sistem pneumatik

BAB 2 PETROCHEMICAL ENGINEERING DEPARTMENT POLITEKNIK KUCHING SARAWAK

SISTEM PNEUMATIK (PNUEMATIC SYSTEM) OBJEKTIF : MENERANGKAN SIMBOL-SIMBOL ASAS UNTUK KOMPONEN PNEUMATIK DALAM SISTEM KAWALAN. MENGENALPASTI JENIS-JENIS INJAP YANG DIGUNAKAN. MENERANGKAN KOMPONEN UTAMA DALAM SISTEM KAWALAN PNEUMATIK. MENERANGKAN LITAR KAWALAN PNEUMATIK DAN ELEKTRO-PNEUMATIK TERMASUK PENGGUNAANNYA.

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE

2.1

BAB 2 :SISTEM PNEUMATIK

Pengenalan

Pneumatik telah lama memainkan peranan penting sebagai pemangkin prestasi teknologi kerja mekanikal. Ia juga digunakan dalam pembangunan teknologi automasi. Kebanyakan penggunaan udara termampat digunakan untuk fungsi-fungsi seperti berikut: Memastikan status pemproses (sensors) Pemprosesan maklumat (processors) Mengerakkan pengerak. Melakukan kerja. Perkataan pneumatik berasal daripada gabungan perkataan klasik greek, dimana ia “ pneuma” bermakna angin/udara manakala “matic” bermakna pengerakan. Gabungan perkataan tersebut memberi maksud kawalan pengerakan oleh udara. Dalam industri, ia merujuk kepada penggunaan udara pemampat untuk memindahkan tenaga dan pengerakan. Pneumatik digunakan untuk melakukan kerja pemesinan dan kerja peroperasian. Contohnya seperti : Menebuk (Drilling) Memutar(Turning) Memotong(Sawing) Mengisar(Milling) Mengemas(Finishing) Membentuk (Forming) Kawalan Kualiti (Quality Control) Contoh penggunaannya adalah seperti rajah 2.1 dan rajah 2.2.

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

26



Rajah 2.1 : Penukar laluan untuk dua conveyer.

Rajah 2.2 : Pemotong pneumatik.


27


2.2


Kelebihan dan Kelemahan

Dalam suatu sistem mesti terdapat kelebihan dan kelemahan termasuklah sistem pneumatik. Perkara ini selalu dititik beratkan dalam pemilihan sistem yang lebih efesien terutamanya dalam industri. Jadual 2.3 dibawah menunjukkan kelebihan dan kelemahan untuk sistem pneumatik.

Kelebihan

Murah kerana udara sumber tenaga yang tidak terhad Udara tidak meletup dan tidak bertoksik. Udara termampat boleh dihantar dalam jarak yang jauh. Udara termampat boleh disimpan. Laju. Mudah untuk kawal kelajuan dan pengerakannya. Bersih. Tahan lebihan beban.

Kelemahan

Udara akan menyerap kelembapan yang akan mempengaruhi sistem. Udara ekzos yang bising. Tekanan udara terhad bergantung kepada kapasiti pemampat.

Jadual 2.3 : Kelebihan dan kelemahan untuk sistem pneumatik


28


2.3


Struktur & Aliran Isyarat Sistem Pneumatik

Sistem Pneumatik mengandungi interaksi antara kumpulan-kumpulan elemen yang berbeza. Gabungan kumpulan-kumpulan elemen membentuk kawalan untuk aliran isyarat, bermula daripada bahagian masukan( input) hingga ke bahagian pengerakan (output). Elemen kawalan mengawal elemen pengerakan mengantung kepada isyarat yang terima daripada elemen pemprosesan. Peringkat asas sistem pneumatik adalah : Sumber tenaga (Energy supply)

Elemen kawalan(Control elements)

Elemen masukan (Input elements)

Komponen kuasa( Power Components ( actuator))

Elemen pemprosesan (Processing elements (processor))

Rajah 2.4 menunjukkan eleman-elemen dalam sistem diwakili dengan simbol dimana ia menunjukkan fungsi elemen tersebut.

