Pengantar Aktuator Katup

Aktuator Katup

Aktuator katup dipilih berdasarkan sejumlah faktor termasuk torsi yang diperlukan untuk mengoperasikan katup dan kebutuhan akan penggerak otomatis. Jenis aktuator antara lain handwheel manual, tuas manual, motor listrik, pneumatik, solenoid, piston hidrolik, dan self-actuated. Semua aktuator kecuali roda tangan dan tuas manual dapat disesuaikan dengan aktuasi otomatis.

Aktuator Manual, Tetap, dan Palu
Aktuator manual mampu menempatkan katup pada posisi apa pun tetapi tidak memungkinkan pengoperasian otomatis. Jenis aktuator mekanis yang paling umum adalah handwheel. Jenis ini meliputi roda tangan yang dipasang pada batang, roda tangan palu, dan roda tangan yang dihubungkan ke batang melalui roda gigi.

Roda Tangan Diperbaiki ke Batang
Seperti yang diilustrasikan pada gambar di roda tangan kanan yang dipasang pada batang hanya memberikan keuntungan mekanis pada roda. Ketika katup ini terkena suhu pengoperasian yang tinggi, pengikatan katup membuat pengoperasian menjadi sulit.

Roda Tangan Palu
Seperti yang diilustrasikan pada gambar, roda tangan palu bergerak bebas melalui sebagian putarannya dan kemudian membentur lug pada roda sekunder. Roda sekunder dipasang pada batang katup. Dengan pengaturan ini, katup dapat ditutup rapat untuk menutup rapat atau dibuka jika macet.

Gearbox yang Dioperasikan Secara Manual

Jika keuntungan mekanis tambahan diperlukan untuk katup yang dioperasikan secara manual, kap katup dilengkapi dengan kepala roda gigi yang dioperasikan secara manual seperti yang diilustrasikan dalam gambar. Kunci pas atau roda tangan khusus yang dipasang pada poros pinion memungkinkan satu orang untuk mengoperasikan katup ketika dua orang diperlukan tanpa keunggulan roda gigi. Karena beberapa putaran pinion diperlukan untuk menghasilkan satu putaran batang katup, waktu pengoperasian katup besar menjadi sangat lama. Penggunaan motor udara portabel yang dihubungkan ke poros pinion mengurangi waktu pengoperasian katup.

Gearbox yang Dioperasikan Secara Manual

Jika keuntungan mekanis tambahan diperlukan untuk katup yang dioperasikan secara manual, kap katup dilengkapi dengan kepala roda gigi yang dioperasikan secara manual seperti yang diilustrasikan dalam gambar. Kunci pas atau roda tangan khusus yang dipasang pada poros pinion memungkinkan satu orang untuk mengoperasikan katup ketika dua orang diperlukan tanpa keunggulan roda gigi. Karena beberapa putaran pinion diperlukan untuk menghasilkan satu putaran batang katup, waktu pengoperasian katup besar menjadi sangat lama. Penggunaan motor udara portabel yang dihubungkan ke poros pinion mengurangi waktu pengoperasian katup.

Aktuator Motor Listrik

Motor listrik memungkinkan pengoperasian katup secara manual, semi-otomatis, dan otomatis. Motor sebagian besar digunakan untuk fungsi buka-tutup, meskipun motor dapat disesuaikan dengan memposisikan katup pada titik bukaan mana pun seperti yang diilustrasikan pada gambar di bawah. Motor biasanya merupakan tipe kecepatan tinggi yang dapat dibalik dan dihubungkan melalui rangkaian roda gigi untuk mengurangi kecepatan motor dan dengan demikian meningkatkan torsi pada batang. Arah putaran motor menentukan arah gerak piringan.
Penggerakan listrik dapat bersifat semi-otomatis, seperti ketika motor dihidupkan oleh sistem kendali. Roda tangan, yang dapat dihubungkan ke rangkaian roda gigi, menyediakan pengoperasian katup secara manual. Sakelar batas biasanya disediakan untuk menghentikan motor secara otomatis pada posisi katup terbuka penuh dan tertutup penuh. Sakelar batas dioperasikan secara fisik berdasarkan posisi katup atau secara torsional berdasarkan torsi motor.

Aktuator Hidrolik

Aktuator hidrolik menyediakan posisi katup semi-otomatis atau otomatis, mirip dengan aktuator pneumatik. Aktuator ini menggunakan piston untuk mengubah tekanan sinyal menjadi gerakan batang katup. Cairan hidrolik diumpankan ke salah satu sisi piston sementara sisi lainnya dikuras atau dikeluarkan. Air atau minyak digunakan sebagai cairan hidrolik. Katup solenoid biasanya digunakan untuk kontrol otomatis cairan hidrolik untuk mengarahkan pembukaan atau penutupan katup. Katup manual juga dapat digunakan untuk mengontrol cairan hidrolik; sehingga menyediakan operasi semi-otomatis.

