Cara Memilih Actuactor Valve

Cara memilih actuactor valve ketika proses industri terus mendesain pabrik yang lebih efisien dan produktif, para insinyur dan teknisi pabrik dihadapkan, hampir setiap hari, dengan desain dan aplikasi peralatan baru. Satu produk, aktuator katup atau valve, dapat digambarkan oleh beberapa orang hanya sebagai kotak hitam, memiliki input (catu daya atau sinyal), output (torsi), dan mekanisme atau sirkuit untuk mengoperasikan katup. Mereka yang memilih katup kontrol akan segera melihat bahwa berbagai aktuator katup tersedia untuk memenuhi sebagian besar persyaratan otomatisasi katup lebar individu atau pabrik.

Untuk membuat pilihan teknis dan ekonomis terbaik, seorang insinyur harus mengetahui faktor-faktor yang paling penting untuk pemilihan aktuator untuk otomatisasi katup lebar pabrik. Di mana kualitas katup atau valve tergantung pada desain mekanis, metalurgi, dan permesinan, kinerjanya dalam loop kontrol sering ditentukan oleh aktuator.

Baca Juga : Sistem hidrolik

Cara Memilih Actuactor Valve

Keputusan untuk mengotomatisasi katup biasanya didasarkan pada satu atau semua pertimbangan berikut.

• Keselamatan
• Operasi yang andal
• Kontrol dan proses kinerja sistem
• Lokasi katup atau valve yang tidak dapat diakses atau jarak jauh
• Biaya
• Torsi katup yang berlebihan
• Tanggapan darurat dan apakah itu gagal-aman

Tujuan yang berbeda

Semua aktuator memiliki beberapa tujuan yang berbeda. Mereka harus:

1. Pindahkan bagian penutup katup (cakram, bola, atau steker) ke posisi yang diinginkan. Aktuator tidak hanya harus menyediakan torsi atau gaya dorong yang cukup untuk menggerakkan bagian penutup di bawah kondisi yang paling parah, tetapi juga harus dilengkapi dengan kontrol yang tepat untuk mengarahkannya.
2. Tahan bagian penutup katup pada posisi yang diinginkan. Khususnya dalam aplikasi pelambatan di mana cairan dapat menciptakan torsi dinamis, aktuator harus memiliki pegas atau kekuatan fluida atau kekakuan mekanis yang memadai untuk mengatasi fenomena ini.
3. Tempatkan bagian penutup katup dengan torsi yang cukup untuk memberikan spesifikasi penutup yang diinginkan. Sebuah katup kupu-kupu misalnya sepenuhnya duduk (tertutup) ketika disk diposisikan di liner tangguh (dudukan). Pada posisi putar ini torsi batang katup berada pada titik tertinggi. Ukuran aktuator untuk katup kupu-kupu dudukan torsi mungkin memerlukan aksesori khusus terutama pada aktuator listrik untuk memastikan torsi yang cukup dipertahankan dalam posisi tertutup.
4. Menyediakan mode kegagalan jika terjadi kegagalan sistem. Ini dapat sepenuhnya dibuka, ditutup, atau apa adanya tergantung pada aplikasinya. Persyaratan mode kegagalan tertentu dapat menghilangkan aktuator listrik namun ideal untuk unit pneumatik atau elektrohidraulik.
5. Berikan perjalanan rotasi yang diperlukan (90 °, 180 °, dll.). Katup yang membutuhkan lebih dari 90 ° rotasi termasuk katup multiport. Beberapa produsen aktuator pneumatik menawarkan aktuator 180°. Untuk lebih besar dari 180 °, aktuator listrik biasanya lebih disukai karena elektrik, bukan mekanis, terbatas dalam rotasi.
6. Berikan kecepatan operasi yang diperlukan. Semua aktuator dapat diatur dalam kecepatan siklus tergantung pada elemen rangkaian kontrol yang digunakan.