Rajah 2.4 : Elemen-elemen dalam sistem pneumatik GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

29



Injap kawalan terus boleh digunakan sebagai masukan(input), pemprosesan, atau elemen kawalan. Ciri yang membezakan untuk mengelaskan sesuatu komponen kepada kumpulankumpulan elemen adalah konfigurasi dalam sistem pneumatik. Rajah 2.5 menunjukkan litar diagram dan elemen-elemen pneumatik.

Rajah 2.5 : Litar diagram dan elemen-elemen pneumatik

2.4

Penghasilan dan Pengagihan Udara

Bekalan udara yang termampat untuk sistem pneumatik harus dikira secukupnya dan disediakan supaya sesuai dengan penggunaannya. Udara termampat oleh pemampat udara akan dihantar ke sistem pengagihan udara di kilang. Untuk menjamin kualiti udara yang diterima, unit khidmat udara perlu disediakan sebelum mengaplikasikan pada sistem kawalan.


30



Rajah 2.6 : Sistem Mampatan udara

2.4.1

Unit Khidmat Udara(Air Service Unit)

Unit khidmat udara adalah gabungan komponen seperti berikut : Penapis udara (air filter) Pengawal udara (air regulator) Pelicin udara (air lubricator) Bagaimanapun, penggunaan pelicin udara tidak perlu disediakan untuk bahagian kuasa bagi sistem kawalan dan ia hanya digunakan jika diperlukan untuk beberapa peralatan pneumatik. Penapis udara

Menapis udara termampat dan menghalang segala kotoran dalam udara masuk ke dalam sistem.

Pengawal udara

Melaraskan tekanan ke dalam sistem.

Pelicin udara

Melicinkan bahagian-bahagian peralatan pneumatik yang bergerak. Contohnya silinder dan motor.


31



Rajah 2.7 : Unit Khidmat Udara dan simbolnya.

2.5

Injap

Fungsi injap adalah untuk mengawal tekanan dan kadar aliran tekanan. Ia bergantung kepada rekabentuk, injap boleh dibahagikan kepada kategori-kategori berikut: Injap kawalan berarah (Directional control valves) o Elemen masukan (Input elements) o Elemen pemprosesan (Processing elements) o Elemen kawalan (Control elements) Injap tak balik (Non-return valves) Injap kawalan aliran (Flow control valves) Injap kawalan tekanan (Pressure control valves) Injap tutup (Shut-off valves) GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

32


2.5.1


Injap Kawalan Berarah (Directional Control Valves)

Injap kawalan berarah mengawal arah perjalanan udara dengan menghasilkan isyarat, membatalkan atau mengarahkan isyarat. Injap dikenalpasti dengan : Bilangan saluran/laluan (ways) : 2 –way, 3-way, 4-way, … Bilangan kedudukan(positions) : 2 positions, 3 positions, … Kaedah pengerak injap (actuated): pengerak manual, pengerak mekanikal, pengerak pneumatik, pengerak elektrik, Kaedah pengerak balik(return actuated) : spring, angin, …

Contoh injap kawalan berarah berfungsi sebagai elemen isyarat adalah injap tuil beroda (roller lever valve) dimana ia digunakan untuk mengesan kedudukan batang piston silinder.

Rajah 2.7 : injap tuil beroda (3/2 way roller lever valve)


33



Untuk elemen pemprosesan, injap kawalan berarah boleh mengarah dan membatalkan isyarat bergantung kepada isyarat masukan yang diterima.

Rajah 2.8 : 3/2 way air actuated valve : single pilot valve, with spring return

Untuk elemen kawalan, injap kawalan berarah mestilah memerlukan kuantiti udara yang diperlukan untuk komponen kuasa (power component).

Rajah 2.9 : 5/2 way valve for cylinder control: double pilot valve


34


2.5.2


Injap Tak Balik (Non-Return Valve)

Injap ini hanya membenarkan isyarat melaluinya pada satu arah sahaja. Prinsip injap ini diaplikasikan pada injap shuttle dan injap quick exhaust. Injap tak balik adalah bentuk eleman yang ringkas. Contoh lain ditunjukkan dalam rajah dibawah.

Rajah 2.10 : Injap-injap jenis injap tak balik.

2.5.3

Injap Kawalan Aliran

Injap kawalan aliran mengehadkan udara dalam arah tertentu untuk mengurangkan laju aliran udara dan mengendalikan aliran isyarat. Injap kawalan harus disesuaikan dengan keperluan aplikasi. Jika injap kawalan aliran dilengkapi dengan injap check maka ia akan berfungsi juga pada arah berlawanan dengan aliran bebas penuh.


35



Rajah 2.11 : Simbol injap kawalan aliran

2.5.4

Injap Kawalan Tekanan(Pressure Control Valve)

Injap kawalan tekanan digunakan dalam sistem pneumatik. Ia mempunyai tiga kumpulan utama seperti berikut: Injap penghad tekanan(pressure limiting valves) Injap pengatur tekanan(pressure regulating valves) Injap rangkaian tekanan( pressure sequance) Injap penghad tekanan digunakan pada bahagian awalan pemampat untuk memastikan tekanan yang diterima dihadkan untuk keselamatan dan tekanan bekalan pada sistem ditetapkan pada tekanan yang sesuai. Injap pengatur tekanan akan memastikan tekanan adalah tetap sepanjang masa walaupun berlaku tekanan dalam sistem berubah-ubah. Injap pengatur tekanan beroperasi melalui binaan gegendang dalamannya. Injap rangkaian tekanan digunakan jika isyarat masukan diterima bergantung kepada jumlah tekanan yang dihadkan diperlukan terutamanya sistem kawalan maju. Rajah menunjukkan injap rangkaian tekanan.


36



Rajah 2.12 : Injap rangkaian tekanan (Pressure Sequance valves)

2.5.5

Injap Gabungan (Combination Valve)

Rajah 2.13 : Injap Penundaan Masa( Time delay valve) Gabungan fungsi dengan pelbagai elemen boleh menghasilkan fungsi yang baru. Contohnya injap penundaan masa dimana gabungan antara injap kawalan aliran sehala, takungan, dan injap kawalan berarah 3/2 way. Ia bergantung kepada tetapan yang dilakukan dengan skru pendikit yang akan mengubah banyak atau sedikit jumlah udara per masa ke dalam takungan udara. Apabila tekanan di takungan sama dengan tekanan kawalan, ia akan membenarkan aliran isyarat. Antara injap gabungan adalah termasuk: GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

37



Penghasil denyutan (Pulse generator) Modul ingatan(Memory module) Modul pelangkah(Stepper module)

2.6

Elemen Pemprosesan (Processing Element)

Untuk membantu injap kawalan berarah pada peringkat pemprosesan, pelbagai elemen gunakan dimana keadaan mengawal isyarat untuk melakukan tugasan. Contoh elemen adalah : Injap dua masukan tekanan (Dual pressure valve/ AND valve) Injap shuttle (OR valve) Injap shuttle membenarkan gabungan dua masukan isyarat ke dalam fungsi ATAU. Ia mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Isyarat keluaran terhasil apabila salah satu masukan dikenakan tekanan.

Rajah 2.14 : Injap Shuttle (Shuttle valve)

2.7

Komponen Kuasa (Power Component)

Bahagian kuasa mengandungi elemen kawalan iaitu pengerak dan komponen kuasa. Pengerak boleh dikategorikan kepada dua jenis iaitu jenis linear dan berputar. Pengerak adalah pelengkap untuk elemen kawalan, dimana ia akan memindahkan udara untuk mengerakkan pengerak. GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

38



Biasanya injap ini disambungkan secara terus kepada bekalan udara utama dan dipasang terus kepada pengerak untuk mengurangkan kehilangan melalui rintangan.

Rajah 2.15 : Pengerak (actuator)

Pengerak dibahagikan kepada beberapa kumpulan: Pengerak linear Silinder satu tindakan (Single-acting cylinder) Silinder dua tindakan (Double-acting cylinder)

Pengerak berputar 

Motor udara (Air motor)

Rajah 2.16 : Pengerak linear dan berputar


39


2.8


Sistem (System)

Umumnya, pengerakan silinder adalah tindakbalas melalui injap kawalan berarah. Pilihan injap kawalan berarah (bilangan sambungan, bilangan kedudukan,jenis pengerak) adalah bergantung kepada jenis penggunaan.

