Flow Meter Ultrasonic : Jenis, Cara Kerja dan Aplikasi

Flowmeter Flowmasonic WUF 620CF

Flow meter ultrasonic adalah jenis flow meter untuk mengukur aliran suatu fluida dengan menggunakan ultrasound guna mendapatkan kecepatan aliran.

Pengertian Flow Meter Ultrasonic

Flow meter ultrasonic cara kerjanya didasrkan pada kecepatan, dimana gelombang ultrasonic ditransmisikan oleh transducer yang dilewati oleh media yang mengalir sehingga didapatkan kecepatan aliran yang dioleh oleh ultrasonic transmitter.

Flow transmitter Ultrasonic akan menangkap dan mengolah signal dari sensor atau transduser dengan memberikan jumlah kecepatan rata rata aliran dari media yang diukur. Flowmeter ultrasonic memanfatkan getaran suara ultra yang dihasilkan transducer untuk mengukur laju aliran cairan. Ada dua jenis flowmeter ultrasonic yaitu Doppler dan Transit Time. flow meter ultrasonic sangat ideal untuk mengukur semua jenis fluida atau cairan yang homogen dan tidak tergantung pada konduktifitas cairan.

Jenis Flow Meter Ultrasonic

Jenis Flow Meter Ultrasonic berdasarkan teori dan  cara kerjanya ada 2 yaitu Flow Meter Doppler ultrasonic dan flow Meter Transit time Ultrasonic

Flow Meter Doppler Ultrasonic

Flow Meter Ultrasonic Doppler  bekerja berdasarkan prinsip Efek Doppler, yang didokumentasikan oleh fisikawan Christian J Doppler pada tahun 1842. Dia menemukan fakta dan menjelaskan  bahwa frekuensi gelombang suara yang diterima oleh pengamat bergantung pada gerakan sumber atau pengamat terhadap sumber bunyi.

Flowmeter ultrasonic Doppler menggunakan transduser untuk memancarkan sinar ultrasonic ke suatu aliran yang mengalir melalui pipa. Flow Meter Ultrasonic Doppler menempatkan pergeseran frekuensi sebagai akibat gerakan partikel yang diterima transducer ultrasonic. Agar flow meter dapat beroperasi, harus ada partikel padat atau gelembung udara di aliran untuk memantulkan gelombang ultrasonic.

Flow Meter Ultrasonic doppler mengukur pergeseran frekuensi, yang berbanding lurus dengan laju aliran. Nilai ini dikalikan luas penampang internal pipa untuk mendapatkan aliran volumetrik seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Δf                                = 2fT sinθ • VF/VS

VF                                         = Δf/fT • VT/sinθT = KΔf

Di mana:

VT                               = Sound Velocity dari material yang mengalir

θT                                = Angle of transmitter beam

K                                 = Calibration factor

VF                                = Flow velocity

Δf                                = Doppler frequency shift

VS                                = Sonic velocity of fluid

fT                                 = Transmitter frequency

θ                                  = Angle of fT entry into liquid

Volumetric flow rate = K • VF • D2

K                                 = Constant

D                                 = Inner diameter of the pipe

 

Jenis doppler beroperasinya  bergantung pada partikel yang mengalir dalam cairan, karena itu perlu di perhatikan untuk minimal konsentrasi dan ukuran padatan atau gelembung yang terdapat dalam cairan. Begitu juga untuk menjaga kontinyuitas solid yang tersuspensi cairan harus mengalir pada laju yang cukup tinggi.

Flowma WUF 620 CF Clamp On ultrasonic Flowmeter
Flowma WUF 620 CF Clamp On ultrasonic Flowmeter

Flow Meter Ultrasonic Transit time

Flow Meter Ultrasonic Transit time beroperasi dengan menggunakan mengukur selisih waktu antara singnal yang dikirim dan di terima oleh transducer yang meilintas pada cairan dalam pipa. Perbandingan dibuat dari  upstream dan down stream. Jika dalam pipa tidak ada aliran, waktu tempuh akan sama di kedua arah. Saat ada aliran, suara ultra bergerak lebih cepat jika bergerak searah dan lebih lambat jika bergerak sebaliknya.

