.
• Kegagalan komponen katup kontrol: Keausan atau kerusakan pada komponen tertentu dari katup (seperti spool, dudukan, atau aktuator) juga dapat menyebabkan fenomena getaran.
• Pengaruh metode pengoperasian: Terkadang, bahkan jika perangkat keras itu sendiri tidak rusak, metode pengoperasian atau desain proses yang tidak tepat dapat memicu getaran.

Getaran katup yang terus-menerus tidak hanya merusak kinerja segel kelenjar, tetapi juga dapat menyebabkan penyimpangan yang signifikan dari titik setel yang diinginkan, yang memengaruhi produktivitas dan kualitas produk. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengidentifikasi secara akurat akar penyebab getaran untuk menerapkan tindakan korektif yang diperlukan untuk mengatasi masalah getaran dan meningkatkan kinerja keseluruhan dari loop kontrol.

Artikel ini akan membahas berbagai faktor potensial yang menyebabkan getaran katup dan bagaimana mereka didiagnosis, dengan tujuan membantu pembaca lebih memahami dan menangani tantangan kontrol industri yang umum tetapi kompleks ini. Dengan memahami informasi ini, para insinyur dan teknisi dapat lebih efektif memelihara dan mengoptimalkan sistem kontrol mereka untuk memastikan kelancaran pengoperasian proses produksi.

1. Masalah loop kontrol

   Ubah mode pengontrol dari otomatis ke manual dan evaluasi responsnya seperti biasa untuk menentukan apakah masalahnya ada di dalam loop.

   Jika osilasi berhenti, loop rusak. Masalah ini biasanya terjadi dalam proses non-linier. Karena efek histeresis, "hunting" juga dapat terjadi. Hasilnya adalah loop proses berperilaku lamban.

   Pengontrol tidak dikonfigurasi untuk memecahkan masalah mekanis ini. Katup kontrol yang macet yang disebabkan oleh masalah loop dapat diselesaikan dengan menyesuaikan pengontrol dengan benar. Jika ini tidak dinyatakan dalam manual, itu mungkin karena penyebab lain, seperti perbedaan aktual dalam variabel proses, ukuran katup, dll.

2. Ukuran katup kontrol

   Kemampuan kontrol katup sangat dipengaruhi oleh ukuran katup kontrol. Koefisien aliran (disingkat Cv) adalah jumlah air yang dapat melewati katup yang terbuka penuh pada suhu 600°F dengan penurunan tekanan 1 psi.

   Cv ditentukan oleh desain katup dan tetap konstan. Bahkan katup kontrol dengan ukuran yang sama mungkin memiliki nilai Cv yang berbeda jika gaya bodi atau bagian dalam katup berbeda. Masalah ukuran katup kontrol menjadi jelas ketika total gain proses rendah atau sangat tinggi. Ukuran katup kontrol sering dipilih berdasarkan kebutuhan untuk peningkatan aliran di masa mendatang, yang dapat mengakibatkan ukuran katup yang dipilih sedikit lebih besar dari persyaratan aplikasi saat ini, yang dapat memengaruhi akurasi kontrol.

   Katup yang terlalu besar dapat mengakibatkan pembukaan dan penutupan yang berlebihan, menyebabkan penyitaan, kerusakan pengepakan, dan kontrol yang tidak akurat. Sebaliknya, katup yang terlalu kecil membutuhkan penurunan tekanan yang besar untuk mempertahankan aliran yang tepat dan mungkin tidak memiliki kapasitas yang diperlukan, meningkatkan tekanan pompa dan meningkatkan risiko kavitasi. Kavitasi dan flashing adalah masalah utama yang menyebabkan kerusakan pada bagian dalam katup kontrol, yang pada gilirannya menyebabkan fluktuasi dalam kontrol proses.

3. Posisi katup kontrol

   Untuk menjaga aktuator katup kontrol pada posisi kesetimbangan yang diperlukan untuk mengontrol variabel proses, posisi katup diwujudkan dengan mengatur tekanan udara.

   Ia memiliki spool untuk mengontrol aliran udara, tetapi penggunaan yang lama atau partikel debu di udara dapat menyebabkan spool aus, menyebabkannya macet pada posisi tertentu, yang mengakibatkan tekanan udara yang sangat tinggi. Setelah tekanan udara naik, spool melepaskan diri dari posisi macet, memicu overshoot yang menghasilkan posisi katup yang tidak stabil, hilangnya kontrol katup yang efektif, dan defleksi.

   Posisi katup mungkin terpapar suhu tinggi karena panas radiasi dari tangki proses di sekitarnya, yang juga dapat menjadi faktor dalam posisi yang menyebabkan katup kontrol mogok, yang berpotensi menyebabkan kerusakan pada segel dan perpipaan posisi. Posisi menggunakan tautan umpan balik untuk mendeteksi posisi aktual katup untuk menyesuaikan output.

