Flow Measurement

Prinsip Kerja, dan Jenis Positive Displacement Flow Meter

Positive Displacement Flow Meter adalah pengukur yang tidak memerlukan catu daya untuk beroperasi dan tidak ada pipa hulu atau hilir langsung untuk instalasi. Mereka sangat cocok untuk pengukuran aliran cairan kental, seperti minyak, bahan bakar, dan pelarut, yang sulit diukur dengan jenis pengukur aliran lainnya.

Positive Displacement Flow Meter paling banyak digunakan di meteran air rumah, dengan jutaan unit ini diproduksi setiap tahun. Pengukur aliran volumetrik dapat digunakan untuk cairan bersih, sanitasi, dan korosif seperti air dan makanan, serta beberapa gas. Pengukur ini sering kali paling sesuai ketika akurasi tinggi dengan harga yang wajar diperlukan.

Prinsip Kerja Positive Displacement Flow Meter

Positive Displacement Flow Meter adalah satu-satunya teknologi pengukuran aliran yang secara langsung mengukur volume fluida yang melewati pengukur. Pengukur aliran volumetrik melakukan hal ini dengan mencegat fluida secara berulang kali untuk mengukur laju alirannya. Proses ini dapat dianggap seperti mengisi ember berulang kali dengan cairan sebelum menuangkan isinya ke hilir. Berapa kali ember diisi dan dikosongkan menunjukkan laju aliran melalui pengukur aliran. Ada banyak geometri pengukur aliran volumetrik yang tersedia.

Prinsip Kerja Positive Displacement Flow Meter

Retensi biasanya dicapai dengan menggunakan komponen berputar yang membentuk segel bergerak antara satu sama lain dan / atau badan pengukur aliran. Pada sebagian besar desain, bagian yang berputar memiliki toleransi yang ketat sehingga segel ini mencegah fluida melewati flowmeter tanpa diukur (sloshing). Pada beberapa desain flowmeter volumetrik, bantalan digunakan untuk menopang bagian yang berputar. Rotasi dapat dirasakan secara mekanis atau dengan mendeteksi gerakan bagian yang berputar. Semakin banyak fluida yang mengalir, bagian yang berputar akan berputar lebih cepat secara proporsional. Pemancar memproses sinyal yang dihasilkan oleh rotasi untuk menentukan laju aliran fluida. Beberapa pengukur aliran volumetrik memiliki register mekanis yang menunjukkan laju aliran total pada tampilan lokal.

Baca Juga : Fungsi Flow Meter dan Bagaimana Cara Memilihnya

Fitur Positive Displacement Flow Meter

Cocok untuk ukuran saluran yang lebih kecil, laju aliran rendah, viskositas tinggi, dan durasi yang lama, terutama untuk oli. Kerugiannya adalah ada bagian yang bergerak yang harus dipakai, perlu perawatan, lebih banyak kotoran, dan tidak diperbarui seperti teknologi lain dengan protokol baru, dll.

  • Akurasi: Salah satu manfaat utama menggunakan pengukur aliran PD adalah akurasi tinggi yang mereka tawarkan, akurasi tinggi dari komponen internal berarti menjaga jarak antara permukaan penyegelan seminimal mungkin. Semakin kecil jarak bebas ini, semakin tinggi akurasi yang terkait dengannya. Hanya cairan yang dapat melewati segel ini yang tidak diperhitungkan, ini disebut “bypass” atau “sloshing”.
  • Jangkauan dan pengulangan: Manfaat lain adalah bahwa pengukur aliran dapat menangani berbagai macam viskositas, dan tidak jarang mengalami tingkat akurasi yang lebih tinggi saat menangani cairan dengan viskositas tinggi, hanya karena pengurangan bypass. Saat mempertimbangkan dan membandingkan akurasi flowmeter, penting untuk memahami “linearitas”; yaitu, kemampuan meteran untuk secara akurat mengukur seluruh rasio regulasi, dan “pengulangan”, yaitu kemampuan untuk tetap akurat selama beberapa siklus. Ini adalah area lain di mana pengukur aliran PD unggul, dengan pengulangan 0,02% dan linearitas 0,5% menjadi standar.
  • Keandalan: Jika pengukur aliran yang tepat dipilih untuk suatu aplikasi, maka dapat diharapkan untuk beroperasi dengan baik selama bertahun-tahun. Pengukur sering dikirim untuk perbaikan dan kalibrasi ulang yang telah berada di lapangan selama 10 dan terkadang 20 tahun penggunaan terus menerus. Keandalan ini sebagian besar disebabkan oleh fakta bahwa teknologi yang telah terbukti sama telah digunakan selama lebih dari 60 tahun, memungkinkan kemajuan besar difokuskan pada tribologi dan mencapai akurasi yang diperlukan dengan biaya yang wajar.
  • Perawatan yang rendah: Tingkat perawatan yang disarankan sangat dipengaruhi oleh aplikasi. Misalnya, jika pengukur aliran menangani fluida dengan sifat pelumas (misalnya oli), perawatan rutin dapat dihilangkan. Namun, jika fluida memiliki sifat pelumasan yang buruk, maka yang terbaik adalah mendiskusikan persyaratan perawatan dengan distributor Anda.

