Pompa, Control Valve, Levelnya atau DCSnya yang salah??

Saya lagi ngedesain System untuk Boiler Level Control, beban maks  boiler 80 T/H, Drum Level controlnya menggunakan Three Element, Feed  Water Control Valvenya memakai type yang Quick Opening, dengan dua  pompa BFW (satu standby), Level Controlnya diaplikasikan menggunakan  DCS- Yamatake (Harmonas R.100). Saat ini untuk pemakaian boiler pada load di bawah 40 ton, system  relative stabil, tapi untuk load di atas 40 ton Feed Water Flownya  jadi turun naik drastis yang akhirnya Drum levelnya juga agak turun  naik. Level baru agak stabil bila pompa yang standby dijalankan  juga, padahal design pompa sudah sesuai spek..

Mohon bantuannya apakah masalah ini karena pompa, Feedwater Control  Valvenya atau emang Three Element Controlnya yang nggak bekerja  optimal..

Tanya - tjahyo_soenaryono

Bapak - bapak semua, perkenalkan saya Tjahyo Soenaryono, kebetulan  saya lagi baru belajar instrument, dan kebetulan pula lagi nemukan  masalah sbb, muhun dapat dibantu pemecahannya :

Saya lagi ngedesain System untuk Boiler Level Control, beban maks  boiler 80 T/H, Drum Level controlnya menggunakan Three Element, Feed  Water Control Valvenya memakai type yang Quick Opening, dengan dua  pompa BFW (satu standby), Level Controlnya diaplikasikan menggunakan  DCS- Yamatake (Harmonas R.100). Saat ini untuk pemakaian boiler pada load di bawah 40 ton, system  relative stabil, tapi untuk load di atas 40 ton Feed Water Flownya  jadi turun naik drastis yang akhirnya Drum levelnya juga agak turun  naik. Level baru agak stabil bila pompa yang standby dijalankan  juga, padahal design pompa sudah sesuai spek..

Mohon bantuaannya apakah masalah ini karena pompa, Feedwater Control  Valvenya atau emang Three Element Controlnya yang nggak bekerja  optimal..

Tanggapan 1 - arief_rahman@singgar-mulia

Kok untuk feedwater control memakai Quick Opening ??? Kok tidak Linier atau Equal Percentage ?? Apa bisa stabil loopnya ?? Secara teoritis, gain total loop control musti constant (ataupun kalau berubah tidak terlalubesar). Lha kalau pakai Quick Opening apa gain di control valve-nya bisa constant ??  Siapa tahu untuk load yang masih rendah kebutuhan feedwaternya masih cukup kecil sehingga perubahan gain control valve-nya masih relative constant tapi begitu mulai besar maka gain-nya langsung berubah jauh. Akibatnya flow feedwater yang masuk jadi terlalu besar dan controller bereaksi untuk menutup. Pada saat menutup keburu kekecilan sehinga loop-nya hunting. Tambahan lagi, mungkin pada saat control valveopen satu pompa tidak cukup cepat memenuhi kebutuhan feedwater-nya makanya dua pompa baru relatif stabil dibanding satu.

Tapi itu barangkali lho ......... Lagi belajar sok tahu. Sory kalau salah saran. He ... he ....

Tanggapan 2 - tjahyo_soenaryono

terima kasih pak Arif,..

Sekarang yang jadi pertanyaan saya, apakah bisa di"atur" dari  controllernya supaya bisa menghandle masalah control valve tersebut?  seandainya output dari controllernya di buat equal percentage?

Tanggapan 3 - arief_rahman@singgar-mulia

Mestinya sih bisa. Kesulitannya adalah bahwa anda harus membuat characterizer based on INSTALLED characteristic, bukan inherent chracteritic dari control valve. Anda harus plotting beberapa point melalui real plant test untuk mendapatkan installed characteristic baru kemudian dibuat characterizer block function dengan refer ke data tersebut.

Apa yang saya kemukakan purely teoritis karena saya belum pernah mengaplikasikan di plant kami. Tapi tidak ada ruginya kok mencoba. Ya nggak .... konon katanya pengalaman adalah guru yang terbaik.

Semoga berhasil.

Tanggapan 4 - nugrohowibisono

Dear all,

Pak Arief.. sudah 2 kali (dalam 2 email) pak Arief nyebut2 "teoritis"... yg pertama masalah constant total gain di loop control dan yang kedua masalah controller supaya output-nya EQ%... hayooo di share dong sumber2nya biar ndak jadi juara kelas hehehe... atau kalo engga, diceritain sekilas dwong.. (itu kalo Pak Arief engga sibuk lhooo) eh iya, apa itu ngambilnya dari chapter 8 dari buku si Baumann yg "Why most people choose 'equal percentage' as a flow characteristic"?

