02 | Desember | 2012 | Flowmeter Indonesia

Turbine Flow Meters
Flow Meter Turbin
Liquid Flow Meter

Flow Meter Turbine (turbin aksial)
diciptakan oleh Reinhard Woltman dan merupakan flow meter yang akurat dan dapat
diandalkan untuk liquid dan gas. Flowmeters Turbin menggunakan energi mekanik
dari cairan yang mengalir guna memutar sebuah “pinwheel” (rotor).
Blades pada rotor dibuat miring dengan sudut tertentu layaknya baling-baling, untuk mengubah energi dari aliran fluid menjadi
energi rotasi. Poros rotor berputar pada bushing/bearing dimana ketika cairan
bergerak lebih cepat, rotor berputar secara proporsional lebih cepat.

Rotasi poros dapat dirasakan secara
mekanis atau dengan mendeteksi gerakan blade. Gerakan blade terdeteksi secara magnetis,
dengan masing-masing blade atau bagian tertanam dari logam akan menghasilkan
pulsa. Ketika liquid bergerak lebih cepat pada flow meter turbine, maka akan lebih banyak menghasilkan
pulsa yang akan sebanding dengan kecepatan aliran fluida. Sensor Pick-up pada flow meter turbin akan memproses
sinyal pulsa untuk menentukan aliran fluida. Pemancar dan sistem gerakan yang tersedia untuk menangkap aliran di kedua arah arus maju dan mundur.

Sensor pick-up menghasilkan pulsa
secepat berputar nya impeller, ini memberikan reaksi waktu yang sangat cepat sehingga membuat jenis flow meter ini sangat cocok untuk aplikasi batching. Pulsa yang
dihasilkan oleh sensor pick-up merupakan pulsa per satuan volume, juga disebut
sebagai faktor-k.

Turbine Flow meters dapat digunakan untuk mengukur kecepatan
aliran dari liquid, gas dan uap dalam pipa, seperti hidrokarbon, bahan kimia,
air, cairan kriogenik, udara, dan gas industri.

Yang perlu diperhatikan dalam menentukan
turbine flow meter hendaknya berhati-hati pada cairan yang kotor ( mengandung
sampah, pasir dan solid lainnya) karena kotoran akan bisa menghambat akurasi
dan bahkan akan gagal karena rotor tidak bisa berputar akibat tersangkut
kotoran. Begitu juga untuk cairan yang non-pelumas, karena flowmeter dapat
menjadi tidak berfungsiatau akurasinya menyimpang terlalu jauh karena itu ada flowmeters
turbin memiliki kelengkapan grease untuk digunakan pada cairan yg tidak mempunyai sifat pelumasan.

Selain itu, turbin flowmeters yang dirancang untuk tujuan tertentu, misalnya
untuk layanan gas alam, sering dapat beroperasi pada rentang temperatur yang
terbatas (misalnya sampai 60 º C) dimana operasi pada suhu yang lebih tinggi
dapat merusak flowmeter tersebut.

Turbine
Flowmeter ini lebih baik jika diterapkan untuk cairan sanitasi, relatif bersih,
dan korosif dalam ukuran sampai dengan sekitar 24 inci. Flowmeters turbin yang kecil dapat dipasang langsung di pipa, tapi
ukuran dan berat flowmeters turbin yang lebih besar mungkin memerlukan
instalasi pondasi yang kuat. Aplikasi Turbin Flowmeters kurang akurat
pada tingkat kecepatan aliranyang rendah karena dapat memperlambat putaran rotor. sementara itu untuk installasi turbine flow meter ada yang secara inline menggunakan koneksi flange ulir dan ada juga yang menggunakan metode insert bisanya dikenal dengans sebutan insertion turbine flow meter.

Begitu juga untuk kecepatanaliran
fluida yang terlalu tinggi dapat
meneyebabkan keausan pada bushing ataupun bearing ataupun shaft rotor karena
itu hendaknya dalam mengoperasikan flowmeters kurang lebih sekitar 5 persen lebih tinggi dari kecepatan
aliran maksimal sebagaimana ditentukan oleh manufacture. Dalam beberapa aplikasi, penggantian bantalan
mungkin perlu dilakukan secara rutin dan berkakibat pada tingginya maintenance
cost. Begitu juga Aplikasi pada fluida yang kotor umumnya harus dihindari sehingga mengurangi
kemungkinan life time flowmeter dan kerusakan bantalan/bearing/shaft rotor, karena turbin flowmeters memiliki bagian yang
bergerak yang mengalami keausan sesuai dengan waktu penggunaan.

Sedangkan untuk segi bahan material dari jenis turbine flow meter ini ini ada cukup bervariasi dari bahan carbon steel , stainless steel baik yang food grade maupun yang tidak yang banyak digunakan untuk industri makanan bahkan dari bahan non metal seperti PVC, PP, Teflon dan lainnya yang banyak digunakan untuk chemical flow meter.

Ultrasonic flow meter adalah flow meter yang dalam pengukurannya berdasarkan pada velocity dari fluid baik liquid maupun gas dengan menggunakan prisip kerja dari ultrasound.
Ultrasonic flow meter (UFM) merupakan meter jenis inferensial (mengukur secara tidak langsung) yang menentukan kecepatan alir cairan (liquid flow rate) dengan mengukur waktu transit pulsa suara frekuensi tinggi (high-frequency sound pulses) yang melintasi pipa aliran.

Ultrasonic transit time flow meter menggunakan transduser akustik (acustic transducer) yang dapat mengirim dan menerima pulsa akustik frekwensi tinggi. Transduser akustik ditempatkan pada kedua sisi pipa sedemikian hingga pulsa akustik bergerak melintasi pipa dalam arah diagonal.

Metode ultrasonic transit time flow meter didasarkan pada pengukuran selisih waktu transmisi pulsa akustik yang melintas pipa pada dua arah yang berlawanan. Sistem pengukurannya didasarkan pada kejadian dimana pulsa akustik yang melintasi pipa secara diagonal pada aliran searah membutuhkan waktu lebih cepat dibandingkan dengan pulsa akustik yang bergerak pada arah yang berlawanan dengan aliran. Perbedaan waktu antara kedua pulsa akustik tersebut sebanding dengan kecepatan alir rata-rata sepanjang lintasan pulsa akustik. dimana waktu tersebut didasrkan pada perhitungan sbb :

tA>B = L/(c + V Cos q)

Sedangkan pulsa akustik yang melintasi pipa dengan arah berlawanan dari arah aliran membutuhkan waktu:

TB>A = L/(c – V Cos q)

dimana :

L : panjang lintasan pulsa akustik

c : kecepatan suara dalam cairan ( tergantung pada jenis fluida )

q : sudut antara lintasan pulsa dan sumbu pipa

V : kecepatan rata-rata cairan dalam pipa.

Dari kedua persamaan di atas, diperoleh flow rater rata-rata fluida menjadi:

V = (L/2cosq) x (TB>A – TA>B )/( TB>A x TA>B)

Ultrasonic flow meter ada juga yang menggunakan jumlah transduser lebih dari 1 pasang, hal ini biasanya digunakan untuk mendapatkan jumlah lintasan yang banyak sehingga diperoleh lebih banyak informasi mengenai distribusi kecepatan aliran fluida pada pipa (flow profile) dengan tujuan meningkatkan akurasi ultrasonic flow meter.

Pengukuran flow rate dengan menggunakan metoda ultrasonic flow meter melibatkan beberapa bagian peralatan sesuai dengan fungsi dan tujuan seperti alat pengirim (transmitter) dan penerima (receiver) untuk frekuensi akustik. Pada elemen pengirim, transducer berfungsi mengubah tegangan listrik frekuensi tinggi menjadi getaran kristal (akustik). Sedangakan pada elemen penerima, transducer mengubah getaran kristal (akustik) menjadi sinyal listrik.

Berdasarkan metode installasi Ultrasonic Flow Meter dapat digolongkan ke dalam dua jenis yaitu :

Clamped-on dimana instalasinya ditempatkan di luar pipa
Inline dimana Instalasinya ditempatkan bersatu dengan pipa menggunakan flanges
Insertion dimana metode ini hampir sama dengan model inline

Keunggulan dari Ultrasonic Flow Meter :

Tidak ada penghalang di lintasan aliran, sehingga tidak ada pressure drop.
Tidak ada part bergerak (moving parts), sehingga tidak ada bagian parts yang aus yang menyebabkan maintenance cost rendah.
Model multi sensor mempunyai ketelitian lebih tinggi
Dapat digunakan untuk mengukur flow fluida yang korosif dan slurry.
Tersedia Model portable yang cocok untuk di bawah kemana mana untuk analisa dan diagnosa di lapangan.
Untuk model clamp on jika diaplikasikan pada ukuran pipa yang besar diatas 10 inchi akan lebih ekonomis dibandingkan dengan jenis flowmeter lainnya.

Kelemahan :

Biaya pengadaan awal : tinggi
Model single path (one-beam) tidak sesuai untuk pengukuran kecepatan aliran (flow velocity) yang bervariasi di atas range Reynolds numbers.
Untuk pengukuran pada ukuran kecil harganya sangat tinggi.