Pressure Reducer vs Back Pressure Regulator

Pressure Reducer vs Back Pressure Regulator Oleh: Nugroho Wibisono / Arief Rahman Thanura 

Pendahuluan  Tekanan adalah variabel proses yang sering kita jumpai untuk dimonitor dan dikendalikan di dalam industri minyak dan gas. Pengendalian tekanan dari suatu fluida proses pada beberapa tempat malah menjadi fokus utama dan dengan berbagai tujuan tentunya. Dalam suatu lup pengendalian, juga lup pengendalian tekanan, selalu terdiri dari 3 elemen dasar: Elemen pengukuran. Besaran variabel proses diukur dan ditransmisikan ke elemen pengontrol Elemen Pengontrol. Perbedaan antara variabel proses yang terukur (Process Variable/PV) dan variabel proses yang diinginkan (Setpoint/SP) dikalkulasi berdasarkan algoritma tertentu (umumnya kontrol PID). Hasilnya akan diteruskan berupa perintah aksi terhadap elemen pengendali akhir Elemen pengendali akhir. Perintah aksi dari elemen pengontrol akan dilakukan oleh elemen pengendali akhir. Control valve adalah elemen pengendali akhir yang paling banyak digunakan. •

•

•

Meskipun terdapat tiga elemen dasar dalam melakukan pengendalian p engendalian proses, belum tentu secara fisik juga terdapat tiga perangkat. Untuk kasus tekanan tinggi dan laju alir yang tinggi, biasanya implementasi dari pengontrolnya terdiri dari (1) elemen pengukuran adalah pressure transmitter (PT), (2) elemen pengontrol adalah pressure controller (PC), (3) dan untuk elemen pengendali akhir adalah pressure control valve (PCV atau PV). Untuk kasus tekanan rendah dan laju alir rendah, impelementasi pengontrolnya terintegrasi dalam satu perangkat yang biasa disebut pressure regulator . •

•

Perbedaan Pressure Reducer dan Backpressure Regulator  Secara umum, konfigurasi suatu lup tunggal kontrol tekanan adalah sebagai berikut.

PC

PC

PT

PT

BACKPRESSURE REGULATOR

Gambar-1. Pressure Reducer dan Backpressure Regulator

Gambar diatas menunjukkan konfigurasi pengendali tekanan berupa pressure reducer dan backpressure regulator. Sepintas keduanya mirip, sama-sama lup kontrol tekanan. Apakah keduanya mempunyai perbedaan? Ya, gambar sebelah kiri menunjukkan pemasangan pressure transmitter di sebelah hilir  dari control valve, sedangkan gambar sebelah kanan menunjukkan pemasangan pressure transmitter di sebelah hulu dari control valve.

Apakah penempatan pressure transmitter tersebut mempunyai maksud yang berbeda? Tentu saja, karena pada prinsipnya, posisi pressure transmitter menunjukkan bagian mana yang ingin  dikendalikan tekanannya seperti gambar berikut.

Gambar-2. Tekanan yang ingin dikendalikan

Secara logika, jika kita ingin mengendalikan tekanan dibagian hilir, tentunya harus ada yang mengatakan (baca: mengukur) bahwa tekanan dihilir benar-benar berubah – tentunya dengan meletakkan pressure transmitter dibagian hilir – setelah adanya aksi kontrol dari control valve, inilah yang dinamakan pressure reducer . Demikian juga halnya untuk kasus backpressure  regulator , jika kita hendak mengendalikan tekanan dibagian hulu tentunya harus ada yang mengatakan (baca: mengukur) bahwa tekanan di hulu benar-benar berubah, yaitu dengan cara meletakkan pressure transmitter dibagian hulu setelah adanya aksi kontrol dari control valve.

Pressure reducer bekerja dengan prinsip mengatur dan mereduksi pressure yang lebih tinggi dari bagian hulu supaya tekanan di hilir lebih rendah dan stabil. Sedangkan backpressure regulator  bekerja dengan prinsip memonitor tekanan dibagian hulu dan melakukan aksi pada control valve untuk menstabilkan tekanan pada bagian hulu. Apakah keduanya merupakan kontrol umpan balik? Mari kita sedikit menyegarkan ingatan mengenai pengertian pengendali umpan balik ( feedback control ) itu sendiri.

Gambar-3. Blok diagram kontrol umpan balik ( feedback control )

Hasil pengukuran dari blok Sensor/Transmitter akan dibandingkan dengan Set Point. Galat atau error adalah perbedaan antara variabel proses yang diinginkan (set point) dengan variabel proses yang terjadi. Galat tersebut kemudian akan dikalkulasi oleh blok Control Law dan hasilnya akan dimanifestasikan dengan perintah terhadap blok Final Control Element (contoh: control valve, elemen pemanas, dll). Perubahan Final Control Element ini akan mengubah blok Process dan hasilnya akan diukur kembali oleh blok Sensor/Transmitter, begitu seterusnya sampai galat menjadi sekecil mungkin. Jika alur pengendaliannya seperti itu, maka kurang lebih pengendalinya adalah pengendali umpan balik.

Kita perhatikan, bahwa baik pressure reducer maupun backpressure regulator mempunyai alur  pengontrolan  seperti dijelaskan diatas sehingga baik pressure reducer maupun backpressure regulator sama-sama terkategori sebagai pengontrolan umpan balik ( feedback control ). Penerapan Pressure Reducer Berikut adalah contoh-contoh aplikasi pressure reducer pada suatu pabrik.

Pengendali Tekanan Distribusi  Suatu hal yang lumrah dalam suatu perjanjian jual beli gas, pihak pembeli gas menginginkan tekanan gas yang masuk kedalam jaringan pipa gasnya dalam suatu besaran/angka yang relatif konstan. Pada jaringan gas suplai (Main Gas Line), tekanan gas sangat tinggi untuk mengatasi penurunan tekanan yang cukup besar karena biasanya gas tersebut menempuh perjalanan yang cukup panjang dari sumber gas sampai dengan kepada pihak pembeli gas. Dalam aplikasi ini, tekanan yang diinginkan konstan adalah tekanan gas pada arah hilir dari control valve, sehingga kita menerapkan pressure reducer dalam hal ini.

Gambar-4. Penerapan pressure reducer dalam distribusi gas

Penjaga Tekanan Pada Suction Scrubber  Aplikasi pada kompresor gas, terutama pada kompresor bolak-balik ( reciprocating compressor ) memerlukan umpan gas yang relatif stabil untuk menghindari variasi kecepatan yang terlalu besar di kompresor. Untuk menjaga kestabilan tekanan umpan gas, maka dipasanglah recycle  line  dari discharge kompresor gas yang berfungsi untuk menambah umpan gas pada kompresor apabila tekanan gas umpan yang berasal dari gas separator mengalami penurunan karena suatu sebab. Ketika umpan gas berada pada tekanan yang normal, maka tambahan gas dari recycle line tidak diperlukan sehingga control valve diharapkan menutup. Tekanan gas dari compressor discharge biasanya cukup tinggi dibandingkan tekanan gas dari gas separator, oleh sebab tambahan umpan yang berasal compressor discharge harus dijaga tekanannya supaya tidak berlebih. Oleh sebab itu diterapkan pressure reducer yang mana pressure transmitter pada dasarnya diletakkan pada sisi hilir dari control valve seperti yang ditunjukkan pada Gambar-7.

Gambar-5. Penerapan pressure reducer untuk penambahan umpan gas compressor.

Penjaga Tekanan Pada Aplikasi Tank Blanketing  Aplikasi tank blanketing digunakan untuk memproteksi cairan organik yang mudah menguap yang disimpan didalam tangki dengan cara menciptakan suatu lapisan gas (gas blanket) yang mana sifat gas tersebut tidak mudah bereaksi dan bertekanan rendah. Aplikasi tank blanketing menggunakan suatu “selimut gas”, seperti nitrogen, untuk menjaga lingkungan berfase gas diatas cairan yang disimpan didalam tangki sehingga lapisan berfase gas membentuk semacam selimut (gas blanket). Selimut gas yang bertekanan rendah ini akan mengisi ruang yang kosong yang terdapat diatas permukaan cairan tersebut. Aplikasi ini untuk memproteksi tangki yang berisikan cairan organik yang mudah menguap.