Thanks buat infonya...

Tanggapan 5 - arief_rahman@singgar-mulia

Bapak Weby,

Saya bilang teoritis untuk dua hal :

Pertama, karena saya belm pernah mengaplikasikan memakai characterizer dan mengetes-nya di dunia nyata. Sepenuhnya yang saya sarankan berdasarkan nalar ilmu control yang saya masih ingat.

Kedua, seperti yang dikatakan dalam buku yang dipinjamkan Pak Weby sama saya (Karangan Bauman) untuk control valve walaupun "ideal-nya harus constant gain tetapi as a rule of thumb valve gain masih boleh bervariasi +/-50% dari nilai constant gain-nya tanpa perlu adjustment conroller setting. Pak Baumann menambahkan bahwa dengan toleransi semacam ini : This certainly makes life easier !! Walaupun dari teori control idealnya harus constant gain, ternyata hidup masih memberikan sedikit kelonggaran. Mungkin ini juga hukum alam bahwa segala sesuatu tidak ada yang ideal.

Karena saya menyebut teoritis dua kali maka alasannya juga cuma dua buah saja.

Thanks ya Pak Weby karena saya dipinjami bukunya Baumann. He .. he .. he ..

Tanggapan 6 - Bahrin.Saifudin@ptcs

Maaf terlambat,

Mengomentari cara untuk mengatur atau merubah flow characteristic control valve dari quick opening menjadi linear, maka dari sudut control valves assembly bisa dilakukan dg menggunakan Positioner. Kalau dipakai Pneumatic Positioner, maka biasanya bisa dilakukan dg mengganti CAM-nya. Sedangkan kalau sudah mamakai Digital Smart Positioner bisa dilakukan konfigurasi software. Hanya saja dg cara ini engineer atau teknisi dan maintenance harus punya record yg terkontrol agar pada saat nanti dilakukan penggantian / maintenace positioner harus dilakukan setting yg sama agar tetap didapat Linear charecteristic.

Cara lainnya yg ada costnya tetapi lebih safe adalah mengganti Cage (kalau cage guided valves) atau Plug (kalau post / plug guided valves) dengan yg linear. Cage atau plug biasanya tidak terlalu mahal kok.

Seperti yg sudah dijelaskan Pak Arif, setahu saya untuk BFW valves tidak dipakai Quick Opening characteristic, tetapi Linear.

Catatan lain yg perlu diperhatikan pada desain BFW control valves ini adalah adanya kemungkinan masalah CAVITATION pada saat start up pompa, yang akan merusak plug dan seat sehingga valves menjadi bocor. Sehingga untuk beberapa kasus terutama yg pump pressure dan normal flownya tinggi, dibuat ada 3 control valves : BFW start-up valves (dg anti-cavitation trim), BFW regulator valves, dan BFW recirculation valves.

Tanggapan 7 - doni_sanjaya

mau ikut urun rembug mengenai kontrol level di boiler ini (maaf, ini saya ambil dari pustaka, bukan pengalaman sendiri, utk sekadar membuka wawasan). 

Pertama tentang proses di boiler itu sendiri. Dinamika level di boiler boleh dikatakan unik, karena tidak mengikuti kaidah umum. Bila level turun, maka control valve membuka, tetapi pada kenyataannya level bukannya naik malah semakin turun baru kemudian naik. Fenomena ini dikenal dengan inverse response. Inverse response cukup sulit mengatasinya. Ada yang mengatasinya dgn PID controller (tuning dgn Ziegler Nichols cukup mempan, disini fungsi Derivative utk mengantisipasi inverse response pd awal proses, biasanya level kontrol hanya dgn P atau PI)  atau bisa juga dengan memakai compensator (bisa pakai smith predictor/dead time compensator - pembicaraan tentang Inverse respons dan antisipasinya ditemui hampir di tiap buku tentang process control).

Tentang pemilihan control valve. Ternyata quick opening valve justru disarankan utk boiler level control, yaitu untuk mengantisipasi pressure drop yang besar pada saat aliran BFW cukup besar, rule of thumbnya bila pressure drop di valve pd saat max flow > 2 kali pressure drop di valve pada saat min flow. (Valve Magazine Vol. 15 no.2 Spring 2003)Mungkin ini alasan dipakainya quick opening valve pada boiler tsb ( bisa dicheck lagi di data sheet utk Fmax dan Fmin dan dihitung lagi berapa DP pada masing2 keadaan). 

Bisa dicoba dulu dgn PID controller (yang gak perlu ngerubah hardware) kalo level controllernya bukan PID.