Sensor Level Hidrostatik : Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi

Sensor Level Hidrostatik : Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi

Table of Contents

Sensor Level Hidrostatik menggunakan Sensor tekanan hidrostatik yang dapat digunakan untuk mendeteksi tingkat antarmuka liquidivitas, jika dan hanya jika tinggi total cairan tidak pernah turun ke kisaran penginderaan instrumen tingkat antarmuka.

Pengertian Pengukuran Level Hidrostatik

Sensor level hidrostatik mengukur tekanan hidrostatik yang sebanding dengan ketinggian cairan yang diukur. Terdiri dari sel pengukur tekanan, baja tahan karat atau diafragma bahan lain dari sensor bereaksi terhadap perubahan level. Gaya yang diberikan oleh diafragma diubah oleh sensor level menjadi sinyal keluaran listrik analog.

Ini sangat penting karena setiap instrumen level berbasis hidrostatik tunggal tidak dapat membedakan antara level antarmuka yang berubah dan level total yang berubah dalam rentang yang sama, dan oleh karena itu yang terakhir harus diperbaiki untuk mengukur yang pertama. Salah satu cara untuk memastikan kondisi ini adalah dengan memperbaiki ketinggian cairan total ke beberapa nilai konstan dengan menggunakan pipa pelimpah, dan memastikan aliran pembuangan selalu lebih kecil dari aliran masuk (memaksa beberapa aliran untuk selalu melalui pipa pelimpah). Strategi ini secara alami cocok untuk proses pemisahan, di mana campuran cairan ringan dan berat dipisahkan oleh densitasnya yang berbeda:

Sensor Level Hidrostatik : Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi
Pengukuran Tingkat Antarmuka Hidrostatik

Di sini kita melihat aplikasi praktis untuk pengukuran level antarmuka cair-cair. Jika tujuannya adalah untuk memisahkan dua cairan dengan densitas yang berbeda satu sama lain, kita hanya membutuhkan cairan ringan untuk keluar dari pipa luapan dan hanya cairan berat untuk keluar dari pipa pembuangan. Ini berarti kita harus mengontrol level antarmuka untuk tetap berada di antara dua titik perpipaan di kapal. Jika antarmuka melayang terlalu jauh ke atas, cairan berat akan dibawa ke pipa luapan; dan jika kita membiarkan antarmuka melayang terlalu jauh ke bawah, cairan ringan akan mengalir keluar dari pipa pembuangan. Langkah pertama dalam mengendalikan setiap variabel proses adalah mengukur variabel itu, dan di sini kita dihadapkan pada kebutuhan untuk mengukur titik antarmuka antara cairan ringan dan berat.

Cara lain untuk mengatasi masalah variasi ketinggian cairan total adalah dengan menggunakan kaki kompensasi yang terletak pada titik di kapal di bawah ketinggian cairan total. Dalam contoh ini, pemancar dengan segel jarak jauh digunakan:

Sensor Level Hidrostatik : Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi
Rumus Pengukuran Tingkat antarmuka hidrostatik

Karena kedua sisi pemancar tekanan diferensial “melihat” tekanan hidrostatik yang dihasilkan oleh kolom cairan di atas titik sambungan atas (γ2h3), istilah ini secara alami dibatalkan. Hasilnya adalah ketinggian cairan total menjadi tidak relevan, asalkan tetap di atas titik sambungan atas:

  • (γ1h1 + 2h2 + 2h3) (γ4h4 + 2h3)
  • 1h1 + 2h2 + 2h3 4h4 2h3
  • 1h1 + 2h2 4h4

Tekanan hidrostatik pada kaki kompensasi adalah konstan (γ4h4 = Konstan), karena fluida pengisi tidak pernah berubah densitas dan tinggi kaki kompensasi tidak pernah berubah. Ini berarti tekanan yang dirasakan pemancar akan berbeda dari pemancar yang tidak dikompensasi hanya dengan offset konstan, yang mungkin “dikalibrasi” sehingga tidak berdampak pada pengukuran:

1h1 + 2h2 Konstanta

Pada awalnya, mungkin tampak seolah-olah menentukan titik kalibrasi (nilai kisaran bawah dan atas: LRV dan URV) untuk pemancar tingkat antarmuka hidrostatik sangat sulit mengingat semua tekanan berbeda yang terlibat. Teknik pemecahan masalah yang direkomendasikan untuk diterapkan di sini adalah eksperimen pikiran, di mana kita membayangkan seperti apa prosesnya akan “terlihat” pada kondisi nilai kisaran rendah dan pada kondisi nilai kisaran atas, menggambar dua ilustrasi terpisah:

Sensor Level Hidrostatik : Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi
Rumus Pengukuran Tingkat Antarmuka

Misalnya, kita harus mengkalibrasi pemancar tekanan diferensial untuk mengukur tingkat antarmuka antara dua cairan yang memiliki gravitasi spesifik masing-masing 1,1 dan 0,78, selama rentang 3 kaki. Pemancar dilengkapi dengan segel jarak jauh, masing-masing berisi cairan pengisi halokarbon dengan berat jenis 1,09. Tata letak fisik sistem adalah sebagai berikut:

Sensor Level Hidrostatik : Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi
Kalkulasi Perhitungan Pengukuran Antarmuka

Sebagai langkah pertama dalam “eksperimen pemikiran” kami, kami membayangkan seperti apa prosesnya dengan antarmuka di tingkat LRV, menghitung tekanan hidrostatik yang terlihat di setiap sisi pemancar. Untuk ini saya sarankan untuk membuat sketsa diagram sederhana yang menunjukkan seperti apa level cairan dengan antarmuka pada titik LRV, sehingga dimensi ketinggian setiap lapisan cairan menjadi jelas:

Sensor Level Hidrostatik : Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi
LRV Interface Level Condition

Kami mengetahui dari eksplorasi kami sebelumnya tentang pengaturan ini bahwa setiap tekanan hidrostatik yang dihasilkan dari level cairan di atas lokasi segel jarak jauh atas tidak relevan dengan pemancar, karena “terlihat” di kedua sisi pemancar dan dengan demikian dibatalkan. Yang harus kita lakukan, kemudian, adalah menghitung tekanan hidrostatik seolah-olah tingkat cairan total berhenti pada titik sambungan diafragma atas itu.

Pertama, menghitung tekanan hidrostatik “terlihat” di port tinggi pemancar:

  • Phigh = 4,5 kaki cairan berat + 4,5 kaki cairan ringan
  • Phigh = 54 inci cairan berat + 54 inci cairan ringan
  • Phigh ”W.C. = (54 inci cairan berat)(1.1) + (54 inci cairan ringan)(0.78)
  • Phigh ”W.C. = 59,4 ”W.C. + 42.12 ”W.C.
  • Phigh = 101,52 ”W.C.
  • Selanjutnya, menghitung tekanan hidrostatik “terlihat” di port rendah pemancar:
  • Plow = 9 kaki cairan pengisi
  • Plow = 108 inci cairan pengisi
  • Plow ”W.C. = (108 inci cairan pengisi)(1.09)
  • Plow = 117,72 ”W.C.

Tekanan diferensial yang diterapkan pada pemancar dalam kondisi ini adalah perbedaan antara tekanan port tinggi dan rendah, yang menjadi nilai rentang bawah (LRV) untuk kalibrasi:

PLRV = 101.52 ”W.C. − 117.72 ”W.C. = −16.2 ”W.C.

Sebagai langkah kedua dalam “eksperimen pikiran” kami, kami membayangkan seperti apa prosesnya dengan antarmuka di tingkat URV, menghitung tekanan hidrostatik yang terlihat di setiap sisi pemancar. Sekali lagi, membuat sketsa diagram sederhana tentang seperti apa lapisan cair dalam kondisi ini membantu kita memvisualisasikan skenario:

Sensor Level Hidrostatik : Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi
URV Interface Level Condition
  • Phigh = 7,5 kaki cairan berat + 1,5 kaki cairan ringan
  • Phigh = 90 inci cairan berat + 18 inci cairan ringan
  • Phigh ”W.C. = (90 inci cairan berat)(1.1) + (18 inci cairan ringan)(0.78)
  • Phigh ”W.C. = 99 ”W.C. + 14,04 ”W.C.
  • Phigh = 113,04 ”W.C.

Tekanan hidrostatik kaki kompensasi sama persis seperti sebelumnya: 9 kaki cairan pengisi memiliki berat jenis 1,09, yang berarti tidak perlu menghitungnya lagi. Ini masih akan menjadi kolom air 117,72 inci. Jadi, tekanan diferensial pada titik URV adalah:

PURV = 113,04 ”W.C. 117,72 ”W.C. = 4.68 ”W.C.

Dengan menggunakan dua nilai tekanan ini dan beberapa interpolasi, kami dapat menghasilkan tabel kalibrasi 5 titik (dengan asumsi rentang sinyal keluaran pemancar 4-20 mA) untuk sistem pengukuran level antarmuka ini:

Sensor Level Hidrostatik : Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi
Perhitungan Tingkat Antarmuka

Ketika tiba saatnya untuk mengkalibrasi bangku instrumen ini di toko, cara termudah untuk melakukannya adalah dengan mengatur dua diafragma jarak jauh di meja kerja (pada tingkat yang sama), kemudian menerapkan tekanan kolom air 16,2 hingga 4,68 inci ke diafragma segel jarak jauh rendah dengan diafragma lain pada tekanan atmosfer untuk mensimulasikan kisaran tekanan diferensial negatif yang diinginkan.

Pembaca yang lebih cenderung matematis akan melihat bahwa rentang instrumen ini (Span = URV LRV) sama dengan rentang level antarmuka (3 kaki, atau 36 inci) dikalikan dengan perbedaan gravitasi spesifik (1,1 0,78):

Rentang di ”W.C. = (36 inci)(1.1 0.78)

Rentang = 11,52 ”W.C.

Melihat dua ilustrasi “eksperimen pikiran” kami, kami melihat bahwa satu-satunya perbedaan antara kedua skenario adalah jenis pengisian cairan di wilayah 3 kaki antara tanda LRV dan URV. Oleh karena itu, satu-satunya perbedaan antara tekanan pemancar dalam dua kondisi tersebut adalah perbedaan ketinggian dikalikan dengan perbedaan kerapatan. Ini bukan hanya cara yang mudah bagi kami untuk dengan cepat menghitung rentang pemancar yang diperlukan, tetapi juga merupakan cara bagi kami untuk memeriksa pekerjaan kami sebelumnya: kami melihat bahwa perbedaan antara tekanan LRV dan URV memang perbedaan 11,52 inci air kolom seperti yang diprediksi oleh metode ini.

Baca Juga : Apa itu Submersible Pressure Transmitter?

Aplikasi Sensor Level Hidrostatik

Untuk pengukuran tingkat hidrostatik yang akurat, berat spesifik produk dalam tangki atau bejana serta gravitasi harus diperhitungkan. Transduser tekanan hidrostatik lebih disukai untuk digunakan di mana kerapatan cairan konstan.

Aplikasi industri umum pengukuran tingkat transduser tekanan hidrostatik adalah sebagai berikut:

  • Kontrol level di tangki atau bejana tekan
  • Pengukuran level di tangki industri terbuka ke atmosfer atau berventilasi
  • Penghentian dan penyalaan pompa yang bergantung pada level di pipa terbuka di sektor air dan air limbah
  • Dosis dan distribusi cairan dalam proses
  • Otomatisasi proses kontrol level dalam industri dan transmisi informasi

Sensor tekanan ini digunakan dalam proses di industri kimia dan petrokimia (kimia), industri makanan (air, minuman, susu), industri air (air dan air limbah), lingkungan dan industri pembuatan kapal (air laut).

Baca Juga : Cara menentukan sensor level yang tepat untuk aplikasi anda

Manfaat Sensor Level Hidrostatik

  • Keamanan pabrik maksimum yang disediakan oleh sel pengukur Contite tahan kondensat yang unik
  • Sel contite menawarkan reproduktifitas yang sangat baik dan stabilitas jangka panjang bahkan setelah guncangan suhu
  • Sel keramik memiliki kompatibilitas kimia yang sangat baik dan stabilitas mekanis yang tinggi berkat keramik 99,9% yang sangat murni
  • Membran keramik yang kuat dengan deteksi kerusakan membran terintegrasi – juga cocok untuk aplikasi vakum

Baca Juga : Jenis Level Gauge Pada Industri

Kelebihan Sensor Level Hidrostatik

Probe level hidrostatik menggunakan teknologi pengukuran yang telah terbukti, karena menawarkan banyak keuntungan, termasuk:

  • Pengukuran yang andal dan akurat
  • Tidak sensitif terhadap busa dan viskositas
  • Tidak tergantung pada konstanta dielektrik cairan
  • Mudah dipasang
  • Bekerja bahkan di hadapan agitator
  • Kompatibel dengan struktur tangki internal apa pun

Baca Juga : Prinsip Kerja Pengukuran Konduktif Level

Kekurangan Sensor Level Hidrostatik

Sensor level hidrostatik hanya bekerja pada cairan. Pemancar tingkat hidrostatik menawarkan pengukuran melalui kontak dengan cairan yang akan diukur.

  • Pengukuran tergantung pada densitas cairan yang akan diukur dan tekanan di dalam bejana.
  • Perawatan rutin diperlukan untuk membersihkan membran sensor untuk mencegah endapan dan kotoran. Solusi pengukuran level dengan diafragma flush atau koneksi higienis menghindari pembuatan zona retensi.
  • Bekerja pada pemancar level mungkin perlu mengosongkan tangki. Sistem pengukuran level dengan katup bola terintegrasi menghindari masalah ini.
  • Sensor level dapat dilepas tanpa mengosongkan tangki.

Baca Juga : Prinsip Kerja Float Level Switch

Bagaimana Cara Memilih Sensor Level Hidrostatik?

untuk memilih sensor tekanan hidrostatik, penting untuk mengetahui parameter berikut:

  • Sifat cairan (air, susu, minyak, bahan kimia, …)
  • Kepadatan produk
  • Korosifitas dan abrasivitas proses
  • Ketinggian cairan (rentang pengukuran)
  • Jenis tangki (atmosfer atau bertekanan)
  • Tekanan dalam tangki
  • Suhu cairan
  • Jenis koneksi proses (bergelang, disekrup, higienis…)
  • Tampilan lokal atau jarak jauh
  • Indeks perlindungan

Pilihan sensor level akan tergantung pada komponen ini. Skala sel pengukur sensor, bahan konstruksi seperti baja tahan karat, hastelloy C, monel harus disesuaikan untuk menjamin tampilan pengukuran yang andal dan akurat dari waktu ke waktu.

Sumber : InstrumentationTools.com | www.fujielectric.fr | www.endress.com

Share With Your Friends :

Share on linkedin
LinkedIn
Share on email
Email
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on telegram
Telegram

you may also enjoy these articles: