fly ball governor

FLY BALL GOVERNOR

a.      Pendahuluan

            Sistem pengaturan/kendali atau kontrol automatik memegang peranan yang sangat penting dalam perkembangan ilmu dan teknologi. Kontrol automatik telah menjadi bagian yang penting dan terpadu dari proses-proses dalam pabrik dan industri modern. Misalnya, kontrol otomatis perlu sekali dalam kontrol numerik dan mesin alat-atat bantu di industri rnanufaktur. Juga perlu sekali dalam operasi industri seperti pengontrolan tekanan. suhu, kelembahan, viskositas, dan arus dalam industri proses.

            Keteknikan (engineering) mencakup pengertian dan pengaturan gaya-gaya serta bahan-bahan alam untuk keuntungan umat manusia. Sedangkan Teknik Pengaturan (Control Engineering) berkepentingan untuk mengerti dan mengatur, serta mengendalikan bagian-bagian lingkungan, yang disebut SISTEM, untuk menghasilkan produk yang mempunyai nilai ekonomi untuk masyarakat. Kedua tujuan keduanya yaitu mengerti dan mengatur, saling mengisi satu sama lain, sebab untuk dapat mengatur suatu sistem dengan effektif, maka perlulah terlebih dahulu sistem itu dimengerti dan dibuat modelnya. Selanjutnya, teknik pengaturan seringkali harus mempertimbangkan pengaturan yang kurang dikenal dan dimengerti peritakunya, misalnya sistem-sistem Proses Kimia. Tantangan yang dihadapi oleb pelaku pengaturan dewasa ini, adalah bagaimana caranya membuat model dan mengatur sistem yang kompleks dan saling berkaitan satu sama lain, seperti misalnya Sistem Pengaturan Lalu Lintas, proses kimia, dan sistem pengaturan ekonomi. Beberapa sistem yang penting dan menarik, kadang-kadang sekaligus secara serentak harus diatur oleh komunitas pengaturan. Mutu suatu sistem pengaturan, dapat terlihat jelas pada pengaturan mesin-mesin untuk proses-proses industri dan ekonomi.

Teknik Pengaturan dilaksanakan berlandaskan dasar-dasar teknik umpan balik (feedback) dan analisa sistem secara linier, dan dengan memadukan konsep-konsep Teori Jaringan (Network theory), dan Teori Komunikasi. Karena itu, maka teknik pengaturan tak terbatas hanya pada suatu disiplin keteknikan tertentu saja, tapi juga berlaku untuk disiplin lain, seperti pada teknik-teknik aeronautika, kimia, lingkungan, sipil, listrik dan lain-lain. Sebagai contoh, tak jarang suatu sistem pengaturan sekaligus mengandung komponen-komponen listrik, mekanik dan kimia. Tambahan lagi, hal ini sejalan dengan lebih dimengertinya dinamika perdagangan dan sistem-sistem tersebut juga bertambah.

Tujuan utama dari suatu sistem pengaturan/kendali adalah untuk mendapatkan optimisasi dimana hal ini dapat diperoleh berdasarkan fungsi daripada sistem pengaturan/kendali itu sendiri, yaitu:

Secara umum sistem pengaturan/kendali dapat dikelompokkan sebagai berikut:

a. Dengan operator (manual) dan otomatik

b. Janingan tertutup (closed-loop) dan jaringaii terbuka (open-loop)

c. Kontinyu (analog) dan diskontinyu (digital, diskrit)

d. Menurut sumber penggerak: elektris, pneumatis (udara, angin), hidraulis (cairan) dan mekanis.

b.      Fungsi Governor

Governor digunakan sebagai 'interface' antara turbin penggerak dan generator. Fungsi utama pengaturan putaran ini adalah untuk menjaga kestabilan sistem secara keseluruhan terhadap adanya variasi beban atau gangguan pada sistem.

Ada dua mode operasi governor, yaitu droop dan isochronous. Pada mode droop, governor sudah memiliki "setting point" Pmech (daya mekanik) yang besarnya sesuai dengan rating generator atau menurut kebutuhan. Dengan adanya "fixed setting" ini, output daya listrik generator nilainya tetap dan adanya perubahan beban tidak akan mengakibatkan perubahan putaran turbin (daya berbanding lurus dengan putaran).

Lain halnya dengan mode isochronous, "set point" putaran governor ditentukan berdasarkan kebutuhan daya listrik sistem pada saat itu (real time). Kemudian melalui internal proses di dalam governor (sesuai dengan kontrol logic dari manufaktur), governor akan menyesuaikan nilai output daya mekanik turbin supaya sesuai dengan daya listrik yang dibutuhkan sistem. Pada saat terjadi perubahan beban, governor akan menentukan setting point yang baru sesuai dengan aktual beban sehingga dengan pengaturan putaran ini diharapkan frekuensi listrik generator tetap berada di dalam "acceptable range" dan generator tidak mengalami "out of synchronization".

Seperti halnya peralatan listrik yang lain, governor juga memiliki keterbatasan kemampuan. Parameter- parameter governor, seperti daya mekanik, gas producer, speed droop, dll... umumnya memiliki nilai batas atas dan batas bawah sesuai spesifikasi dari pabrik.

c.       Sitem Pengontrolan governor

Prinsip dasar dari governor Watt untuk mesin dilukiskan dengan diagram skematik pada Gambar 1.3. Besarnya laju aliran bahan bakar yang masuk ke silinder mesin diatur sesuai dengan selisih antara kecepatan mesin yang diinginkan dan kecepatan mesin yang sebenarnya.

      Uraian dari aksi pengontrolan dapat dinyatakan sebagai berikut: Kecepatan governor disetel sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dan tidak terdapat tekanan minyak yang masuk dalam sisi silinder. Jika kecepatan yang sehenarnva turun di bawah harga yang diinginkan, maka gaya sentrifugal governor kecepatan mengecil, menyebabkan katup pengontrol bergerak ke bawah, mencatu bahan bakar yang lebih banyak sehingga kecepatan rne rnemhe sampai dicapai harga yang diinginkan. Sebaliknya, jika kecepatan mesin melebihi nilai yang diinginkan, maka gaya sentrifugal dan governor kecepatan membesar menyebabkan katup pengontrol bergerak ke atas. Hal ini akan memperkecil catu bahan bakar sehingga kecepatan mesin mengecil sampai dicapai nilai yang diinginkan.

 Pada sistem kontrol kecepatan ini, “plant” (sistem yang dikontrol) adalah mesin dan variabel yang dikontrol adalah kecepatan dari mesin tersebut. Perbedaan antara kecepatan yang dikehendaki dan kecepatan sebenarnya adalah sinyal, kesalahan. Sinyal kontrol (jumlah bahan bakar) yang akan diterapkan ke “plant” (mesin) adalah sinyal aktuasi. Masukan eksternal yang akan mengganggu variabel yang dikontrol adalah gangguan. Perubahan beban yang tidak diharapkan adalah gangguan.

                                           Gambar 1.2. Sistem pengontrolan kecepatan

●    Contoh lain dari suatu perangkat yang dapat di-identifikasi sebagai suatu sistem kendali adalah perangkat penyejuk ruangan (Air Conditioning Unit, AC). Luaran yang diharapkan akan dihasilkan adalah suhu ruangan yang sejuk. Perangkat AC ini akan menyala bila suhu ruangan memanas, dan akan padam jika sudah cukup sejuk. Pengguna cukup mengatur “set-point” suhu ruangan yang diinginkan pada bagian pengendali (ada juga yang berupa remote control seperti pada pesawat televisi), kemudian suatu sistem kendali yang disebut “thermostat” akan mengatur nyala dan padam-nya pendingin ruangan secara otomatis.         

Dengan demikian, bagi seorang ahli Teknik Kendali (Control Engineer), banyak hal dalam hidup ini yang dapat dilihat sebagai suatu sistem kendali. Dalam analisis dan desain sistem-sistem kendali amat penting terlebih dahulu mengidentifikasi mana bagian yang menjadi sub-sistem kendalian (plant) dan mana yang menjadi sub-sistem pengendali (controller) dalam sistem kendali yang sedang di-analisis atau di-desain tersebut. Biasanya lebih mudah meng-identifikasi terlebih dahulu sub-sistem kendalian-nya, yaitu sub-sistem yang menghasilkan luaran (output). Setelah itu, dengan mudah dapat diketahui (isyarat) kendali (control)-nya, yaitu yang menjadi masukan (input) dari sub-sistem kendalian. Isyarat kendali ini dihasilkan dari bagian atau sub-sistem pengendali berdasarkan masukan acuan dan umpan-balik, sedemikian rupa sehingga jika diberikan pada bagian kendalian, akan dihasilkan luaran yang diharapkan. Dalam sistem kendali pada umumnya, bagian kendalian sudah “given” (tersedia apa adanya), tidak bisa “diapa-apakan” lagi sehingga pada dasarnya suatu pengendali dirancang untuk menghasilkan isyarat kendali yang sesuai supaya kendalian menghasilkan luaran yang diharapkan.

            Sistem kendali dapat dikategorikan dalam beberapa kategori yaitu sistem kendali secara manual dan otomatis, sistem kendali jaringan tertutup (closed loop) dan jaringan terbuka (open loop), kontinyu (analog) dan diskontinyu (digital).

Pengontrolan secara manual yaitu pengontrolan yang dilakukan oleh manusia yang bertindak sebagai operator, sedang pengontrolan secara otomatis yaitu pengontrolan yang dilakukan oleh mesin-mesin/peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya di bawah pengawasan manusia.

Biasa disebut dengan governor – saja. Overspeed governor merupakan salah satu savety device untuk mencegah lift melewati kecepatan yang di desain / dirancang.

old governor - fly ball

Secara garis besar ada 2 jenis governor menurut desainnya. Keduanya menggunakan gaya sentrifugal, yaitu centrifugal dan flyball. Centrifugal governor banyak kita temui pada lift kecepatan rendah. Sedangkan flyball digunakan untuk kecepatan tinggi.
Ada yang berpendapat bahwa flyball governor lebih sensitif, tetapi ini hanya perdebatan dalam desain governor itu sendiri.
Cara kerja governor sendiri adalah dengan merubah kecepatan putar dari governor menjadi gaya yang dapat menghentikan putaran governor.

centrifugal governor

Ketika kecepatan lift melebihi kecepatan tertentu (biasanya 15-20% diatas kecepatan desain lift) maka gaya centrifugalnya cukup untuk membuat governor mengunci.
Dengan berhentinya governor, maka governor rope akan berhenti sedangkan car tetap berjalan. Perbedaan kecepatan ini akan menarik tuas dari locking mechanism pada safety gear.
Savety gear akan “menggigit” rel dengan kencang sehingga membuat car berhenti. Ketika safety gear “mengunci” dan car dalam kecepatan yang cukup tinggi, maka rel akan rusak.
Untuk selanjutnya rel dari lift harus diganti karena sudah rusak dan tidak rata lagi. Karena itu Drop test biasa dilakukan hanya saat rel mau diganti.