Pengertian, Cara Kerja, dan Jenis Safety Valve

Safety valve melindungi sistem dari tekanan yang berlebihan. Tekanan berlebih terjadi ketika tekanan sistem melebihi Maximum Allowable Working Pressure (MWAP) atau tekanan yang dirancang untuk sistem tersebut.

Pengertian Safety Valve

Safety valve dapat terbuka dengan sangat cepat dibandingkan dengan katup pelepas. Katup pengaman terbuka dari tekanan yang disetel; katup pertama kali terbuka sedikit, kemudian terbuka penuh sehingga tekanan yang tidak diinginkan dikeluarkan dari sistem secepat mungkin.

Safety valve mencegah peningkatan tekanan yang menyebabkan kegagalan fungsi, bahaya kebakaran, atau ledakan. Media sistem sepenuhnya menggerakkan katup pengaman, menjaganya tetap bekerja dalam kondisi listrik mati. Katup pengaman hanya memiliki bagian mekanis, yang beroperasi ketika perangkat pengaman elektronik atau pneumatik gagal.

Terminologi Safety Valve

Tekanan berlebih: Tekanan berlebih di atas tekanan yang ditetapkan katup pengaman.
Tekanan pengoperasian: Tekanan di mana sistem bekerja dalam kondisi pengoperasian normal.
Tekanan yang disetel: Tekanan di mana cakram katup pengaman mulai terangkat dan terbuka.
Angkat: Jarak yang dipindahkan cakram dari posisi tertutup ke posisi yang diperlukan untuk pelepasan.
Tekanan balik: Tekanan yang dibangun di outlet katup pengaman selama aliran. Tekanan balik = Tekanan balik yang dibangun + Tekanan balik yang ditumpangkan.
Tekanan balik bawaan: Tekanan di saluran keluar saat katup pengaman terbuka.
Tekanan balik yang ditumpangkan: Tekanan pada saluran keluar katup pengaman yang tertutup.
Tekanan kerja maksimum yang diijinkan (MAWP): Tekanan maksimum yang diijinkan pada suhu yang ditentukan dalam kondisi pengoperasian normal. MAWP adalah tekanan maksimum yang dapat ditangani oleh komponen terlemah dari sistem.
Penurunan tekanan (blowdown): Perbedaan antara tekanan saat cakram terangkat dan tekanan saat katup menutup. Blowdown umumnya dinyatakan sebagai persentase.
Kapasitas blow-off: Tingkat di mana katup pengaman dapat melepaskan tekanan berlebih.

Cara Kerja Safety Valve

Ada berbagai jenis katup pengaman yang digunakan di beberapa jenis industri, termasuk pembangkit listrik, pabrik petrokimia, boiler, minyak dan gas, farmasi, dan banyak lagi. Menggunakan katup pengaman membantu mencegah kecelakaan dan cedera yang dapat membahayakan orang, properti, dan proses.

Tekanan menumpuk di bejana dan sistem secara otomatis saat perangkat diaktifkan di atas level yang telah ditetapkan. Katup pengaman harus dikonfigurasi sedemikian rupa sehingga tekanan yang ditentukan terlampaui agar dapat berfungsi (yaitu, melepaskan tekanan). Idealnya, tekanan berlebih harus dilepaskan ke atmosfer atau kembali ke sistem pneumatik untuk mencegah kerusakan pada bejana. Selain itu, tekanan berlebih harus dilepaskan untuk menjaga tekanan dalam kisaran tertentu. Segera setelah sedikit peningkatan tekanan di atas batas yang diinginkan telah mengangkat katup pengaman, katup pengaman akan terbuka.

Dalam kondisi normal, gaya ke bawah akibat pegas lebih tinggi daripada gaya ke atas yang diterapkan oleh uap.
Katup ditutup karena gaya pegas.
Ketika tekanan uap melebihi batas normal, gaya ke atas karena tekanan uap menjadi lebih tinggi daripada gaya ke bawah karena pegas.
Dengan demikian katup terangkat dari dudukannya dan membuka saluran agar uap keluar dari boiler.

Jenis Safety Valve

Ada beberapa jenis katup pengaman yang berbeda: katup dengan mekanisme pegas, katup dengan bellow seimbang, dan katup pengaman yang dioperasikan oleh pilot. Setiap jenis memiliki keunggulan dalam situasi tertentu.

