Pengendalian Laju Alir
4.8.2 Pengendalian Laju Alir
Karakteristik lingkar pengendalian laju alir dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain sebagai berikut.
• Wujud aliran yaitu apakah berupa fase cair, gas, cair dan uap, atau uap saja. • Cara pengukuran yaitu bagaimana laju alir diukur. • Cara memanipulasi laju yaitu bagaimana aliran dimanipulasikan melalui elemen
kendali akhir. • Hubungan antara elemen kendali akhir dan perpipaan.
• Jenis pengendali Terlepas dari hal-hal tersebut, secara ringkas, lingkar pengendalian laju alir memiliki sifat:
• relatif cepat; • tak linier; dan • biasanya banyak noise.
Karakteristik dinamik lingkar pengendalian laju alir didominasi oleh dinamika elemen kendali akhir. Juga akibat gesekan stem dapat menimbulkan histeresis. Sebenarnya dinamika elemen kendali akhir dapat diperbaiki dengan menambahkan positioner karena akan mengurangi histeresis hingga dapat memperbaiki kinerja lingkar pengendalian. Pemakian positioner sangat dianjurkan pada kebanyakan pengendalian, kecuali laju alir. Pada pengendalian laju alir, positioner dan pengendali laju saling berinteraksi yang justru akan menurunkan kinerja pengendalian. Namun demikian kebanyakan praktisi tidak setuju dengan anjuran ini. Akibatnya, positioner dipakai pada semua katup kendali tidak terkecuali pengendalian laju alir. Memang interaksi antara positioner dan pengendali dapat ditekan dengan cara mengurangi kepekaan pengendali.
Faktor linieritas pengendalian laju alir ditentukan oleh karakteristik katup kendali, tipe instrumen ukur laju alir yang dipakai dan penyempitan dalam pipa. Faktor lain yang berkaitan dengan perancangan pengendalian laju alir adalah sensor laju alir dan sinyal pengukuran yang dikirim ke pengendali. Jika laju alir diukur dengan intrumen beda tekanan melintas pelat orifis, maka siyal pengukuran sebanding dengan akar laju alir. Jika sinyal dipakai sebagai variabel proses untuk pengendali, maka hubungan akar laju alir menambah ketidalinieran lingkar pengendalian. Katup kendali jenis persentase sama (equal-percentage) akan menghasilkan perubahan besar pada gain proses sepanjang rentang bukaan katup. Pilihan yang lebih baik adalah dengan memakai katup jenis bukaan cepat (quick-opening) jika tidak ada perubahan tekanan jatuh melintas katup. Jenis linier dapat dipakai jika terjadi cukup penurunan tekanan melintas katup saat kenaikan laju alir.
FC Pengendali aliran
FT
Transmiter aliran
Sensor aliran
Katup kendali
Gambar 4.24 Pengendalian laju alir.
Dengan kemajuan teknologi instrumentasi, piranti ekstraksi akar (root extraction) dapat diletakkan sebelum sinyal pengukuran masuk ke pengendali. Atau dapat pula dilakukan linierisasi secara perangkat lunak dalam pengendali berbasis digital. Dengan cara demikian ketidaklinieran dapat dihilangkan. Hasilnya, katup kendali jenis persentase sama akan dapat dipakai jika terjadi cukup penurunan tekanan melintas katup pada kenaikan laju alir. Katup jenis linier juga dapat dipakai, jika tekanan jatuh cukup konstan.
Selain ketidaklinieran, masalah noise pengukuran akibat turbulensi dalam pipa menambah masalah pengendalian. Beberapa tipe sensor dapat menghasilkan lebih banyak noise. Vorteks meter dan beda tekanan menghasilkan sangat banyak noise. Pengukur jenis magnetik dan Coriolis kurang mengandung noise. Sedangkan jenis turbin sedikit sekali menimbulkan noise. Untuk menghilangkan noise pengukuran, perlu ditambah filter baik dengan perangkat keras maupun perangkat lunak
Pengendalian laju alir biasanya ditala dengan gain rendah (proportional band lebar) dan waktu integral cukup kecil. Hal ini benar, khususnya untuk pengendali digital. Sebab pada pengendali digital terjadi waktu tunda di antara dua perioda cuplik yang besarnya cukup berarti dibanding dengan keterlambatan proses. Pada pengendali analog, kasus ini tidak terjadi, sehingga dapat dipakai gain besar dan waktu integral yang lama. Disebabkan karena noise pengukuran, aksi derivatif tidak pernah dipakai dalam pengendalian laju alir.