2.8.1

Litar Kawalan untuk Silinder Satu Tindakan (Control Circuit for the Single Acting Cylinder)

Piston silinder satu tindakan bergerak apabila suis tekan ditekan. Apabila suis tekan dilepaskan, piston secara automatik akan kembali kepada kedudukan asalnya. Untuk menyelesaikannya injap 3/2 way digunakan untuk silinder satu tindakan. Injap akan bertukar daripada kedudukan asalnya kepada kdudukan ia bekerja, apabila suis tekan ditekan. Litar mengandungi ciri-ciri asas seperti berikut: Silinder satu tindakan,spring return Injap kawalan berarah 3/2 way: suis tekan(push button) untuk bekerja dan spring untuk kembali ke kedudukan asal. Bekalan udara Sambungan udara di antara injap dan silinder.


40



Rajah 2.17 : Litar kawalan silinder satu tindakan

Kedudukan asal: Pada kedudukan permulaan (di sebelah kiri litar) dikenali sebagai kedudukan berehat bagi sistem. Bekalan udara ditutup dan piston silinder dalam keadaan menarik. Dalam injap saluran dalm keadaan terbuka atu ekzos. Apabila suis tekan ditekan : Menekan suis tekan akan mengerakan injap 3/2 way melawan spring. Diagram(di sebelah kanan) menunjukkan injap dalam kedudukan bekerja. Sekarang bekalan udara telah bersambung melalui injap kepada saluran silinder satu tindakan. Jumlah tekanan yang bertambah menyebabkan piston bergerak ke hadapan melawan daya daripada spring silinder sehingga ia mencapai peringkat maksimum. Apabila suis tekan dilepaskan : Apabila suis tekan dilepaskan, serta- merta injap kembali kepada kedudukan asal dan piston silinder juga kembali ditarik kepada kedudukan awalnya.


41


2.8.2


Litar Kawalan untuk Silinder Dua Tindakan (Control Circuit for Double-acting Cylinder)

Piston silinder dua tindakan akan bergerak ke hadapan apabilasuis tekan ditekan dan piston kembali kepada asal apabila suis tekan dilepaskan. Silinder dua tindakan boleh melakukan kerja dalam dua arah pengerakan, apabila tekanan bekalan udara sesuai untuk menolak dan menarik piston. Injap kawalan berarah 5/2 way mengawal silinder dua tindakan. Isyarat membenarkan atau membatalkan pada injap jika suis tekan ditekan atau dilepaskan. Litar mengandungi : Silinder dua tindakan Injap kawalan berarah 5/2 way : suis tekan(push button) untuk bekerja dan spring untuk kembali kepada kedudukan asal. Bekalan udara yang disambungkan kepada injap 5/2 way. Sambungan udara diantara injap dan silinder.

Rajah 2.18 : Litar kawalan untuk silinder dua tindakan


42



Kedudukan asal: Dalam kedudukan asal (di sebelah kiri litar) semua penyambungan dilakukan. Dalam keadaan tak bergerak, udara akan masuk dari sebelah kanan silinder manakala udara akan keluar dari sebelah kiri silinder. Apabila suis tekan ditekan: Apabila suis tekan ditekan akan mengerakkan injap 5/2 way dalam kedudukan bekerja. Dalam kedudukan ini, bekalan udara akan masuk dari sebelah kanan silinder manakala udara akan keluar dari kiri silinder ke saluran ekzos. Maka piston akan bergerak ke hadapan hingga mencapai tahap maksimumnya. Apabila suis tekan dilepaskan: Apabila suis tekan dilepaskan, spring dalam injap akan bertindakbalas supaya injap kembali kepada kedudukan asalnya. Piston silinder akan kembali kepada kedudukan asalnya.

2.9

Simbol dan Penerangan Komponen

Pembangunan sistem pneumatik dibantu oleh pendekatan yang sama untuk perwakilan elemen dan litar. Simbol-simbol digunakan untuk elemen-elemen menunjukkan ciri-ciri seperti berikut : Kaedah pengerak (actuation) dan pengerak balik (return actuation) Bilangan sambungan ( semua dilabelkan untuk pengenalan) Bilangan pertukaran kedudukan Prinsip asas operasi Mudah mewakili laluan aliran

2.9.1

Bekalan Udara dan Penghasilan (Air Supply and Generation)

Simbol-simbol untuk sistem bekalan boleh diwakili satu elemen atau gabungan elemen. Jika bekalan udara menggunakan semua komponen asas, ia boleh menggunakan symbol yang diringkaskan.