Katup yang Digerakkan Sendiri

Katup yang digerakkan sendiri menggunakan cairan sistem untuk memposisikan katup. Katup pelepas, katup pengaman, katup periksa, dan steam traps adalah contoh katup yang digerakkan sendiri. Semua katup ini menggunakan beberapa karakteristik fluida sistem untuk menggerakkan katup. Tidak ada sumber daya di luar energi fluida sistem yang diperlukan untuk pengoperasian katup ini.

Katup solenoid tunggaldisebut gagal terbuka atau gagal tertutup tergantung pada posisi katup dengan solenoid tidak diberi energi. Katup solenoid terbuka yang gagal dibuka oleh tekanan pegas dan ditutup dengan memberi energi pada solenoid. Katup solenoid yang gagal tertutup ditutup oleh tekanan pegas dan dibuka dengan memberi energi pada solenoid. Katup solenoid ganda biasanya gagal “apa adanya”. Artinya, posisi katup tidak berubah ketika kedua solenoid dihilangkan energinya.
Salah satu penerapan katup solenoid adalah pada sistem udara seperti yang digunakan untuk menyuplai udara ke aktuator katup pneumatik. Katup solenoid digunakan untuk mengontrol pasokan udara ke aktuator pneumatik dan dengan demikian posisi katup yang digerakkan pneumatik.

Kecepatan Aktuator Daya

Pertimbangan keselamatan pabrik menentukan kecepatan katup untuk katup terkait keselamatan tertentu. Jika suatu sistem harus diisolasi atau dibuka dengan sangat cepat, diperlukan penggerak katup yang sangat cepat. Apabila pembukaan katup mengakibatkan injeksi air yang relatif dingin ke sistem panas, pembukaan yang lebih lambat diperlukan untuk meminimalkan kejutan termal. Desain teknik memilih aktuator untuk katup terkait keselamatan berdasarkan kebutuhan kecepatan dan daya serta ketersediaan energi untuk aktuator.

Secara umum, aktuasi tercepat disediakan oleh aktuator hidrolik, pneumatik, dan solenoid. Namun, solenoid tidak praktis untuk katup besar karena ukuran dan kebutuhan dayanya akan berlebihan. Selain itu, aktuator hidrolik dan pneumatik memerlukan sistem untuk menyediakan energi hidrolik atau pneumatik. Kecepatan penggerak dalam kedua kasus dapat diatur dengan memasang lubang berukuran tepat pada saluran hidrolik atau pneumatik. Dalam kasus tertentu, katup ditutup oleh tekanan pegas, yang dilawan oleh tekanan hidrolik atau pneumatik untuk menjaga katup tetap terbuka.

Motor listrik memberikan aktuasi yang relatif cepat. Kecepatan katup sebenarnya diatur oleh kombinasi kecepatan motor dan rasio roda gigi. Kombinasi ini dapat dipilih untuk memberikan pergerakan katup penuh dalam rentang dari sekitar dua detik hingga beberapa detik.

Indikasi Posisi Katup

Operator memerlukan indikasi posisi katup tertentu untuk memungkinkan pengoperasian instalasi yang berpengetahuan luas. Untuk katup tersebut, indikasi posisi katup jarak jauh disediakan dalam bentuk lampu posisi yang menunjukkan apakah katup terbuka atau tertutup. Sirkuit indikasi posisi katup jarak jauh menggunakan detektor posisi yang mendeteksi posisi batang dan cakram atau posisi aktuator. Salah satu jenis detektor posisi adalah saklar batas mekanis, yang dioperasikan secara fisik oleh pergerakan katup.

Jenis lainnya adalah sakelar atau transformator magnetis yang merasakan pergerakan inti magnetnya, yang dioperasikan secara fisik oleh pergerakan katup.

Indikasi posisi katup lokal mengacu pada beberapa karakteristik katup yang terlihat secara visual yang menunjukkan posisi katup. Posisi katup batang naik ditunjukkan oleh posisi batang. Katup batang tidak naik terkadang memiliki penunjuk mekanis kecil yang dioperasikan oleh aktuator katup secara bersamaan dengan pengoperasian katup. Katup yang digerakkan daya biasanya memiliki penunjuk mekanis yang memberikan indikasi posisi katup lokal. Di sisi lain, beberapa katup tidak memiliki fitur apa pun untuk menunjukkan posisi.

Ringkasan Aktuator Katup

• Aktuator manual adalah jenis aktuator katup yang paling umum. Aktuator manual mencakup roda tangan yang dipasang langsung ke batang katup dan roda tangan yang dipasang melalui roda gigi untuk memberikan keuntungan mekanis.
• Aktuator motor listrik terdiri dari motor listrik reversibel yang dihubungkan ke batang katup melalui rangkaian roda gigi yang mengurangi kecepatan putaran dan meningkatkan torsi.
• Aktuator pneumatik menggunakan tekanan udara pada salah satu atau kedua sisi diafragma untuk memberikan gaya pada posisi katup.
• Aktuator hidrolik menggunakan cairan bertekanan pada satu atau kedua sisi piston untuk memberikan gaya yang diperlukan untuk memposisikan katup.
• Aktuator solenoid memiliki siput magnet yang menempel pada batang katup. Gaya untuk memposisikan katup berasal dari gaya tarik magnet antara slug pada batang katup dan kumparan elektromagnet pada aktuator katup.