Klasifikasi dan Prinsip Kerja Mechanical Level Indicator

Mechanical Level Indicator adalah pengukuran level cairan yang merupakan aspek penting dalam banyak industri proses. Bergantung pada prinsip operasinya, indikator level dapat dikelompokkan ke dalam beberapa kategori seperti yang disebutkan di bawah ini.

• Mechanical level Indicators
• Optical level indicators
• Electrical level indicators
• Radiation type level indicators.

pada artikel kali ini, kita akan mempelajari mechanical level indicator berdasarkan klasifikasi dan prinsip kerjanya, beserta kelebihan dan kekurangannya.

Klasifikasi Mechanical Level Indicator

Indikator level mekanis diklasifikasikan sebagai

• Gauge Glass
• Float Type
• Displacer Type
• Diaphragm Type
• Differential Pressure level

Baca Juga : Definisi, Cara Kerja, dan Jenis Level Switch

Gauge Glass

Gbr. (a) tangki terbuka ke atmosfer, dan (b) tangki bertekanan.

Kaca pengukur atau kaca penglihatan adalah perangkat sederhana yang digunakan untuk menentukan level cairan dengan memasang tabung kaca transparan sejajar dengan wadah cairan.

• Gbr. 1 (a) berfungsi untuk pengukuran level dalam pengaturan tangki terbuka
• Gbr. 1 (b) berfungsi untuk pengukuran level dalam pengaturan tangki tertutup.

Tabung kaca harus memiliki lubang kecil dan dinding yang tebal sehingga dapat menahan tekanan. Untuk melindunginya lebih lanjut, tabung ini harus dibungkus dengan tabung logam yang memiliki celah celah. Katup ditempatkan di tempat yang sesuai untuk kenyamanan penggantian kaca pengukur yang rusak tanpa gangguan proses. Umumnya, kacamata pengukur tidak digunakan untuk ketinggian level lebih dari 90 cm atau 3 Kaki.

Dua atau lebih kaca pengukur harus dipasang pada ketinggian yang berbeda untuk tangki yang lebih tinggi Umumnya, tabung kaca dipilih agar dapat menahan tekanan uap 150 kg/cm², pada suhu 250°C. atau tekanan air 450 kg/cm².

Baca Juga : Cara Menggunakan Sound Level Meter

Bi-Colour Glass Level Gauge

Gbr (a) pengukur seperti yang terlihat, dan (b) prinsip kerjanya

Umumnya, pengukur level kaca dua warna ini dipasang di boiler. Pengukur level kaca dua warna ini menunjukkan warna merah untuk uap, n, dan hijau untuk air. Hal ini diperoleh dengan memanfaatkan prinsip optik Indeks Refraksi (RI).

RI berbeda untuk warna yang berbeda saat melewati media seperti kaca, air, dan uap. Badan pengukur berbentuk trapesium dengan kaca belakang yang dipasang pada permukaan yang tidak sejajar. Lampu LED dua warna atau lampu dikroik standar dengan filter merah & hijau yang dipasang pada sisi berlawanan pada trapesium. Penerangan khusus ini memancarkan cahaya miring melalui kaca belakang pengukur level untuk mencapai media internal seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 2b.

Ketika pengukur berisi uap, sinar hijau dibelokkan & dihindari agar tidak muncul di sisi pengamat. Kemudian sinar merah yang dibelokkan oleh uap bergerak melalui lubang internal mencapai pengamat. Sinar merah dibelokkan dan hilang di dalam ketika jalur sinar berisi air sehingga sinar hijau mencapai kaca depan pengukur level.

Baca Juga : Definisi, Prinsip Kerja, dan Kelebihan Water Level Meter

Float Type

Pelampung adalah zat yang ketika dicelupkan ke dalam cairan & ketika mengapung di permukaan cairan mengalami daya apung yang lebih besar daripada beratnya yang sebenarnya. Menurut prinsipnya, volume pelampung yang menggantikan cairan harus lebih besar dari berat pelampung.

Pelampung Standar

• Pelampung standar berbentuk bulat atau silinder.
• Diameter pelampung harus lebih besar untuk cairan dengan kepadatan rendah dan sebaliknya.
• Diameter pelampung berbentuk bola bervariasi antara 75 mm dan 175 mm.
• Pelampung dapat dipasang di atas atau di samping.
• Gerakan pelampung dapat dilacak secara elektro-mekanis dengan memasang potensiometer atau LVDT padanya.
• Pelampung yang digabungkan secara magnetis juga menunjukkan level cairan.

Gambar (a) Potensiometrik. (b) Mekanis.

Keuntungan dari pelampung Standar

• Desain sederhana
• Akurasi tinggi
• Berbagai macam level pengukuran
• Kemungkinan pengukuran level dalam cairan korosif dan kental

Kekurangan pelampung Standar

• Pelampung standar tidak dapat digunakan dalam tangki di bawah tekanan.

Baca Juga : Definisi dan Cara Kerja Sound Level Meter

Float with Reed Switches

Gbr (a) Indikasi level menggunakan sakelar buluh. (b) indikator level yang digabungkan secara magnetis

Gambar menunjukkan susunan resistor dan sakelar buluh yang terhubung.

• Ini umumnya ditempatkan sekitar 5 mm terpisah dalam kolom.
• Float with Reed Switches mengapungkan sisi magnet permanen di sepanjang kolom sakelar buluh.
• Sakelar buluh disingkat berdasarkan posisi pelampung & mengirimkan arus melalui amperemeter.
• Arus yang melalui amperemeter lebih berkaitan dengan posisi pelampung
• Jenis indikator level ini menunjukkan level dengan akurasi 5 mm.

Baca Juga : Prinsip Kerja Capacitance Level Switch

Magnetostrictive Method

Metode Magnetostriktif adalah yang paling elegan dari semua indikator level pelampung. Indikasi level menentukan posisi pelampung cairan. Dalam metode Magnetostriktif, pelampung ini adalah bagian melingkar konsentris dari magnet permanen.

• Efek Wiedemann dan Villari digunakan untuk menentukan posisi pelampung magnet pada permukaan cairan.
• Bahan pandu gelombang feromagnetik digunakan untuk menghasilkan magnetostriksi.
• Umumnya, gaya tarik-menarik antara pandu gelombang dan magnet pelampung menimbulkan gaya gesek yang menghambat pergerakan pelampung secara terus menerus.
• Hal ini dapat dikurangi dengan menggunakan pandu gelombang berdiameter kurang dari 0,5 mm.
• Akurasi sekitar 0,1 mm dapat dicapai dengan metode ini.
• Metode ini digunakan dalam industri farmasi, makanan, kimia, gas minyak bumi cair, dan minuman.

Baca Juga : Dasar Pengukuran Level Meter

Displacer Type

Pemindah Keseimbangan Pegas

Jenis Spring Balance Displacer ini mempertimbangkan asal variasi level cairan yang membuat pegas yang terpasang berkontraksi atau mengembang dalam gerakan pemindahan ke atas dan ke bawah.

• Pemindahan batang berakhir pada sebuah bola magnetik.
• Jarum magnet yang dipasang pada poros di luar rumah bola merasakan gerakan naik-turun bola magnet.
• Pergerakan bola magnet sekitar 25 mm.
• Hal ini diperbesar secara pneumatik dengan memasang flapper ke cakram secara eksentrik ke poros jarum magnet.
• Gerakan ini dikonversi ke sinyal listrik oleh pengaturan potensiometri.

Pemindah Tabung Torsi

Gerakan pemindah menerapkan torsi ke tabung yang disebut tabung torsi. Tabung torsi berongga terdiri dari batang torsi bagian dalam yang dilas ke tabung torsi di satu ujung dan bebas di ujung lainnya.

Hal ini didukung oleh bantalan tanpa gesekan. Tabung torsi berakhir dengan ujung pisau di satu sisi dan menopang pemindah melalui lengan torsi yang berakhir pada sebuah blok.

Ujung lain dari tabung torsi berakhir pada flensa yang berlabuh di dinding tangki. Ketika displacer digerakkan ke atas atau ke bawah, torsi diterapkan ke tabung torsi melalui ujung pisaunya.

• Torsi ini disalurkan ke batang torsi bagian dalam yang membawanya ke luar tangki.
• Perpindahan sudut batang sekitar 5° hingga 6°.
• Perpindahan sudut batang secara linier terkait dengan berat nyata pemindahan & tingkat cairan.
• Perpindahan sudut batang torsi diperkuat secara pneumatik ke tekanan diferensial yang besar dengan menggerakkan flapper dari transduser flapper nozzle.
• Tabung torsi terbuat dari Nikel, Inconel, Monel, Hastelloy, dll.
• Biasanya, pemindah sepanjang 0,3 m hingga 1,5 m digunakan meskipun panjangnya bisa mencapai 18 m.
• Displacer cocok untuk pengukuran level cairan bersih, & Bubur.
• Untuk mengukur level cairan dalam tangki, displacer dicelupkan sebagian ke dalam cairan seperti yang ditunjukkan pada gambar

Gambar (a) Prinsip Displacer (b) Displacer Pegas-Seimbang.

Pada Kesetimbangan.

Berat W- δW diukur dengan neraca pegas sebagai W-δW = Fg-Fb

Dimana :

• W 🡪 berat pelampung saat tidak dicelupkan ke dalam cairan
• δW 🡪 kehilangan berat pelampung saat dicelupkan ke dalam cairan
• Fg 🡪 gaya gravitasi yang bekerja ke bawah pada pelampung
• Fb 🡪 adalah gaya apung yang bekerja

Dari Prinsip Archimedes

Daya apung sama dengan berat cairan dan uap yang dipindahkan oleh pelampung. Jadi Fb = ρlgαhl + ρvgαhv

Dimana :

• Kepadatan P dan Pu dari Cairan dan Uap.
• hl, & hv, 🡪 bagian dari panjang pemindahan dalam cairan dan uap di atasnya
• g 🡪 percepatan karena gravitasi
• α 🡪 luas penampang perpindahan

Oleh karena itu :

• W-δW = Mg – (ρlαhl + ρvgαhv)

Gaya resultan yang diukur oleh neraca pegas, jika pemindah tidak dicelupkan ke dalam cairan

• W = Mg-ρvgα (h1+ hv)

Hilangnya berat displacer dengan mempertimbangkan pencelupan sebagian di dalam cairan

• ΔW = gαhl (ρl + ρv)

Untuk pengaturan yang diberikan, karena, g, α, ρl, ρv adalah konstanta Oleh karena itu, ΔW berbanding lurus dengan hi

Baca Juga : Pentingnya Pengukuran Level

Diaphragm Level Indicators

Gambar (a) sederhana, dan (b) tipe suplai udara kontinu.

Indikator level diafragma terdiri dari sebuah kotak yang tertutup di semua sisi kecuali sisi yang memiliki diafragma fleksibel

Kotak berisi udara penahan yang terhubung ke detektor tekanan melalui tabung kapiler. Diafragma terbuat dari teflon neoprena atau bahan plastik serupa karet silikon.

• Kotak diafragma tetap terbenam di dalam cairan.
• Saat level cairan naik, kepala statis cairan memberikan gaya ke atas pada diafragma untuk memampatkan udara yang tertahan.
• Tekanan udara penahan berbanding lurus dengan level cairan.
• Indikator level ini dapat digunakan pada bejana tipe terbuka.
• Indikator ini lebih murah, dengan akurasi yang terbatas.
• Udara dalam diafragma tidak tertahan, tetapi suplai terus menerus dipertahankan melalui tabung seperti yang ditunjukkan pada gambar b.
• Sebuah pipa ventilasi memungkinkan udara keluar ke atmosfer melalui lubang pembuangan yang ada di antara pipa ventilasi dan diafragma.
• Pipa lain menghubungkan diafragma ke indikator level yang sesuai yang merupakan indikator tekanan.
• Pasokan udara ke unit diatur sekitar 0,2 hingga 0,3 bar di atas head hidraulik maksimum yang akan diukur.
• Diafragma baja tahan karat cocok untuk jenis detektor level ini.

Saat level cairan naik, tekanan yang meningkat yang bekerja pada diafragma membuatnya bergerak ke atas sehingga membuat lubang pembuangan menjadi lebih kecil. Akibatnya, lebih sedikit udara yang bocor melalui tabung ventilasi yang menyebabkan tekanan udara meningkat.

Tekanan udara yang menumpuk kemudian mendorong diafragma ke bawah sehingga meningkatkan kebocoran udara dan seterusnya hingga keseimbangan tercapai.

• Tekanan udara di dalam selungkup diafragma adalah ukuran level cairan.
• Indikator ini akurat hingga 0,3 bar dari tekanan suplai udara.
• Mereka dapat beroperasi hingga 11 bar.
• Pembatasan yang dapat disesuaikan dapat dimanipulasi dengan tepat untuk meningkatkan kecepatan respons.

Baca Juga: Apa itu Submersible Pressure Transmitter?

Differential Pressure Level Indicators

Gambar. (a) Pengukur Tangki Hidrostatik, (b) Indikator Level Tekanan Diferensial.

Level cairan memberikan tekanan yang disebabkan oleh berat kolom cairan. Tekanan ini dapat diukur untuk memperkirakan level cairan, asalkan cairan berada pada tekanan atmosfer. Metode ini dikenal sebagai Pengukur Tangki Hidrostatik (HTG).

Tetapi jika cairan berada dalam tangki bertekanan, maka kita perlu mengukur tekanan diferensial antara bagian atas dan bawah kolom cairan untuk mengetahui level cairan.

• Jika P1 adalah tekanan di bagian bawah tangki
• P2 adalah tekanan pada titik tengah
• P3 adalah tekanan di bagian atas tangki
• h adalah perbedaan ketinggian antara titik penyadapan p₁ dan p2, dan
• L adalah ketinggian level cairan di dalam tangki

Maka ρ = (P1-P2)/hg & L = (P1-P3)/ρg

Perbedaan tekanan antara bagian atas dan bawah level cairan dapat diukur secara terpisah dengan mengukur kedua tekanan tersebut. Kesalahan pengukuran mungkin tidak sama. Oleh karena itu, pengukuran tunggal memberikan nilai tekanan diferensial.

DP dapat diukur secara mekanis dengan menggunakan bellow dalam selungkup di mana sisi tekanan yang lebih tinggi terhubung ke bellow dan sisi tekanan yang lebih rendah terhubung ke selungkup.

Dalam pengaturan ini, seperti yang ditunjukkan pada Gambar b dengan bellow berisi cairan yang digunakan untuk mengukur DP, sisi tekanan yang lebih tinggi mendorong cairan di dalam bellow ke sisi tekanan yang lebih rendah.

Hal ini memperluas bellow. Akibatnya, tuas penunjuk bermuatan pegas terdorong ke belakang, menggerakkan penunjuk ke kanan. Karena DP menjadi sensitif terhadap suhu cairan. Kompensator suhu bimetal dipasang pada bellow untuk mengimbangi perbedaan tekanan yang dihasilkan oleh perbedaan suhu.

Baca Juga : Jenis Industrial Level Sensor

Kesimpulan

Dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Klasifikasi dan Prinsip Kerja Mechanical Level Indicator”, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

• Mechanical Level Indicator adalah pengukuran level cairan yang merupakan aspek penting dalam banyak industri proses.
• Indikator level mekanis diklasifikasikan sebagai : Gauge Glass, Float Type, Displacer Type, Diaphragm Type, dan Differential Pressure level

Referensi : instrumentationtools.com