43



Rajah 2.19 : Simbol-simbol bekalan udara


44


2.9.2


Injap kawalan berarah (Directional Control Valve)

Injap kawalan berarah diwakili bilangan sambungan dikawal, bilangan kedudukan dan laluan aliran. Ia dilakukan untuk mengelak daripada berlakunya sambungan yang salah pada saluran masukan dan keluaran.

Rajah 2.20 : Simbol-simbol untuk injap kawalan berarah


45



Rajah 2.21 : Saluran dan kedudukan ( Port and position (ways)) Sistem pernomboran digunakan untuk menanda injap kawalan berarah menurut DIN ISO 55993. Terlebih dahulu sistem abjad digunakan dan kedua-dua sistem diwakili seperti berikut :


46



Rajah 2.22 : Contoh penandaan

2.9.3

Kaedah Pengerak (Method of Actuation)

Kaedah pengerak injap kawalan berarah adalah bergantung kepada keperluan kerja yang dilakukan. Pelbagai jenis pengerak seperti berikut : Pengerak manual Pengerak mekanikal Pengerak pneumatik Pengerak elektrikal Pengerak gabungan


47



Rajah 2.23 : Simbol-simbol pengerak injap kawalan berarah


48


2.9.4


Injap Tak Balik dan Terbitan (Non-Return Valve and Derivatives)

Injap tak balik adalah asas untuk pembangunan gabungan komponen-komponen. Terdapat dua jenis binaan bagi injap tak balik iaitu mempunyai spring dan tanpa spring. Untuk membenarkan aliran melalui injap tak balik melaluinya daya udara mestilah lebih besar daripada daya spring yang melawan.

Rajah 2.24 : Simbol-simbol injap tak balik

2.9.5

Injap Kawalan Aliran (Flow Control Valve)

Kebanyakan injap kawalan aliran adalah jenis boleh laras dan membenarkan kawalan aliran dalam dua arah. Anak panah menunjukkan komponen boleh dilaraskan bukan merujuk kepada arah aliran. Ada juga injap kawalan aliran mengawal pada satu arah sahaja.


49



Rajah 2.25 : Simbol-simbol injap kawalan aliran

2.9.6

Injap Kawalan Tekanan (Pressure Control Valve)

Injap kawalan tekanan berfungsi mempengaruhi keseluruhan tekanan bagi sistem. Injap pengatur tekanan umumnya digunakan boleh dilaraskan dengan mampatan spring. Simbolsimbol akan membezakan ia berdasarkan jenis berikut : Injap pengatur tekanan tanpa saluran pelega (pressure regulating valve without relief port) Injap pengatur tekanan dengan saluran pelega (pressure regulating valve with relief port) Injap rangkaian tekanan (pressure sequence valve)


50



Rajah 2.25 : Simbol-simbol untuk injap kawalan tekanan

2.9.7

Pengerak Linear (Linear Actuator)

Pengerak linear atau silinder boleh diterangkan dengan jenis binaan dan kaedah ia bekerja. Silinder satu tindakan dan silinder dua tindakan adalah bentuk yang asas untuk pelbagai rekabentuk.


51



Rajah 2.26 : Simbol-simbol pengerak

2.9.8

Pengerak Berputar (Rotary Actuator)

Pengerak berputar terbahagi kepada pengerakan berterusan dan sudut putaran terhad. Motor udara kebiasaannya berkelajuan tinggi sama ada kelajuan tersebut tetap atau boleh laras.


52



Rajah 2.26 : Simbol-simbol pengerak berputar

2.9.9

Simbol-Simbol Bantuan (Auxiliary Simbols)

Terdapat beberapa simbol-simbol yang penting untuk tambahan yang digunakan bagi sistem pneumatik.

