Articles

Definisi, Cara Kerja, dan Jenis Pressure Regulator

Pressure Regulator tersedia dalam berbagai bentuk. Ketepatan dan stabilitas tekanan yang diatur yang dicapai dapat sangat bervariasi dengan jenis dan desain masing-masing. Ketika mencari regulator yang tepat untuk aplikasi tertentu, pertimbangan bentuk, presisi, dan stabilitas harus dipahami. Berikut ini adalah penjelasan singkat tentang apa itu regulator tekanan dan bagaimana mereka berbeda dalam kompleksitas.

Definisi Pressure Regulator

Pressure Regulator adalah katup mekanis yang menggunakan umpan balik untuk mengontrol tekanan dalam sistem pneumatik dan hidrolik. Pada dasarnya ada dua jenis regulator: satu mengatur tekanan hulu (regulator tekanan balik) dan yang lainnya mengatur tekanan hilir (regulator penurun tekanan). Tekanan biasanya terkandung dalam sistem di mana fluida mengalir dari satu tempat ke tempat lain melalui pipa ke dalam tangki penyimpanan atau bejana bertekanan. Regulator digunakan untuk mengatur tekanan hulu atau hilir dari titik di mana regulator telah dimasukkan ke dalam sistem.

Sistem ini dapat berupa katup yang dikontrol secara manual hingga sistem presisi otomatis yang kompleks dengan elemen penginderaan tekanan dalam loop umpan balik. Umpan balik berasal dari tekanan yang sedang diatur dan umpan balik ini mengontrol output regulator, baik secara mekanis maupun elektronik. Umpan balik mekanis dilakukan dengan menggunakan diafragma, bellow, atau piston yang dikontrol pegas atau tekanan, yang mengontrol katup yang berfungsi untuk menambah atau mengurangi aliran melalui regulator berdasarkan tekanan yang sedang diatur. Pengaturan aliran secara mekanis ini berfungsi untuk mengontrol tekanan. Pada regulator elektronik, input dari pemancar tekanan digunakan untuk menyesuaikan katup atau katup yang mengontrol tekanan.

Baca Juga : Perbedaan Antara Linear dan Rotary Actuactor

Untuk tujuan artikel ini, kami akan berkonsentrasi pada regulator pengurang tekanan. Regulator ini mengurangi tekanan masuk yang relatif tinggi ke tekanan keluar yang lebih rendah untuk melindungi komponen sensitif di bagian hilir, atau untuk secara tepat mengontrol proses atau pengukuran yang sensitif terhadap tekanan. Dinamika fluida adalah subjek yang kompleks dan memberi tahu kita bahwa fluida yang mengalir melalui batasan kehilangan energi; regulator pengurang tekanan memanfaatkan properti ini untuk mengatur tekanan.

Tekanan dalam sistem apa pun didefinisikan sebagai gaya per satuan luas di dalam sistem tertutup tersebut. Tekanan dipengaruhi oleh jumlah fluida yang ada (jumlah molekul), volume di mana fluida tersebut berada, dan suhu fluida. Sebagian besar pengatur tekanan bekerja untuk mengontrol jumlah molekul yang diizinkan masuk (atau keluar) dari sistem dan dengan demikian mengontrol tekanan sistem. Jenis lainnya, yang dibahas secara singkat di bawah ini, adalah regulator yang mengontrol tekanan dengan meningkatkan gaya yang diterapkan pada sistem tertutup.

Baca Juga : Pengertian, Keuntungan dan Kekurangan Pneumatic Actuactor

Prinsip Kerja Pressure Regulator

Regulator tekanan menyesuaikan aliran gas melalui regulator dengan kebutuhan gas yang ditempatkan di atasnya. Pada saat yang sama, regulator ini mempertahankan tekanan keluaran yang cukup konstan. Ketika aliran beban menurun, aliran regulator juga menurun. Sekali lagi, ketika aliran beban meningkat, maka aliran regulator juga meningkat dan dengan demikian menjaga tekanan terkontrol agar tidak menurun karena kekurangan gas dalam sistem tekanan. Regulator tekanan dirancang sedemikian rupa sehingga tekanan yang dikontrol tidak terlalu bervariasi dari titik setel untuk berbagai laju aliran. Pada saat yang sama, aliran melalui regulator stabil dan tekanan yang diatur tidak mengalami osilasi yang berlebihan.

Baca Juga : Apa itu sistem hidrolik?

Komponen Pressure Regulator

Semua regulator tekanan dicirikan oleh pengurangan tekanan masuk untuk menurunkan tekanan keluaran. Ada tiga komponen utama yang membantu pengatur tekanan untuk menjalankan fungsi yang dimaksudkan:

  • Katup pengurang tekanan
  • Elemen pemuatan seperti aktuator atau pegas untuk menerapkan gaya yang diperlukan
  • Elemen penginderaan seperti piston atau diafragma.

Lihat gambar di bawah ini yang menunjukkan diagram skematik dari regulator tekanan yang umum :

Komponen Pressure Regulator

Katup penurun tekanan juga dikenal sebagai elemen pembatas. Ini memberikan pembatasan variabel pada aliran. Contohnya termasuk katup globe, katup kupu-kupu, katup poppet, dll. Elemen pemuatan adalah bagian yang dapat menerapkan gaya yang dibutuhkan ke katup penurun tekanan. Sebuah beban, pegas, aktuator diafragma yang dikombinasikan dengan pegas, atau aktuator piston dapat bertindak sebagai elemen pemuatan.

Elemen pengukur atau elemen penginderaan menentukan kapan aliran masuk sama dengan aliran keluar. Seringkali, diafragma itu sendiri berfungsi sebagai elemen pengukur; dapat berfungsi sebagai elemen gabungan.

Baca Juga : Cara Memilih Actuactor Valve

Jenis Pressure Regulator

Tergantung pada jumlah tahapan yang digunakan untuk mendapatkan tekanan akhir yang dikurangi, ada tiga jenis regulator tekanan.

Single-Stage Regulator

Single-Stage Regulator adalah pilihan yang sangat baik untuk pengurangan tekanan yang relatif kecil. Sebagai contoh, kompresor udara yang digunakan di sebagian besar pabrik menghasilkan tekanan maksimum dalam kisaran 100 hingga 150 psi. Tekanan ini disalurkan melalui pabrik tetapi sering kali dikurangi dengan regulator satu tahap ke tekanan yang lebih rendah (10 psi, 50 psi, 80 psi, dll.) Untuk mengoperasikan mesin otomatis, dudukan uji, peralatan mesin, peralatan uji kebocoran, aktuator linier, dan perangkat lainnya. Regulator tekanan satu tahap biasanya tidak bekerja dengan baik dengan perubahan besar pada tekanan masuk dan / atau laju aliran.

Baca Juga : Perbedaan Antara Katup Proporsional, Directional, dan Servo

Two-Stage (Dual Stage) Regulator

Two-Stage (Dual Stage) Regulator sangat ideal untuk aplikasi dengan variasi besar dalam laju aliran, fluktuasi yang signifikan pada tekanan masuk, atau penurunan tekanan masuk seperti yang terjadi pada gas yang dipasok dari tangki penyimpanan kecil atau tabung gas.

Pada sebagian besar regulator regulator satu tahap, kecuali yang menggunakan desain kompensasi tekanan, penurunan tekanan masuk yang besar akan menyebabkan sedikit peningkatan tekanan keluar. Hal ini terjadi karena gaya yang bekerja pada katup berubah, karena penurunan tekanan yang besar, dari saat tekanan keluar pada awalnya ditetapkan. Dalam desain dua tahap, tahap kedua tidak akan mengalami perubahan besar pada tekanan masuk, hanya sedikit perubahan dari saluran keluar tahap pertama. Pengaturan ini menghasilkan tekanan keluar yang stabil dari tahap kedua meskipun ada perubahan signifikan dalam tekanan yang disuplai ke tahap pertama.

