Pengenalan dan Diagram Instrumen

Chapter 2 Pengenalan Instrumetasi dan Diagram Instrumentasi

16

2.1

Pengenalan Instrumentasi

Instrumentasi adalah ilmu pengetahuan tentang pengukuran dan kendali otomatis. Aplikasi dari ilmu pengetahuan ini banyak pada riset modern, industri, dan kehidupan sehari-hari. Dari sistem kontrol mesin/motor mobil ke alat pengatur panas rumah ke pesawat terbang autopilot sampai kepada pembuatan dari obat/racun berkenaan dengan farmasi, otomasi sekitar kita. Kali ini menjelaskan sebagian dari prinsip yang pokok tentang instrumentasi industri. Langkah yang pertama, biasanya, adalah pengukuran. Jika kita tidak dapat mengukur sesuatu, itu sungguh tanpa makna untuk mencoba untuk mengendalikannya. “Sesuatu” ini biasanya pada umumnya mengambil salah satu dari bentuk berikut ini yang ada di dalam industri: • • • • • • • • •

Tekanan Cairan Besar aliran fluida Temperatur dari suatu obyek Volume Cairan tersimpan pada suatu tangki Konsentrasi kimia Posisi mesin, pergerakan, atau percepatan Dimensi fisik dari suatu obyek Menghitung (Inventori) tentang obyek Tegangan listrik, arus, atau hambatan

Gb. Control Valve / dreamstime.com

Sekali kita mengukur salah satu besaran yang menurut kita menarik, maka pada umumnya kita tertarik bagaimana sinyal yang dipancarkan yang mewakili besaran kepada suatu indikator atau alat penghitung di mana baik manusia maupun tindakan diotomatiskan kemudian mengambil aksi. Jika tindakan pengendalian diotomatisasikan, komputer mengirimkan suatu sinyal kepada suatu alat pengendalian akhir yang kemudian mempengaruhi kuantitas yang akan terukur. Alat pengendalian akhir (Final Control Element) pada umumnya mengambil salah satu dari bentuk berikut ini: • Control Valve (untuk mengatur aliran fluida) • Motor elektrik • Pemanas elektrik



PSGC Mechatronic Department | INSTRUMENTASI INDUSTRI


17

Diatas alat pengukur dan alat pengendalian akhir menghubungkan ke beberapa sistem fisik dimana kita sering menyebutnya sebuah proses. Dibawah ini adalah salah satu Block Diagram secara umum:

Gb. Diagram Block Close loop

Sebagai contoh alat pengatur suhu rumah yang disebut thermostat adalah suatu contoh suatu pengukuran dan sistem kendali, dengan temperatur udara rumah disebut “ proses” di bawah pengendalian. Di dalam contoh ini, alat pengatur panas thermostat yang pada umumnya melayani dua fungsi: merasakan (to sense) dan mengendalikan (to control) , selagi alat pemanas rumah menambahkan panas kepada rumah untuk meningkatkan temperatur, dan atau alat pendingin rumah menyerap panas dari rumah untuk mengurangi temperatur. Pekerjaan dari sistem kendali ini adalah untuk memelihara temperatur udara pada beberapa tingkat kenyamanan, dengan alat pemanas atau pengambilan tindakan alat pendingin untuk mengoreksi temperatur jika gangguan-gangguan di atmosfir terlalu jauh dari nilai yang diinginkan (yang disebut setpoint). Pengukuran dalam industri dan sistem kontrol mempunyai terminologi yang unik mereka sendiri dan standar. Di sini beberapa terminologi instrumentasi umum dan definisinya: Proses: Sistem fisik yang kita sedang coba untuk mengendalikan atau mengukur. Contoh: sistem penyaring udara, sistem pencair pengecor metal, ketel uap, unit penyulingan minyak, unit penggerak tenaga. Variabel Proses, atau PV: Kuantitas spesifik yang sedang kita ukur dalam suatu proses. Contoh: Tekanan, level, temperatur, Arus, konduktivitas, pH, Posisi, Kecepatan, Getaran. Setpoint, atau SP: Nilai yang kita harapkan didalam proses. Dengan kata lain, “target” nilai untuk variabel proses. Pengindraan Utama, atau PSE (Primary Sensing Element): Suatu alat yang secara langsung merasakan proses variable dan menerjemahkan kuantitas yang dirasakan itu ke dalam suatu nilai analog (tegangan listrik, Arus, hambatan, kekuatan mekanik, gerakan, dll.). Contoh: Thermocouple, Termistor, Tabung Bourdon, Mikrofon, Potensiometer, Electrochemical Sel, accelerometer.





18

Dalam bahasa percakapan umum ilmu pengetahuan, sebuah Transducer adalah sebuah alat yang mengubah satu bentuk energi ke energi lain, seperti suatu mikropon atau suatu thermocouple.

Dalam instrumentasi industri, bagaimanapun, kita biasanya menggunakan “Primary Sensing element” untuk menguraikan konsep ini dan mencadangkan unsur itu “transducer”untuk secara rinci mengacu pada suatu alat konversi untuk sinyal standard instrumentasi

Transducer: Suatu alat yang mengubah satu sinyal standar instrumentasi ke dalam sinyal standar instrument yang lain, dan atau melakukan beberapa proses pengolahan sinyal. Sering dikenal sebagai suatu konverter dan kadang-kadang sebagai “relay.” Contoh: I/P Konverter (mengkonversi 4-20 mA sinyal elektris ke dalam 3-15 PSI sinyal berisi angin), P/I Konvertor (mengkonversi 3-15 PSI sinyal berisi angin ke dalam 4-20 mA sinyal elektrik). Transmitter: Suatu alat yang menterjemahkan sinyal yang diproduksi oleh suatu unsur utama sensing (PSE) ke dalam suatu sinyal instrumentasi standard seperti 3-15 PSI tekanan udara, 4-20 mA DC arus elektrik, Fieldbus Digital Signal Packet, dll, yang kemudian dapat disampaikan sebagai indikator, sebagai alat kendalai, atau kedua-duanya. Batas Bawah (Low Range Value/ LRV) dan batas atas (Up Range Value), , yang berturut-turut: nilai-nilai dari proses pengukuran dianggap sebagai 0% dan 100% tentang suatu kalibrasi cakupan Transmitter. Sebagai contoh, jika temperatur transmitter dikalibrasi untuk mengukur bidang temperatur yang mulai pada 300 derajat tingkat Celsius dan berakhir pada 500 derajat tingkat Celsius, maka LRV nya akan 300 oC dan URV nya akan 500 oC. Zero and Span: adalah alternatif diskripsi dari LRV atau URV untuk 0% atau 100% dari range instrument yang telah dikalibrasi. Zero mengacu pada nilai awal dari range suatu instrument atau sama dengan LRV. Sedangkan Span mengacu pada selisih LRV dan URV (range). Sebagai contoh, jika suatu temperatur transmitter dikalibrasi untuk mengukur suatu bidang dengan temperatur mulai dari 300 derajat tingkat Celsius dan berakhir pada 500 derajat Celsius, zeronya nya adalah 300 oC dan span nya akan 200 oC. Pengontrol (Controller): Suatu alat yang menerima suatu variabel proses (PV) sinyal dari suatu unsur utama sensing (PSE) atau transmitter, yang membandingkan sinyal kepada nilai yang diinginkan (setpoint) untuk variabel proses tersebut, dan menghitung suatu sinyal keluaran (MV) yang sesuai untuk dikirim untuk suatu kendali akhir unsur (FCE) seperti suatu motor listrik atau control valve. Elemen Kendali Akhir, atau FCE (Final Control Element): Suatu alat yang menerima keluaran sinyal itu oleh suatu pengontrol untuk secara langsung mempengaruhi proses itu. Contoh: variable-speed electric motor, control valve, alat pemanas listrik. Variabel yang dimanipulasi, atau MV (manipulated variable): Istilah lain untuk menjelaskan sinyal keluaran yang dihasilkan oleh pengontrol. Ini adalah sinyal yang memerintahkan (“manipulasi”) elemen kendali yang akhir untuk mempengaruhi proses tersebut. 



19

Mode otomatis (Automatic Mode): Ketika pengontrol menghasilkan suatu sinyal keluaran berdasar pada hubungan variabel proses (PV) kepada setpoint (SP). Mode Manual (Manual Mode): Ketika kemampuan pengontrol untuk pengambilan keputusan di ambil alih operator manusia yang secara langsung menentukan sinyal keluaran itu mengirim kepada elemen kendali yang akhir itu.

2.2

Pengukuran tinggi air di dalam ketel uap (boiler)

Penggunaan ketel uap di dalam industri adalah hal yang sangat umum, yang bermanfaat terutama untuk menghasilkan tenaga uap. Umumnya penggunaan uap air didalam industri meliputi melakukan pekerjaan mekanis (suatu mesin uap yang digerakkan oleh steam), pemanasan, memproduksi ruang hampa (melalui penggunaan “ejector uap air”), dan menambah proses kimia (perbaikan ulang gas-alam ke dalam hidrogen dan gas karbon dioksida). Proses mengubah air ke dalam uap air adalah proses yang sungguh sederhana: memanaskan titik air sampai itu mendidih. Seseorang yang telah pernah merebus air di dalam teko untuk memasak mengetahui bagaimana pekerjaan proses ini. Membuat uap air yang secara terus-menerus, bagaimanapun adalah suatu prose yang sedikit lebih rumit. Suatu variabel penting untuk mengukur dan mengendalikan di dalam suatu ketel uap berlanjut adalah tingkatan air di dalam “steam drum” (drum yang bagian atas di dalam suatu water-tube ketel uap).

Gb. Skema Cara Kerja Ketel Uap





20

Sinyal standar instrument yang digunakan di dalam standar industri biasanya : Arus : 4 up to 20ma -20ma up to 20ma Tegangan : 1 – 5 VDC 0 – 10 VDC -10VDC up to 10VDC Pneumatic : 3 – 15PSI

Untuk memastikan keamanan dan secara efisien menghasilkan suatu uap air terus menerus, kita harus memastikan tinggi level air di dalam steam drum tidak pernah bergerak terlalu rendah pada atas air, atau terlalu tinggi. Jika tidak memiliki cukup air di (dalam) drum, air tabung dapat mengering dan membakar melalui/sampai dari panas api itu. Jika ada terlalu banyak air di dalam drum, cairan air mungkin (dibawa bersama dengan aliran uap air, menyebabkan permasalahan Downstream. Pada Ilustrasi diatas anda dapat melihat controller , Transmitter, control valve. Instrumen yang pertama di dalam sistem kendali ini adalah level transmitter, atau “ LT”. Tujuan alat ini adalah untuk mengetahui level air di dalam steam drum dan melaporkan hasil pengukuran kepada pengontrol dalam wujud suatu sinyal instrumen. Dalam hal ini, jenis sinyalnya adalah berisi angin: suatu udara yang memiliki variabel tekanan mengirim melalui metal atau tabung plastik. Semakin besar level air di dalam drum, semakin besar keluaran tekanan udara oleh level transmitter. Sinyal yang berisi tekanan udara ini dikirim kepada instrumen yang berikutnya di dalam sistem kendali, tingkatan yang menandakan yaitu pengontrol, atau “LIC”. Tujuan instrumen ini adalah untuk membandingkan tingkatan sinyal transmitter dengan suatu nilai setpoint yang dimasukkan oleh operator manusia (Level air yang diinginkan di dalam steam). Pengontrol kemudian menghasilkan suatu sinyal keluaran yang menberitahukan kepada control valve yang menentukan kurang atau lebih air ke dalam ketel uap untuk menjaga level permukaan air steam drum pada setpoint. Seperti telah disebutkan sebelumnya, ini adalah suatu contoh system kendali menggunakan udara (udara bertekanan), di mana semua instrumen beroperasi pada udara bertekanan, dan system udara bertekanan (pneumatic) sebagai media transfer sinyal. Instrument pneumatic adalah teknologi yang tua namun tetap kita sering temukan didunia industri yang modern. Standard Industri yang paling umum untuk sinyal tekanan yang berisi angin adalah 3 sampai 15 PSI, dengan 3 PSI perwakilan batas bawah dan 15 PSI yang mewakili batas atas. Alternatif range tekanan karena sinyal yang berisi angin kadang-kadang yang ditemui industri meliputi 3 sampai 27 PSI, dan 6 sampai 30 PSI. Tabel yang berikut ini menunjukkan hubungan antara sinyal tekanan udara dan level steam drum yang diukur untuk kendali ini boiler’s 3-15 PSI transmitter:





21

tabel2.1 tabel hubungan tekanan udara (LT) terhadap level steam drum Haruslah dicatat, pada tabel ini mengasumsikan transmitter itu mengukur tingkatan level air yang mungkin akan memenuhi drum tersebut. Yang pada umumnya, ini adalah bukan kasus tersebut. Sebagai gantinya, transmitter akan dikalibrasi pada range yang mendekati bagian tengah dari drum. Sebagai contoh, 3 PSI (0%) tidak akan mewakili drum kosong, dan juga bukan 15 PSI (100%) mewakili suatu drum yang penuh. Kalibrasi transmitter seperti ini membantu menghindari kemungkinan benar-benar jika drum itu yang dengan sepenuhnya mengosongkan atau dengan sepenuhnya penuh kasus dari suatu operator yang salah menentukan setpoint yang mendekati titik skala pengukuran yang ekstrim. Boiler steam drum mengukur keluaran pengontrol ke suatu sinyal keluaran pnuematic kepada control valve, menggunakan standard yang sama 3 sampai 15 PSI yang baku untuk memerintahkan posisi valve terbuka dengan posisi yang berbeda:

tabel2.2 tabel hubungan tekanan udara keluaran controller (LIC) terhadap posisi Control Valve Dengan tingkatan yang sama , sinyal yang dibaca suatu controller akan mengerakkan control valve sesuai dengan range nya. Contohnya pada tabel diatas saat controller membaca 3 PSI maka mengirim sinyal pneumatic tersebut kepada control valve dan control valve mengubah posisi valve menjadi tertutup fully shut. Sebaliknya jika controller membaca 15 PSI maka control valve mengubah valve menjadi terbuka atau fully open.

2.3

Tipe lain dari instrumen

Sejauh ini kita baru saja melihat instrumen yang merasakan, mengendalikan, dan mempengaruhi variabel proses. Transmitter, Controller, dan Control Valve adalah contoh masing-masing dari tiap jenis instrumen. Bagaimanapun, instrumen lain ada untuk melaksanakan fungsi bermanfaat untuk kita.





22 Indikator

Satu lagi “alat bantu” instrumen adalah indikator, tujuan yang mana adalah untuk menyediakan suatu indikator yang mudah dibaca operator dari suatu sinyal instrumen. Cukup sering proses dari transmitter tidaklah dilengkapi dengan readouts/ pembacaan output untuk apapun juga variabel yang mereka ukur: hanya memancarkan suatu sinyal isntrumen (3 sampai 15 PSI untuk, 4 sampai 20 mA, dll.) ke alat lain. Suatu indikator memberikan seorang operator manusia sesuatu cara yang mudah untuk melihat apa keluaran transmitter tanpa keharusan untuk menghubungkan peralatan test ukur ( alat pengukur tekanan untuk 3-15 PSI atau ampermeter untuk 4-20 mA) dan melaksanakan kalkulasi konversi. Lebih dari itu, indikator mungkin ditempatkan terletak jauh dari transmitter mereka masing-masing, menyediakan readouts di dalam ruang penempatan lebih mudah dibanding penempatan transmitternya sendiri.

Gb. Indicator posisi flow control gate

Gb. Indikator sederhana dengan fungsi yang sama

Indikator boleh juga dapat digunakan di lapangan (proses area) selain di ruang kontrol untuk menyediakan indikasi yang langsung mengindikasi dari variabel yang terukur jika alat transmitter kekurangan suatu indikator maka manuisa sebagai indikatornya sendiri. Yang berikut ini adalah adalah suatu indikator field-mounted, yaitu indicator yang bekerja secara langsung melalui sumber tenaga 4-20mA yang tersedia di dalam loop.

Gb. Field mounted indicator with LCD technology





23 Recorders

Hal umum lain “alat bantu” instrumen adalah perekam ( kadang-kadang secara rinci dikenal sebagai suatu tabel perekam atau trend recorder), dengan tujuan adalah untuk menggambar suatu grafik proses variable di atas waktu. Perekam yang pada umumnya mempunyai indikasi membangun ke dalam nya untuk mempertunjukkan nilai yang seketika /spontan suatu sinyal instrumen secara serempak dengan nilai-nilai yang historis, dan untuk alasan ini pada umumnya yang ditunjuk seperti menandakan perekam. Suatu temperatur yang menandakan perekam untuk sistem reaktor inti dilambangkan sebagai “TIR” (Temperatur Indicator Recorder) Suatu perekam tabel lingkar (circular chart recorder)menggunakan suatu lembar kertas putaran, berputar pelan-pelan di bawah suatu pena bergerak dari satu sisi ke sisi lain (side-to-side) oleh suatu mekanisme servo yang dikemudikan oleh sinyal instrumen. Dua tabel perekam seperti itu adalah yang ditunjukkan foto yang berikut:

Gb. Circular Chart Recorder

Gb. Hasil Chart Pre Liming PG Kebonagung

Alat Perekam juga sangat membantu ketika sedang troubleshoot suatu proses control. Hal ini berlaku bila perekam tidak hanya merekam variable proses akan tetapi set poin dan output variable. Sebagai contoh :

Gb.Recorder : Grafik Hubungan PV, SP, Controller Output ketika mode otomatis





24

Dari grafik di atas menunjukan SP yang berupa garis lurus, dan PV yang mendekati garis lurus, dan keluaran dari output. Kita dapat melihat dari grafik ini bahwa kontroler bekerja dengan baik. ( karena controller dapat menjaga PV mendekati sedekat mungkin dengan SP ). Sebuah rekorder menjadi alat diagnosis ketika mengubah mode dalam kontroler menjadi mode manual dan proses diambil alih oleh operator. Contoh sebuah trend recording dari proses yang dikendalikan secara manual, ketika PV merespon dapat terlihat dalam grafik sebagai hubungan dengan output kontroler apakah output kontroler naik dan turun dalam beberapa langkah.

Gb. Recorder : Grafik Hubungan PV dan Output Kontroller saat mode manual (problem1)

Perhatikan ada waktu tunda ketika sinyal output melangkah naik ke nilai yang baru dan bagaimana PV meresponnya. Waktu tunda tersebut disebut dead time , dan secara umum berpengaruh terhadap seluruh peforma sistem. Bayangkan berusaha untuk menyetir sebuah kendaraan , sewaktu ingin membelok ada waktu tunda ke roda selama 5 detik. Adalah sesuatu yang menantang ! Hal yang menyebabkan time lag termasuk transport delay ( waktu yang dibutuhkan bagi kontroler akhir (FCE) untuk menerima perubahan sinyal yang dikirimkan oleh

Gb. Recorder : Grafik Hubungan PV dan Output Kontroller saat mode manual (problem2)

Dari grafik di atas dapat terlihat proses dapat secara cepat merespon step perubahan terhadap keluaran controller kecuali perubahan arahnya ( terjadi lag ketika nilai output turun ). Penyebab dari kasus ini biasanya dikarenakan gesekan mekanik pada FCE. ( contoh valve stem yang lengket pada pneumatic – actuated control valve ). Analoginya ketika seorang supir harus memutar setir lebih jauh untuk berjalan lurus setelah berbelok. 



25

Tombol proses dan alarm (proses switch & alarm) Jenis lain instrumen yang biasanya dilihat di pengukuran dan sistem kontrol adalah tombol proses.

Gb. P&ID Compressed air control

Pada gambar tersebut ada PSH (Pressure Switch High), yaitu akan aktif ketika tekanan dalam tabung mencapai titik tinggi yang telah ditetapkan. Berkebalikan dengan LSH (Low Switch High). Kedua sinyal tersebut berupa sinyal discrete (on-off) . Dari gambar di atas menandakan hidup – matinya motor dipengaruhi kondisi PSH dan PSL. PSHH (Pressure Switch High High) menandakan ketika tekanan di dalam tangki (vessel) terlalu tinggi maka PAH (Process Alarm High) akan hidup atau berbunyi dan memberi tahu operator bahwa ada error. Tujuan suatu tombol adalah untuk mematikan dan menghidupkan diberbagai kondisi dalam proses. Yang pada umumnya, tombol adalah yang digunakan untuk mengaktifkan alarm ke operator manusia siaga untuk mengambil tindakan khusus. Di dalam situasi lain, tombol secara langsung digunakan sebagai alat kendali. Suatu contoh dari suatu modul alarm elektronik (yang dihidupkan oleh suatu sinyal arus 4-20 mA yang berasal dari suatu transmitter) adalah Moore Industri model SPA (“programmable Lokasi Alarm / programmable site alarm”), yang ditunjukkan disini:

gb. 4-20mA Site Programmable Alarm





26

Sebagai tambahan terhadap menyediakan kemampuan alarm, modul SPA ini juga menyediakan suatu tampilan digital (tampilan LCD kecil) untuk menunjukkan nilai sinyal analog untuk tujuan diagnostik atau operasional. Sama seperti modul alarm yang lain, modul ini dapat dikonfigurasi untuk mematikan / menghidupkan beberapa kontak . Beberapa dari modul alarm juga dapat mematikan / menghidupkan ketika high process, low process, out of range, dan high rate of change. Tombol alarm proses biasanya digunakan juga untuk memicu suatu event tertentu dan bisa disebut sebagai isyarat. Semisal ketika terjadi PSH terpicu maka Pilot Lamp Alarm terpicu dan blinking serta buzzer sebagai penanda ada error akan menyala. Kemudian operator menekan tombol acknowledge sebagai bentuk sadar akan adanya error tersebut, dan buzzer berhenti, dan pilot lamp alarm akan menyala sampai tidak terjadi error. Contoh dari hal tersebut seperti di bawah ini.

Gb. Sebuah annunciator terpasang di control panel untuk mesin pompa

First Event. Saat suatu mesin atau suatu proses yang komplek dimana banyak proses switch alarm yang oleh karena satu saja terpicu menyebabkan proses berhenti, akan menjadi hal yang sulit ketika proses switch apa yang terpicu sehingga menyebabkan suatu sistem berhenti.Contoh kasus bayangkan suatu mesin yang membangkitkan suatu generator tiba – tiba berhenti oleh karena sensor mendeteksi tegangan yang diperlukan ternyata dibawah standar. (under voltage). Ketika mesin berhenti maka akan memicu error yang karena mesin tidak berjalan sebagaimana mestinya. Contoh tekanan oli : seketika mesin mati maka tidak aka nada tekanan untuk pelumasan , yang menyebabkan alarm untuk aktif. Ketika mesin mati , maka generator tidak akan lagi membangkitkan listrik, maka alarm lain akan aktif. Sebuah first event ( kadang disebut first out ) annunciator , akan memberi tahu sensor mana yang pertama aktif, yang kemudian memicu alarm – alarm lain untuk aktif.





27

2.4

Diagram instrumentasi

Tiap-tiap teknikal yang disiplin mempunyai cara-cara standardisasi sendiri bagaimana membuat diagram deskriptif, dan tidak ada pengecualian dalam instrumentasi. Lingkup instrumentasi menjadi sangat lebar, bagaimanapun, bahwa tak seorangpun format diagram dengan cukup untuk menangkap semua yang mungkin kita harus hadirkan. Pada kali ini akan mendiskusikan tiga jenis diagram instrumentasi yang berbeda: • Diagram Aliran Proses (Process Flow Diagram/PFDs) • Proses Dan Diagram Instrumen (Process and Instrumen diagram / P&IDs) • Diagram Loop (loop diagram) • Diagram fungsional (Functional Diagram) Di tingkatan atas, seorang teknisi instrumen akan tertarik dengan interkoneksi proses bejana (vessel), pipa, dan proses lintasan aliran cairan. Format diagram yang sesuai untuk menghadirkan “gambaran yang besar” tentang suatu proses disebut diagram aliran proses (PFD). Di tingkatan bawah, seorang teknisi instrument akan tertarik dengan interkoneksi dari masing – masing sebuah instrument dengan instrument yang lain, termasuk penomeran kabel, kabel terminal, tipe kabel, pengkalibrasian instrument. Contoh yang tepat untuk menggambarkan diagram tipe ini adalah loop diagram. Sedangkan untuk Proses dan diagram instrument terletak ditengah PFD dan loop diagram. Untuk diagram fungsional memiliki fungsi yang berbeda yaitu untuk mendokumentasikan strategi dari sebuah control sistem. Diagram Aliran Proses

Gb. Contoh diagram PFD: Compressor Control System





28

Dari gambar menceritakan air sedang diuapkan kemudian uap air ditekan oleh compressor untuk menuju knockout drum dimana beberapa uap air tadi diembunkan kembali menjadi bentuk cair. Untuk diagram berjenis ini menunjukan beberapa hubungan besar antara bejana proses dan peralatan, tanpa menunjukan sinyal instrument dan instrument tambahan (auxiliary instrument) Process and Instrument Diagrams

Gb. Contoh diagram P&ID: Evaporator process to compressor

Dari diagram tersebut menunjukan perbesaran bagian dari PFD, dari diagram ini dapat terlihat bukan saja flow transmitter melainkan Pressure Differential Transmitter (PDT) dan Flow Indicating Controller (FIC) . Penomeran yang berada di masing – masing instrument menunjukan bahwa bagian yang berperan dalam mengontrol sebuah sistem (one loop). Seperti flow transmitter, flow controller, pressure transmitter, dan flow valve yang bernomor sama : 42 memilki tujuan sama yaitu mengukur dan mengontrol aliran fluida yang masuk maupun keluar dari compressor. Bubble yang ada pada diagram di atas juga menunjuk pada lokasi instrument berada.

Gb. Standar mounting instrument based on ISA

Hal yang tidak dapat terlihat dari diagram jenis ini adalah tipe kabel, penomeran kabel, penomeran terminal blok, range dari kalibrasi sebuah instrument, failure mode, dan yang lain. Untuk melihat detail hal tersebut maka dapat kita lihat pada loop diagram.





29

Gb. Loop diagram : Compressor surge control

Pada diagram ini dapat terlihat instrument yang muncul di loop diagram, salah satunya adalah transducer 42a. Fungsi dari instrument ini adalah memodifikasi sinyal dari flow transmitter sebelum sinyal ini masuk ke controller. Selain instrument 42a ada sebuah transducer lagi yaitu transducer 42b. Fungsi dari instrument ini adalah mengkonversi signal elektronik 4 – 20mA menjadi sinyal pneumatic 3 – 15 PSI. Masing – masing instrument bubble dalam diagram menunjukan masing – masing alat yang bekerja dengan fungsinya sendiri - sendiri, beserta terminal dan kabel yang menghubungkannya. Bagian detail yang menarik dari diagram ini adalah adanya input kalibrasi dan output kalibrasi untuk masing – masing dari instrument. Hal ini sangat penting ketika terjadi sebuah troubleshoot dalam sistem instrumentasi yang rumit: sebuah instrument memilki minimal sebuah masukan dan keluaran, dengan relasi matematik diantara keduanya. Salah satu cara untuk mendiagnosa suatu masalah di dalam pengukuran atau control sistem yaitu mencocokan kalibrasinya : apakah sinyal masukan yang masuk ke instrument sesuai dengan sinyak keluaran. Sebagai contoh, sebuah flow transmitter bekerja dengan masukan 0 sampai 100 inch W.C dan keluaran 4 mA sampai 20mA. Hal ini berarti ketika flow transmitter mendapatkan masukan minimal atau 0 inch W.C maka keluaran dari FT ini adalah sebesar 4 mA. Demikian juga ketika masukan maksimal 100 “W.C maka keluarannya adalah 20mA.





30

Action dari setiap instrumen. Di dalam loop diagram ada sebuah arah panah yang menunjuk ke bawah dan beberapa menunjuk ke bagian atas. Panah yang menunjukan ke atas (↑) menandakan bahwa instrument tersebut berjenis langsung ( berbanding lurus antara input dan output / direct-acting ) : Ketika input dari sebuah instrument bertambah / naik maka output juga bertambah / naik. Hal yang berbeda dengan sebuah instrument yang menunjuk kea rah bawah (↓). Menunjukan bahwa instrument tersebut berjenis reverse-acting masukan sinyal bertambah, sinyal keluaran menurun, seperti pada instrument PDT42. Sinyal keluaran dari instrument ini akan menjadi 100% atau 20mA apabila perbedaan tekanan yang masuk ke dalam instrument adalah nol. Hal itu juga berlaku kebalikannya.

2.5

Instrumen dan symbol peralatan proses

Jenis Garis

Gb. Line type pada diagram instrumen





31

Instrumen Bubble

Gb. Instrument bubble

Process valve Type

Gb. Jenis proses katub





32

Jenis actuator katub

Gb.valve actuator type

Jenis kegagalan Katub

Gb. Valve failure mode





33 Contoh penggunaan Tag

AIT = Analytical Indicating Transmitter (contoh: sebuah alat yang menganalisa konsentrasi oksigen dengan tampilandari persentase oksigen) ESL = Voltage Switch Low (contoh: sebuah kontak yang digunakan untuk mendeteksi sebuah kondisi tegangan yang rendah pada system tenaga elektrik) FFI = Flow Ratio Indicator (contoh: sebuah alat yang berfungsi sebagai indikasi dari perbandingan antara udara dan banyaknya bahan bakar untuk industry mesin yang besar.) FIC = Flow Indicating Controller (contoh: sebuah pengendali atau controller yang didisain untuk mengindikasi sebuah aliran keapada operator manusia) HC = Hand Controller (contoh: alat yang membuarkan seorang operator manusia untuk mengatur sebuah sinyal kendali untuk beberapa level yang diinginkan biasanya untuk mengoperasikan sebuah valve atau katup atau element akhir control yang lainnya) JQR = Power Totalizing Recorder (sebuah penyimpan data yang menimpan data watt/jammnya sesuai dengan total energi yang dipakai selama penggunaanya) LSHH = Level Switch, High-High (contoh: sebuah kontak yang berfungsi atau didisain untuk mendeteksi sebuah bahaya yang besar level dari cairan dan memulai dan otomatis mati saat kejadian tersebut.) LT = Level Transmitter (contoh: sebuah alat yang berfungsi untuk mengindra tingkatan atau level dari cairan dan mengirimkan level dalam bentuk sinyal tersebut dalam bentuk digital maupun analog) PIT = Pressure Indicating Transmitter (contoh: Rosemount model 3051 pressure transmitter dengan tampilan untuk sebagai indicator pengukuran terhadap tekanan) PV = Pressure Valve (contoh: sebagai control valve atau mengendalikan katup yang dipasang dalam loop dimana sebuah proses variable nya berupa tekanan) TE = Temperature Element (contoh: alat yang berfungsi untuk merasakan elemen yang digunakan untuk langsung mendeteksi temperatur dari sebuah proses material. Contohnya pada thermocouple, thermistor, filled-bulb, bimetallic spring) TKAH = Temperature Rate-of-change Alarm High (contoh: suatu alat alarm dimana perubahan tingkatan terhadap suhu atau temperatur saat melampaui batas dari nilai yang diatur.) TV = Temperature Valve (contoh: sebuah pengendali katup atau control valve yang dipasang dalam loop dimana variable prosesnya berupa suhu atau temperatur) TY = Temperature Transducer (contoh: sebuah I/P transducer dalam sebuah loop temperature berfungsi unutk merubah sinyal arus menjadi sinyal berupa pnuematic) VSH = Vibration Switch High (contoh kontak yang digunakan untuk mendeteksi level getaran/vibrasi yang tinggi pada sebuah mesin)





34

2.6

Pertanyaan Review

PERTANYAAN 2.1 Sebuah ketel uap memilki beberapa proses switch yaitu level switch high dan level switch low. Akan tetapi memilki beberapa versi dalam proses pamasangan / attachnya. Versi yang satu : high level switch dan low level switch mendapat sumber yang sama dari keluaran dari level transmitter yang sama. Sedangkan versi yang lain pemasangan level swich terpasang langsung pada steam drum , terpisah dengan level transmitter. Bagaimana keuntungan dan kerugian pada dua tipe pemasangan level switch ini?

Gb. LSH&LSL direct attach with LT

Gb. LSH&LSL work independently

PERTANYAAN 2.2 Pertanyaan ini berdasar pada loop diagram di atas dengan judul compressor surge controller. 1. 2. 3. 4. 5.

Proses apa yang diukur oleh instrument PDT 42? Apa kepanjangan PDT? Proses apa yang sebenarnya dikendalikan oleh diagram instrument di atas? Jenis diagram instrument apa di atas? Pada instrumen PDT42 terdapat tanda panah ke bawah, apa yang dimaksud dengan tanda tersebut? 6. Tunjukan komponen yang menunjukan square root extractor! 7. Jika arus yang terukur pada kabel 25 terukur 13,5 mA maka berapakah tekanan yang terukur pada PDT 42? 8. Jika katub FV42 terbuka 15% maka berapa arus yang mengalir pada kabel 26? 9. Jelaskan apa yang terjadi pada sistem dan control valve apabila kabel 26 terputus dan tidak ada arus yang mengalir ke transducer FY42b? 10. JIka flow yang terbaca pada controller adalah 1200 SCFM (FE42), berapa arus pada kabel 23 dan 27?





35

Gb. Loop diagram : pressure loop

Gb. P&ID pressure loop

PERTANYAAN 2.3 (INST40_SEC2.PDF, QUESTION 70) Tentukan kesalahan (error) berikut secara individual , apakah dapat mempengaruhi tekanan yang telah teregulasi dalam sistem menjadi zero pressure ke tangki penerima. Jawab ya atau tidak untuk masing – masing kesalahan (error/fault) 1. Receiver vessel drain left open 2. Transmitter block valve shut and bleed valve open 3. Transmitter block valve open and bleed valve shut 4. PIC left in manual mode, 100% output (20 ma to I/P)



5. 6. 7. 8. 9.

Cable PV-6 severed (failed open) I/P air supply shut off Short between TB-52, terminal 1 and 2 Short between TB-52, terminal 15 and 16 PT-6 miscalibrated, registering 5PSI too high 10. PY-6 output failed high (15PSI)


Pengenalan dan Diagram Instrumen

Recommend Documents