Rajah 2.27 : Simbol-simbol tambahan GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU

53


2.10


Pembangunan Sistem Pneumatik (Development of Pneumatic System)

Untuk pembangunan sistem pneumatik, kesemua elemen memainkan peranan penting dalam sistem. Rajah 2.28 menunjukkan gabungan elemen termasuk komponen-komponen yang terlibat.

Rajah 2.28 : Pembangunan sistem pneumatik


54


2.10.1


Kawalan Terus Silinder Pneumatik (Direct Control of a Pneumatic Cylinder)

Cara mudah untuk mengawal silinder satu tindakan dan dua tindakan menggunakan kawalan isyarat secara terus. Silinder digerakkan secara terus melalui pengerak injap sama ada secara manual atau mekanikal.

2.10.1.1

Kawalan Terus Silinder Satu Tindakan ( Direct Control of Single-Acting Cylinder)

Silinder satu tindakan berdiameter 25mm akan mengapit komponen apabila suis tekan ditekan. Selagi suis tekan ditekan, silinder akan terus berada dalam kedudukan mengapit. Apabila suis tekan dilepaskan, silinder akan kembali kepada kedudukan asalnya.

Penyelesaian : Injap kawalan berarah 3/2 way digunakan untuk mengawal silinder satu tindakan. Litar kawalan adalah seperti dalam rajah dibawah.


55



Rajah 2.30 : Litar kawalan pneumatik Operasi litar : Untuk litar ini berfungsi suis tekan membenarkan udara melalui injap dari saluran 1 ke 2 menggunakan injap 1S terus ke ruang dalaman silinder 1A. Tekanan yang terkumpul dalam ruang dalaman silinder akan melawan daya yang disebabkan oleh spring balik. Maka silinder akan bergerak ke hadapan. Apabila suis tekan dilepaskan, silinder akan ditarik semula kepada kedudukan asalnya. Udara dalam ruang dalaman silinder akan disalurkan pada saluran ekzos 3 pada injap 1S.

2.10.2

Litar Kawalan Tak Terus Silinder Pneumatik ( Indirect Control of Pneumatic Cylinder)

Silinder dengan diameter piston yang besar memerlukan udara yang tinggi. Elemen kawalan dengan kadar aliran yang kecil mseti digunakan untuk mengerakkannya. Jika daya yang besar diperlukan untuk mengerakkan pengerak injap, litar kawalan tak terus perlu digunakan. Tambahan isyarat yang diterima adalah kecil daripada daya yang diperlukan oleh silinder.


56


2.10.2.1


Kawalan Tak Terus Silinder Satu Tindakan (Indirect Control of Single-acting Cylinder)

Silinder satu tindakan dengan piston berdiameter besar akan mengapit komponen apabila suis tekan ditekan. Selagi suis tekan ditekan, silinder akan terus berada dalam kedudukan mengapit. Apabila suis tekan dilepaskan, silinder akan kembali kepada kedudukan asalnya.

Penyelesaian : Apabila suis tekan ditekan, injap 1S akan membenarkan udara melaluinya seterusnya mengaktifkan injap 1V, dimana injap 1V akan berada dalam kedudukan bekerja apabila menerima udara sahaja. Apabila injap 1V dalam kedudukan bekerja maka saluran 1 akan bersambung dengan saluran 2 yang akan membawa udara masuk ke dalam ruang dalaman silinder untuk piston bergerak ke hadapan. Apabila suis tekan dilepaskan, injap 1S dan 1V akan kembali kepada kedudukan asalnya. Maka saluran 2 akan bersambung dengan saluran 3 iaitu saluran ekzos injap 1V.


57



Rajah 2.31 : Litar kawalan tak terus

2.11

Peralatan Pneumatic(Pneumatic Devices)

Peralatan pneumatik yang dibincangkan adalah komponen asas yang menjadi nadi dalam peralatan pneumatik seperti penghantar (transmitter), perakam (recorder), pengawal (controller), penukar (converter), dan penunjuk (indicator). Peralatan ini biasanya digunakan dalam loji-loji pemprosesan seperti loji penapisan minyak. Komponen asas ini dikendalikan oleh satu system kendalian komponen pneumatik menggunakan prinsip pesongan dan prinsip suapbalik yang terdiri daripada pengesan pneumatik jenis imbangan daya (force balance) atau imbangan melalui system pengepak (flapper) dan muncung (nozzle) serta dikawal oleh geganti (relay).


