Panduan Pengukur Aliran Massa untuk Prinsip, Jenis, dan Aplikasinya

Dalam sistem kendali proses, transfer hak asuh, dan penagihan industri saat ini, kemampuan untuk mengukur aliran massa fluida secara akurat sangat penting untuk menjaga kelancaran proses, memungkinkan batching yang akurat dalam manufaktur dan penagihan yang adil dalam pengukuran perdagangan. Pengukur aliran massa kini menjadi instrumen pengukuran penting di berbagai bidang karena lebih akurat dan andal dibandingkan perangkat pengukur aliran volumetrik (seperti pengukur aliran turbin, pengukur aliran perpindahan positif, pengukur aliran magnetik, dan sebagainya). Panduan terperinci ini membahas tentang apa itu pengukur aliran massa, kegunaannya, jenis-jenisnya, dan kegunaan terpentingnya.

Apa itu pengukur aliran massa?

Pengukur aliran massa adalah alat yang sangat akurat untuk mengukur laju aliran massa fluida yang bergerak melalui pipa. Di sisi lain, pengukur aliran massa memberikan pengukuran massa fluida secara langsung dalam satuan aliran seperti kg, ton, atau pon yang tidak berubah terhadap suhu, tekanan, densitas, atau viskositas. Namun, pengukur aliran volumetrik mengukur volume fluida (satuan aliran seperti m³/jam, CFM, atau GPM). Karena kemampuan ini, pengukur aliran volumetrik diperlukan untuk situasi yang membutuhkan akurasi dan konsistensi tinggi.

Ada banyak prinsip fisika yang digunakan oleh pengukur aliran massa, tetapi efek Coriolis adalah yang paling umum dan juga paling akurat. Ketika fluida bergerak melalui dua tabung sensor pengukuran yang bergetar, hal ini menyebabkan pergeseran fase atau perubahan frekuensi yang proporsional terhadap laju aliran massa. Pemancar aliran massa Coriolis dapat menghitung aliran massa secara akurat dengan memperhatikan perubahan ini.

Mengapa Pengukuran Aliran Massa Penting?

Dalam aplikasi industri angka aktual, pengukuran aliran massa jauh lebih baik daripada pengukuran volumetrik karena sejumlah alasan:

• Akurasi yang Lebih Baik

Pengukur aliran massa Coriolis biasanya mengukur dengan akurasi ±0,1% hingga ±0,2%, yang jauh lebih baik daripada pengukur aliran volumetrik tradisional (misalnya, rotameter hanya dapat memiliki akurasi 1,0~1,5%). Akurasi tinggi ini sangat penting untuk transfer penyimpanan, batching, dan pengendalian mutu, di mana kesalahan kecil atau pengukuran yang tidak akurat sekalipun dapat berdampak negatif.

• Kemandirian dari Kondisi Proses

Perubahan suhu dan tekanan fluida tidak memengaruhi hasil pengukuran sensor Coriolis, sehingga tidak perlu melakukan perhitungan kompensasi atau koreksi (misalnya, flow meter turbin gas EVC). Fitur ini sangat berguna dalam beberapa aplikasi di mana kondisi operasi seperti tekanan atau suhu sering berubah dalam pengukuran aliran gas, karena pengukuran volumetrik memerlukan koreksi yang rumit dan menambah ketidakpastian.

• Data Aliran Massa Langsung

Banyak proses industri membutuhkan data massa, alih-alih data volume. Massa penting untuk reaksi kimia, pencampuran material, dan penentuan jumlah energi yang dibutuhkan. Pengukur aliran massa memberikan informasi ini secara langsung, yang mengurangi kesalahan konversi dan mempermudah kontrol proses. Misalnya, jika laju alir nitrogen yang dihitung dari pengukur turbin gas adalah 20 CFM, sulit untuk mendapatkan nilai densitas yang akurat untuk mengonversinya ke kg/jam.

• Pengukuran Multi-Parameter

Meter aliran massa modern dapat mengukur lebih dari satu parameter (unit aliran massa) secara bersamaan, seperti densitas, konsentrasi, brix, dan suhu. Multifungsi ini berarti lebih sedikit instrumen yang dibutuhkan, sehingga menurunkan biaya pemasangan dan membuat keseluruhan sistem lebih mudah digunakan sekaligus meningkatkan keandalan pengukuran.

• Penggunaan yang Luas

Alat ukur aliran massa dapat bekerja dengan banyak jenis fluida, seperti cairan, gas, bubur; juga dapat menangani aplikasi fluida berat, seperti pengukuran oksigen pada suhu sangat rendah, pengukuran nitrogen pada tekanan sangat tinggi, pengukuran aspal atau minyak mentah yang sangat kental, dan pengukuran bubur tambang yang sangat abrasif.

Berbagai jenis meter aliran massa

ada dua jenis utama meter aliran massa berdasarkan cara kerjanya:

Instrumen Pengukuran Aliran Massa Langsung

Pengukur aliran massa langsung mengukur laju aliran massa tanpa perlu melakukan perhitungan matematika atau konversi tambahan:

• Pengukur Aliran Massa Coriolis

Meter Coriolis adalah jenis meter aliran massa langsung yang paling umum. Meter ini menggunakan prinsip efek Coriolis. Ketika fluida bergerak melalui satu atau lebih tabung yang bergetar, gaya Coriolis menyebabkan perubahan fase atau frekuensi yang dapat diukur. Meter ini sangat akurat (biasanya ±0,1% atau lebih), dapat mengukur cairan dan gas, serta dapat mengukur densitas secara bersamaan. Meter ini sempurna untuk transfer penyimpanan, batching yang presisi, dan mengukur fluida bernilai tinggi.

• Pengukur Aliran Massa Termal

Meter termal menggunakan prinsip perpindahan panas untuk menemukan laju aliran massa dengan mengukur panas yang dibawa oleh fluida yang mengalir. Alat ini digunakan untuk mengukur gas dan sangat populer dalam manufaktur semikonduktor, pemantauan gas alam, dan sistem udara bertekanan. Meter ini murah untuk gas dan tidak memerlukan banyak perawatan.

Pengukuran Aliran Massa Tidak Langsung

Pengukur aliran massa tidak langsung menghitung aliran massa dengan mengukur aliran volume dan kepadatan:

• Pengukur Aliran Volumetrik dengan Kompensasi Kepadatan

Pengukuran aliran massa uap tidak langsung dengan pengukur aliran pusaran

Metode ini menggunakan pengukur densitas dan pengukur aliran volumetrik yang terpisah, seperti turbin, vortex, atau pengukur elektromagnetik. Untuk menemukan aliran massa, kalikan aliran volume dengan densitas. Solusi ini mungkin tidak seakurat metode langsung, tetapi bisa lebih murah untuk beberapa penggunaan.

• Pengukur Aliran Tekanan Diferensial dengan Kompensasi

Pengukur aliran tekanan diferensial

Anda dapat meningkatkan flow meter DP tradisional (seperti pelat orifice, V-cone, tabung annular, dan tabung venturi) dengan menambahkan sensor suhu RTD dan sensor tekanan untuk mendapatkan kompensasi guna mendapatkan estimasi aliran massa. Sistem ini sudah dikenal luas dan memiliki sejarah yang sangat panjang, tetapi biasanya tidak seakurat flow meter massa langsung. Namun, sistem ini masih memiliki aplikasi yang luas, seperti pengukuran gas alam bertekanan tinggi dan pengukuran aliran uap super panas.

Pengukur aliran massa tidak langsung jauh lebih murah, tetapi biasanya kurang akurat dan andal dibandingkan metode pengukuran langsung. Metode ini juga membutuhkan perawatan lebih karena memiliki lebih banyak sensor untuk mendapatkan hasil.

Aplikasi Pengukur Aliran Massa

• Aplikasi dalam Pengukuran dan Pengendalian Proses

Meter aliran massa Coriolis digunakan di bidang-bidang yang membutuhkan batching yang presisi dan kontrol proses yang ketat. Dalam industri kimia, alat ini memantau bahan baku yang masuk ke reaktor untuk memastikan jumlah bahan kimia yang tepat terlibat dalam reaksi. Dalam industri minyak dan gas, alat ini digunakan untuk mengukur minyak mentah, gas alam, dan LPG untuk tujuan perdagangan. Industri makanan dan obat-obatan juga bergantung pada alat ini untuk mengontrol penambahan bahan-bahan penting atau mahal seperti gula, perisa, dan bahan aktif secara cermat.

• Penggunaan dalam kondisi keras dan cairan kompleks

Pengukur aliran massa Coriolis sangat baik dalam menangani fluida yang rumit dan sulit. Alat ini secara akurat mengukur fluida non-Newtonian, cairan berbuih, dan fluida dengan viskositas yang sangat tinggi, seperti minyak mentah, resin, molase, atau pasta cokelat. Fluida-fluida inilah yang seringkali tidak dapat ditangani oleh pengukur aliran lainnya. Selain itu, alat ini bekerja sangat baik dalam situasi tekanan dan suhu tinggi, seperti mengukur aliran lilin, propana kriogenik, lumpur pengeboran, sulfur cair, dan sebagainya. Desain sensor aliran massa, yang tidak memiliki zona mati dan tidak memiliki bagian yang bergerak, membuatnya mudah dibersihkan dan memenuhi standar sanitasi yang ketat untuk penggunaan higienis seperti mengangkut produk susu atau biofarmasi melalui pipa.

• Penggunaan dalam mengukur parameter turunan dan menghemat uang

Pengukur aliran massa Coriolis tidak hanya mengukur aliran massa. Pengukur ini juga mengukur densitas dan suhu fluida. Fitur tambahan ini memperluas jangkauan penggunaannya secara signifikan, memungkinkan pengukuran tidak langsung faktor-faktor penting seperti konsentrasi cairan, kemurnian alkohol, kadar gula (Brix), atau konsentrasi asam sulfat, yang berarti Anda tidak memerlukan banyak sensor terpisah.