INSTALASI DAN UJI FUNGSI KONTROL SUHU MODEL PXR-9 PADA FURNACE SINTERING

Transkripsi

1 Triyono ISSN INSTALASI DAN UJI FUNGSI KONTROL SUHU MODEL PXR-9 PADA FURNACE SINTERING Triyono Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan-BATAN Jl. Babarsari Kotak Pos 6601 ykbb, Yogyakarta ABSTRAK INSTALASI DAN UJI FUNGSI KONTROL SUHU MODEL PXR-9 PADA FURNACE SINTERING. Telah dilakukan instalasi dan uji fungsi kontrol suhu model PXR-9 pada furnace sintering. Kegiatan meliputi: instalasi dan uji fungsi kontrol suhu dengan sensor tipe B dan beban furnace sintering. Instalasi terbentuk dari beberapa komponen utama meliputi: kontrol suhu PXR-9, sensor suhu tipe B, kabel sensor suhu tipe B, sumber tegangan 12 Volt DC, solid state relay (SSR) 25 amper tegangan 3-32 Volt DC, relay ac SK-20, current transformer ratio 100 / 5 amper, ampermeter amper, saklar putar, saklar on-off, kabel penghubung dan casis berukuran panjang 52 cm lebar 40 cm tinggi 17 cm. Uji fungsi meliputi: pengubahan parameter operasi utama, uji fungsi kontrol suhu dengan sensor tipe B, uji fungsi kestabilan kontrol suhu pada suhu O C. Hasil uji fungsi kontrol suhu PXR-9 pada furnace sintering menunjukkan bahwa: kontrol suhu dapat berfungsi dengan beban furnace sintering secara kontinyu pada suhu O C. Suhu ruang pemanas antara O C menghasilkan tegangan sensor 0-11,30 mvolt. Konsumsi arus listrik primer untuk membangkitkan suhu O C antara 16,6-20,2 amper pada tegangan primer Volt AC. Kontrol suhu dapat beroperasi pada suhu setting O C dengan deviasi terendah antara 1-7 O C dan deviasi tertinggi antara O C. Kata Kunci : kontrol suhu PXR-9 furnace sintering ABSTRACT INSTALATION AND TESTING OF TEMPERATURE CONTROLLER MODEL PXR-9 ON SINTERING FURNACE. The temperature controller model PXR-9 on sintering furnace has been instaled and tested. The activity include: instalatiton and testing temperature controller with type B sensor and load sintering furnace. Instalation consist from some main component i.e : temperature controller PXR-9 temperature sensor type B cable temperature sensor type B, power supplay 12 volts DC, solid state relay (SSR) 25 ampers voltage 3-32 volt DC, relay ac SK-20, current transformer ratio 100 / 5 ampers, ampermeter ampers, rotary swicth, on-off swicth, conector cable and chasis with size long 52 cm wide 40 cm high 17 cm. Testing i.e: contartion first operation parameter, testing temperature controller with type B sensor, stabilitation testing temperature controller of temperature O C. The result testing temperature controller PXR-9 of sintering furnace showed that : temperature controller can function with load sintering furnace to continual of temperature O C. Temperature chamber between O C to production sensor voltages 0-11,30 mvolts. Consumtion primer electric current for generate temperature O C between 16,6-20,2 amperes on the primer voltages volts AC. Temperature controller can operation of temperature setting O C with lower deviation between 1-7 O C and higher deviation between O C. Keywords : temperature controller PXR-9 sintering furnace LATAR BELAKANG R eaktor Suhu Tinggi (RST) atau High Temperature Reactor (HTR) dewasa inimerupakan salah satu pembangkit energi listrik yang lebih diminati dibandingkan reaktor nuklir jenis lain. Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh RST antara lain panas yang tinggi yang ditimbulkan sebagai hasil sampingnya bisa dimanfaatkan untuk keperluan proses industri. Laboratorium Bidang Kimia Dan Teknologi Proses Bahan PTAPB- BATAN Yogyakarta saat ini sedang dan akan mengembangkan penelitian pembuatan kernel UO 2 sebagai inti dari partikel berlapis untuk elemen bahan bakar RST. Adapun tahapan proses pembuatan kernel UO 2 meliputi: pembuatan larutan uranyl nitrat (UN), pelarutan PVA, pembuatan sol, proses gelasi, perendaman, pencucian, pengeringan, kalsinasi, reduksi, dan sintering. Untuk dapat memperoleh kernel UO 2 yang memenuhi syarat bila digunakan sebagai bahan bakar HTR, maka diperlukan beberapa peralatan proses sesuai dengan tahapan tersebut. Salah satu peralatan proses yang digunakan yaitu unit sinter untuk melakukan proses sintering kernel UO 2 pada suhu yang telah ditentukan (1600 O C) (1,2). Untuk melengkapi sistem kontrol suhu pada proses sintering unit sinter telah terinstal dan