58



Peralatan Pneumatik Asas

2.11.1

(Basic Pneumatic Devices) Antara peralatan pneumatik asas adalah : a) b) c) d) e)

pengepak dan muncung (flapper & nozzle) geganti ( relay) gegendang (diaphragm) belos (bellow) pegas (spring)

secara umumnya komponen asas ini digunakan sebagi pengesan perubahan (pengesan alat) pada peralatan pneumatik.

2.11.1.1

Prinsip Kendalian Peralatan Pneumatik Asas (Basic Pneumatic Devices Principle Operation)

Pengepak dan Muncung (Flapper and Nozzle) Merujuk kepada rajah 2.24, jarak di antara pengepak dengan muncung memainkan peranan yang penting dalam jumlah tekanan balik muncung.

Rajah 2.23 : Pengepak dan Muncung


59



Prinsip kendalian: Pengerakan pengepak (flapper) ke kanan dan ke kiri akan mengubah tekanan keluaran. Apabila pengepak bergerak menghampiri muncung, ia akan menyekat pengaliran udara daripada muncung maka tekanan keluaran akan meningkat dan menghampiri nilai sebenar tekanan bekalan. Apabila pengepak bergerak menjauhi muncung, tekanan keluaran akan menurun daripada tekanan bekalan. Perubahan tekanan keluaran boleh dikawal dengan gerakan pengepak (flapper).

Geganti (Relay) Ia digunakan untuk menguatkan tekanan balik muncung. Tekanan maksima yang dikuatkan geganti adalah bersamaan dengan tekanan bekalan. Terdapat dua jenis geganti iaitu geganti tindakan terus dan geganti tindakan balikan. Rajah 2.24 menunjukkan geganti tindakan terus.

Geganti Rajah 2.24 : Geganti tindakan terus Prinsip Kendalian: Apabila pengepak merapati muncung, tekanan balik muncung akan bersamaan dengan bekalan masukan (air supply). Tekanan balik ini akan menekan dengan dengan kuat gegendang (diaphragm) dimana gegendang berfungsi menukarkan daya tekanan kepada anjakan. Anjakan yang terhasil adalah berkadar terus dengan tekanan balik. Pengerakan gegendang akan menyebabkan palam injap (stem) menutupi liang ekzos (palam injap terduduk) mengakibatkan liang ekzos tertutup manakala liang bekalan terbuka sepenuhnya. Oleh itu, tekanan balik geganti akan menjadi sama dengan tekanan bekalan masukan.


60



Belos (Bellows) Belos ialah silinder bergelung yang boleh dikembangkan atau dikempiskan secara mengufuk. Belos digunakan untuk menukar tekanan kepada daya. Kebanyakan belos diperbuat daripada campuran tembaga, gangsa fosforus dan loyang. Bahan tersebut menjadikan ia tahan karat. Gegendang (Diaphragm) Ia juga melakukan penukaran yang sama seperti belos, iaitu menukarkan tekanan kepada daya. Ia diperbuat daripada logam dan digunakan untuk melakukan kerja bertekanan rendah. Kepekaan bergantung kepada luas permukaannya. Pegas (Spring) Anjakan spring berkadar terus dengan daya. Spring menukarkan anjakan kepada daya. Perubahan suhu mempengaruhi anjakan spring dan menyebabkan ralat berlaku. Ralat boleh diatasi dengan spring diperbuat daripada bahan yang mempunyai ciri-ciri stabil terhadap perubahan suhu.

2.11.1.2

Prinsip Kendalian Peralatan Pneumatik (Pneumatic Instrument Principle Operation)

Peralatan pneumatik dikendali menggunakan prinsip pesongan dan prinsip suap balik. Berikut adalah prinsip kendalian peralatan pneumatik menggunakan prinsip pesongan dan prinsip suapbalik yang terdiri daripada pengesan pneumatik jenis imbangan daya dan imbangan gerakan.