Kecepatan siklus yang cepat (kurang dari setengah waktu siklus aktuator standar) memerlukan pemilihan katup yang cermat. Guncangan fisik yang terkait dengan siklus cepat dapat merusak bagian katup—terutama bila dikombinasikan dengan kecepatan siklus yang tinggi. Persiapan khusus aktuator pneumatik—termasuk solenoida khusus, perpipaan, dan katup buang cepat—mungkin diperlukan untuk mencapai kecepatan siklus tinggi.

Baca Juga : Perbedaan antara Compact PLC dan Modular PLC

Kecepatan siklus aktuator listrik tidak dapat ditingkatkan, hanya diperlambat. Hal ini mudah dicapai dengan spesifikasi waktu siklus khusus atau dengan penambahan kartu kendali kecepatan elektronik. Waktu siklus khusus dicapai dengan mekanisme roda gigi yang berbeda yang juga mempengaruhi torsi keluaran. Kontrol kecepatan elektronik dapat disesuaikan tanpa batas dan dapat mengurangi kecepatan aktuator efektif hingga 20 kali tanpa perlu

roda gigi khusus. Torsi keluaran aktuator tidak terpengaruh di mana kartu kecepatan digunakan. Aktuator pneumatik dapat diperlambat dengan menggunakan katup pengatur kecepatan pada pipa udara. Satu katup pengatur kecepatan akan memperlambat kecepatan dalam satu arah, sementara dua katup diperlukan untuk memperlambat kecepatan di kedua arah. Kontrol kecepatan tidak mempengaruhi torsi keluaran aktuator pneumatik.

Laju siklus yang tinggi akan memerlukan pemilihan dan persiapan khusus dari katup dan aktuator. Tingkat siklus tinggi untuk aktuator pneumatik didefinisikan sebagai bersepeda terus menerus lebih dari 30 kali per jam; aktuator listrik yang digunakan lebih dari siklus tugas 25 persen dikatakan memiliki tingkat siklus yang tinggi. Tingkat siklus yang tinggi menambah tekanan dan keausan pada batang katup. Sedikit permainan antara aktuator, batang, dan bola meningkatkan keausan pada batang dalam aplikasi laju siklus tinggi. Ini diminimalkan dengan persiapan khusus untuk memastikan umur panjang dari paket katup.

Perbandingan Actuactor Pneumatic dan Listrik

Kadang-kadang perlu bagi seorang insinyur proses untuk memilih antara katup yang digerakkan secara pneumatik atau listrik untuk sistem proses. Ada keuntungan untuk kedua gaya, dan sangat berharga untuk memiliki data yang tersedia untuk membuat pilihan terbaik.

Baca Juga : Pengertian, Keuntungan dan Kekurangan Pneumatic Actuactor

Kompatibilitas (Sumber Daya)

Pertama dan terpenting dalam pemilihan jenis aktuator (pneumatik atau listrik) adalah menentukan sumber daya yang paling efektif untuk aktuator. Poin yang perlu dipertimbangkan adalah:

• Ketersediaan sumber daya
• Torsi pada batang katup
• Mode gagal
• Aksesori kontrol
• Kecepatan operasi
• Frekuensi operasi
• Lingkungan tanaman
• Ukuran katup
• Biaya komponen sistem
• Perbaikan sistem

Actuactor Pneumatic yang paling praktis menyuplai tekanan udara 40 hingga 120 psi (3 hingga 8 bar). Umumnya mereka berukuran untuk persediaan

tekanan 60 hingga 80 psi (4 hingga 6 bar). Tekanan udara yang lebih tinggi biasanya sulit dijamin dan tekanan yang lebih rendah memerlukan piston atau diafragma berdiameter sangat besar untuk menghasilkan torsi operasi yang diinginkan.

Aktuator listrik sering digunakan dengan catu daya 110 VAC tetapi tersedia dengan berbagai macam motor AC dan DC dalam fase tunggal dan tiga fase.

Jangkauan Suhu

Kedua Actuactor Pneumatic dan listrik dapat digunakan dalam rentang suhu yang luas. Kisaran suhu standar aktuator pneumatik adalah dari -4 hingga 174°F (-20 hingga 80°C) tetapi dapat diperpanjang hingga -40 hingga 250oF (-40 hingga 121oC) dengan seal, bantalan, dan gemuk opsional. Jika aksesori kontrol digunakan (sakelar batas, katup solenoid, dll.) mereka mungkin tidak memiliki peringkat suhu yang sama dengan aktuator dan ini harus dipertimbangkan dalam semua aplikasi.

Dalam aplikasi suhu rendah, kualitas pasokan udara dalam kaitannya dengan titik embun harus dipertimbangkan. Titik embun adalah suhu di mana kondensasi terjadi di udara. Kondensat dapat membekukan dan menghalangi jalur suplai udara sehingga aktuator tidak dapat dioperasikan.

Aktuator listrik tersedia dalam kisaran suhu -40 hingga 150 ° F (-40 hingga 65 ° C). Saat digunakan di luar ruangan, aktuator listrik harus disegel dari lingkungan untuk mencegah masuknya uap air ke pekerjaan internal. Kondensasi masih dapat terbentuk di dalam, jika diambil dari saluran catu daya, yang mungkin telah menangkap air hujan sebelum pemasangan. Selain itu, karena motor menghangatkan bagian dalam penutup aktuator saat beroperasi dan mendinginkannya saat tidak beroperasi, fluktuasi suhu dapat menyebabkan “pernapasan” dan kondensasi lingkungan. Untuk alasan ini semua aktuator listrik yang digunakan di luar ruangan harus dilengkapi dengan pemanas.

Baca Juga : Prinsip Kerja, Keunggulan, dan Kekurangan Limit Switch

Area Berbahaya (Hazardous Areas)

Kadang-kadang sulit untuk membenarkan penggunaan aktuator listrik di lingkungan yang berbahaya, tetapi jika udara tekan tidak tersedia atau jika aktuator pneumatik tidak memberikan karakteristik operasi yang diperlukan, maka aktuator listrik dengan selungkup yang diklasifikasikan dengan benar dapat digunakan.

Pedoman NEMA (Guidelines)

National Electrical Manufacturers Association (NEMA) telah menetapkan pedoman untuk konstruksi dan pemasangan aktuator listrik (dan perangkat listrik lainnya) untuk digunakan di area berbahaya. Pedoman NEMA VII berbunyi:

VII Lokasi Berbahaya Kelas I (Gas Peledak atau Uap) Memenuhi persyaratan penerapan Kode Kelistrikan Nasional; sesuai dengan spesifikasi Underwriters’ Laboratories, Inc., digunakan untuk atmosfer yang mengandung bensin, heksana, nafta, benzena, butana, propana, aseton, benzol, uap pelarut pernis, dan gas alam.

Hampir semua produsen aktuator listrik memiliki opsi untuk versi lini produk standar mereka yang sesuai dengan NEMA VII.

Di sisi lain, aktuator pneumatik secara inheren “tahan ledakan”. Ketika kontrol listrik digunakan dengan aktuator pneumatik di area berbahaya, mereka umumnya lebih hemat biaya daripada aktuator listrik. Katup pilot yang dioperasikan dengan solenoida dapat dipasang dan diberi daya di area yang tidak berbahaya dan disalurkan ke aktuator. Sakelar batas -untuk indikasi posisi- dapat ditempatkan di selungkup NEMA VII. Keamanan yang melekat pada aktuator pneumatik di area berbahaya menjadikannya pilihan praktis dalam aplikasi ini.

Baca Juga : Cara Menentukan Pressure Gauge

Spring Return

Aksesori keselamatan lain yang secara luas ditentukan dalam industri proses pada aktuator katup adalah opsi pegas kembali (fail-safe). Saat daya atau sinyal gagal, aktuator pegas kembali menggerakkan katup ke posisi aman yang telah ditentukan sebelumnya. Ini adalah pilihan praktis dan murah dengan aktuator pneumatik dan merupakan alasan penting untuk penggunaan aktuator pneumatik secara luas di seluruh industri.

Jika pegas tidak praktis karena ukuran atau berat aktuator, atau jika unit kerja ganda telah dipasang, tangki akumulator dapat dipasang untuk menyimpan tekanan udara. Aktuator listrik tidak tersedia secara luas dalam versi pegas kembali; namun, sistem cadangan baterai adalah solusi yang elegan.