Karena sinyalnya yang dikirim dan diterima oleh transducer atau ultrasonic sensor  harus melintasi pipa maka, cairan harus homogen atau tidak dapat terdiri dari berbagai jenis material atay banyak mengandung solid atau gelembung, atau suara frekuensi tinggi akan berkurang dan terlalu lemah untuk melewati pipa.

Perbedaan pengukuran hulu dan hilir yang diambil melalui jalur yang sama digunakan untuk menghitung aliran melalui pipa:

V         = K • D/sin2θ • 1/(T0 – t)2 T

Di mana:

V         = Kecepatan rata-rata fluida yang mengalir

K         = Konstanta

D         = Diameter dalam pipa

Θ         = Sudut datang gelombang ultrasonik

T0       = ​​Waktu transit aliran nol

T         = T1 – T2

T1       = Waktu transit gelombang dari pemancar hulu ke penerima hilir

T2       = Waktu transit gelombang dari pemancar hilir ke pemancar hulu

t           = Waktu transit gelombang melalui dinding dan lapisan pipa

Persamaan di atas menunjukkan bahwa kecepatan aliran fluida berbanding lurus dengan perbedaan pengukuran hulu dan hilir.

Transit time ultrasonic flow meter memiliki tiga kemungkinan konfigurasi transduser: Z, V, dan W. Semua dikenali sebagai jalur pengukuran tunggal, sedangkan sinar ultrasonik mengikuti jalur tunggal. Dalam ketiga konfigurasi, output yang dihasilkan oleh transduser diubah menjadi sinyal arus, frekuensi atau tegangan.

Kwalitas dan hasil pengukuran ditentukkan oleh kekuatan signal Ultrasonic yang ditentukan faktor sebagai berikut :

  • Ukuran Pipa seperti diameter dan tebal pipa
  • Material jenis Pipa dan jenis media yang diukur
  • Jarak dan Jenis mounting transducer
  • Kondisi dinding bagian dalam pipa
  • Jaminan aliran dalam pipa laminer

Komponen Flow Meter Ultrasonic

Jenis Flow Meter Ultrasonic Berdasarkan Instalasi

In Line Ultrasonic Flow Meter

Sesuai dengan perkembangannya, flow meter ini juga di produksi dengan sistem instalasi In line flow meter. Untuk jenis in line ultrasonic flow meter sensor ultrasonic atau transducer di rangkai secara permanen pada flow tube yang kemudian dengan menggunakan kable di teruskan ke dalam ultrasonic transmitter atau flow computer.

Untuk jenis ini merupakan koneksinya atau cara  instalasinya dengan melakukan pemotongan pipa yang kemudian di pasang flange atau di buat drat. Karena digunakan untuk pemantauan flow rate secara continyu maka power yang digunakan biasanya menggunakan power listrik AC maupun DC.

Insertion Ultrasonic Flow Meter

Insertion Flow Meter tersedia dalam pilihan prinsip operasi termasuk Impeller, Turbine, Karman Vortex, Electromagnetic, Thermal Mass, dan Pitot Tube. Mereka semua menawarkan apa yang dilihat sebagai fitur terpenting dari pengukur aliran penyisipan, yaitu bahwa mereka dapat dimasukkan ke dalam pipa yang ada, dengan semua manfaat yang menyertainya (Lihat Keuntungan di bawah).

Pada dasarnya lubang berukuran tepat dibor ke dinding pipa dan alat untuk mengamankan meteran penyisipan diterapkan. Ini bisa berupa penjepit sadel, rintisan berulir yang dilas atau flensa kawin. Meteran penyisipan kemudian dimasukkan ke dalam pipa hingga kedalaman yang disarankan oleh pabrikan, yang dapat disesuaikan untuk meningkatkan akurasi jika kalibrasi di tempat memungkinkan.

Meteran, setelah diamankan akan mengukur kecepatan hanya pada titik ini dan tidak dapat menghitung aliran volumetrik sampai diameter pipa dan sifat medium diperhitungkan, biasanya dalam…Read more

Source: Indonesia Industrial Parts – Measurement, Equipment, Electrical & Control (inaparts.com)

Tinggalkan Balasan

Please log in using one of these methods to post your comment:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s