2.11.1.2.1

Prinsip Pesongan (Diversion Principle)

Merujuk kepada rajah 2.25 prinsip pesongan digunakan untuk menukar isyarat masukan dalam bentuk gerakan atau pesongan kepada isyarat keluaran dalam bentuk tekanan. Prinsip pesongan ini menggunakan peralatan pneumatik asas seperti pengepak dan muncung.


61



Rajah 2.25: Prinsip Pesongan diaplikasikan untuk menukar anjakan kepada tekanan Prinsip pesongan juga digunakan untuk menukar isyarat masukan tekanan kepada isyarat keluaran anjakan. Rajah 2.26 menunjukkan isyarat masukan iaitu udara termampat ditukar isyarat keluarannya kepada anjakan dalam bentuk pesongan jarum penunjuk.

Rajah 2.26: Pertukaran isyarat tekanan kepada isyarat anjakan menggunakan prinsip pesongan


62


2.11.1.2.2


Prinsip Suapbalik (Feedback Amplifier)

Prinsip suapbalik terbahagi kepada dua jenis pengesan iaitu imbangan daya (force balance) dan imbangan gerakan (motion balance). Pengesan Imbangan Daya (Force Balance)

Rajah 2.27 : Pengesan imbangan daya (force balance) Prinsip kendalian: Apabila tekanan masukan, Pi dikenakan pada sebelah kiri pengepak melalui belos masukan, maka pengepak pada sebelah kanan akan tertolak ke bawah dan mendekati muncung. Apabila pengepak menghampiri muncung maka ia akan menambahkan tekanan keluaran, Po. Tekanan keluaran akan disuapbalik pada belos suapbalik yang akan menolak pengepak ke atas bagi mengimbangi tekanan masukan. Tekanan keluaran yang dihasilkan oleh pengesan adalah stabil.


63



Pengesan Imbangan Gerakan

Rajah 2.27: Pengesan imbangan gerakan Prinsip kendalian: Kenaikan tekanan masukan dalam tiub bourdon akan menarik hujung sebelah kiri penghadang paras ( baffle level) dan mendekati muncung. Peningkatan tekanan pada muncung akan meningkatkan tekanan suapbalik dan mengubah kedudukan tuil muncung. Kedudukan tuil muncung akan berubah sehingga ia selari dengan penghadang paras. Apabila ia berada selari dengan penghadang paras maka pengesan berada dalam keadaan keseimbangan, maka tekanan keluaran adalah stabil.


64


2.12


Injap Kawalan ( Control Valve)

Injap kawalan adalah peralatan yang banyak digunakan dalam loji pemprosesan. Injap kawalan memainkan peranan yang sangat penting dalam operasi pemprosesan. Ia digunakan untuk mengawal aliran bendalir dalam paip dan mengawal tekanan dalam tangki. Injap kawalan ini akan berkendali samada buka atau tutup bergantung kepada isyarat yang diterima oleh pengawal. Kebanyakan dalam loji kawalan, injap kawalan menggunakan udara termampat sebagai pengeraknya. Terdapat beberapa jenis injap kawalan digunakan di loji, antaranya seperti berikut: i.

injap rama-rama (butterfly valve)

ii.

injap bebola (ball valve)

iii.

injap glob (globe valve)

iv.

injap jarum (needle valve)

v.

injap gegendang (diaphragm valve)

Rajah 2.28: Injap Kawalan


65


2.12.1


Pengerak (Actuator)

Pengerak kumpulan pneumatik biasanya digunakan untuk injap kawalan tetapi ada juga yang menggunakan pengerak kumpulan hidraulik, elektrik dan manual. Pengerak injap kawalan dalam kumpulan pneumatik terbahagi kepada dua jenis iaitu gegendang dan piston. Pengerak jenis piston digunakan apabila melibatkan aplikasi bertekanan tinggi sehingga mencapai tekanan 150 PSIG. Pengerak injap kawalan jenis gegendang bekerja dalam dua jenis tindakan iaitu tindakan terus dan songsang. Rajah 2.29 menunjukkan pengerak injap kawalan jenis gegendang.

Rajah 2.29: Pengerak injap kawalan jenis gegendang


66



Rajah 2.30: Pengerak injap kawalan jenis piston


67

sistem pneumatik

Recommend Documents