Untuk mencapai fungsi pegas kembali, aktuator elektro-hidraulik sering kali merupakan pilihan yang baik. Elektro-hidrolik aktuasi dicapai dengan memberi energi pada pompa hidrolik, yang menekan silinder pegas kembali. Saat listrik mati, aksi pegas menggerakkan aktuator ke posisi semula. Karena hanya catu daya listrik yang diperlukan untuk unit mandiri ini, ini adalah pendekatan praktis untuk aktuasi katup listrik yang aman dari kegagalan.

Baca Juga : 8 Tips Memilih Flow Meter

Karakteristik Performa

Sebelum menentukan aktuator pneumatik atau listrik untuk otomatisasi katup, penting untuk mempertimbangkan beberapa karakteristik kinerja utama masing-masing.

Siklus (Duty Cycle)

Aktuator pneumatik memiliki siklus kerja 100 persen. Faktanya, semakin keras mereka bekerja, semakin baik mereka bekerja.

Aktuator listrik paling umum tersedia dengan motor siklus kerja 25 persen. Ini berarti bahwa untuk mencegah panas berlebih pada aplikasi siklus tinggi, motor harus sering diistirahatkan. Karena sebagian besar katup otomatis on-off tetap menganggur, 95 persen dari siklus kerja waktu biasanya tidak menjadi masalah. Dengan motor dan/atau kapasitor opsional, aktuator listrik dapat ditingkatkan ke siklus kerja 100 persen.

Aktuator pneumatik dapat terhenti tanpa batas tanpa panas berlebih.

Aktuator listrik tidak boleh terhenti. Menghentikan aktuator listrik menarik arus berlebih, yang menghasilkan panas di motor dan dapat menyebabkan kerusakan. Sakelar torsi atau sensor panas dan arus sering dipasang di aktuator listrik untuk melindungi perangkat.

Baca Juga : Apa itu Solenoid Valves 3 Arah?

Kontrol Kecepatan

Kemampuan untuk mengontrol kecepatan aktuator pneumatik merupakan keuntungan penting dari desain. Cara paling sederhana untuk mengontrol kecepatan adalah dengan menyesuaikan aktuator dengan lubang variabel (katup jarum) di lubang pembuangan pilot udara. Karena aktuator listrik adalah motor yang digerakkan, tidak mungkin untuk membuatnya berputar lebih cepat kecuali jika dilakukan perubahan persneling. Untuk operasi yang lebih lambat, sirkuit yang berdenyut dapat ditambahkan sebagai opsi.

Kontrol Modulasi

Dalam layanan modulasi, aktuator listrik berinteraksi dengan baik dengan sistem kontrol elektronik yang ada dan menghilangkan kebutuhan akan kontrol elektro-pneumatik. Positioner pneumatik atau elektro-pneumatik digunakan dengan aktuator pneumatik untuk menyediakan sarana untuk mengontrol posisi katup.

Baca Juga : Apa itu Solenoid Valves 2 Arah?

Rasio torsi-terhadap-berat

Aktuator listrik memiliki rasio torsi-terhadap-berat yang tinggi di atas 4.000 lbf.in. (450Nm). Aktuator pneumatik memiliki rasio torsi-terhadap-berat yang sangat baik di bawah 4.000 lbf.in.

Ringkasan aktuator pneumatik dan listrik

Tabel karakteristik ini merangkum perbandingan aktuator pneumatik dan listrik.

Kesimpulan Cara Memilih Actuactor Valve

Dari artikel yang sudah dijelaskan diatas, ada beberapa tips dari “Cara Memilih Actuactor Valve” dan terdapat beberapa faktor agar dalam pemilihan Actuactor Valve tepat, keputusan untuk mengotomatisasi valve atau katup biasanya didasarkan pada satu atau semua pertimbangan berikut.

• Ketersediaan sumber daya
• Torsi pada batang katup
• Mode gagal
• Aksesori kontrol
• Kecepatan operasi
• Frekuensi operasi
• Lingkungan tanaman
• Ukuran katup
• Biaya komponen sistem
• Perbaikan sistem

Sumber : InstrumentationTools.com