Mengenal Fitur Safety khususnya Pressure Control System Kendaraan Pengisian Pesawat

Banyak fitur safety yang tersedia pada kendaraan pengisian pesawat, Refueller maupun Hydrant Dispenser. Fitur tersebut baik yang ditambahkan pada kendaraan seperti  APAR (fire extinguisher) dan juga Material Lindungan Lingkungan seperti Absorbent, maupun fitur yang built-in, seperti Interlock yang akan melindungi kendaraan dari pergerakan pada kondisi tidak aman, dan Bonding cable yang akan mencegah beda potensial antara kendaraan dengan pesawat sehingga mengurangi bahaya api.

Selain itu ada juga fitur safety khusus untuk kualitas minyak yang mengalir, seperti Fuel Filter yang akan mencegah kontaminasi Avtur dari partikel padat maupun air supaya tidak masuk ke dalam pesawat, dilengkapi juga dengan DP Gauge sebagai indikator performa filter tersebut. Dan juga ada Hose end Strainer, yang letaknya pada ujung selang kendaraan pengisian sebagai perlindungan terakhir untuk mencegah partikel padat untuk lewat ke dalam pesawat.

Dan selain semua fitur safety tersebut di atas ada lagi fitur yang tidak kalah pentingnya bagi safety pesawat dan kendaraan yaitu Pressure Control. Fungsi utamanya adalah menjaga pressure yang akan masuk ke dalam pesawat agar tidak merusak valve tangki pesawat termasuk karena tekanan kejut (surge pressure) yang mungkin terjadi pada keadaan emergency oleh karena valve di tangki pesawat menutup dengan cepat. 

Meskipun sangat penting, karena cara kerjanya tidak dengan mudah terlihat secara fisik, memang agak membutuhkan sedikit usaha untuk memahaminya. Oleh karenanya, melalui tulisan ini kita akan mencoba membahasnya.

Perlu diketahui ada beberapa jenis equipment tersedia di pasaran. Dan karena yang paling banyak dipakai oleh Pertamina Aviasi adalah keluaran J.C Carter, maka kita akan membatasi tulisan ini untuk merk tersebut.

Sistem Pressure Control

Hose End Pressure Control Valve

buletin The Gramgram #33 mengatakan, Hose End pressure Control Valve (HECV) adalah seperti “pintu” pada pacuan kuda. Selain pintu sebagai pengaman, kita bisa mengikat kuda dengan tali pada tiang. Anggap “tali” sebagai on-board pressure control valve pada kendaraan pengisian, atau yang kita kenal dengan Secondary pressure Control Valve (SPCV). Pada refueller SPCV bisa berupa bypass control valve pompa, sedangkan pada Hydrant Dispenser, SPCV terletak di Hydrant Input Coupler. Kebanyakan spesifikasi peralatan sekarang mensyaratkan ada dua fuelling pressure control yang terpisah; yang satu mem-back up lainnya jika terjadi failure. Tentu saja pintu dan tali memberikan hasil yang lebih baik.

HECV mulai digunakan pada tahun 1960-an ketika angka refuelling meningkat dan industri menyadari belum memberikan cukup perhatian pada pressure control¸dan pada khususnya, mencegah surge pressure (hentakan) pada pesawat.

Sebelum kita menjelaskan bagaimana cara kerjanya, kita harus mengetahui bahwa untuk mengukur sesuatu (panjang, tekanan, berat, dll), kita harus punya starting point, kita tidak akan mengukur tinggi badan dimulai dari hidung. Jika ingin mengukur pressure pada fuel system, starting point yang paling logis adalah atmospheric pressure (tekanan atmosfir). Jika pressure gauge membaca 100 psi, itu berarti 100 psi di atas atmospheric pressure. (kita mungkin ingat dengan rumus psia = psig + 1 atm).

Jika HECV valve seharusnya mengontrol 45 psi, berarti 45 psi di atas atmospheric pressure. Tapi, bagaimana valve tahu atmospheric pressure ? kita harus memberitahukannya (HECV)  melalui Vent Port (lubang pernapasan). Lihat gambar sebelah. Fuel pressure tersebut diukur dari seberapa banyak spring tertekan.