Gambar-6. Penerapan pressure reducer untuk penambahan penjaga tekanan pada aplikasi tank blanketing.

Tekanan yang positif ini akan mencegah udara luar, uap air dan kontaminan lainnya memasuki tangki penyimpan. Keuntungan lainnya adalah dengan adanya tekanan positif ini akan ikut membantu menciptakan tekanan head diatas cairan sehingga mengurangi rugi-rugi karena penguapan yang mana akan memproteksi tangki dari korosi. Dengan tujuan seperti diatas, maka tekanan yang ingin kita kendalikan adalah tekanan pada tangki, sehingga penempatan pressure transmitter ada pada sisi hilir dari control valve. Jika kita perhatikan konfigurasi kontrol umpan bali k pada gambar diatas (kotak dengan dengan garis putus-putus) bahwa penerapannya bisa dalam satu perangkat saja atau menggunakan pressure regulator, bukan merupakan integrasi dari pressure transmitter, pressure controller dan pressure control valve.

Penerapan Backpressure Regulator Berikut adalah contoh-contoh aplikasi backpressure regulator pada suatu pabrik.

Pengendali Tekanan Pada Aplikasi Excess Gas To Flare  Tekanan masukan dari suatu suction scrubber (dan juga ke compressor) ingin dijaga tidak lebih dari 150 psig karena jika tekanan berlebih pada daerah scrubber akan mengakibatkan back  pressure  pada sumur gas yang terletak jauh disebelah hulu. Apabila tekanan gas umpan yang berasal dari gas separator melebihi 150 psig, maka kelebihan tekanan tersebut akan dilepaskan kesistem pembuangan yang dalam hal ini menuju flare system . Karena tekanan yang ingin dijaga adalah diarah hulu dari control valve tersebut, maka kita menerapkan backpressure regulator disini seperti pada gambar dibawah. Pada keadaan operasi normal, katakan 75 psig, control valve dalam keadaan menutup. Ketika tekanan gas sudah mencapai 150 psig, control valve akan membuka dan melepaskan tekanan di arah hulu sampai mencapai dibawah 150 psig dan control valve akan kembali menutup.

Gambar-7. Penerapan backpressure regulator pengendali tekanan pada aplikasi excess gas to flare.

Pengendali Tekanan Pada Air Supply System  Pada kondisi normal dimana tekanan udara dari sumber cukup besar, control valve akan membuka lebar dan pendistribusian udara terjadi secara merata pada semua sistem, baik pada priority system (instrument air) maupun ke non-priority system (plant air). Ketika tekanan dari sumber suplai menurun dan dibawah dari setpoint backpressure regulator, maka backpressure regulator akan menutup aliran udara ke non-priority system sehingga sisa udara akan mengalir sepenuhnya ke priority system. Disini boleh dikatakan bahwa backpressure regulator dipergunakan sebagai pemonitor dari keadaan sumber udara.

Gambar-8. Penerapan backpressure regulator pada pengendali tekanan air supply system. Sumber : Regulatory and Advanced Regulatory Control: S ystem Development , Harold Wade, First Edition, ISA 1994 Nilam Very Low Pressure Gas Compression Project , VICO Indonesia – East Kalimantan, 2003 Centrifugal Gas Compressor Training: Performance Optimization, -, ConocoPhillips Indonesia, 2006 -, Fisher Regulator Products, EmersonProcess • • • •

Nugroho Wibisono sekarang bekerja di Pipeline Control Center, ConocoPhillips Indonesia. Mulai tahun 2003  bekerja di proyek-proyek VICO Indonesia di Kalimantan Timur dalam bidang instrumentasi. Mendapatkan gelar  sarjana teknik dari Departemen Teknik Fisika, Institut Teknologi Bandung tahun 2003 . ( [email protected]) Arief Rahman Thanura sekarang bekerja di Engineering & Construction Department, VICO Indonesia. Berpengalaman dibidang instrumentasi dan control semenjak tahun 1991 dalam berbagai proyek industri  minyak dan gas. Mendapatkan gelar insinyur dari Jurusan Teknik Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember  tahun 1990. ([email protected])