Analisis "Deadband"Di Katup Kontrol

Deadbandadalah penyebab utama penyimpangan dalam proses yang terlalu besar. Katup kontrol adalah sumber utama pita mati dalam loop instrumentasi karena berbagai alasan seperti gesekan, perjalanan udara, putaran spul, pita mati pada amplifier atau katup geser.

Deadband adalah fenomena umum dan mengacu pada rentang atau lebar nilai keluaran pengontrol yang tidak memungkinkan variabel proses yang diuji berubah ketika sinyal input berubah arah. Ketika gangguan beban terjadi, variabel proses menyimpang dari set point. de . inikemudian dikoreksi dengan tindakan korektif yang dihasilkan oleh pengontrol dan dikembalikan ke proses. Namun, perubahan awal pada keluaran pengontrol mungkin tidak menghasilkan perubahan korektif yang sesuai dalam variabel proses. Perubahan dalam variabel proses yang sesuai hanya akan terjadi jika keluaran pengontrol berubah dengan jumlah yang cukup besar untuk mengatasi perubahan pita mati.

Jika keluaran pengontrol berubah arah, sinyal pengontrol harus mengatasi pita mati untuk menghasilkan perubahan korektif pada variabel proses. Adanya pita mati dalam proses berarti keluaran pengontrol harus ditingkatkan ke jumlah yang cukup besar untuk mengatasi pita mati dan baru kemudian tindakan korektif akan dilakukan.

â Penyebab deadband

Ada banyak penyebab pita mati, tetapi gesekan dan perjalanan udara di katup kontrol, putaran poros katup putar, dan pita mati di amplifier adalah beberapa bentuk yang umum. Karena sebagian besar aksi kontrol modulasi terdiri dari perubahan sinyal kecil (1% atau kurang), katup kontrol dengan pita mati besar mungkin tidak merespons begitu banyak perubahan sinyal kecil sama sekali. Katup yang diproduksi dengan baik harus mampu merespons sinyal 1% atau kurang untuk secara efektif mengurangi tingkat deviasi proses. Namun, tidak jarang katup memiliki deadband 5% atau lebih besar. Dalam audit pabrik baru-baru ini, 30% katup ditemukan memiliki lebih dari 4% deadband. Lebih dari 65% dari loop kontrol yang diaudit memiliki deadbands lebih besar dari 2%.

● Dampak dari deadband

Grafik ini menunjukkan pengujian loop terbuka dari tiga katup kontrol yang berbeda pada kondisi proses normal. Katup ini menerima berbagai masukan langkah dari 0,5% hingga 10%. Tes langkah di bawah kondisi fluida diperlukan karena kondisi ini memungkinkan kinerja seluruh rakitan katup kontrol untuk dinilai, bukan hanya aktuator katup seperti halnya dengan sebagian besar pengujian standar.

● Tes kinerja

Beberapa pengujian kinerja katup kontrol dibatasi untuk membandingkan sinyal input dengan langkah pushrod aktuator. Ini menyesatkan karena mengabaikan kinerja katup itu sendiri.

Yang penting adalah mengukur kinerja dinamis katup di bawah kondisi fluida sehingga perubahan variabel proses dapat dibandingkan dengan perubahan sinyal input ke rakitan katup. Jika hanya batang katup yang merespons perubahan sinyal input katup, maka pengujian ini tidak relevan karena tidak ada koreksi untuk penyimpangan proses tanpa perubahan yang sesuai pada variabel kontrol.

Dalam ketiga tes katup, gerakan batang dorong aktuator merespons dengan baik terhadap perubahan sinyal input. Di sisi lain, katup sangat berbeda dalam kemampuannya untuk mengubah laju aliran sebagai respons terhadap perubahan sinyal input.

Katup A, variabel proses (laju aliran) merespon dengan baik sinyal input sekecil 0,5%.

Valve B, membutuhkan perubahan sinyal input lebih besar dari 5% sebelum mulai merespon dengan baik untuk setiap langkah sinyal input.

Katup C, secara signifikan lebih buruk, membutuhkan perubahan sinyal lebih besar dari 10% sebelum mulai merespons dengan baik untuk setiap langkah sinyal input.

Secara keseluruhan, kemampuan katup B atau C untuk memperbaiki penyimpangan proses sangat buruk.

● Gesekan

Gesekan adalah penyebab utama deadbands di katup kontrol. Katup putar sangat sensitif terhadap gesekan yang disebabkan oleh beban kursi tinggi yang diperlukan untuk penyegelan. Untuk beberapa jenis segel, beban kursi yang tinggi diperlukan untuk mendapatkan peringkat penutupan. Karena gaya gesekan yang tinggi dan kekakuan regangan penggerak yang rendah, poros katup berputar dan tidak dapat mentransmisikan gerakan ke elemen kontrol. Akibatnya, katup putar yang dirancang dengan buruk dapat menunjukkan pita mati besar yang jelas memiliki pengaruh yang menentukan pada tingkat deviasi proses.

Pabrikan biasanya melumasi segel katup putar selama proses pembuatan, tetapi setelah hanya beberapa ratus siklus, lapisan pelumasan akan hilang. Selain itu, beban akibat tekanan juga dapat menyebabkan keausan seal. Hasilnya adalah bahwa untuk beberapa jenis katup, gesekan katup dapat meningkat 400% atau lebih. Hal ini memperjelas bahwa kesimpulan yang ditarik tentang kinerja dengan menggunakan data dari tipe standar untuk mengevaluasi katup sebelum torsi distabilkan adalah menyesatkan. Katup B dan C menunjukkan bahwa faktor torsi gesekan yang lebih tinggi ini dapat memiliki efek yang merusak pada kinerja katup kontrol.

Gesekan pengepakan adalah sumber utama gesekan katup kontrol langkah tidak langsung. Dalam jenis katup ini, gesekan yang diukur dapat sangat bervariasi tergantung pada bentuk katup dan konfigurasi pengepakan.

Kesenjangan ini dapat menyebabkan diskontinuitas dalam gerakan ketika perangkat berubah arah. Kesenjangan biasanya terjadi pada perangkat dengan berbagai konfigurasi penggerak roda gigi. Aktuator rak dan pinion sangat rentan terhadap deadband karena jarak bebas. Beberapa sambungan poros katup juga memiliki masalah dengan pita mati.

Meskipun gesekan dapat dikurangi secara signifikan dengan desain katup yang baik, ini adalah masalah yang sulit untuk dihilangkan sepenuhnya. Katup kontrol yang dirancang dan diproduksi dengan baik harus dapat menghilangkan pita mati karena jarak bebas. Untuk mencapai hasil yang optimal dalam mengurangi penyimpangan proses, ruang mati total dari seluruh rakitan katup harus kurang dari atau sama dengan 1%, dengan hasil ideal serendah 0,25%.