Control Valve Seat Leakage

I just want to summarize the article of Don Sanders, GE Energy, Atalanta, Georgia on Hydrocarbon Processing, august 2011. The original article has a title “Control-valve seat leakage, Enhancing initial performance and extending the service life of valves offers benefits”.  Artikel ini akan dirangkum dan ditulis kembali dengan bahasa indonesia.

Seat Leakage adalah kebocoran yang terjadi pada dudukan valve ketika valve dalam kondisi tertutup. Kebocoran ini mencakup dua kasus yaitu yang melintasi upstream ke downstream dudukan valve dan kebocoran yang melewati internal trim seal, bocor sambungan body dan acuator, dan bagian lainnya dalam internal body valve. Standar pamungkas yang digunakan adalah ANSI/FCI 70-2, Control Valve Seat Leakage, dan cilakanya sudah bertahun-tahun saya kerja di bidang ini, saya belom pernah punya standar tersebut. Semoga dari artikel pendek ini kita bisa “mencuri” ilmu kandungan ANSI/FCI 70-2.

ANSI/FCI 70-2 menggolongkan control valve berdasarkan tingkat kebocorannya menjadi 6 yaitu Class I to Class VI. Kelas yang paling tinggi adalah Class VI artinya paling perkasa, tight, dan tidak bocor. Kelas yang paling rendah adalah Class I artinya kelas yang paling tidak dipedulikan boleh obos-obos, beser, banyak bocornya. Standar ini mendefinikan cara pengetesan dan nilai Maximum Allowable Leakage (MAL)nya pada saat seatnya duduk ditempatnya. Pengetesan dilakukan dengan menggunakan media air dan udara dengan tekanan dan temperature yang sudah ditentukan. Note: nah ternyata ujug-ujug ada informasi bahwa Standar IEC 60534-4 Industrial Process Control Valve ternyata juga membahas hal yang serupa.

Langsung menuju ke arti dari pembagian kelas-kelas leakage di atas berdasarkan ANSI/FCI 70-2:

Class I artinya adalah tingkat kebocorannya tidak didefinisikan. Artinya control valve tidak perlu dilakukan leakage test jadi tidak perlu didefinisikan maximum allowable leakage-nya. Apakah ada yang perlu control valve seperti ini? bisa saja misalnya control valve yang fail-nya open, normal operasinya adalah modulasi dari 50% ke 100%  dan letaknya di dekat on-off isolation valve.

Class II artinya Maximum Allowable Leakage-nya 0.5% of valve flow capacity. Valve flow capacity adalah:

Q = Cv / sqrt (SG/dP)

Q: Flow capacity (gpm)

SG: Specific Gravity of Fluid (untuk pengetesan digunakan air yang SGnya = 1)

dp: Differential Pressure across valve (psi)

Cv didefinisikan oleh ANSI/ISA S75.01.01 sebagai jumlah gallon (amerika) air pada suhu 60 degF yang melewati control valve yang terbuka dengan beda pressure upstream dan downstream 1 psi. Pada saat kondisi ini Q = Cv. Jadi sebenarnya Cv adalah flow capacity pada kondisi yang telah disepakati sebagai acuan. Jadi:

Class II artinya adalah Maximum Allowable Leakagenya adalah 0.5% x Cv/sqrt (1/dP)

Class III artinya adalah Maximum Allowable Leakagenya adalah 0.1% x Cv/sqrt (1/dP)

Class IV artinya adalah Maximum Allowable Leakagenya adalah 0.01% x Cv/sqrt(1/dP)

Contoh Soal:

Control Valve 10″ dikeluarkan oleh manufacture dengan Cv=950. Artinya control valve ini sudah ditest di manufacture pada saat full opening mampu melewatkan 950 gpm air pada suhu 60 degF dengan beda pressure upstream dan downstream 1 psi. Control Valve datang ke site dan hendak ditest dengan menggunakan air dan pompa (haskel pump) dengan tekanan upstream 50 psig, downstreamnya tak bertekanan alias 0 psig.

Dengan perhitungan MAL (Maximum Allowable Leakage) kita dapatkan:

Masuk Class II jika MALnya = 0.5% x 950/sqrt(1/50) = 33 gpm

Masuk Class III jika MALnya = 0.1% x 950/sqrt(1/50) = 6.7 gpm

Masuk Class IV jika MALnya = 0.01% x 950/sqrt(1/50) = 0.67 gpm

Kemudian pengetesan dilakukan dengan menutup control valve fully closed dan tekan upstream dengan pompa haskel sampai 50 psi. Kemudian hitung tingkat kebocoran dari downstreamnya atau dari seal trim-nya.

Jika hasil pengetesan menghasilkan kebocoran per 1 menit sebesar 10 gpm maka control valve tersebut masuk Class II. Jika hasil pengetesan menghasilkan kebocoran per 1 menit sebesar 1 gpm maka control valve tersebut masuk Class III. Jika hasil pengetesan menghasilkan kebocoran per 1 menit sebesar 0.5 gpm maka control valve tersebut masuk Class IV.