2 104 ISSN Triyono teraplikasi kontrol suhu tipe PXR-9, kontrol suhu tipe PXR-9 mampu bekerja pada suhu antara O C dengan variasi input sensor yang cukup memadahi sesuai keperluan. Secara fisik kontrol suhu PXR-9 berukuran 10 x 10 cm dilengkapi dengan fasilitas antara lain: tegangan kerja Volt, input sensor (K, T, B, R, S, J, PT 100), keluaran berupa relay kontak normally open dan normally clouse dan solid state relay (SSR (3). Sistem hubungan terminal kabel terhadap furnace dapat dilihat pada Gambar 1. Untuk menghubungkan antara temperature controller PXR-9 terhadap pemakai perlu dipelajari secara teliti pada terminal keluarannya yang ditunjukkan pada Gambar 1. Demi terhindarnya kerusakan alat akibat kesalahan dalam menghubungkan terminal keluaran terhadap pemakai perlu dipelajari manual instruction dari PXR-9 secara teliti. Tegangan input Volt AC terhubung ke terminal 11 dan 12, keluaran berupa alarm terhubung melalui kontak common 7 dengan alarm (1, 2 dan 3). Keluaran 1 terhubung pada terminal dengan kontak normally clouse (NC) maupun kontak normally open (NO) dan input sensor terhubung melalui terminal 35 dan 36 (karena input sensor berupa termokopel (4). dan komponen pendukung meliputi : solid state relay (SSR) dengan kemampuan arus 25 amper dan tegangan 3-32 Volt DC, relay ac tipe SK-20. Power supply 12 Volt DC, terminal kabel, lampu power, saklar power, kabel sensor tipe B. Curren transformer MSQ-30 dengan ratio 100 / 5 amper dan ampermeter amper akan terbentuk satu unit kontrol suhu pada unit sinter secara kompak (5). Pengontrolan suhu dilakukan dengan cara menghubungkan dan memutus aliran keluaran tegangan variac ke furnace sintering melalui kontrol keluaran PXR-9 sesuai suhu settingnya. Kontrol suhu PXR-9 berfungsi untuk mempertahankan kondisi suhu ruang pemanas yang diinginkan dalam sistem fisis dengan mengatur variabel suhu (set point) dalam sistem. Sistem kontrol mempunyai fasilitas tambahan yang amat penting berupa feedback control dengan menggunakan hasil keluaran output dari sistem untuk mempengaruhi input dari sistem yang sama (6). Untuk memperoleh suhu ruang pemanas 1600 O C diperlukan tegangan dari variac minimal 170 Volt selama 80 menit dengan arus primer 16,6-20,6 amper. Untuk menjaga agar selama operasi furnace tidak terjadi panas yang berlebihan pada tutup pemasukan cuplikan dan tutup pada sensor suhu dialirkan air pendingin yang cukup sekitar 8 liter / menit selama proses pemanasan berlangsung. Blok diagram temperature controller PXR-9 pada unit sinter dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 1. Sistem hubungan terminal kabel terhadap furnace. Keterangan Gambar 1 Input sensor : Berupa termokopel tipe B Keluaran : Normally clouse (NO) untuk kerja automatik ke relay furnace pada suhu awal sampai suhu setting yang dikehendaki. Power input : Tegangan kerja ke temperature controller PXR Volt AC. Alarm 1,2 : Digunakan untuk peralatan tanda dan 3 suhu tercapai berupa alarm Normally : Normally open terhubung ke clouse furnace Dengan menambah beberapa komponen yang terinstal kedalam chasis berukuran panjang 52 cm tinggi 17 cm dan lebar 40 cm akan terbentuk kontrol suhu yang mampu mengontrol proses sintering pada unit sinter. Komponen yang terinstal terdiri dari komponen utama berupa kontrol suhu model PXR-9 Gambar 2. Blok di.agram temperature controller PXR-9 pada unit sinter. Sistem kontrol suhu dapat dibebani dengan arus primer antara 0-25 amper pada tegangan primer Volt AC yang dikendalikan oleh saklar zat padat berupa saklar elektronik solid state relay (SSR) yang terhubung ke keluaran 1 berupa normally clouse (NC) dan normally open (NO) (4). Kontrol suhu PXR-9 difasilitasi dengan dua penampil proces value (PV) menunjukkan suhu yang sebenarnya dan setting value menampilkan suhu setting yang diinginkan

3 Triyono ISSN dalam proses sintering pada unit sinter. Untuk mengamankan setting suhu yang telah ditetapkan dapat dilakukan penguncian dengan mengaktipkan pengunci berupa parameter operasi Lock. Aplikasi temperature kontroller PXR-9 pada unit sinter dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Aplikasi temperature kontroller PXR-9 pada unit sinter Dengan terinstal dan teraplikasinya temperature controller PXR-9 pada unit sinter, maka proses sintering pada unit sinter dapat dikendalikan secara lebih baik dan diharapkan hasil proses memenuhi persyaratan yang diinginkan. TATA KERJA Alat Peralatan yang digunakan: automatic peeling pliers boss tools, digital multimeter CD 800a, toolsets, peralatan mekanik, tang ampermeter kew snap 2055 AC / DC, bor listrik, automatic wire tripper & cutter JRF-WS 102 dan hand crimping tools. Bahan Bahan yang diperlukan meliputi: temperature controller PXR-9, relay ac SK-20, current transformer ratio 5 / 100, pengukur arus beban amper, power supplay 12 Volt dc, terminal kabel, solid state relay 3-32 Volt dc, chasis panjang 52 cm lebar 40 cm tinggi 17 cm, saklar power 220 Volt 16 amper, lampu indikator 220 Volt, kabel serabut 1,5-4 mm, kabel sensor termokopel B dan sensor termokopel B. Cara kerja. 1. Disediakan komponen utama berupa temperature controller PXR-9 dan instruction manual. 2. Dipelajari instruction manual secara teliti untuk menentukan power utama, input sensor, keluaran dan cara pengubahan harga parameter secara benar. a. Cara pengubahan parameter awal dilakukan sebagai berikut: Aktifkan kontrol SEL ± 1 detik, maka pada penampil PV terbaca parameter MANU= Off. Stby (standby =off). LACH (alarm lach cancel=0) AT (autotuning=0) Tn-1 (timer 1 display=0) Tn-2 (timer 2 display=0) AL-1 (alarm 1 set value=10) AL-2 (alarm 2 set value=10) Loc (key Lock=0) b. Cara pengubahan blok parameter ke dua dilakukan sebagai berikut. Aktifkan kontrol SEL ± 3 detik: Pada penampil PV tertampil MENU menuju parameter P=29,4 % parameter I=112 detik Aktipkan kontrol down pada PV terampil parameter d= 21,6 detik parameter HYS= 1 % FS parameter cool=0,5 parameter db=0,0 parameter CTRL=PID TC= 2 TC 2=2 P-n2= 3 P-SL=0 P-SU= 1600 O C P-dP=0 PU-OF=0 P-dF=0 ALARM 1=5 ALRM 2=9 (terakhir)

4 106 ISSN Triyono c. Pengubahan blok parameter ketiga. Aktipkan kontrol SEL ± 5 detik pada PV tertampil P-n1=4 down pada PV tertampil SV-L=0 down pada PV tertampil SV-H=410 down pada PV tertampil dly1=0 down pada PV tertampil dly2=0 down pada PV tertampil A1HY=1 down pada PV tertampil A2HY=1 down pada PV tertampil A1OP=0 down pada PV tertampil A2OP=0 down pada PV tertampil dsp1=60 down pada PV tertampil dsp2=224 down pada PV tertampil dsp3=128 down pada PV tertampil dsp4=13 down pada PV tertampil dsp5=20 down pada PV tertampil dsp6=255 down pada PV tertampil dsp7=235 down pada PV tertampil dsp8=255 down pada PV tertampil dsp9=15 3. Digambar sistem wiring antara temperature controller terhadap komponen pendukungnya secara jelas dan benar. 4. Disediakan chasis untuk menginstal terhadap komponen utama dan pendukungnya secara kompak. 5. Dilakukan instalasi komponen utama dan komponen pendukung. 6. Dilakukan pengecekan ulang terhadap hasil instalasi untuk meyakinkan kebenarannya. 7. Dilakukan uji fungsi pada unit sinter dengan variasi suhu secara bertahap. HASIL DAN PEMBAHASAN Telah dilakukan instalasi dan uji fungsi kontrol suhu model PXR-9 pada furnace sintering. Instalasi kontrol suhu model PXR-9 dimaksudkan untuk mengendalikan suhu pada proses sintering dan diharapkan terjadi kestabilan antara suhu setting terhadap suhu sebenarnya. Sedangkan uji fungsi dimaksudkan mengetahui fungsi alat sesuai yang diinginkan untuk pengontrolan furnace sintering. Input sensor ke temperature controller berupa termokopel tipe B yang terpasang pada ruang pemanas unit sinter. Untuk mengetahui seberapa perubahan tegangan yang dibangkitkan pada junction termokopel dipasang alat ukur tegangan digital (mvolt) pada kedua terminalnya. Semakin suhu bertambah maka tegangan termokopel juga semakin bertambah besar sesuai panas yang diterima oleh junction. Hasil pengubahan blok parameter utama (parameter awal) dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil pengubahan blok parameter utama (parameter awal). No Nama parameter utama Kode Harga parameter Harga parameter akhir parameter awal 1 Selecting manual mode Stand by Nanu / MANU Stby Off On (hanya mengatur sampai suhu setting) 2 Alarm lach cancel 0 Off (tampilan SV tak berkedip) On (tampilan SV berkedip) 3 Autoning AT 1 Alarm aktip 1 (pengaturan secara automatik) 4 Timer 1 display Tn Timer 2 display Tn Alarm 1 set value AL Alarm 2 set value AL Key lock loc 0 On (data terkunci)

5 Triyono ISSN Dari hasil pengubahan blok parameter utama pada Tabel 1 menunjukkan bahwa kontrol suhu bekerja secara automatik dengan alarm 1 dan alarm 2 selama 10 detik dan semua data yang telah ditetapkan terkunci. Dengan mengaktipkan key lock maka tidak setiap orang dapat merubah harga parameter alat yang telah ditetapkan. Apabila menginginkan pengaturan parameter atau setting suhu, maka key loc diubah harganya dari 0 menjadi 1. Hasil uji fungsi kontrol suhu PXR-9 dengan sensor tipe B dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil uji fungsi kontrol suhu PXR-9 dengan sensor B. No Suhu yang ditampilkan oleh PXR-9, O C Tegangan sensor tipe B, mvolt , , , , , , , , , , , , , , ,3 Dari hasil uji fungsi kontrol suhu dengan sensor tipe B yang ditunjukkan pada Tabel 2 dapat dijelaskan bahwa tegangan sensor B akan dipengaruhi oleh panas yang diterima oleh junction termokopel. Panas yang dirasakan oleh junction akan diubah menjadi tegangan (mvolt) yang disebut sebagai effeck Seeback. Tegangan sensor yang masih lemah dikuatkan dalam sistem kontrol suhu dan ditampilkan menjadi suhu proces (PV). Sensor suhu tipe B berdiameter 2 mm dengan panjang 2 meter dapat digunakan pada daerah suhu yang cukup luas. Sensor suhu pada saat proses pemanasan berlangsung tidak diperbolehkan dipindah terutama pada suhu O C, karena sensor akan retak atau patah dan tidak dapat dipakai lagi. Hasil uji fungsi kontrol suhu pada unit sinter pada tegangan kerja primer Volt dapat dilihat pada Tabel 3. Hasil uji fungsi kontrol suhu pada tegangan Volt pada unit sinter yang ditunjukkan pada Tabel 3 dapat dijelaskan bahwa, semakin lama waktu uji akan menentukan besarnya suhu pada ruang reaktor maupun pada ruang pemanas. Selama waktu uji 0-90 menit memberikan kenaikan suhu pada ruang reaktor antara O C dan kenaikan suhu pada ruang pemanas O C dengan tegangan sensor antara 0,0-11,3 mvolt. Untuk membangkitkan suhu hingga 1600 O C diperlukan tegangan kerja primer Volt AC dan arus kerja primer 16,6-20,2 amper. Penampilan awal kontrol suhu PXR-9 berupa kode LLLL (set low) lambat laun akan menuju suhu nyata (PV) 74 O C. Selama uji fungsi unit sinter perlu pendinginan pada tutup sensor maupun ada tutup masuknya cuplikan, agar seal tutup pintu tidak leleh atau retak saat pemanasan. Pada suhu ruang pemanas 1600 O C memberikan perubahan suhu ruang reaktor sebesar 1117 O C selama waktu uji 90 menit. Perbedaan suhu antara ruang pemanas terhadap ruang reaktor dimana cuplikan diproses sebesar 483 O C. Untuk memperkecil perbedaan suhu dapat dilakukan dengan memperpanjang proses pemanasan lebih dari 90 menit. Uji fungsi stabilitas kontrol suhu PXR-9 pada suhu setting O C dapat dilihat pada Tabel 4. Uji fungsi stabilitas kontrol suhu dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar deviasi yang terjadi pada saat suhu setting tercapai (off) atau suhu tertinggi dan suhu terendah pada saat hidup kembali (on). Dari uji fungsi stabilitas kontrol suhu PXR-9 pada suhu setting O C yang ditunjukkan pada Tabel 4 diperlukan tegangan kerja primer antara Volt AC. Pada suhu setting O C menghasilkan tegangan sensor sebesar 0-11,30 mvolt. Untuk mencapai suhu 1600 O C yang diperlukan sebagai proses sintering minimal dibutuhkan tegangan primer 187 Volt AC. Besarnya deviasi pada suhu setting O C menunjukkan deviasi terendah (saat hidup) O C dan deviasi tertinggi (saat mati) sebesar 1-7 O C. Pada suhu setting O C menghasilkan deviasi terendah cukup stabil yaitu 13 O C, sedangkan deviasi tertinggi sebesar 1-4 O C.

6 108 ISSN Triyono Tabel 3. Hasil uji fungsi kontrol suhu pada tegangan kerja Volt pada unit sinter. No Waktu uji, Hasil tampilan suhu, O C Kebutuhan arus Tegangan menit Ruang reaktor Ruang pemanas kerja primer, amper sensor B, mvolt ,2 0, ,2 1, ,7 4, ,9 6, ,6 7, ,3 8, ,7 9, ,6 10, ,6 10, ,6 11,3 Tabel 4. Uji fungsi stabilitas kontrol suhu PXR-9 pada suhu setting O C. Kondisi uji: Tegangan kerja primer : Volt AC Arus kerja primer : 2,2-20,9 amper No Suhu setting saat uji fungsi, C Kondisi pengontrolan suhu ruang pemanas, O C Tegangan sensor, mvolt Tegangan kerja, volt Suhu terendah Suhu tertinggi , , , , , , , , , , , , , , , KESIMPULAN Dari hasil instalasi dan uji fungsi temperature controller PXR-9 TCCL-FV000 pada furnace sintering sebagai berikut. Uji fungsi meliputi pengubahan parameter operasi dan uji fungsi dengan beban furnace sintering. Pengubahan parameter operasi utama meliputi: input sensor (P-n2=3), parameter set low (P-SL=0) dan parameter set up (P- SU=1600). Kontrol suhu dapat berfungsi dengan beban furnace sintering secara kontinyu pada suhu ruang pemanas antara O C dengan tegangan sensor antara 0-11,3 mvolt secara baik. Untuk membangkitkan suhu O C diperlukan arus listrik 16,6-20,2 amper pada tegangan primer Volt. Deviasi yang terjadi pada suhu ruang pemanas O C terendah antara 1-7 O C dan tertinggi antara O C. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada Bpk Bambang Rahmat Sunarto, Bpk Parimun, AMd dan Bpk Jaswadi atas segala bantuannya, sehingga kegiatan penelitian dapat terlaksana dengan baik. DAFTAR PUSTAKA 1. HIDAYATI DKK, Proseding Pertemuan Dan Presentasi Ilmiah Dasar Ilmu Pengetahuan Dan

7 Triyono ISSN Teknologi Nuklir, PTAPB-BATAN Yogyakarta 10 Juli NONAME, Manual Operating Instruction HT Furnace, Nabertherm Bremen W, Germany MOCH SETYADJI, SETYO ATMODJO TRIYONO, Analisis rancangan Dan Pembuatan Reaktor Sinter UO 2, Jurnal IPTEK Nuklir Ganendra, Volume 13 Nomor 1 Januari 2010, ISSN NONAME, Instruction Manual Temperature Controller PXR-9 TCCI FV000 Fuji Japan. 5. NONAME, RS Component, March February ABDUL WAHID, IR, MT, Pengantar Pengendalian Proses, BAB I, Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok TANYA JAWAB Saminto Dimana letak/posisi termokopel dipasang? Apakah uji fungsi control suhu itu memanfaatkan fasilitas PID pada modul tersebut? Triyono Letak atau posisi termokopel dipasang di tengah ruang pemanas agar yang terjadi tidak menimbulkan penyimpangan suhu yang terlalu besar. Uji fungsi kontrol suhu menggunakan fasilitas on-off keluaran control suhu terhubung ke solid state relay 24 volt dc terhadap variac 10kvA untuk membangkitkan suhu 1600⁰C.