Flow Measurement

Steam Flow Meter: Jenis, Karakteristik, dan Akurasi

Steam flow meter sangat membantu dalam mengevaluasi kinerja sistem dan dapat memberikan data yang berguna dalam menilai kinerja pada pipa, menghitung efisiensi pipa, dan melacak jumlah uap yang dibutuhkan oleh sistem. Dalam beberapa sistem, pengukur aliran uap memberikan sinyal pengukuran untuk sistem kontrol ketel. Selain itu, pengukur aliran uap dapat bermanfaat dalam upaya pembandingan.

Baca Juga: Mengapa Instrumentasi digunakan di Industri?

Jenis Flow Meter Steam

Ada tiga tipe dasar steam flow meter, yaitu Differential Pressure Flow Meter, Vortex Flow Meter, dan Coriolis Mass Flow Meter. Pengukur aliran tekanan diferensial bergantung pada perubahan tekanan saat uap mengalir melalui elemen seperti nosel, lubang, atau venturi. Perbedaan tekanan ini memberikan indikasi kecepatan aliran, yang pada gilirannya dapat digunakan untuk menentukan laju aliran. Pengukur aliran pusaran bergantung pada prinsip bahwa aliran melewati suatu elemen menciptakan pusaran yang memiliki frekuensi yang sesuai dengan kecepatan aliran. Pengukur aliran Coriolis mengandalkan tabung yang ditempatkan di jalur aliran uap yang berputar sesuai dengan kecepatan aliran.

Coriolis Mass Flow Meter

Coriolis mass flow meter bekerja menggunakan inersia yang disebabkan oleh cairan atau gas yang mengalir melalui tabung berosilasi. Kelembaman itu menyebabkan tabung berputar sebanding dengan laju aliran massa, dan puntiran ini diukur dengan sensor untuk menghasilkan sinyal aliran linier. Paten pertama untuk meter berdasarkan konsep ini diberikan pada tahun 1950-an, tetapi baru pada tahun 1970-an versi industri pertama dari meter aliran massa Coriolis diproduksi.

Rheonik RHM30 Coriolis Mass Flow Meter

Dari Mana Nama Coriolis Berasal?

Meter Coriolis dinamai berdasarkan efek Coriolis, yaitu fenomena yang awalnya dijelaskan dalam makalah oleh Gaspard Gustave de Coriolis pada tahun 1835. Ahli matematika Prancis ini mengamati prinsip mekanika di mana benda yang bergerak dalam sistem rotasi akan tampak mengalami defleksi. tegak lurus terhadap sumbu dan arah gerak. Coriolis mendasarkan pengamatannya terhadap efek ini pada hukum gerak yang telah dijelaskan oleh matematikawan dan fisikawan Sir Isaac Newton lebih dari seabad sebelumnya.

Ironisnya, ada beberapa ketidaksepakatan mengenai apakah meter aliran massa Coriolis benar-benar berfungsi karena efek Coriolis. Banyak ahli menganggap meter Coriolis beroperasi berdasarkan efek inersia, bukan efek Coriolis. Untungnya, terlepas dari bagaimana sains di balik teknologi ini dijelaskan, telah didokumentasikan dengan baik bahwa pengukur aliran massa Coriolis berfungsi dan sangat efektif serta akurat dalam berbagai aplikasi dan kondisi pengoperasian.

Prinsip Kerja Coriolis Mass Flow Meter

Awalnya flow meter Coriolis dibuat dari satu tabung berdinding tipis yang dibentuk menjadi kurva. Masalah dengan masalah getaran dihilangkan dengan beralih ke desain berdinding tebal yang biasanya dibuat dengan dua tabung. Desain yang diperbarui ini membutuhkan lebih sedikit daya dan sangat tahan lama. Sekarang ada berbagai bentuk dan gaya yang tersedia untuk aplikasi yang berbeda, tetapi mereka berbagi sifat akurasi tinggi dan membutuhkan sedikit perawatan.

Prinsip Kerja Coriolis Mass Flow Meter

Dalam desain flow meter Coriolis dua tabung, kumparan magnet digunakan untuk menyebabkan tabung bergetar secara berlawanan. Rakitan magnetik dan koil yang terpasang pada kedua tabung aliran di saluran masuk dan keluarnya bertindak sebagai sensor. Medan magnet kemudian dibuat oleh magnet, dan saat kumparan melewati medan ini, mereka menciptakan gelombang sinus.

Ketika tidak ada yang melewati meter Coriolis, gelombang sinus pada inlet dan outlet berada dalam fase bersama. Aliran melalui tabung menyebabkan tabung berputar sebanding dengan aliran massa melalui tabung. Sensor mendeteksi pergeseran fasa yang secara efektif merupakan perbedaan waktu dalam gelombang sinus antara kedua sensor. Perbedaan dalam pergeseran fasa menunjukkan laju aliran massa.

Kelebihan Coriolis Mass Flow Meter

Ada beberapa alasan mengapa flow meter tipe Coriolis semakin diminati. Faktor kuncinya adalah mereka adalah jenis flow meter yang paling akurat. Kurangnya bagian yang bergerak dalam desain Coriolis berarti mereka tidak memiliki masalah perawatan atau keausan yang dialami oleh jenis meter lainnya, dan kalibrasi flow meter diperlukan dengan hemat.

Pengukuran aliran massa lebih baik daripada pengukuran volumetrik sederhana untuk banyak aplikasi. Bahan yang dijual berdasarkan berat daripada volume, misalnya, mendapat manfaat dari pengukuran Coriolis yang lebih akurat. Pengukuran minyak dan gas sangat cocok untuk pengukuran aliran Coriolis karena nilai produk minyak bumi didasarkan pada unit pemanas daripada volume.

Pengukuran aliran massa sangat penting saat mengukur gas karena suhu dan tekanan memiliki efek yang lebih besar pada gas daripada pada cairan seperti minyak mentah. Pengukur aliran massa Coriolis memberikan pengukuran cairan dan gas yang sangat akurat, terlepas dari panas, kecepatan aliran, dan tekanan garis. Ini telah membantu memacu penggunaan lebih banyak sistem meteran aliran gas Coriolis di industri perminyakan.

Pengukur aliran massa Coriolis adalah jenis pengukur yang paling akurat, dengan mudah melampaui perangkat pengukur tekanan diferensial (DP). Pengukur aliran magnetik memiliki akurasi rata-rata 0,5 persen, Coriolis biasanya mencapai akurasi 0,2 persen pada rentang aliran massa hingga 100:1. Keakuratan jenis ini sangat diinginkan dalam industri minyak dan gas di mana produknya sangat berharga, dan seringkali ada banyak pemangku kepentingan yang berkepentingan dengan keakuratan transfer hak asuh.

Alasan lain untuk pertumbuhan baru-baru ini dalam penggunaan meter aliran massa Coriolis adalah peningkatan variasi pilihan yang tersedia. Di masa lalu, pengukur aliran massa Coriolis hanya tersedia dalam ukuran yang lebih kecil tetapi, baru-baru ini, pabrikan mulai menawarkan rentang ukuran dan bentuk yang lebih luas yang dirancang untuk berbagai aplikasi.

Kekurangan Coriolis Mass Flow Meter

  • Dipengaruhi oleh inklusi gas
  • Getaran sensitif saat dipasang dengan tidak benar
  • Pilihan bahan terbatas
  • Diameter nominal terbatas di bagian atas

Baca Selengkapnya : Apa itu Coriolis Flow Meter?

Vortex Flow Meter

Pengukuran aliran berdasarkan prinsip vortex: Berikut penjelasan cara kerja metode pengukuran aliran ini. Di dalam setiap meteran aliran vortex, badan gertakan terletak di tengah pipa. Badan ini adalah sejenis penghalang yang mengganggu aliran.

Flowma Vortex Flow Meter VFM60

Prinsip Kerja Vortex Flow Meter

Bagian hilir bluff body adalah sensor mekanis yang dapat mengukur perbedaan tekanan terkecil dalam fluida yang mengalir. Jika fluida tidak mengalir, tidak ada vortisitas yang terbentuk. Segera setelah fluida mulai bergerak dan mencapai laju aliran tertentu, vortisitas secara bertahap muncul di bagian hilir badan tebing.

Prinsip Kerja Vortex Flow Meter

Vortisitas hadir di kedua sisi bluff body dan terbawa oleh aliran fluida. Zona tekanan tinggi atau rendah sekarang muncul di hilir dan dengan demikian menciptakan fenomena yang dikenal sebagai jalan pusaran Karman. Perbedaan tekanan ini sama persis dengan frekuensi pusaran yang lewat dan secara akurat dicatat oleh sensor mekanis yang ditampilkan dalam video dalam gerakan lambat.

Sensor ini unik karena sangat seimbang sehingga jumlah getaran pipa yang tinggi, lonjakan tekanan, dan guncangan suhu tidak berpengaruh apa pun pada pengukuran. Jarak antara dua pusaran berurutan sesuai dengan volume cairan yang ditentukan. Oleh karena itu aliran total dapat dihitung dengan menghitung vortisitas yang lewat. Semakin tinggi kecepatan aliran, semakin tinggi frekuensi vortisitas yang diukur. Dalam beberapa aplikasi, kecepatannya terlalu rendah untuk membentuk pusaran yang terlihat. Namun, kecepatan dapat ditingkatkan hanya dengan memasang vortex meter yang memiliki penampang yang lebih kecil dan modifikasi ini tidak mempengaruhi akurasi pengukuran. Fungsionalitas dapat ditingkatkan dengan memasukkan pengukuran suhu opsional ke dalam sensor. Konfigurasi seperti itu, bersama dengan komputer aliran terpasang dapat menghitung aliran massa atau energi yang bergantung pada suhu yang penting dalam proses industri tertentu yang melibatkan uap atau gas jenuh.

Kelebihan Vortex Flow Meter

  • Flowmeter pusaran tidak memiliki bagian yang bergerak, dan elemen pengukur memiliki struktur sederhana, kinerja andal, dan masa pakai yang lama.
  • Flowmeter pusaran memiliki rentang pengukuran yang luas. Rasio turndown umumnya bisa mencapai 1:10.
  • Aliran volume flowmeter vortex tidak terpengaruh oleh parameter termal seperti suhu, tekanan, densitas, atau viskositas fluida yang diukur.
  • Umumnya, tidak diperlukan kalibrasi terpisah. Itu dapat mengukur aliran cairan, gas, atau uap.
  • Kehilangan tekanan yang disebabkan vortex flow meter ini kecil.
  • Akurasinya tinggi, pengulangannya 0,5%, dan perawatannya rendah.
  • Biayanya terjangkau dan pemasangannya ekonomis.

Kekurangan Vortex Flow Meter

  • Aliran volume flowmeter vortex tidak dipengaruhi oleh suhu, tekanan, kerapatan, dan parameter termal lainnya dari fluida yang diukur, tetapi hasil pengukuran akhir cairan atau uap harus berupa aliran massa. Untuk gas, hasil pengukuran akhir harus aliran volume standar. Baik laju alir massa maupun laju alir volume standar harus diubah dengan densitas fluida, dan perubahan densitas fluida yang disebabkan oleh perubahan kondisi kerja fluida harus diperhatikan.
  • Faktor utama penyebab kesalahan pengukuran aliran adalah: kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh laju aliran pipa yang tidak merata; kerapatan media ketika kondisi kerja fluida berubah tidak dapat ditentukan secara akurat; uap jenuh basah diasumsikan sebagai uap jenuh kering untuk pengukuran. Jika kesalahan ini tidak dibatasi atau dihilangkan, kesalahan pengukuran total flowmeter vortex akan sangat besar.
  • Resistensi getaran yang buruk. Getaran eksternal akan menyebabkan kesalahan pengukuran flowmeter vortex, atau bahkan gagal bekerja secara normal. Dampak kecepatan tinggi dari cairan saluran akan menyebabkan getaran tambahan pada kantilever generator pusaran, yang mengurangi akurasi pengukuran. Pengaruh diameter pipa besar lebih jelas.
  • Kemampuan beradaptasi yang buruk untuk mengukur media kotor. Tubuh pembangkit vortex flowmeter sangat mudah kotor oleh media atau terjerat oleh kotoran, dan perubahan ukuran tubuh geometris akan sangat mempengaruhi akurasi pengukuran.
  • Persyaratan tinggi untuk bagian pipa lurus. Para ahli menunjukkan bahwa bagian pipa lurus dari flowmeter pusaran harus memastikan 40D depan dan 20D memenuhi persyaratan pengukuran.
  • Ketahanan suhu yang buruk. Vortex flowmeter umumnya hanya dapat mengukur aliran fluida media di bawah 300°C.

Baca Selengkapnya: Apa itu Vortex Flow Meter?

Thermal Mass Flow Meter

Prinsip kerja pengukur aliran massa termal menggunakan teori dispersi termal di mana laju panas yang diserap oleh fluida yang mengalir dalam pipa berbanding lurus dengan aliran massanya. Dalam meter aliran termal tipikal, gas yang mengalir di atas gas yang mengalir di atas sumber panas menyerap panas dan mendinginkan sumbernya.

Flowma Thermal Mass Flow Meter FTM94/95

Saat aliran meningkat, lebih banyak panas yang diserap oleh gas. Jumlah panas yang hilang dari sumber panas sebanding dengan aliran massa gas dan sifat termalnya. Oleh karena itu, pengukuran transfer panas memasok data dari mana laju aliran massa dapat dihitung.

Prinsip Kerja Thermal Mass Flow Meter

Thermal Mass Flow meter bekerja berdasarkan teori difusi Termal. Ini mengukur laju aliran massa dengan menganalisis pertukaran termal antara fluida dan sumber panas. Dua metode populer yang digunakan saat ini adalah:

Prinsip Kerja Thermal Mass Flow Meter
  • Tv: Sensor yang dipanaskan sebagai sensor kecepatan
  • Ta: Sensor pengukur suhu gas yang tidak dipanaskan

Kelebihan Thermal Mass Flow Meter

  • Ukur laju aliran massa gas secara langsung.
  • Mampu mengukur secara akurat laju aliran gas rendah atau kecepatan gas rendah.
  • Tidak ada bagian yang bergerak.
  • Pengukuran yang sangat akurat dan dapat diulang dengan akurasi tipikal.
  • Rasio turun yang sangat baik, biasanya 100:1

Kekurangan Thermal Mass Flow Meter

Karena probe suhu hanya membutuhkan penampang yang sangat kecil, dampaknya terhadap aliran gas minimal. Dengan demikian, salah satu keuntungan terbesar dari pengukur aliran massa termal adalah penurunan tekanan yang dapat diabaikan. Kedua, bila digabungkan dengan pengkondisian sinyal berkualitas tinggi, teknik ini menghasilkan pengukur aliran dengan presisi yang sangat tinggi. Perpindahan panas bergantung pada suhu dan densitas gas, dan keandalan ditingkatkan saat gas bersih.

Kekurangan Thermal Mass Flow Meter

  • Penggunaan pengukur massa gas terbatas pada cairan yang bersih dan tidak abrasif
  • Kehadiran uap air atau tetesan dapat menyebabkan ketidakakuratan pengukuran
  • Sifat termal harus diketahui: variasi dari nilai yang dikalibrasi dapat menyebabkan ketidakakuratan
  • Biaya awal yang relatif tinggi

Baca Selengkapnya: Apa itu Thermal Mass Flow Meter?

Kesimpulan Steam Flow Meter

Dari Artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Steam Flow Meter : Jenis, Karakteristik, dan Akurasi” Dari 3 Teknologi Flow Meter yang mampu untuk mengukur aplikasi uap namun perlu di garis bawahi, dari 3 teknologi flow meter yang telah kami paparkan mempunyai nilai akurasi yang berbeda, yaitu :

  • Coriolis Mass Flow Meter : ≤0,2%
  • Thermal Mass Flow Meter : ±1%
  • Vortex Flow Meter : 1,25% tingkat akurasi saat mengukur aliran massa cairan dan 2% tingkat akurasi untuk gas dan uap.

Wiratama Mitra Abadi menyediakan berbagai macam jenis flow meter (brand kami dan juga brand keagenan kami). Apa saja jenis dan brand flow meter yang kami miliki? Lihat produk kami selengkapnya di : Flow Measurement

Sumber : Rheonik.com | Instrumentationtools.com | Flowma.com

Naufal

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