   Jika tautan umpan balik gagal, misalnya karena gaya fluida atau gesekan, katup mungkin tidak beroperasi dengan benar. Posisi cerdas modern memiliki kemampuan unik untuk mengenali penyimpangan tersebut.

4. Gesekan statis selama perjalanan katup

   Ketika katup mengalami gesekan statis (yaitu, mogok), ia berhenti bergerak pada posisi tertentu dan membutuhkan gaya tambahan untuk memulai kembali. Penyebab fenomena ini mungkin adalah pengepakan kelenjar yang mengeras atau aliran kental di dalam spool.

   Ketika gaya yang diterapkan cukup untuk mengatasi titik mogok, katup bergerak ke posisi overshoot, menyebabkan variabel proses melebihi titik setel. Mogok ini dapat diamati dengan memantau hubungan antara output pengontrol dan variabel proses.

   Aktuator katup harus berukuran tepat dan torsi pada segel kelenjar harus dalam batas yang dapat diterima untuk menghindari mogok.

5. Cacat perangkat keras

   Selain itu, keausan di dalam spool dapat menyebabkan katup mogok, mencegah katup menutup sepenuhnya. Kerusakan pada spool dapat menyebabkan katup kontrol kehilangan kendali dalam rentang pengoperasian yang tinggi.

   Dalam katup kontrol, pengepakan kelenjar digunakan untuk mencegah media proses bocor keluar dari bodi katup. Jika rusak, dapat menyebabkan kebocoran di bonet, mengancam keselamatan lingkungan kerja. Kebocoran pada aktuator katup adalah faktor lain yang dapat menyebabkan katup "hunting".

   Batang katup awalnya diposisikan secara tepat oleh posisi katup, tetapi karena kebocoran, batang akan terus bergerak, memaksa posisi untuk berulang kali menyesuaikan output, yang menghasilkan pencarian tak terbatas untuk posisi batang. Ini adalah salah satu fenomena tailing umum untuk katup kontrol di bawah sinyal kontrol steady-state.

Masalah loop atau pengaruh lainnya dapat menyebabkan katup kontrol berosilasi. Tentukan sumber masalah dengan mengalihkan pengontrol ke mode manual dan mengamati untuk melihat apakah osilasi berhenti. Jika osilasi berhenti, itu menunjukkan bahwa masalahnya disebabkan oleh masalah dalam loop itu sendiri, yang dapat diselesaikan dengan penyesuaian yang tepat.

Osilasi internal dapat disebabkan oleh penyesuaian yang tidak tepat atau kerusakan mesin. Jika katup masih menunjukkan perilaku yang tidak menentu dalam mode manual, masalahnya mungkin berasal dari rakitan katup yang rusak atau perubahan parameter proses.

Pengeleman dan overshoot posisi adalah penyebab paling umum dari pengeleman katup kontrol. Respons output katup di hadapan fenomena pengeleman dapat ditunjukkan dengan jelas melalui grafik.

Untuk menentukan apakah pengeleman katup kontrol disebabkan oleh penyesuaian pengontrol yang tidak tepat atau kegagalan mekanis katup kontrol itu sendiri, disarankan agar output pengontrol dilewati sementara, tekanan konstan dipasok ke aktuator katup kontrol, dan respons output diamati.

Potensiometer linier (pemancar posisi) digunakan untuk mendeteksi pergerakan batang, sedangkan transduser tekanan (posisi pintar) digunakan untuk mengukur tekanan output dari posisi. Dengan menghubungkan sensor ini ke sistem akuisisi data dan memvisualisasikan data ini menggunakan perangkat lunak pemantauan (seperti Labview), grafik perjalanan batang versus output pengontrol dapat dihasilkan.

Mikrokontroler menerima sinyal input dari titik setel pengontrol dan sensor tekanan. Ketika penyimpangan tekanan dari titik setel dicatat, itu dianggap perilaku "hunting" jika penyimpangan ini terjadi lebih dari lima kali. Dalam hal ini, output pengontrol diisolasi dan konverter arus-ke-tekanan (konverter I-P) secara otomatis menghasilkan tekanan yang sesuai dengan titik setel dan menyediakannya sebagai input ke posisi katup kontrol. Periksa kembali penyimpangan setelah beberapa detik.

Jika penyimpangan ditemukan berkurang, katup kontrol dan aksesorinya tidak rusak.

Oleh karena itu, penyesuaian khusus dari rangkaian pengontrol diperlukan. Namun, jika katup masih rusak, bagian internal mungkin rusak atau macet karena segel kelenjar. Dengan bantuan grafik dengan zona mati, lokasi pasti dari pengeleman dapat dengan mudah ditemukan.

Dalam kasus pemukulan yang terus-menerus tetapi tidak ada bukti zona mati, getaran kemungkinan besar terjadi karena kerusakan pada komponen seperti spool. Metode ini juga dapat membantu menentukan apakah fenomena penangkapan hadir di seluruh rentang kontrol atau terbatas pada interval pengoperasian tertentu.