Sangat jarang terjadi bahwa perawatan pada pengukur aliran perpindahan positif lebih sering daripada peralatan lain dalam sistem yang sama dan dapat dijadwalkan pada waktu yang sama, sehingga meminimalkan waktu henti.

Jenis Positive Displacement Flow Meter

Pengoperasian pengukur aliran volumetrik (PD) terdiri atas pemisahan cairan ke dalam kenaikan yang diukur secara tepat dan terus bergerak. Setiap segmen dihitung oleh register koneksi. Karena setiap kenaikan mewakili volume diskrit, unit perpindahan positif sangat populer dalam aplikasi batching dan akuntansi otomatis. Pengukur aliran volumetrik ideal untuk mengukur aliran cairan kental atau di mana sistem instrumentasi mekanis sederhana diperlukan.

Baca Juga : Definisi dan Perhitungan Flow Rate

PD Flow Meter untuk cairan atau pengukur cakram bab-aksi

Pengukur cakram bab-aksi adalah jenis pengukur PD yang paling umum. Mereka digunakan sebagai meteran air perumahan di seluruh dunia. Saat air mengalir melalui ruang pengukuran, hal itu menyebabkan cakram berosilasi (gerakan bab), yang memutar poros, yang memutar magnet. Magnet ini digabungkan ke register mekanis atau pemancar pulsa. Karena pengukur menangkap jumlah cairan yang tetap setiap kali spindel berputar, laju aliran sebanding dengan kecepatan putaran spindel.

Oscillating piston flowmeter

Pengukur aliran piston berosilasi biasanya digunakan dalam layanan cairan kental, seperti pengukuran oli pada dudukan uji mesin, di mana rasio regulasi tidak penting. Pengukur ini juga digunakan dalam layanan air perumahan dan dapat melewatkan sejumlah kotoran, seperti kerak pipa dan pasir halus (misalnya -200 mesh atau -74 mikron), tetapi tidak untuk partikel besar atau padatan abrasif.

Baca Selengkapnya : Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Kelebihan Oscillating Piston Flow Meter

Elliptical Gear & Convex Angle Gauges

Pengukur debit parsial roda gigi elips menggunakan dua roda gigi halus, satu dipasang secara horizontal dan yang lainnya secara vertikal, dengan roda gigi menyatu di ujung roda gigi vertikal dan bagian tengah roda gigi horizontal. Kedua rotor berputar relatif satu sama lain, sehingga menciptakan intersepsi pada celah berbentuk bulan sabit antara rumah dan roda gigi. Alat pengukur ini bisa sangat akurat jika selip antara rumah dan roda gigi dijaga agar tetap kecil. Jika viskositas fluida proses lebih besar dari 10 centipoise dan laju aliran lebih besar dari 20% dari kapasitas pengenal, akurasi 0,1% AR dapat diperoleh. Pada laju aliran yang lebih rendah dan viskositas yang lebih rendah, selip meningkat dan akurasi menurun hingga 0,5% AR atau kurang.

Helical Meter

Helical Meter adalah perangkat volumetrik yang menggunakan dua roda gigi heliks miring secara radial untuk terus menerus menjebak fluida proses saat mengalir. Aliran memaksa roda gigi heliks untuk berputar di bidang pipa. Sensor optik atau magnetik digunakan untuk mengkodekan urutan pulsa yang sebanding dengan kecepatan rotasi roda gigi heliks. Gaya yang diperlukan untuk memutar heliks relatif rendah, sehingga menghasilkan penurunan tekanan yang relatif rendah dibandingkan dengan instrumen PD lainnya.

Pompa Pengukur

Pompa pengukur adalah instrumen PD yang juga mentransfer energi kinetik ke fluida proses. Ada tiga desain dasar: peristaltik, piston, dan diafragma. Pompa peristaltik bekerja dengan menekan tabung plastik secara sistematis melalui jari atau bubungan ke dalam rumah, yang juga digunakan untuk memosisikan tabung. Pompa pengukur ini digunakan di laboratorium, berbagai aplikasi medis, sebagian besar sistem pengambilan sampel lingkungan, dan untuk mengeluarkan larutan hipoklorit. Tabung dapat berupa karet silikon atau, jika bahan yang lebih tahan korosi diperlukan, tabung PTFE dapat digunakan.

Pompa piston memberikan volume cairan yang tetap pada setiap langkah “keluar” dan volume cairan yang tetap ke dalam ruang pada setiap langkah “masuk”. Katup periksa mencegah fluida mengalir ke belakang. Seperti halnya semua pompa perpindahan positif, pompa piston menghasilkan aliran yang berdenyut. Untuk meminimalkan denyut, beberapa piston atau bejana peredam denyut dipasang. Karena toleransi yang ketat dari piston dan liner silinder, mekanisme pembilasan harus disediakan dalam aplikasi abrasif. Ukuran pompa piston tergantung pada perpindahan piston serta tekanan aliran dan pelepasan yang diperlukan. Pilih katup periksa (atau dalam aplikasi kritis, katup periksa ganda) untuk mencegah aliran balik.

Gas-positive displacement flow meters

Pengukur aliran gas PD beroperasi dengan menghitung volume cut-off gas yang melewatinya, mirip dengan cara pengukur aliran PD beroperasi pada cairan. Perbedaan utamanya adalah bahwa gas dapat dimampatkan.

Pengukur gas diafragma paling sering digunakan untuk mengukur aliran gas alam, terutama untuk konsumsi meteran rumah tangga. Meteran ini terbuat dari aluminium cor dengan diafragma karet yang dilapisi kain. Meteran terdiri dari empat ruang: dua ruang diafragma di sisi saluran masuk dan keluar dan ruang saluran masuk dan keluar di badan meteran. Aliran gas melalui meteran menciptakan perbedaan tekanan antara dua ruang diafragma melalui ruang diafragma di sisi saluran masuk kompresi dan ruang diafragma di sisi saluran keluar ekspansi. Tindakan ini secara bergantian mengosongkan dan mengisi keempat ruang. Katup geser di bagian atas instrumen secara bergantian bekerja pada ruang dan menyinkronkan aksi diafragma, serta mekanisme engkol yang mengoperasikan register instrumen.

Baca Juga : Definisi, Jenis, dan Aplikasi Mechanical Flow Meter

Bagaimana cara menggunakan pengukur aliran volumetrik?

Pengukur aliran perpindahan positif mengukur aliran volumetrik cairan dalam jaringan pipa, seperti air, hidrokarbon, cairan kriogenik, dan bahan kimia. Beberapa desain dapat mengukur aliran gas, meskipun aplikasi aliran cairan lebih umum. Dalam layanan cairan, peningkatan viskositas mengurangi slip dan meningkatkan penurunan tekanan melalui flowmeter. Anehnya, dalam kondisi aliran rendah untuk pengukur aliran volumetrik tertentu, akurasi sebenarnya dapat meningkat ketika viskositas meningkat dan selip berkurang.

Penurunan tekanan yang lebih besar di seluruh flow meter dapat membuat bearing dan/atau seal aus dan/atau rusak sebelum waktunya. Oleh karena itu, sebagian besar pengukur aliran perpindahan positif memiliki spesifikasi penurunan tekanan maksimum yang dirancang untuk membatasi keausan bantalan pengukur aliran perpindahan positif ke tingkat yang wajar. Mengoperasikan meteran di atas batas penurunan tekanan meteran dapat mengakibatkan keausan bearing prematur dan kegagalan meteran yang dahsyat. Perhatikan bahwa ukuran flowmeter dapat ditingkatkan untuk mengurangi penurunan tekanan dalam aplikasi ini. Hal ini dapat meningkatkan biaya secara signifikan, tetapi kegagalan untuk memenuhi spesifikasi ini mungkin lebih mahal pada beberapa aplikasi.

Hati-hati, karena permukaan penyegelan yang rusak dapat meningkatkan selip dan mengurangi akurasi pengukuran. Menggunakan flowmeter perpindahan positif dalam cairan abrasif atau kotor dapat menyebabkan masalah perawatan karena potensi kerusakan pada permukaan penyegelan, kerusakan bantalan, dan / atau penyumbatan flowmeter. Filter mungkin diperlukan untuk menghilangkan kotoran.

Saat menggunakan pengukur aliran volumetrik, pastikan gelembung udara dihilangkan dari aliran fluida. Pengukuran aliran yang dilakukan dengan adanya gelembung udara akan lebih tinggi daripada aliran cairan yang sebenarnya karena volume gelembung diukur seolah-olah merupakan volume cairan tertentu. Oleh karena itu, keberadaan gelembung udara dan (terutama) keberadaan gelembung udara dalam jumlah yang bervariasi dapat mempengaruhi pengukuran aliran yang terkait dengan pengukur aliran volumetrik. Penghilang gas mungkin diperlukan untuk menghilangkan gelembung udara dan mengurangi masalah ini.

Pengukur aliran dapat digunakan untuk cairan yang bersih, sanitasi, dan korosif seperti air dan makanan, serta beberapa gas. Bahan konstruksi penting karena sejumlah kecil korosi atau keausan dapat merusak permukaan penyegelan dan berdampak buruk pada akurasi pengukuran. Selain itu, semua bagian yang dibasahi harus dipertimbangkan, termasuk badan katup, bagian yang berputar, bantalan, dan gasket.

Distrik air kota menggunakan banyak pengukur aliran volumetrik untuk mengukur penggunaan air perumahan. Mempertimbangkan basis terpasang jutaan rumah dan apartemen dengan layanan air terukur, aplikasi ini mungkin merupakan salah satu aplikasi flowmeter volumetrik dengan jumlah terbesar di seluruh dunia.

Aplikasi cairan korosif biasa terjadi dalam proses industri kimia dan sistem umpan kimia yang digunakan di sebagian besar industri. Namun, teknologi pengukur aliran lainnya mungkin lebih cocok untuk layanan ini.

Baca Juga : Perbedaan Flow Transmitter dengan Flow Meter

Aplikasi PD Flow Meter

  • Oil and gas
  • Water and Wastewater
  • Chemical
  • Power
  • Pharmaceuticals
  • Food and Beverage
  • Pulp and Paper
  • Metals and Mining
  • Aerospace

Baca Juga : Definisi, Jenis, dan Kelebihan Alat Ukur Debit Air

Kesimpulan

Hindari penggunaan positive displacement flow meter dalam cairan kotor kecuali jika pengotoran dapat dihilangkan secara efektif di bagian hulu flowmeter. Mengoperasikan pengukur aliran ini dalam cairan kotor dapat menyebabkan penyumbatan dan peningkatan biaya perawatan. Berhati-hatilah saat memilih bantalan, karena sifat cairan, kotoran, dan kotoran tertentu yang tidak dilumasi dapat meningkatkan keausan bantalan dan biaya perawatan. Perhatikan bahwa bearing biasanya tidak selalu gagal secara katastropik; mereka mungkin melambat dan mempengaruhi akurasi sebelum berhenti bekerja.

Hindari menggunakan cairan dengan gelembung udara kecuali jika dapat dihilangkan secara efektif. Saat viskositas meningkat, pastikan bahwa penurunan tekanan melalui meteran dapat diterima. Pastikan viskositas fluida kerja sama dengan viskositas fluida kalibrasi, karena fluida yang berbeda menunjukkan jumlah selip yang berbeda yang dapat menyebabkan kesalahan pengukuran.

Referensi : apureinstrument.com

Naufal

a member of SEO Team at Wiratama Mitra Abadi. He loves to learn something new everyday.