SDV; Shutdown Valve

Banyak tulisan saya yang belum selesai, karena tidak ada waktu yang cukup untuk konsentrasi menyelesaikan tulisan tersebut. Namun demikian setiap ada ide tentang topik baru akan kita coba untuk bahas dan diskusikan. Pagi ini ada pertanyaan tentang SDV (Shutdown Valve) dengan segala aspeknya. Apa saja aspek SDV yang perlu menjadi perhatian: Pertama tentu apa maunya orang proses sehingga perlu SDV? Dari kemauan itu bagaimana bentuk mechanically body-valve itu agar fungsi prosesnya terpenuhi? Apa aksesoris yang diperlukan untuk menjalankannya? Bagaimana integrasi-nya dengan safety automation system?

1. Apa maunya orang proses pasang SDV?

Jawabannya adalah tanya orang proses. Tapi kalau jawaban yang sifatnya “nduga-nduga” sendiri, ambil P&ID dan perhatikan di mana-mana SDV dipasang. Setiap equipment inlet dan outlet pasti ada SDV. Defaultnya begitu, kalau ternyata antar equipment boleh tidak dipasang SDV, hanya piping saja, maka ilmu evaluasi proses di equipment tersebut yang membolehkan tanpa terisolasi waktu shutdown perlu dipelajari. (Makin banyak saja yang perlu dipelajari!). Bottom line yang saya tangkap dari P&ID hanyalah ketika terjadi shutdown maka antar equipment harus dilakukan isolasi. Stop semua proses yang lewat equipment dan perpipaan. Jadi fungsi shutdown valve adalah hanya untuk isolasi waktu shutdown. Tidak ada fungsi yang lain seperti mengatur flow, bukan juga berfungsi untuk membuka dan menutup ketika proses sedang berjalan, bukan yang lain pula kalau ada. Fungsinya hanya satu diam saja membuka ketika proses berjalan normal dan tiba-tiba menutup ketika harus shutdown. Bedakan fungsinya dengan control valve yang untuk mengatur aliran secara analog (0% – 100%) dan bedakan juga dengan on-off valve yang mengatur aliran secara diskrit (0% or 100%) untuk regulatory control or process control. Note: ada juga SDV yang memberikan fasilitas parsial stroke untuk maintenance, hanya untuk membuktikan bahwa SDV tidak dalam kondisi stuck.

2. Bagaimana SDV dirancang?

Untuk memenuhi kebutuhan orang proses tersebut maka jenis katup yang mendukung fungsi isolasi perlu diketahui. Ada macam-macam katup di dunia perkatupan. Katup itu apaan sih? bahasa SNI-nya valve maksudnya. Untuk keperluan isolasi atau ngeblock maka body valve yang dipilih adalah yang tight shut-off  memenuhi standar-standar API 6D juga API 598. Body yang sering digunakan adalah berbentuk Ball-Valve dan Gate Valve juga bisa. Kenapa? karena kedua bentuk body valve ini yang benar-benar bisa mengisolasi aliran. Kalau globe valve dan butterfly valve gampang passing. (Meski sebenarnya ball valve dan gate valve juga bisa passing kalau seal antara bola / gate dan body-nya sudah rusak, tapi keduanya yang terbaik). Rule of thumbnya aja untuk memilih SDV cari body yang berbentuk ball valve dengan tight shut off memenuhi kriteria API 598 atau API 6D. Materialnya apa? Ahaiiii cukup berat buat saya mengerti ilmu material ASTM-ASTM-an, ilmu macam forging dan casting dll. Ambil ASTM A182, ASTM A105, ASTM A193, dan ASTM A194, coba-coba dipelajari material yang sesuai untuk valve, flange, baut, dan nut, sekalian.

3. Actuator dan accesoriesnya apa?

Actuator adalah kepalanya SDV yang bertugas untuk menggerakkan ball-nya SDV. Medium apa yang bisa digunakan untuk menggerakkan ball valve-nya SDV? Teoritically pneumatic, hydraulic, dan electric bisa. Tapi factually yang saya temui di lapangan hanya actuator pneumatic. Tentu ada kelemahan dan keunggulan masing-masing yang bisa jadi topik pembahasan tersendiri. Tetapi actuator SDV dengan pneumatic sudah sedemikian robustnya sehingga tipe power yang lain belum bisa menggantikan. Coba anda bayangkan dengan pneumatic actuator menekan spring actuator untuk membuka valve, ketika terjadi shutdown udara dalam actuator dibuang ke atmospher sehingga spring kembali ke kondisi relax-nya untuk menutup valve. Pneumatic is very simple. Yang lainnya jadi tidak simple.

Meskipun pekerjaan simple hanya memasukkan dan mengeluarkan udara dalam actuator, tetapi bagaimana mekanismenya, melalui berapa banyak port di actuator, kapan harus memasukkan dan mengeluarkan udara, dan apa alat yang harus dipasang sebagai switching on atau off, adakah interfensi manualnya, dll menjadi sedikit tidak simple tetapi bukan berarti sulit. Ini diejawantahkan dalam design panel SDV yang berisi solenoid dan flow pertubingannya. Saya menemui banyak design yang berbeda-beda yang semuanya bisa dipelajari dengan satu tujuan switching kapan ON dan kapan OFF. Tetapi saya belom sempat untuk menarik kesimpulan bahwa perbedaan design panel karena tergantung dari proses servicenya atau karena dimensi dari fisik SDV-nya sendiri atau karena kombinasi ke dua-duanya. Nanti kalau sudah dapat gambar contoh arrangement panel SDV kita bahas satu-satu. Saya cari digambar-gambar hook-up lama saya, semua cuma dikasih note: By Vendor. Sedangkan gambar vendor sudah tidak saya simpan lagi.

Besarnya tabung aktuator merupakan hasil perhitungan torsi (gaya putar) yang diperlukan memutar SDV, konversi ke gaya mendatar yang diperlukan oleh piston terhadap tekanan instrument air sekitar 8 bar (dunia pneumatic). Dipertimbangkan juga efek gaya gesek dan gaya balik dari spring dalam aktuator. Semakin besar tabungnya maka semakin besar gayanya dan torsinya. Berbeda dengan dunia hydraulic yang bekerja pada hi-pressure sekitar 200 bar maka aktuator hydraulik dimesinya lebih kecil dibanding aktuator pneumatic untuk valve yang memerlukan torsi yang sama. Tekanan lebih besar tabung jadi lebih kecil.

SDV harus fail closed. Normalinya apa? ahh saya bingung kalau pakai kata Normally, makanya saya tak mau pakai kata normally. Yang penting ketika Fail, SDV harus closed dan ketika kondisi operasi SDV harus buka. Saling berkebalikan dengan BDV.

4. Bagaimana integrasinya dengan Safety Automation System?

Untuk mengetahui kapan SDV harus bekerja maka “kitab suci”nya adalah Cause and Effect Matrix atau SAFE chart atau bisa juga shutdown logic diagram. “Kitab suci” ini yang menjelaskan kapan SDV harus beraksi. Penyebabnya datang dari sensor yang berasal dari intenal proses (pressure hi-hi, level hi-hi, dll) dan atau yang berasal dari hazard environment (fire and gas system). Kerja logic-nya dijalankan oleh PLC/DCS kemudian mengirimkan signal 24 VDC ke solenoid valve di setiap SDV. Dalam kondisi energize solenoid melewatkan udara ke actuator menutup vent. Begitu kondisi de-energized (atau fail) maka solenoid membuka vent, artinya membuang udara dari actuator. Sehingga spring SDV kembali ke kondisi relax-nya yaitu ball valve closed.

5. Shell and Seat Test

Sebelum digunakan SDV harus ditest menurut API 598. Shell Test adalah pengetesan body dengan posisi SDV terbuka di blind kedua sisinya denga flange dan ditekan dengan tekanan air 1.5 kali design pressurenya. Uji shell test untuk mengetahui seluruh sambungan pada SDV tidak bocor. Uji selanjutnya adalah Uji Seat Test untuk membuktikan Tight Shut Off SDV yaitu dengan menguji  SDV dalam kondisi tertutup dan ditekan dengan gas dari salah satu sisinya dan dimonitor kebocoran dari sisi yang lain dan bolak-balik.

6. Stroke Test

Nah….untuk aktivitas Stroking yaitu menggerakkan SDV dari closed to open dan dari open to close untuk mengetahui stroking time yang diperlukan oleh SDV. Bahasan terkait stroking ini pernah saya tulis:

1. Stroking Time Actuated Valve at Workshop

2. Stroking of SDV, BDV, & On-Off

3. Stroke ESDV dan Josss Howos Howos Nyembur Isi N2He dalam Pipa

Salam,

Nova Kurniawan