Mekanisme pegas

Katup pengaman yang paling umum adalah katup pengaman bermuatan pegas atau katup pengaman yang bekerja langsung. Keuntungan dari jenis ini adalah tersedia untuk rentang tekanan sekitar 1 hingga 1400 bar. Mekanismenya terdiri dari komponen-komponen berikut:

Ruang ekspansi: Ruang ekspansi (Gambar 2 berlabel A) meningkatkan luas permukaan yang didorong oleh media sistem untuk membuka katup pengaman. Hal ini memungkinkan katup pengaman terbuka dengan cepat.
Pegas: Kekakuan pegas (Gambar 2 berlabel B) menentukan pada tekanan mana media sistem dapat mulai membuka katup.
Cakram: Cakram (Gambar 2 berlabel C) berada di nosel dan bergerak ke atas dan ke bawah untuk memungkinkan atau mencegah aliran melalui katup pengaman.
Cincin nosel: Cincin nosel (Gambar 2 berlabel D) memengaruhi tekanan di mana cakram berputar. Pengaturan yang tinggi dapat menyebabkan disk terlambat untuk diputar ulang. Pengaturan yang rendah dapat menyebabkan disc membuka dan menutup secara acak padahal seharusnya tidak.
Nozzle: Nozzle (Gambar 2 berlabel E) mengontrol area permukaan disk yang berinteraksi dengan media sebelum katup terbuka. Hal ini menyebabkan media bekerja pada area permukaan yang lebih besar ketika katup terbuka, meningkatkan gaya yang bekerja pada disk dan membuka disk dengan cepat.

Keseimbangan antara gaya pegas katup pengaman dan gaya input mengontrol pembukaan dan penutupan katup. Tekanan saluran masuk dan luas permukaan cakram yang berinteraksi dengan media menentukan gaya input. Menurut Hukum Pascal, gaya sama dengan hasil kali tekanan dan luas. Oleh karena itu, seiring bertambahnya luas cakram yang berinteraksi dengan media, begitu pula gaya.

Karakteristik terpenting dari katup pengaman adalah katup tersebut terbuka penuh dalam waktu singkat untuk mencapai kapasitas ledakan maksimum dalam waktu minimal. Hal ini dimungkinkan karena cakram katup memiliki diameter yang lebih besar dari nosel. Segera setelah tekanan masuk cukup tinggi, cakram terangkat. Pada saat ini, permukaan cakram yang dapat dijangkau oleh media menjadi lebih besar. Hal ini menghasilkan gaya input yang jauh lebih besar daripada gaya pegas, dan katup benar-benar terbuka.

Versi katup pengaman khusus tersedia untuk media yang tidak dapat dimampatkan dan dimampatkan serta gas/uap. Katup pengaman untuk gas dan uap sering kali terbuka sebelum tekanan yang disetel tercapai dan terbuka hingga setidaknya 50% pengangkatan pada tekanan respons

Safety valve jenis ini memiliki kelemahan yang signifikan: sangat rentan terhadap tekanan balik. Tekanan balik dapat berdampak negatif pada keamanan katup.

Balanced bellows

Katup pengaman bellow yang seimbang tidak rentan terhadap dampak negatif dari tekanan balik. Bellow di atas cakram memastikan bahwa tekanan balik didistribusikan secara merata di atas dan di bawah cakram.

Selain itu, pegas tidak bertemu dengan media, mencegah pengaruh yang tidak diinginkan pada pegas dari media. Kelemahan dari katup pengaman bellow seimbang adalah bahwa MAWP mereka lebih rendah daripada katup pengaman kerja langsung. Mereka beroperasi hingga maksimum 15,9 bar.

Pilot-operated safety valve

Pada Pilot-operated safety valve, tekanan yang diperlukan untuk membuka cakram jauh lebih dekat dengan tekanan kerja sistem. Hal ini menghilangkan peningkatan tekanan yang tidak perlu di luar tekanan kerja. Komponen-komponen berikut ini bekerja sama untuk memungkinkan hal ini:

Pegas pilot: Pegas pilot (Gambar 5 berlabel A) mengontrol pada tekanan berapa poppet pilot terbuka.
Katup pilot: Katup pilot (Gambar 5 berlabel B) terbuka pada tekanan yang ditetapkan, yang mengarah ke perbedaan tekanan yang memungkinkan katup utama terbuka.
Pegas utama: Pegas utama (Gambar 5 berlabel C) menahan katup utama tetap tertutup sampai katup pilot terbuka.
Katup utama: Katup utama (Gambar 5 berlabel D) terbuka untuk memungkinkan aliran dari saluran masuk ke saluran keluar.
Kenop penyetel: Kenop penyetel pada katup pilot (Gambar 5 berlabel E) memungkinkan penyetelan tekanan yang ditetapkan.

Selama tekanan masuk lebih rendah dari tekanan yang disetel, katup tetap tertutup. Segera setelah tekanan masuk naik di atas tekanan respons, katup pilot bergerak menuju posisi terbuka, memungkinkan aliran melalui lubang pilot, dan keluar dari katup. Hal ini menyebabkan perbedaan tekanan di atas katup utama, menyebabkannya bergerak ke atas, memungkinkan media yang tersisa mengalir dengan bebas ke saluran keluar. Katup menutup ketika tekanan masuk turun di bawah tekanan respons lagi.

Dead weight safety valve

Dead weight safety valve adalah jenis katup pengaman yang paling sederhana. Katup ini terdiri dari katup gunmetal di atas pipa uap vertikal boiler. Ketika tekanan di dalam boiler naik cukup tinggi, uap mengangkat katup hingga cukup berkurang sehingga katup dapat kembali ke dudukannya. Jenis katup ini hanya cocok untuk aplikasi stasioner.

Kriteria pemilihan

Untuk melindungi sistem Anda dari tekanan berlebih, penting untuk memahami lima kriteria pemilihan di bawah ini. Silakan baca artikel teknis kami tentang memilih katup pengaman untuk lebih memahami kriteria ini.

Tetapkan tekanan
Tekanan balik
Kapasitas pelepasan
Suhu pengoperasian
Bahan katup dan penyegelan

Aplikasi Safety Valve

Safety valve terutama digunakan dalam aplikasi industri untuk melindungi dari tekanan berlebih, yang dapat menyebabkan situasi berbahaya seperti kebakaran atau ledakan. Katup pengaman sering ditemukan di:

Industri minyak, gas, dan perminyakan: Misalnya, katup pengaman bawah permukaan, atau katup pengaman lubang bawah, umum ditemukan di sumur minyak lepas pantai. Dalam kasus kerusakan peralatan, katup pengaman dapat menutup dengan cepat untuk mencegah minyak dan gas mengalir ke atas sumur dalam kondisi yang tidak aman.
Energi: Katup pengaman di pembangkit listrik biasa digunakan untuk gas yang dapat dimampatkan seperti uap dan udara.
Sanitasi: Katup pengaman baja tahan karat ideal untuk industri yang membutuhkan kondisi sanitasi. Misalnya, industri makanan, minuman, dan farmasi.
HVAC: Katup pengaman mengurangi tekanan jika terjadi pelepasan yang tersumbat, ekspansi termal, atau panas eksternal yang dapat merusak komponen.

Kesimpulan

Dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Pengertian, Cara Kerja, dan Jenis Safety Valve” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

Safety valve melindungi sistem dari tekanan yang berlebihan. Tekanan berlebih terjadi ketika tekanan sistem melebihi Maximum Allowable Working Pressure (MWAP) atau tekanan yang dirancang untuk sistem tersebut.
Safety valve dapat terbuka dengan sangat cepat dibandingkan dengan katup pelepas. Katup pengaman terbuka dari tekanan yang disetel; katup pertama kali terbuka sedikit, kemudian terbuka penuh sehingga tekanan yang tidak diinginkan dikeluarkan dari sistem secepat mungkin.
Tekanan menumpuk di bejana dan sistem secara otomatis saat perangkat diaktifkan di atas level yang telah ditetapkan. Katup pengaman harus dikonfigurasi sedemikian rupa sehingga tekanan yang ditentukan terlampaui agar dapat berfungsi (yaitu, melepaskan tekanan). Idealnya, tekanan berlebih harus dilepaskan ke atmosfer atau kembali ke sistem pneumatik untuk mencegah kerusakan pada bejana.
Ada berbagai jenis safety valve, yaitu : Mekanisme pegas, Balanced bellow, Pilot-operated safety valve, dan Dead weight safety valve.

Referensi : tameson.com | www.corrosionpedia.com | learnmech.com

2,046