Baca Juga : Prinsip Kerja, Klasifikasi, dan Jenis Directional Control Valves

Three-Stage Regulator

Three-Stage Regulator memberikan tekanan keluar yang stabil yang serupa dengan regulator dua tahap tetapi dengan kemampuan tambahan untuk menangani tekanan masuk maksimum yang jauh lebih tinggi. Sebagai contoh, regulator tiga tahap seri Beswick PRD3HP dinilai untuk menangani tekanan masuk setinggi 3.000 psi dan akan memberikan tekanan keluar yang stabil (dalam kisaran 0 hingga 30 psi) meskipun ada perubahan pada tekanan suplai. Regulator tekanan yang kecil dan ringan yang dapat mempertahankan tekanan keluaran rendah yang stabil meskipun tekanan masuk akan menurun seiring waktu dari tekanan tinggi adalah komponen penting dalam banyak desain. Contohnya termasuk instrumen analitik portabel, sel bahan bakar hidrogen, UAV, dan perangkat medis yang ditenagai oleh gas bertekanan tinggi yang dipasok dari kartrid gas atau tabung penyimpanan.

Baca Juga : Sensor Temperatur Motor Listrik Berliku

Aplikasi Pressure Regulator

Perbedaan dalam klasifikasi dan pemahaman jenis regulator dapat dibuat antara “regulator industri” mekanis dan “regulator tekanan presisi” elektronik, yang juga disebut “pengontrol tekanan presisi.” Yang terakhir ini biasanya digunakan dalam kalibrator tekanan presisi. Dalam kedua kasus tersebut, tujuan pengaturan tekanan yang sama dapat dicapai dan satu-satunya perbedaan adalah tingkat presisi dan stabilitas yang dicapai. Untuk tujuan diskusi ini, kami akan membuat perbedaan ini sebagai berikut:

Industrial Pressure Regulation

Industrial Pressure Rugulation industri menggabungkan katup yang dikendalikan oleh diafragma pegas, bellow, atau piston. Tekanan hilir bekerja untuk mendorong diafragma atau piston dengan cara yang akan mengizinkan atau membatasi aliran melalui katup dari sisi hulu ke sisi hilir katup. Ketegangan pegas dapat disesuaikan sehingga tekanan hilir mempertahankan tekanan yang telah ditentukan sebelumnya. Perubahan tekanan hilir secara otomatis akan menyesuaikan katup untuk mengizinkan atau membatasi aliran fluida untuk mencapai setpoint.

Industrial Pressure Regulation

Regulator tekanan industri ini hadir dalam berbagai konfigurasi, tergantung pada pabrikannya. Mereka adalah pilihan yang lebih disukai dalam pengaturan industri karena kuat dan dapat mengatur sendiri, yang menggunakan tekanan sistem tanpa memerlukan input daya atau elemen penginderaan eksternal. Mereka dapat diatur, dibiarkan sendiri dan ketepatan kontrol tekanan memadai untuk sebagian besar aplikasi. Variasi pada desain ini dapat menggunakan dua katup untuk membantu memastikan pengaturan yang tepat dalam semua kondisi.

Baca Juga : Pengertian, Keuntungan, dan Aplikasi Globe Valve

Precision Pressure Regulation

Solenoid Valve Regulators

Metode pengaturan tekanan lainnya, yang sering digunakan dalam pengontrol tekanan presisi di laboratorium kalibrasi, menggunakan katup solenoida (elektro-mekanis) saluran masuk yang memungkinkan tekanan sumber masuk ke sistem dan katup solenoida saluran keluar untuk dibuang ke tekanan atmosfer atau ruang hampa. Bagian hilir dari suatu sistem dikontrol dengan menambah atau mengurangi molekul gas. Umpan balik dari sensor tekanan hilir diukur dan diproses menggunakan algoritme kontrol yang membuka dan menutup katup solenoida untuk menghasilkan titik setel tekanan yang diinginkan di bagian hilir katup.

Solenoid Valve Regulators

Untuk mencapai tekanan terkontrol yang sangat presisi, beberapa katup saluran masuk/keluar dapat digunakan bersama-sama yang memiliki lubang halus hingga kasar yang dapat dibuka atau ditutup tergantung pada perbedaan antara titik setel dan tekanan hilir dan/atau laju tekanan yang mendekati titik setel. Pada regulator jenis ini, tekanan yang sangat presisi dapat dicapai. Masa pakai katup solenoida ini dipengaruhi oleh perbedaan tekanan yang diterapkan di seluruh katup. Karena alasan inilah Mensor menggunakan sistem berpemilik yang mempertahankan perbedaan nominal di seluruh katup ini untuk meningkatkan umur panjangnya. Baik Mensor CPC4000 dan CPC6050 menggabungkan teknologi ini untuk memberikan operasi bertahun-tahun dengan kegagalan solenoida yang minimal. Katup solenoida digunakan dalam berbagai aplikasi dan umum digunakan dalam sistem kontrol presisi.

Baca Juga : Cara Kerja, Jenis, dan Aplikasi Check Valve

Needle Valve Regulation

Metode pengaturan lainnya menggunakan dua katup jarum mesin yang terbuat dari bahan keramik yang tahan lama dengan menggunakan port kecil dan pendorong jarum berulir. Satu katup menyuplai tekanan dan katup lainnya membuang tekanan dari sistem hilir yang dikendalikan. Katup ini dirancang untuk mencapai kontrol yang cepat dan kontrol yang tepat.

Modulasi katup dikontrol menggunakan algoritme yang secara konstan memantau perbedaan antara tekanan hilir, titik setel, dan laju tekanan yang mendekati titik setel. Algoritme ini mengontrol katup jarum untuk mencapai jalan yang presisi ke setpoint dan stabilitas yang konstan. Regulator jenis ini mencapai tingkat stabilitas yang tinggi dalam output tekanan yang dapat dipengaruhi oleh perubahan suhu dalam sistem atau fluktuasi di hilir. Mensor CPC8000 menggunakan metode ini yang memungkinkan produk memberikan kontrol yang tepat dan stabil pada tekanan hingga 6000 psi.

Baca Juga : Definisi, Prinsip Kerja, dan Jenis Pressure Gauge

Piston Actuated Regulators

Biasanya digunakan dalam sistem hidraulik, regulator yang digerakkan piston bekerja mirip dengan penguji bobot mati dengan menerapkan gaya pada area penampang piston di dalam silinder. Tekanan sama dengan gaya dibagi dengan luas piston, yang merupakan definisi tekanan, P = F/A. Semakin besar gaya yang diterapkan, semakin besar tekanannya. Mensor CPC8000-H menggunakan metode ini untuk mengontrol tekanan secara tepat hingga 23.000 psi. Manfaat dari jenis regulator ini adalah kemampuannya untuk mencapai tekanan yang sangat tinggi, yang dicapai dengan mengurangi luas penampang piston.

Baca Juga : Definisi, Bagian, dan Jenis Pressure Switch

Kesimpulan

Dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Definisi, Cara Kerja, dan Jenis Pressure Regulator” dapat ditarik kesimpulan, sebagai berikut :

Ada banyak jenis regulator. Istilah regulator digunakan di seluruh spektrum dari kontrol tekanan yang kasar hingga yang halus. Di laboratorium kalibrasi, komponen yang mencapai pengaturan tekanan yang tepat kadang-kadang disebut pengontrol tekanan atau kalibrator. Pengontrol tekanan presisi ini mengandalkan sensor tekanan dengan akurasi tinggi dan algoritme kontrol untuk menyesuaikan tekanan ke titik setel yang diinginkan dan mempertahankan kontrol yang stabil untuk kalibrasi komponen penginderaan tekanan lainnya.

Referensi : www.beswick.com | blog.mensor.com | whatispiping.com

Naufal

a member of SEO Team at Wiratama Mitra Abadi. He loves to learn something new everyday.