Sekarang, kita dapat lihat pada gambar semakin Sensing Piston bergerak menekan per (Spring), semakin kecil jalan bagi minyak untuk melalui antara bibir F dan seal C. Outer Piston A akan memotong fuel stream dan membuat pressure drop. Semakin A memotong aliran minyak, semakin rendah downstream pressure-nya.

Setelah kita mengetahui cara kerja HECV valve tersebut, penting untuk diketahui bahwa jika hanya karena terjadi kebocoran (ada minyak yang keluar dari vent port), jangan sekali-kali menutup Vent Port tersebut, karena akan menyebabkan HECV valve tidak bekerja dengan baik, ia tidak bisa mengetahui atmospheric pressure. Sebaiknya laporkan ke bagian teknik untuk mengganti seal B.

Kembali ke bahasan awal mengenai “Pintu” sebagai HECV dan “Tali” sebagai SPCV. Secara periodik, kita harus menguji performa keduanya. Tidak terlalu sulit untuk mengetes HECV karena yang kita butuhkan hanya pressure gauge pada sisi nozzle.

Bagaimana cara menguji SPCV akan lebih sulit karena tidak ada tempat yang pas untuk menaruh pressure gauge. Yang harus kita lakukan adalah mensimulasikan kegagalan HECV dan melihat apakah nozzle pressure yang keluar dari ujung selang dapat dikontrol oleh SPCV itu sendiri, yaitu dengan menggunakan Block-Out device. Apa itu Nozzle Pressure akan kita bahas nanti.

Kesimpulannya, dapat kita katakan salah satu fitur terbaik HECV adalah sebagai surge pressure control. Pada fuelling nozzle (underwing coupling) dimana ditempatkan, ia akan mengetahui segera jika internal valve pada pesawat telah ditutup, sehingga HECV juga akan menutup dengan cepat.

Venturi dan Nozzle Pressure

Pada hampir setiap refueller maupun hydrant disenser yang mampu melakukan pengisian dengan underwing (pressure) ada gauge yang bertuliskan “nozzle pressure”. Meskipun gauge tidak terhubung ke nozzle, tapi bagaimana bisa ia menunjukkan nozzle pressure yang sebenarnya ? ya, gauge tidak menunjukkan nozzle pressure (underwing coupling) yang sebenarnya melainkan mensimulasikan nozzle pressure tersebut. Gauge kita hubungkan ke alat yang disebut VENTURI. Kita juga harus mengetahui apa yang dilakukan venturi dan bagaimana meng-adjust nya dengan benar.

Untuk memahami suatu venturi, mungkin kita masih ingat hukum Bernoulli, kita harus mengetahui tentang energi. Pada pipa yang dialiri, energi bergantung pada Velocity (kecepatan) dan Pressure (tekanan). Besarnya energi akan tetap sama dimanapun kecuali sedikit demi sedikit berkurang karena ada friction (gesekan) ketika fluida minyak mengalir melalui valve, fitting, dan pipa. Pada gambar, pressure di A,B, dan C akan sama jika tidak ada aliran.

Dan jika ada aliran, tekanan di C akan hampir sama dengan di A, dikurangi friction loss (kerugian gesekan). Tetapi, tekanan di B akan jauh lebih kecil daripada di C. Alasannya karena kita mengubah sebagian dari energi pressure menjadi energi velocity untuk melewatkan fluida melalui jalur yang kecil. Setelah melalui jalur yang terbatas itu, energi velocity berkurang dan energi pressure akan meningkat.

Giovanni Venturi, seorang peneliti Italia, 200 tahun yang lalu, menemukan bahwa ia dapat membuat flow meter yang bagus dengan sedikit pressure loss jika dia dapat mendesain dengan baik outlet setelah pembatasan leher corong untuk menghidari turbulence dan friction. Lihat gambar di samping. Zona Pressure recovery (pemulihan Pressure untuk menaikkannya kembali) adalah corong panjang yang ujungnya sama dengan ukuran pipa yang aslinya. Pressure Drop (energy loss) pada desainnya tersebut sangat sedikit dibandingkan dengan gambar 1.

Tujuan Venturi pada fuel system bukan untuk mengukur flow rate melainkan untuk menyediakan simulasi nozzle pressure (pressure di Underwing Coupling) di B. Selain itu berfungsi juga sebagai sinyal kontrol kepada Pressure Control Valve (SPCV).

Ketika minyak dialirkan ke pesawat, kita menginginkan maksimum flow, tapi pressure harus dijaga di bawah maksimum 50 psi. Lihat gambar. Sistem tersebut memerlukan 80 psi pada titik C untuk menghasilkan 50 psi pada pesawat (titik D), asumsikan 30 psi pressure drop (pressure loss) karena minyak melalui reel dan hose. Namun sistem ini masalahnya adalah ketika pesawat penuh, dan tidak ada aliran dan sehingga tidak ada pressure drop lagi. Maka tanpa venturi, sistem tersebut, menyebabkan pressure 80 psi pada pesawat. Sehingga dapat merusak fuel system pesawat. Tetapi jika pada titik C diset pada 50 psi, aktual fueling rate akan sangat lambat.

Oleh karenanya, sistem venturi (gambar 4) mengatasi masalah tersebut. Dengan menempatkan venturi persis sebelum hose reel, pressure drop melalui filter dan meter akan diabaikan oleh Pressure Controller. Pekerjaan venturi adalah mengkompensasi pressure drop karena hose reel, hose, dan nozzle. Ketika aliran meningkat, venturi “mengelabui” pressure control valve untuk mendelivery pressure yang cukup sehingga tercapai 50 psi di titik B. Venturi “diatur” supaya pressure B dan D sama. Pada kondisi full flow rate, supply pressure titik C mungkin mencapai 90 psi dan tekanan pada titik A mungkin 70 psi, tapi pressure pada nozzle D dan titik B adalah 50 psi. Ketika pesawat penuh dan aliran berhenti, pressure di titik A, B, C, dan D kembali ke 50 psi.

Pengaturan Venturi

Venturi mempunyai setting penurunan pressure. Misalnya Wihttaker (dulu Thiem) mempunyai spek penurunan pressure 34 psi pada flowrate 2200 LPM. Sementara jika kita hanya membutuhkan penurunan pressure 27 psi untuk mengkompensasi pressure drop  karena hose reel, hose dan nozzle, dapat kita lakukan dengan mengatur needle valve (lihat gambar). Sehingga sejumlah minyak pada zona pressure tinggi pada inlet venturi akan mengalir melalui leher venturi. Hasil “pencampuran” sinyal pressure (27 psi di bawah sistem pressure) akan memberikan umpan balik pada Control Valve sebagai “perintah”. Jika diatur dengan benar, penunjukan pressure pada Gauge titik B dan D akan sama. Dan sistem akan memberikan maksimum flow rate tanpa membahayakan pesawat. Dan jika kita mengganti selang yang berbeda ukuran, venturi harus di atur ulang. Jika HECV terpasang pada nozzle, harus ditahan dengan “blocked out device”. Pengecekan sebaiknya pada kondisi no flow (tanpa aliran) dan full system flow rate (maks. flow rate).

Kebanyakan sistem pada truk pengisian menggunakan tekanan angin (air pressure) dengan menggunakan pressure regulator sebagai tekanan referensinya. Air Reference Pressure bekerja bersamaan dengan Venturi Pressure. Jika total tekanan terbaca di venturi lebih besar daripada Air Reference Pressure, maka piston pada Input Coupler akan bergerak menutup untuk mengurangi pressure dan membuat sensing piston input coupler kembali untuk menyeimbangkan posisinya.

Untuk lebih jelasnya, akan kita coba bahas lebih dalam pada tulisan selanjutnya mengenai Secondary Control Valve dan bagaimana cara kerjanya termasuk hubungannya dengan Air reference, Venturi dan HECV.