Optical Flow Meter yang menggunakan cahaya untuk mengukur kecepatan fluida melalui pipa. Salah satu teknologi yang disebut sebagai Laser-Two-Focus (L2F) menggunakan dua sinar laser untuk mendeteksi lewatnya partikel hamburan cahaya yang dibawa oleh fluida yang bergerak. kami akan menjelaskan secara detail bagaimana cara kerja tau prinsip kerja dari optical flow meter.
Prinsip Kerja Optical Flow Meter
Perkembangan yang relatif baru dalam pengukuran aliran industri adalah Optical flow meter yang menggunakan cahaya untuk mengukur kecepatan fluida melalui pipa. Salah satu teknologi yang disebut sebagai Laser-Two-Focus (L2F) menggunakan dua sinar laser untuk mendeteksi lewatnya partikel hamburan cahaya yang dibawa oleh fluida yang bergerak:
Di mana,
- v = Kecepatan partikel
- d = Jarak yang memisahkan sinar laser
- t = Perbedaan waktu antara pulsa sensor
Saat sebuah partikel melewati setiap sinar laser, ia mengalihkan cahaya dari jalur garis lurus normalnya sedemikian rupa sehingga sensor optik (satu per sinar) mendeteksi cahaya yang tersebar dan menghasilkan sinyal pulsa.
Baca Juga : Definisi Flow Meter Berdasarkan Jenisnya
Saat partikel yang sama melewati berkas kedua, cahaya yang tersebar merangsang sensor optik kedua untuk menghasilkan sinyal pulsa yang sesuai. Waktu tunda antara dua pulsa berturut-turut berbanding terbalik dengan kecepatan partikel itu. Teknik ini analog dengan yang digunakan oleh petugas penegak hukum untuk mengukur kecepatan kendaraan di jalan raya bila dilihat dari pesawat: mengukur berapa lama waktu berlalu saat kendaraan melewati antara dua tanda di jalan dengan jarak yang diketahui dari masing-masing tanda. lainnya.
Pengukur aliran L2F tentu saja bergantung pada keberadaan partikel hamburan cahaya yang terus-menerus di dalam cairan. Partikel-partikel ini bisa berupa tetesan cair atau padatan dalam aliran gas, atau bisa berupa partikel padat atau gelembung dalam aliran cairan. Alternatif untuk melewatkan sinar laser di seluruh lebar pipa adalah dengan mengecilkan rakitan ke ukuran probe yang dapat dimasukkan ke dalam pipa.
Sambil meminimalkan biaya instalasi dan pemeliharaan, pendekatan ini mengalami kerugian dari kecepatan penginderaan hanya pada satu titik dalam aliran aliran, seperti tabung Pitot klasik. Untuk mendapatkan pengukuran kecepatan fluida curah (rata-rata), pengukuran kecepatan mentah yang disediakan oleh sensor harus dikoreksi berdasarkan bilangan Reynolds yang diharapkan untuk fluida proses, oleh karena itu flowmeter penyisipan L2F dilengkapi dengan pemancar tekanan dan suhu di tambahan untuk probe optik.
Ketika tiga pengukuran (tekanan, suhu, dan kecepatan pada probe) digabungkan, bilangan Reynolds dapat dihitung yang kemudian memprediksi seberapa “datar” (konsisten) profil kecepatan untuk aliran fluida:
Misalnya, jika kecepatan probe, tekanan, suhu, dan parameter dimensi menunjukkan bilangan Reynolds yang tinggi, itu berarti profil kecepatan akan relatif datar, dan dengan demikian pengukuran kecepatan satu titik pada probe akan menjadi representasi yang adil dari kecepatan melintasi seluruh lebar pipa.
Baca Juga : Berbagai Jenis Karakteristik Flow Meter
Namun, jika parameter menunjukkan angka Reynolds yang rendah, itu berarti profil kecepatan akan memiliki bentuk “peluru” yang lebih jelas, dan oleh karena itu kecepatan di dekat dinding pipa akan jauh lebih kecil daripada kecepatan di pusat. Komputer aliran menggunakan profil kecepatan yang diprediksi ini untuk menafsirkan pengukuran kecepatan satu titik probe dan menghitung kecepatan rata-rata dari seluruh aliran aliran.
Teknik yang lebih canggih untuk pengukuran aliran optik bergantung pada prinsip kilau, di mana cairan itu sendiri membelokkan jalur cahaya yang melewatinya, daripada materi partikulat yang menghamburkan cahaya.
Kilauan adalah fenomena yang sama yang bertanggung jawab atas “kerlipan” bintang dan lampu kota yang dilihat dari jarak jauh: saat udara lewat antara cahaya dan pengamat, kantong udara yang memiliki kerapatan berbeda (karena perbedaan suhu) dan/atau turbulensi yang cukup menyebabkan sebagian cahaya dibiaskan menjauh dari jalur garis lurus, membuatnya tampak seolah-olah sumber cahaya bergetar atau berosilasi secara acak.
Faktanya, fenomena kilau telah digunakan untuk pengukuran kecepatan udara (anemometri) selama bertahun-tahun sebelum penerapannya pada pengukuran aliran industri. Pengukuran kecepatan disimpulkan oleh flowmeter kilau sama seperti yang dilakukan oleh flowmeter optik L2F: mengukur perbedaan waktu antara dua sensor yang mendeteksi pola kilau yang sama.
Oleh karena itu, flowmeter kilau menerapkan rumus dasar yang sama v = d t untuk menghitung kecepatan fluida. Diagram yang disederhanakan dari flowmeter sintilasi ditunjukkan di sini:
Pengukur aliran optik gaya kilau membutuhkan jalur optik yang panjang untuk memaksimalkan sudut di mana cahaya akan dibiaskan. Dengan demikian, mereka berfungsi paling baik bila digunakan untuk mengukur seluruh diameter pipa. Fitur menarik dari teknologi flowmeter ini adalah bahwa ia berfungsi paling baik ketika rezim aliran sangat turbulen, karena turbulensi fluida yang meningkat menyebabkan kilau yang lebih besar.
Baca Juga : Dampak Akurasi Flow Meter
Baik flowmeters L2F dan scintillation memiliki rasio turndown yang fenomenal. Pada ujung bawah rentang pengukuran kecepatan, meteran L2F dibatasi oleh jumlah partikel yang terperangkap dalam aliran aliran dan juga oleh gerakan acak partikel yang mungkin disalahartikan oleh pengukur aliran sebagai gerakan massal fluida.
Pengukur aliran kilau terbatas pada ujung bawah rentang pengukurannya karena hilangnya turbulensi, yang tentu saja merupakan salah satu mekanisme pendorong efek kilau. Namun, perlu dicatat bahwa dalam kedua kasus batas pengukuran kecepatan rendah cukup rendah dibandingkan dengan jenis flow meter lainnya. Tanpa bagian yang bergerak dan menggunakan cahaya sebagai media penginderaan, batas atas flow meter optik dapat meluas ke kecepatan supersonik. Kombinasi penginderaan kecepatan rendah dan kecepatan tinggi yang sangat baik ini menghasilkan rasio turndown praktis 1000:1 atau lebih.
Pengukur aliran optik telah berhasil digunakan di salah satu aplikasi pengukuran aliran industri yang lebih menantang yang ada: pengukuran aliran gas suar. “Suar” adalah pembakar yang menyala terus-menerus yang digunakan sebagai titik bantuan keselamatan untuk gas yang mudah terbakar di industri seperti produksi minyak bumi dan pemurnian di mana ada kebutuhan untuk sesekali melampiaskan gas-gas ini ke atmosfer:
Idealnya, flare beroperasi tanpa aliran gas ke dalamnya kecuali selama kondisi darurat, dan kemudian ketika ada keadaan darurat, laju alirannya bisa sangat tinggi. Untuk mengukur secara akurat aliran gas “diam” rendah ke suar selama operasi non-darurat (karena kebocoran katup pelepas tekanan dan inefisiensi lainnya) sambil tetap dapat mencatat laju aliran penuh selama keadaan darurat, flowmeter harus memiliki rasio turndown besar (jangkauan).
Baca Juga : K-Faktor Flow Meter dan Perhitungan
Gas yang dikirim ke flare biasanya sangat bervariasi dalam komposisi, suhu, dan tekanan, terutama ketika beberapa unit pemrosesan berbagi flare yang sama. Variabilitas acak gas menghilangkan banyak jenis flowmeters dari pertimbangan. Pengukur aliran berbasis tekanan seperti pelat orifice mengalami kesalahan kalibrasi karena perubahan densitas, serta rasio turndown yang buruk. Pengukur aliran massa termal mengalami kesalahan kalibrasi karena perubahan nilai panas spesifik dari gas suar.
Pengukur aliran gas berbasis kecepatan (misalnya turbin, vortex, ultrasonik) tidak terpengaruh oleh perubahan komposisi sejauh pengukur aliran berbasis tekanan dan termal, tetapi hanya sedikit yang menunjukkan tingkat penurunan yang diperlukan untuk mengukur secara akurat berbagai gas suar mengalir. Pengukur aliran ultrasonik waktu transit multi-jalur menunjukkan harapan dalam aplikasi yang menantang ini, tetapi biayanya yang relatif tinggi (terutama pada diameter pipa besar yang khas dari header suar) merupakan faktor pembatas.
Baca Juga : 8 Tips Memilih Flow Meter Agar Sesuai Dengan Kebutuhan Anda
Kesimpulan
dari artikel yang sudah kami paparkan diatas yaitu mengenai “Prinsip Kerja Optical Flow Meter” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
- Optical Flow Meter yang menggunakan cahaya untuk mengukur kecepatan fluida melalui pipa. Salah satu teknologi yang disebut sebagai Laser-Two-Focus (L2F) menggunakan dua sinar laser untuk mendeteksi lewatnya partikel hamburan cahaya yang dibawa oleh fluida yang bergerak.
- Saat sebuah partikel melewati setiap sinar laser, ia mengalihkan cahaya dari jalur garis lurus normalnya sedemikian rupa sehingga sensor optik (satu per sinar) mendeteksi cahaya yang tersebar dan menghasilkan sinyal pulsa.
- Pengukur aliran L2F tentu saja bergantung pada keberadaan partikel hamburan cahaya yang terus-menerus di dalam cairan. Partikel-partikel ini bisa berupa tetesan cair atau padatan dalam aliran gas, atau bisa berupa partikel padat atau gelembung dalam aliran cairan. Alternatif untuk melewatkan sinar laser di seluruh lebar pipa adalah dengan mengecilkan rakitan ke ukuran probe yang dapat dimasukkan ke dalam pipa.
Referensi : InstrumentationTools.com
