Flow Meter Sonar adalah anggota baru dalam pengukur aliran di dunia industri. Prinsip-prinsip pengukuran aliran sonar berbeda dari semua teknologi pengukur aliran konvensional. Flow meter SONAR menggunakan teknik pemrosesan larik berbasis sonar untuk mendengarkan dan menafsirkan medan tekanan yang dihasilkan oleh aliran pipa yang bergejolak.
Sejarah Flow Meter Sonar
Teknologi pengukuran aliran berbasis sonar pertama kali diperkenalkan ke industri minyak dan gas dengan penyebaran pengukur aliran multifase, serat optik-regangan, dan multifase pertama dari Shell Mars Platform pada bulan Oktober 2000. Pengukur sonar regangan serat optik menggunakan sonar berbasis pasif untuk memberikan informasi laju aliran dan komposisi minyak, air, dan campuran gas di lubang bawah tanah, dan campuran gas dan berfungsi sebagai demonstrator teknologi untuk lini produk downhole, serat pengukur aliran serat optik yang tersedia secara komersial saat ini.
Baca Juga : Definisi, Cara Kerja, Aplikasi Turbine Flow Meter
Pada tahun 2004, versi penjepit dari pengukur sonar berbasis regangan diperkenalkan di mana regangan serat optik diganti dengan sensor regangan piezo-strain. Penggunaan penjepit, sensor piezo-regangan memberikan fungsi yang sama seperti sonar serat optik-regangan yang asli dengan manfaat pengurangan biaya dan kompleksitas yang signifikan. Penjepit, regangan piezostrain pengukur aliran sonar telah diterapkan pada berbagai macam campuran fase tunggal dan multifase, mulai dari gas hidrogen, campuran gas / cairan dan bubur dengan kandungan padatan tinggi.
Penambahan pengukur sonar regangan piezo ke pengukur sonar regangan serat optik membantu menetapkan pengukuran aliran sonar sebagai kelas baru teknologi pengukuran aliran industri, dengan berbasis sonar pengukur aliran saat ini digunakan di berbagai industri.
Baca Juga : Prinsip Kerja, Kelebihan, dan Aplikasi Thermal Mass Flow Meter
Prinsip Kerja Flow Meter Sonar
Pengukuran aliran berbasis sonar menggunakan serangkaian sensor, yang disejajarkan secara aksial di sepanjang pipa, untuk mengkarakterisasi kecepatan di mana struktur aliran koheren yang terjadi secara alamiah, berkonveksi melewati susunan sensor menggunakan teknik pemrosesan sonar.
Karena aliran tunggal dan multi-fase biasanya menunjukkan struktur koheren ini, metodologi ini cocok untuk berbagai aplikasi. Gambar 1 mengilustrasikan struktur koheren yang terjadi secara alami, yang dihasilkan sendiri, yang ada dalam aliran proses turbulen fluida Newton. Seperti yang ditunjukkan, kecepatan aksial rata-rata waktu untuk profil kecepatan aliran pipa turbulen adalah fungsi dari posisi radial, dari nol di dinding hingga maksimum di garis tengah pipa.
Aliran di dekat dinding dicirikan oleh gradien kecepatan yang curam dan transisi ke aliran inti yang relatif seragam di dekat pusat pipa. Pusaran turbulen yang terjadi secara alami, yang dihasilkan sendiri, ditumpangkan di atas profil kecepatan rata-rata waktu. Struktur yang koheren ini mengandung fluktuasi dengan magnitudo sekitar 10 persen dari kecepatan aliran rata-rata dan terbawa bersama aliran rata-rata. Pusaran yang dihasilkan di dalam lapisan batas turbulen ini tetap koheren untuk beberapa diameter pipa dan berkonveksi pada, atau mendekati, laju aliran rata-rata volumetrik di dalam pipa.
Baca Juga : Memahami Magnetik Flow Meter
Meskipun deskripsi struktur koheren yang terjadi secara alami ini didasarkan pada pemahaman empiris dan teoretis tentang fluida Newtonian yang bergejolak, mekanisme tambahan berfungsi untuk menghasilkan struktur koheren yang terjadi secara alami yang serupa pada aliran multi-fase non-Newtonian yang lebih umum yang juga berkonveksi pada atau mendekati kecepatan aliran rata-rata volumetrik.
Pengukur aliran berbasis sonar menggunakan kecepatan konveksi struktur koheren (pusaran) di dalam pipa mengalir untuk menentukan laju aliran volumetrik. Algoritme berbasis sonar menentukan kecepatan struktur ini dengan mengkarakterisasi karakteristik frekuensi temporal dan spasial dari bidang aliran. Untuk serangkaian pusaran koheren yang berputar melewati susunan sensor yang tetap, temporal dan konten frekuensi spasial dari fluktuasi tekanan terkait melalui dispersi hubungan dispersi, yang dinyatakan sebagai berikut
V k konveksi = w / (1)
Di mana, k adalah bilangan gelombang, yang didefinisikan sebagai k = 2p / l dalam satuan 1/panjang, w adalah frekuensi temporal dalam rad / detik, dan Vconvect adalah kecepatan konveksi atau kecepatan fase gangguan, dan l adalah panjang gelombang spasial.
Baca Juga : Memahami Vortex Flow Meter
Aliran volumetrik
Aliran Volumetrik Aliran pipa yang bergejolak sangat kompleks. Namun, banyak yang diketahui mengenai sifat statistik aliran tersebut. Aliran pipa turbulen mengandung struktur vortisitas koheren yang menghasilkan sendiri, yang disebut “pusaran turbulen”. Pusaran ini tetap koheren untuk beberapa diameter pipa saat mereka membentuk garis aliran, terurai menjadi pusaran yang lebih kecil dan lebih kecil hingga energinya hilang.
Pengukur aliran SONAR menggunakan teknik pemrosesan array sonar yang matang, untuk mengukur kecepatan pusaran turbulen ini saat melewati serangkaian sensor. Dengan memantau medan tekanan yang terkait dengan pergerakan pusaran turbulen, pengukur aliran SONAR menentukan kecepatan pusaran ini bergerak melewati susunan sensor.
Laju aliran volumetrik ditentukan dengan menggunakan prosedur kalibrasi berdasarkan bilangan Reynolds, yang menghubungkan kecepatan struktur turbulen yang koheren dengan laju aliran volumetrik.
Baca Juga : Perbedaan Coriolis dan Thermal Mass Flow Meter
Pengukuran Komposisi
Pengukur aliran SONAR juga menawarkan kemampuan tambahan untuk memberikan informasi tentang komposisi aliran fase tunggal dan multifase dengan mendeteksi kecepatan perambatan gelombang suara di dalam pipa. Pendekatan ini sangat sinergis dengan pengukur aliran volumetrik SONAR karena pengukuran kecepatan suara dan pengukuran fraksi fase sering kali dapat direkam menggunakan perangkat keras yang sama yang diperlukan untuk pengukuran aliran volumetrik.
Misalnya, dalam campuran dua komponen, dengan pengetahuan tentang densitas dan kecepatan suara dari dua komponen, kecepatan suara yang diukur dapat digunakan untuk menentukan fraksi volumetrik kedua komponen. Pengukuran kecepatan suara dapat digunakan untuk berbagai macam aplikasi, seperti: udara yang terperangkap dalam bubur bubur kertas, bubur polimer, kebasahan uap jenuh, fraksi minyak/air dalam produksi minyak dan gas, dan pemuatan massa partikel yang terperangkap di udara. Kombinasi pengukuran aliran volumetrik dan komposisi ini memberikan tingkat wawasan baru kepada operator tentang proses.
Baca Juga : Definisi, Aplikasi, dan Jenis Variable Area Flow Meter
Batasan dan Kelebihan Flow Meter Sonar
Kemampuan pengukur berbasis sonar untuk memberikan pengukuran laju aliran penjepit yang akurat campuran multifase mendorong evaluasi pengukur sonar untuk campuran gas basah yang dijepit. Selama beberapa tahun terakhir, sonar berbasis penjepit dan regangan telah terbukti mampu memberikan pengukuran laju aliran gas yang akurat dan andal untuk aplikasi gas basah dan kering.
Baca Juga : Definisi, Jenis, dan Perbedaan dari flow sensor
Penerapan pengukur sonar berbasis regangan pada aplikasi gas basah, bagaimanapun, terbatas pada aplikasi tingkat tinggi karena sebagian besar karena laju aliran yang relatif tinggi yang diperlukan untuk akurat dan penentuan tarif yang andal. Pengukur penjepit berbasis regangan mengandalkan gangguan yang digerakkan oleh aliran meregangkan dinding pipa. Amplitudo gangguan tekanan yang digerakkan oleh aliran dan, oleh karena itu, rasio sinyal terhadap noise dari meteran sonar berbasis regangan, biasanya berskala dengan kepala dinamis aliran. Head dinamis aliran, q, didefinisikan sebagai:
Q = ½ rv²
Di mana ρ adalah massa jenis dan v adalah kecepatan aliran rata-rata volumetrik. Biasanya, pengukur sonar penjepit dan piezo-strain memerlukan aliran yang memiliki head dinamis > 500 pascal (Pa). Untuk aplikasi metana 300 psia, kriteria ini menghasilkan laju aliran minimum ~ 30 kaki / detik, atau ~ 4 mmscfd dalam saluran 4 inci.
Kelebihan Flow Meter Sonar
- Tidak ada halangan dalam aliran
- Tidak ada kehilangan tekanan
- Tidak ada penyumbatan
- Biaya rendah
Baca Juga : Definisi dan Cara Instalasi Condensate Pot
Aplikasi Flow Meter Sonar
- Pengolahan Mineral
- Pembangkit Listrik
- Manajemen Kimia
- Pulp dan Kertas
- Produk Konsumen
- Pengolahan Air dan Air Limbah
- Pengolahan Pasir Minyak
Baca Juga : Pentingnya flow meter pada proses kontrol
Kesimpulan
Dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Flow Meter Sonar : Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
- Flow Meter Sonar adalah anggota baru dalam pengukur aliran di dunia industri. Prinsip-prinsip pengukuran aliran sonar berbeda dari semua teknologi pengukur aliran konvensional.
- Teknologi pengukuran aliran berbasis sonar pertama kali diperkenalkan ke industri minyak dan gas dengan penyebaran pengukur aliran multifase, serat optik-regangan, dan multifase pertama dari Shell Mars Platform pada bulan Oktober 2000.
- Pengukuran aliran berbasis sonar menggunakan serangkaian sensor, yang disejajarkan secara aksial di sepanjang pipa, untuk mengkarakterisasi kecepatan di mana struktur aliran koheren yang terjadi secara alamiah, berkonveksi melewati susunan sensor menggunakan teknik pemrosesan sonar.
- Pengukur aliran SONAR menggunakan teknik pemrosesan array sonar yang matang, untuk mengukur kecepatan pusaran turbulen ini saat melewati serangkaian sensor.
- Pengukur aliran SONAR juga menawarkan kemampuan tambahan untuk memberikan informasi tentang komposisi aliran fase tunggal dan multifase dengan mendeteksi kecepatan perambatan gelombang suara di dalam pipa.
Referensi : automationforum.co
