Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Kelebihan Level Sensor Gelembung

Level Sensor Gelembung memiliki variasi yang menarik pada tema pengukuran tekanan hidrostatik langsung ini adalah penggunaan gas pembersih untuk mengukur tekanan hidrostatik dalam bejana berisi cairan. pada kesempatan kali ini kami akan membahas secara detail mengenai level sensor gelembung dari definisi, prinsip kerja, serta kelebihannya.

Prinsip Kerja Level Sensor Gelembung

Level Sensor Gelembung memiliki tabung dengan bukaan di bawah permukaan level cairan. Aliran udara dengan kecepatan tetap melewati tabung dan keluar dari lubang. Tekanan dalam tabung sebanding dengan kedalaman (dan densitas) cairan di atas saluran keluar tabung. Hal ini meniadakan kebutuhan untuk kontak langsung cairan proses dengan elemen penginderaan tekanan, yang dapat menguntungkan jika cairan proses bersifat korosif.

Sistem seperti itu sering disebut sistem tabung gelembung atau tabung celup, nama sebelumnya menggambarkan secara tepat untuk cara membersihkan gelembung gas dari ujung tabung saat terendam dalam cairan proses. Sistem bubbler yang sangat sederhana dapat disimulasikan dengan meniupkan udara secara lembut melalui sedotan ke dalam segelas air, mempertahankan laju gelembung yang keluar dari sedotan sambil mengubah kedalaman ujung sedotan di dalam air:

Definisi, Prinsip Kerja, dan Kelebihan Level Sensor Gelembung

Semakin dalam Anda menenggelamkan sedotan, semakin sulit untuk mengeluarkan gelembung dengan napas Anda. Tekanan hidrostatik air di ujung sedotan diterjemahkan menjadi tekanan udara di mulut Anda saat Anda meniup, karena tekanan udara harus melebihi tekanan air untuk keluar dari ujung sedotan.

Selama laju aliran udara sederhana (tidak lebih dari beberapa gelembung per detik), tekanan udara akan hampir sama dengan tekanan air, memungkinkan pengukuran tekanan air (dan karena itu kedalaman air) pada setiap titik di sepanjang aliran udara. panjang pipa udara. Jika kita memanjangkan sedotan dan mengukur tekanan di semua titik di sepanjang panjangnya, itu akan sama dengan tekanan di ujung sedotan yang terendam (dengan asumsi gesekan yang dapat diabaikan antara molekul udara yang bergerak dan dinding bagian dalam sedotan):

Beginilah cara kerja sistem pengukuran level “bubbler” industri: gas pembersih secara perlahan dimasukkan ke dalam “tabung celup” yang terendam dalam cairan proses, sehingga tidak lebih dari beberapa gelembung gas per detik muncul dari ujung tabung. Tekanan gas di dalam semua titik sistem tubing akan (hampir) sama dengan tekanan hidrostatik cairan di ujung tabung yang terendam.

Setiap alat pengukur tekanan yang disadap di mana saja sepanjang sistem tubing ini akan merasakan tekanan ini dan dapat menyimpulkan kedalaman cairan dalam bejana proses tanpa harus langsung menghubungi cairan proses. Sistem pengukuran level cairan bergaya bubbler sangat berguna ketika cairan proses yang dimaksud sangat korosif, rentan terhadap penyumbatan port sampel, atau dengan cara lain apa pun yang tidak pantas untuk kontak langsung dengan sensor tekanan.

Tidak seperti sensor tekanan yang harus menggunakan diafragma atau elemen penginderaan fleksibel (biasanya logam) lainnya dan oleh karena itu hanya dapat dibuat dari bahan yang terbatas, tabung celup tidak perlu fleksibel dan oleh karena itu dapat dibuat dari bahan apa pun yang mampu menahan cairan proses.

Cairan proses yang sangat korosif sehingga wadah non-logam diperlukan untuk menahannya akan menghalangi kontak langsung dengan pengukur tekanan logam atau pemancar tekanan, tetapi akan mudah diukur dengan sistem gelembung asalkan tabung celup terbuat dari plastik, keramik, atau beberapa bahan lain yang kebal terhadap korosi.

Cairan proses yang sarat dengan padatan sehingga menyumbat setiap port yang tidak mengalir akan menghalangi pengukuran tekanan melalui port sampel dan jalur impuls, tetapi akan mudah diukur dengan sistem bubbler di mana tabung celup terus dibersihkan dengan gas bersih.

Aplikasi pengukuran level di mana kontak langsung dengan sensor tekanan akan membuat akses ke sensor itu tidak nyaman atau bahkan tidak mungkin dibuat jauh lebih praktis dengan menggunakan sistem bubbler, di mana sensor tekanan dapat ditempatkan di mana saja di sepanjang panjang tabung celup dan karenanya mudah ditempatkan di tempat pemeliharaan. personel dapat mengaksesnya.

Aliran gas pembersih yang berlebihan melalui tabung akan menghasilkan tekanan tambahan yang disebabkan oleh penurunan tekanan gesekan sepanjang tabung, menyebabkan instrumen penginderaan tekanan mencatat tinggi secara salah.

Oleh karena itu, detail utama dari setiap sistem tabung gelembung praktis adalah beberapa cara untuk memantau dan mengontrol aliran gas melalui tabung. Sebuah konstruksi umum menggunakan rotameter atau bubbler umpan penglihatan untuk memantau laju aliran gas pembersih, dengan katup jarum untuk membatasi aliran tersebut:

Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Kelebihan Level Sensor Gelembung

Solusi yang lebih canggih untuk masalah laju aliran gas pembersih adalah dengan memasang pengatur aliran sebagai pengganti pengatur tekanan dan katup jarum, suatu mekanisme yang dirancang untuk secara otomatis memantau dan mencekik aliran gas untuk mempertahankan laju pembersihan yang konstan.

Regulator aliran mengkompensasi perubahan tekanan tabung celup dan tekanan pasokan gas, menghilangkan kebutuhan operator manusia untuk menyetel katup jarum secara berkala. Membatasi aliran gas pembersih juga penting jika gas pembersih itu mahal untuk didapatkan. Untuk gas dalam kemasan seperti nitrogen (diperlukan dalam proses yang membutuhkan pembersihan non-reaktif), biaya pembelian tangki gas terkompresi sudah jelas.

Untuk sistem pembersihan udara, biayanya tetap ada, tetapi tidak terlalu jelas: biaya menjalankan kompresor udara untuk menjaga tekanan udara pembersihan terus menerus. Bagaimanapun juga, membatasi laju aliran gas pembersih dalam sistem bubbler menghasilkan manfaat ekonomi selain dari peningkatan akurasi pengukuran.

Seperti semua sistem yang dibersihkan, kriteria tertentu harus dipenuhi agar operasi berhasil. Berikut adalah beberapa di antaranya:

Pasokan gas pembersih harus andal: jika aliran berhenti karena alasan apa pun, pengukuran level tidak akan lagi akurat, dan tabung celup bahkan dapat tersumbat oleh kotoran!
Tekanan pasokan gas pembersih harus selalu melebihi tekanan hidrostatis, jika tidak, rentang pengukuran level akan turun di bawah level cairan sebenarnya.
Aliran gas pembersih harus dipertahankan pada laju yang rendah, untuk menghindari kesalahan penurunan tekanan (yaitu kelebihan tekanan yang diukur karena gesekan gas pembersih melalui tabung).
Gas pembersih tidak boleh bereaksi negatif dengan proses.
Gas pembersih tidak boleh mencemari proses.
Biaya gas pembersih harus masuk akal, karena akan terus dikonsumsi dari waktu ke waktu.

Salah satu artefak pengukuran sistem tabung gelembung adalah sedikit variasi tekanan setiap kali gelembung baru pecah dari ujung tabung. Jumlah variasi tekanan kira-kira sama dengan tekanan hidrostatik fluida proses pada ketinggian yang sama dengan diameter gelembung, yang pada gilirannya kira-kira sama dengan diameter tabung gelembung.

Misalnya, tabung celup berdiameter 1/4 inci akan mengalami osilasi tekanan dengan amplitudo puncak ke puncak sekitar 1 4 inci ketinggian cairan proses. Frekuensi osilasi tekanan ini, tentu saja, akan sama dengan kecepatan keluarnya masing-masing gelembung dari ujung tabung celup. Biasanya, ini adalah variasi kecil jika dipertimbangkan dalam konteks tinggi cairan yang diukur di dalam bejana.

Osilasi tekanan sekitar 1/4 inci dibandingkan dengan rentang pengukuran 0 hingga 10 kaki, misalnya, hanya sekitar 0,2% rentang. Pemancar tekanan modern memiliki kemampuan untuk “menyaring” atau “melembabkan” variasi tekanan dari waktu ke waktu, yang merupakan fitur yang berguna untuk meminimalkan efek variasi tekanan tersebut terhadap kinerja sistem.

Cara untuk membantu meminimalkan efek ini adalah dengan menempatkan lekukan kecil berbentuk V di ujung tabung celup, untuk membantu gelembung keluar pada ukuran yang lebih kecil dari diameter tabung:

Tidak ada bagian bergerak yang terkait dengan bubbler udara, yang membuatnya kurang intensif perawatannya dibandingkan kebanyakan metode pengukuran level lainnya. Satu-satunya bagian dari sensor yang bersentuhan dengan cairan adalah tabung gelembung yang akan ditentukan pada tahap desain agar kompatibel secara kimiawi dengan bahan yang levelnya akan diukur.

Metode pengukuran level ini menguntungkan di area berbahaya karena tidak ada komponen listrik yang bersentuhan langsung dengan cairan. Pompa atau kompresor yang digunakan untuk menyediakan pasokan udara yang stabil dapat ditempatkan jauh di area yang tidak berbahaya.

Baca Juga : 5 Cara Kerja Ultrasonic Level Sensor

Sistem gelembung udara adalah pilihan yang baik untuk tangki terbuka pada tekanan atmosfer; mereka dapat dibangun sehingga udara bertekanan tinggi dialirkan melalui katup bypass untuk mengeluarkan padatan yang dapat menyumbat tabung gelembung. Teknik ini pada dasarnya adalah ‘membersihkan diri’. Sangat direkomendasikan untuk aplikasi pengukuran level cairan di mana teknik ultrasonik, pelampung, atau gelombang mikro terbukti tidak dapat diandalkan.

Gambar: Diagram sederhana untuk mendemonstrasikan sistem pengukuran tingkat gelembung udara

Sistem gelembung udara digunakan dalam industri penyimpanan bahan bakar, meskipun dalam jumlah kecil, tetapi sedang dihapus demi pengukur servo dan sistem radar. Hal ini sebagian karena persyaratan khusus untuk pemeliharaan sistem gelembung udara ini. Ini juga sebagian karena akurasi pengukuran berada di urutan ±10 mm. Oleh karena itu, gelembung udara tidak dianggap seakurat pengukur servo atau radar.

Meski disebut ‘air bubblers’, sistem ini tidak terbatas hanya memanfaatkan udara. Faktanya, untuk pengukuran cairan bensin dan zat dalam ruang lingkup, biasanya menggunakan nitrogen sebagai pengganti udara. Ini adalah gas yang lebih disukai karena, di antara alasan lainnya, setelah menggelegak melalui cairan penyimpanan yang mudah terbakar, ia mengendap di atas permukaan, menyediakan selimut nitrogen. Ini penting jika tangki terbuka karena akan membantu mencegah keluarnya uap yang mudah terbakar.

Aplikasi Level Sensor Gelembung

Mencapai pengukuran level cairan dalam tangki menggunakan pemancar tekanan untuk mengukur tekanan yang dibuat oleh berat cairan. Fitur utama dari metode ini adalah penggunaan tabung berdiameter kecil (biasanya “) yang dipasang di tangki untuk memungkinkan pengukuran tekanan dilakukan di bagian atas tangki, menghilangkan titik kebocoran potensial di bagian bawah tangki.

Keuntungan dan kerugian Level Sensor Gelembung

Gelembung udara memiliki sejumlah bagian bergerak yang membutuhkan perawatan. Bagian ini termasuk katup yang mengisolasi suplai gas ke tangki untuk menggelegak. Selain pemeliharaan katup fisik, ada sejumlah bagian elektro-mekanis dari sistem yang memerlukan pemeliharaan, misalnya aktuator untuk mengontrol pembukaan dan penutupan katup atau kompresor.

Keuntungan dari sistem bubbler, dari sudut pandang perawatan, adalah bahwa pekerjaan yang diperlukan tidak berada di sisi tangki, sehingga mengurangi waktu pemaparan pekerja pemeliharaan terhadap bensin yang disimpan di dalam tangki.

Ada sejumlah masalah yang diketahui dengan sistem bubbler. Masalah operasional dapat ditemui jika terjadi kehilangan atau penurunan tekanan bubbler. Hal ini dapat mengakibatkan penurunan akurasi dalam pengukuran level atau bahkan kerugian total dalam pengukuran. Dari perspektif warisan, ketersediaan suku cadang untuk jenis sistem ini menjadi masalah karena sistem tidak lagi diproduksi dengan stok komponen ‘pembelian terakhir kali’ semakin menipis.

Kesimpulan

dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu mengenai “Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Kelebihan Level Sensor Gelembung” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

Level Sensor Gelembung memiliki variasi yang menarik pada tema pengukuran tekanan hidrostatik langsung ini adalah penggunaan gas pembersih untuk mengukur tekanan hidrostatik dalam bejana berisi cairan.
Level Sensor Gelembung memiliki tabung dengan bukaan di bawah permukaan level cairan. Aliran udara dengan kecepatan tetap melewati tabung dan keluar dari lubang. Tekanan dalam tabung sebanding dengan kedalaman (dan densitas) cairan di atas saluran keluar tabung.
Mencapai pengukuran level cairan dalam tangki menggunakan pemancar tekanan untuk mengukur tekanan yang dibuat oleh berat cairan.
Keuntungan dari sistem bubbler, dari sudut pandang perawatan, adalah bahwa pekerjaan yang diperlukan tidak berada di sisi tangki, sehingga mengurangi waktu pemaparan pekerja pemeliharaan terhadap bensin yang disimpan di dalam tangki.
Ada sejumlah masalah yang diketahui dengan sistem bubbler. Masalah operasional dapat ditemui jika terjadi kehilangan atau penurunan tekanan bubbler. Hal ini dapat mengakibatkan penurunan akurasi dalam pengukuran level atau bahkan kerugian total dalam pengukuran.

Referensi : instrumentationtools.com

2,051