Class V dan Class VI agak sedikit berbeda pembahasannya.

Class V disebut sebagai “effectively zero leakage” tetapi masih dibolehkan adanya kebocoran dengan rate yang sangat kecil sekali. Maximum Allowable Leakage (MAL) dirumuskan sebagai:

Class V artinya MALnya adalah = (5 x 10^-4  in ml/min) x (seat diameter in inch) x (test pressure in psi)

Contoh Soal:

Control Valve 10″ di atas dengan test pressure = service pressure differential. Artinya test pressure-nya harus disamakan dengan service pressure pada data sheetnya. Asumsinya service pressurenya adalah 50 psi maka test pressurenya 50 psi juga, didapatkan :

MAL = (5 x 10^-4) x ( 10 inch) x (50 psi) = 0.25 ml /min = 6.6 x 10^-5 gpm = 0.000066 gpm.

Jika hasil pengetesan menghasilkan kebocoran selama 1 menit sebesar 0.0001 galon maka masih masuk Class IV. Jika hasil pengetesan menghasilkan kebocoran selama 1 menit sebesar 0.00005 maka dibawah MAL Class V maka control valve masuk Class V, kebocoran yang sangat kecil sekali.

Class VI artinya Tight Shut-Off tidak boleh ada kebocoran. Tetapi meskipun demikian masih ditoleransi adanya leakage pada pengetesan dengan menggunakan udara atau nitrogen dengan menggunakan pressure 50 psi. Nilai MAL-nya harus dilihat pada table yang disediakan oleh ANSI/FCI 70-2. Karena saya tidak memiliki standar ini maka saya tidak bisa menampilkannya.

Class-class di atas tidak ditemui jika metode pengetesannya menggunakan API-598. API-598 menggunakan bubble rate yang dicocokkan dengan table-nya. Data sheet control valve jarang menggunakan API-598, tetapi lebih cenderung menggunakan metode Class-class ini. Sedangkan SDV dan manual valve cenderung menggunakan API-598.

Sekali lagi artikel di atas adalah kepunyaan Don Sanders, GE Energy, USA, yang saya rangkum dan tulis kembali dengan bahasa Indonesia. Knowledge is free forever.

Nova Kurniawan

Oct 18, 2011 Batam-Indonesia

About these ads

10 Responses

  1. hmm artikel yang bagus mas nova.. untung saya pernah belajar ttg control valve dan bagian2nya, jadi dapet lah apa yang dijelaskan di atas..
    saya mau tanya mas nova, istilah safety factor pada control valve ada kaitannya dengan leakage ini? soalnya saya pernah baca artikel ttg sizing CV, n ada istilah “safety factor” nya..
    terima kasih

  2. Mungkin itu term itu pada saat “sizing control valve”. Dan saya belom pernah bahas sizing control valve. Kenapa? karena saya melakukan sizing terakhir tahun 2005 yll. 6 years ago. Perlu mood dan reference utk recall knowledge ttg sizing.

  3. sisi downstream 0 psig itu memang angka yang selalu di pakai kan ketika menguji leakage dari seat control valve?? atau dengan kata lain 14,7 psia, berarti di sisi downstream hanya ada tekanan absolut ya.. hmmm

  4. satu lagi mas nova. di atas pake istilah seat control valve. apakah persamaan diatas cm dipakai pada globe valve? bagaimana dengan jenis control valve yang lain? terima kasih

  5. Kebetulan saya punya ANSI/FCI 70.2. Untuk Class VI seat leak testnya 50 psig dihitung bubbles per minute. 1″ = 1bubble/min, 1.5″ = 2 b/m, 2″ = 3 b/m, 2.5″ = 4 b/m, 3″ = 6 b/m, 4″ = 11 b/m, 6″ = 27 b/m, 8″ = 45 b/m.
    Yang saya bingung , klo ganti packing seat valve, atau ganti plug (kasus saya) selesai diganti bingung seat leak testnya. soalnya di workshop facilitasnya untuk leaktestnya belum tentu ada. belum tentu juga valvenya boleh dilepas kalau valve itu kritikal. (maaf jadi curhat ).
    Blognya bagus mas, vivat FT hehee

    • Wah berarti bisa jadi proyek bikin facility untuk bench leak test valve. Justru kalau kritikal ada redundant/back-up atau by-passnya. Kalau kritikal tapi gak dikasih ya…berarti designya perlu diperbaiki.

      • iya juga ya, proyek baru jadinya. Hahaha. nanti bingung mau ditaruh dimana? soalnya valvenya ada yang dari 2″ sampe 18″, ada yang FF, RF, RTJ.
        Biasanya ada redundantnya tapi kalau full operation sebenarnya bukan redundant soalnya operation maunya semua train jalan. bypassline cuma 2″. Jadinya kerja di tongkrongin prod superintendent ampe selesai.ga boleh istirahat ampe selesai. nasib-nasib (curhat lagi ni kang)

  6. Informasi yg sangat bermanfaat. Terima kasih

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 85 other followers

%d bloggers like this: