Apa itu Turbine Flow Meter?

Apa itu Turbine Flow Meter?

Table of Contents

Apa itu Turbine Flow Meter? Bagaimana Cara Kerjanya? dan Aplikasi yang sesuai dengan cara kerjanya dan di tempat yang seperti apa? mungkin itu adalah beberapa pertanyaan yang sering kali di pertanyakan, disini kami akan membahas dengan lengkap tentang Turbine Flow Meter.

Jadi, Turbine Flow Meter menggunakan roda pada turbin yang berputar bebas untuk mengukur kecepatan fluida, seperti kincir angin mini yang dipasang di aliran aliran. Tujuan dasar dari pengukur aliran turbin adalah untuk membuat elemen turbin yang berputar sebebas mungkin, sehingga tidak ada torsi yang diperlukan untuk mempertahankan putaran turbin.

Jika tujuan ini tercapai, baling baling turbin akan mencapai kecepatan putar (ujung) yang berbanding lurus dengan kecepatan linier fluida, apakah fluida itu gas atau cair:

Apa itu Turbine Flow Meter?
Prinsip Kerja Turbine Flow Meter

Hubungan matematis antara kecepatan fluida dan kecepatan ujung turbin – dengan asumsi kondisi tanpa gesekan – adalah rasio yang ditentukan oleh tangen sudut sudu turbin:

Apa itu Turbine Flow Meter?
Perhitungan Turbine Flow Meter

Untuk sudut sudu 45 derajat, Rasionya adalah 1:1, dengan kecepatan ujung sama dengan kecepatan fluida. Sudut sudu yang lebih kecil (setiap sudu lebih dekat ke paralel dengan vektor kecepatan fluida) menghasilkan kecepatan ujung menjadi proporsi fraksional dari kecepatan fluida.

Baca Juga : Tips Memilih Flow Meter Agar Sesuai Dengan Kebutuhan Anda

Kecepatan ujung turbin cukup mudah untuk dirasakan menggunakan sensor magnetik, menghasilkan pulsa tegangan setiap kali salah satu bilah turbin feromagnetik lewat. Secara tradisional, sensor ini tidak lebih dari sebuah gulungan kawat di dekat magnet stasioner, yang disebut kumparan pickup atau kumparan pick-off karena “mengambil” (merasakan) lewatnya bilah turbin.

Magnetic Flux melalui pusat koil meningkat dan menurun saat bilah turbin baja yang lewat memberikan keengganan yang bervariasi (“resistensi” terhadap fluks magnet), menyebabkan pulsa tegangan sama dalam frekuensi dengan jumlah bilah yang lewat setiap detik. Ini adalah frekuensi sinyal ini yang mewakili kecepatan fluida, dan karena itu laju aliran volumetrik.

Konstruksi Turbine Flow Meter

Sebuah model demonstrasi cut-away dari flow meter turbin ditunjukkan pada foto berikut. Sensor bilah mungkin terlihat menonjol dari bagian atas tabung aliran, tepat di atas roda turbin:

Apa itu Turbine Flow Meter?
Turbine Flow Meter Parts

Perhatikan set baling-baling “pengkondisi aliran” segera sebelum dan sesudah roda turbin di foto. Seperti yang diharapkan, meter aliran turbin sangat sensitif terhadap pusaran dalam aliran aliran fluida proses.

Untuk mencapai akurasi yang tinggi, profil aliran tidak boleh berputar-putar di sekitar turbin, agar roda turbin tidak berputar lebih cepat atau lebih lambat dari yang seharusnya untuk mewakili kecepatan fluida yang mengalir lurus. Panjang pipa lurus minimum 20 diameter pipa di hulu dan 5 diameter pipa di hilir adalah tipikal untuk meter aliran turbin untuk menghilangkan pusaran dari gangguan perpipaan.

Roda gigi mekanis dan kabel yang berputar juga telah digunakan secara historis untuk menghubungkan roda turbin pengukur aliran turbin ke indikator. Desain ini mengalami gesekan yang lebih besar daripada desain elektronik (“pickup coil”), yang berpotensi menghasilkan lebih banyak kesalahan pengukuran (lebih sedikit aliran yang ditunjukkan daripada yang sebenarnya, karena roda turbin diperlambat oleh gesekan).

Namun, satu keuntungan meter aliran turbin mekanis adalah kemampuan untuk mempertahankan total penggunaan gas yang berjalan dengan memutar penghitung gaya odometer sederhana. Desain ini sering digunakan ketika tujuan flow meter adalah untuk melacak total konsumsi bahan bakar gas (misalnya gas alam yang digunakan oleh fasilitas komersial atau industri) untuk penagihan.

Dalam flow meter turbin elektronik, aliran volumetrik berbanding lurus dan linier dengan frekuensi keluaran koil pickup. Kita dapat menyatakan hubungan ini dalam bentuk persamaan:

Apa itu Turbine Flow Meter?
Perhitungan Turbine Flow Meter

Di mana,
f = Frekuensi sinyal keluaran (Hz, setara dengan pulsa per detik)
Q = Laju aliran volumetrik (misalnya galon per detik)
k = faktor “K” dari elemen turbin (misalnya pulsa per galon)

Baca Juga : Apa itu Electromagnetic Flow Meter?

Analisis dimensi menegaskan validitas persamaan ini. Menggunakan satuan GPS (galon per detik) dan pulsa per galon, kita melihat bahwa produk dari dua kuantitas ini memang pulsa per detik (setara dengan siklus per detik, atau Hz):

Apa itu Turbine Flow Meter?
Perhitungan Turbine Flow Meter

Menggunakan aljabar untuk menyelesaikan aliran (Q), kita melihat bahwa hasil bagi frekuensi dan faktor k yang menghasilkan laju aliran volumetrik untuk flow meter turbin:

Apa itu Turbine Flow Meter?
Perhitungan Turbine Flow Meter

Linieritas yang melekat pada flow meter turbin adalah keuntungan luar biasa dibandingkan elemen aliran nonlinier seperti tabung venturi dan pelat orifice karena linearitas ini menghasilkan rasio turndown yang jauh lebih besar untuk pengukuran aliran yang akurat.

Dibandingkan dengan meter tipe orifice umum yang biasanya terbatas pada rasio turndown terbaik 4:1, meter turbin biasanya melebihi rasio turndown 10:1.

Jika frekuensi sinyal pickup secara langsung mewakili laju aliran volumetrik, maka jumlah total pulsa yang terakumulasi dalam rentang waktu tertentu akan mewakili jumlah volume fluida (V) yang melewati meter turbin selama rentang waktu yang sama.

Kita dapat menyatakan ini secara aljabar sebagai produk dari laju aliran rata-rata (Q), frekuensi rata-rata (f), faktor k, dan waktu:

Apa itu Turbine Flow Meter?
Perhitungan Turbine Flow Meter

Cara yang lebih canggih untuk menghitung volume total yang melewati meter turbin memerlukan kalkulus, yang mewakili perubahan volume sebagai integral waktu dari frekuensi sinyal sesaat dan faktor k selama periode waktu dari t = 0 hingga t = T:

Apa itu Turbine Flow Meter?
Perhitungan Turbine Flow Meter

Kita dapat mencapai hasil yang kurang lebih sama hanya dengan menggunakan rangkaian penghitung digital untuk menjumlahkan output pulsa oleh koil pickup dan mikroprosesor untuk menghitung volume dalam unit pengukuran apa pun yang kita anggap tepat.

Baca Juga : Apa itu Ultrasonic Flow Meter

Seperti elemen aliran pelat orifice, standar telah dirancang untuk penggunaan flowmeter turbin sebagai instrumen pengukuran presisi dalam aplikasi aliran gas, khususnya transfer tahanan gas alam.

American Gas Association telah menerbitkan standar yang disebut Laporan #7 yang menetapkan pemasangan pengukur aliran turbin untuk pengukuran aliran gas dengan akurasi tinggi, bersama dengan matematika terkait untuk menghitung laju aliran secara tepat berdasarkan kecepatan turbin, tekanan gas, dan suhu gas.

Kompensasi tekanan dan suhu relevan dengan meter aliran turbin dalam aplikasi aliran gas karena densitas gas merupakan fungsi kuat dari tekanan dan suhu. Roda turbin itu sendiri hanya merasakan kecepatan gas, sehingga faktor-faktor lain ini harus dipertimbangkan untuk menghitung aliran massa secara akurat (atau aliran volumetrik standar; misalnya SCFM).

Dalam aplikasi akurasi tinggi, penting untuk secara individual menentukan faktor k untuk kalibrasi pengukur aliran turbin. Variasi manufaktur dari flow meter ke flow meter membuat duplikasi presisi faktor k menjadi sulit, sehingga pengukur aliran yang ditujukan untuk pengukuran akurasi tinggi harus diuji terhadap “penguji aliran” di laboratorium kalibrasi untuk menentukan faktor k secara empiris.

Jika memungkinkan, cara terbaik untuk menguji faktor k pengukur aliran adalah dengan menghubungkan pengukur ke pengukur di lokasi yang akan digunakan. Dengan cara ini, setiap efek akibat pemipaan sebelum dan sesudah flowmeter akan dimasukkan ke dalam faktor k yang diukur.

Source : InstrumentationTools.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: