Apa itu Turbine Flowmeter?

Jika impeller dipaksa berputar, kecepatannya sebanding dengan kecepatan aliran rata-rata dalam pipa. Rotasi impeller secara berkala mengubah nilai resistansi magnetik dari konverter magneto-listrik. Fluks magnetik dalam kumparan deteksi berubah secara berkala, menghasilkan potensi induksi periodik, yaitu sinyal pulsa listrik, yang diperkuat oleh amplifier dan dikirim ke pemancar aliran turbin untuk ditampilkan.

Bagaimana Anda menghitung faktor/koefisien pengukur aliran turbin?

Faktor pengukur aliran turbin terkait dengan laju aliran (atau nomor Reynolds pipa)Faktor pengukur aliran turbin terkait dengan laju aliran (atau nomor Reynolds pipa)
Kurva hubungan koefisien instrumen ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Seperti yang dapat dilihat dari gambar, koefisien instrumen pengukuran aliran dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian linier dan bagian nonlinier.

Segmen linier sekitar dua pertiga dari segmen kerjanya, dan karakteristiknya terkait dengan ukuran struktur sensor aliran TUF dan viskositas fluida.

Karakteristik faktor instrumen pengukuran aliran sangat dipengaruhi oleh gesekan bantalan dan resistensi viskositas fluida ketika laju aliran lebih rendah dari batas bawah laju aliran sensor,
Karena laju aliran berubah dengan cepat, kehilangan tekanan kira-kira dalam hubungan kuadrat dengan laju aliran. Bila laju aliran melebihi batas atas, berhati-hatilah terhadap rongga.
Bentuk kurva karakteristik TUF dengan struktur serupa adalah serupa, dan perbedaannya hanya pada tingkat kesalahan sistematis.

Kurva karakteristik pengukur aliran turbin

1) Alat ukur aliran dengan akurasi tinggi: untuk pengukuran aliran cairan, alat ukur aliran TUF umumnya memiliki akurasi ±0,25%R~±0,5%R, sedangkan alat ukur aliran turbin tipe presisi tinggi dapat mencapai ±0,15%R; sedangkan untuk pengukuran aliran gas, akurasi alat ukur aliran turbin umumnya ±1%R~±1,5%R, sedangkan tipe khusus adalah ±0,5%R~±1%R. Alat ukur aliran ini termasuk yang paling akurat di antara semua alat ukur aliran.

2) Kemampuan pengulangan yang baik, kemampuan pengulangan jangka pendek dapat mencapai 0,05%~0,2%. Karena kemampuan pengulangannya yang baik, jika meteran aliran turbin dikalibrasi secara berkala atau online, maka dapat mencapai akurasi yang sangat tinggi.
3) Pengukur aliran turbin elektronik: sinyal frekuensi pulsa keluaran atau keluaran 4-20mA, cocok untuk pengukuran kuantitas total dan koneksi dengan komputer, tanpa penyimpangan nol dan memiliki kemampuan anti-interferensi yang kuat.
4) Sinyal frekuensi sangat tinggi (3~4kHz) dapat diperoleh dengan resolusi sinyal yang kuat.
5) Jangkauan luas, pengukur aliran turbin diameter sedang dan besar dapat mencapai 40:1~10:1, diameter kecil adalah 6:1 atau 5:1.
6) Sensor aliran turbin memiliki struktur yang kompak dan ringan, pemasangan dan perawatan yang mudah, serta kapasitas aliran yang besar.
7) Pengukur aliran turbin cocok untuk pengukuran aliran tekanan tinggi, tidak perlu membuka lubang pada badan instrumen, dan mudah membuat instrumen pengukuran aliran bergaya tekanan tinggi.
8) Ada banyak jenis sensor aliran turbin khusus, yang dapat dirancang menjadi berbagai sensor khusus sesuai dengan kebutuhan khusus pengguna, seperti pengukur aliran kecil , pengukur aliran tipe tekanan tinggi, pengukur aliran turbin sambungan tri-clamp, pengukur aliran turbin suhu tinggi, dll.
9) Sulit untuk mempertahankan karakteristik kalibrasi dalam jangka waktu lama dan diperlukan kalibrasi secara berkala. Untuk cairan non-pelumas, cairan tersebut mengandung bahan tersuspensi. Kekasaran flowmeter dapat menyebabkan keausan dan kemacetan bantalan, yang membatasi jangkauan penerapannya. Penggunaan poros dan bantalan karbida tahan aus telah memperbaiki situasi tersebut. Untuk penyimpanan dan transportasi perdagangan serta persyaratan pengukuran presisi tinggi, sebaiknya dilengkapi peralatan kalibrasi di tempat, yang dapat dikalibrasi secara berkala untuk mempertahankan karakteristiknya.
10) Pengukur aliran turbin cairan umum tidak cocok untuk media dengan viskositas tinggi (seperti untuk pengukuran aliran madu, bitumen, atau resin). Saat viskositas meningkat, batas bawah pengukuran pengukur aliran meningkat, jangkauan menurun, dan linearitas memburuk.
11) Sifat fluida (densitas, viskositas) memiliki pengaruh besar pada karakteristik instrumen pengukuran aliran. Pengukur aliran gas mudah terpengaruh oleh densitas, sedangkan pengukur aliran cairan sensitif terhadap perubahan viskositas. Karena densitas dan viskositas terkait erat dengan suhu dan tekanan, fluktuasi suhu dan tekanan tidak dapat dihindari di lokasi. Tindakan kompensasi harus diambil sesuai dengan tingkat dampaknya terhadap akurasi untuk menjaga akurasi pengukuran pengukur aliran turbin yang tinggi.
12) Pengukur aliran sangat dipengaruhi oleh distorsi distribusi kecepatan dan aliran rotasional aliran masuk. Bagian pipa lurus yang lebih panjang diperlukan pada sisi hulu dan hilir sensor aliran TUF. Jika ruang pemasangan terbatas, pengatur aliran (penyearah) dapat dipasang untuk memperpendek panjang bagian pipa lurus.
13) Tidak cocok untuk pengukuran laju aliran aliran berdenyut dan aliran campuran.
14) Persyaratan kebersihan untuk media yang diukur tinggi, yang membatasi bidang aplikasinya. Seperti yang kita ketahui, meteran aliran turbin cair hanya bekerja pada cairan yang bersih dan viskositasnya rendah. Meskipun filter dapat dipasang untuk beradaptasi dengan media yang kotor, hal itu juga menimbulkan efek samping seperti peningkatan kehilangan tekanan dan peningkatan perawatan.

Jenis-jenis pengukur aliran turbin

1) Pengukur aliran turbin cair
a. Pengukur aliran turbin cair tipe normal cocok untuk mengukur aliran volume cairan viskositas rendah (≤45mPa・s), dengan diameter nominal DN4~DN300, tingkat akurasi 0,25~0,5%, suhu sedang -20~+150℃, dan tekanan 6,3MPa.
b. Jenis tahan korosi: Cocok untuk cairan korosif seperti asam sulfat encer, asam klorida encer, asam nitrat encer, dll., umumnya hanya produk berdiameter kecil (DN20~DN50).
c. Tipe suhu tinggi: Berlaku untuk suhu cairan di bawah 150℃. Suhu cairan yang diukur dibatasi oleh resistansi suhu kumparan deteksi.
d. Pengukur aliran turbin tipe tri-clamp untuk tujuan higienis. Dapat digunakan untuk mengukur air minum, minyak yang dapat didaur ulang, dan susu. Pengukur aliran turbin yang seluruhnya terbuat dari bahan baja tahan karat dilengkapi dengan sambungan tri-clover untuk pemasangan yang mudah dan pembersihan yang mudah.

e. Pengukur aliran turbin tipe tekanan tinggi. Pengukur aliran turbin dapat dibuat menjadi tipe tekanan tinggi yang dapat menahan tekanan seperti 1000psi, 2000psi atau bahkan lebih tinggi. Pengukur aliran turbin tipe sambungan wafer dapat dengan mudah dibuat menjadi pengukur aliran turbin tipe tekanan tinggi.

2) Pengukur aliran turbin gas

Pengukur aliran turbin gas mengukur aliran gas bersih, dengan diameter nominal DN25 ~ DN400, suhu fluida -20 ~ +120℃, tekanan 2,5 ~ 10MPa, dan tingkat akurasi 1% atau 1,5%.

Pengukur aliran turbin tipe gas cocok untuk gas minyak bumi, gas buatan, gas alam dan gas minyak cair, udara, N2, CO2, dll. Pelumasan otomatis dapat digunakan untuk melumasi dan melindungi bantalan, mencegah kotoran masuk ke bagian yang bergerak, dan meningkatkan masa pakai. Sebagian besar struktur menggunakan perangkat tampilan lokal digital, dan pemancar aliran turbin juga dapat digunakan untuk mengeluarkan sinyal pulsa resolusi tinggi atau 4-20mA atau bahkan dengan protokol HART atau MODBUS.

Struktur sensor aliran turbin

Sensor TUF terdiri dari badan meter, badan pemandu (deflector), impeller, poros, bantalan dan detektor sinyal.
1) Badan pengukur aliran turbin: Badan pengukur merupakan bagian utama sensor, yang menahan tekanan fluida yang diukur, memperbaiki komponen deteksi, dan menghubungkan pipa. Badan pengukur terbuat dari baja tahan karat nonmagnetik atau paduan aluminium keras. Untuk sensor aliran kaliber besar, struktur mosaik yang terdiri dari baja karbon dan baja tahan karat juga dapat digunakan, dan detektor sinyal dipasang di dinding luar badan pengukur.

2) Badan pemandu: Badan pemandu dipasang di saluran masuk dan keluar sensor aliran. Badan ini memandu dan meluruskan fluida serta menopang impeller. Badan ini biasanya terbuat dari baja tahan karat nonmagnetik atau aluminium keras. Pemandu belakang sensor aliran turbin dorong balik juga diperlukan untuk menghasilkan dorong balik yang cukup, dan bentuk strukturalnya beragam. Pemandu depan memiliki produk yang dipatenkan yang dapat menahan gangguan parah pada aliran fluida.
3) Turbin, yang juga dikenal sebagai impeller, merupakan elemen deteksi sensor dan terbuat dari bahan yang sangat permeabel secara magnetis. Impeller meliputi bilah lurus, bilah spiral, dan bilah berbentuk T. Cincin pelindung berpori yang tertanam dengan banyak konduktor magnetis juga dapat digunakan untuk meningkatkan frekuensi sejumlah bilah tertentu. Impeller ditopang oleh bantalan di braket dan koaksial dengan badan meteran. Jumlah bilahnya bergantung pada ukuran kaliber. Bentuk dan ukuran geometris impeller memiliki pengaruh besar pada kinerja sensor. Impeller harus dirancang sesuai dengan sifat fluida, rentang aliran, dan persyaratan penggunaan. Keseimbangan dinamis impeller sangat penting dan secara langsung memengaruhi kinerja dan masa pakai instrumen pengukuran aliran.

4) Poros dan bantalan: Poros dan bantalan ini menopang impeller agar berputar dan harus memiliki kekakuan, kekuatan, kekerasan, ketahanan aus, ketahanan korosi, dll. Poros dan bantalan menentukan keandalan dan masa pakai sensor aliran turbin. Kerusakan sensor biasanya disebabkan oleh poros dan bantalan, sehingga struktur, pemilihan material, dan perawatannya sangat penting.

5) Detektor sinyal umumnya digunakan di Tiongkok. Detektor ini terdiri dari magnet permanen, batang magnet (inti besi), kumparan, dll. Magnet permanen memiliki gaya tarik pada bilah, yang menghasilkan torsi resistansi magnetik. Ketika laju aliran kecil untuk sensor aliran turbin berdiameter kecil, torsi resistansi magnetik menjadi item utama di antara torsi resistansi. Karena alasan ini, magnet permanen dibagi menjadi dua spesifikasi, besar dan kecil. Sensor berdiameter kecil dilengkapi dengan spesifikasi kecil untuk mengurangi torsi resistansi magnetik. Sinyal keluaran dengan nilai efektif lebih dari 10mV dapat langsung digunakan dengan komputer aliran, dan ketika dilengkapi dengan amplifier, mereka dapat mengeluarkan sinyal frekuensi tingkat volt.

Untuk cairan, air biasanya digunakan untuk mengkalibrasi sensor aliran turbin. Jika akurasinya 0,5, sensor ini dapat digunakan untuk cairan di bawah 5×10-6mm²/s tanpa mempertimbangkan efek viskositas. Jika viskositas fluida lebih tinggi dari 5×10-6mm²/s, sensor ini dapat dikalibrasi dengan fluida dengan viskositas yang setara tanpa melakukan koreksi viskositas. Selain itu, beberapa tindakan dapat dilakukan untuk mengimbangi efek viskositas, seperti mempersempit rentang penggunaan, meningkatkan batas bawah laju aliran, atau mengalikan koefisien instrumen dengan koefisien koreksi bilangan Reynolds, dll.

Pengaruh viskositas pada koefisien instrumen terkait dengan jenis dan parameter struktur sensor, ukuran apertur, dll. Ada beberapa cara untuk menyatakan pengaruh viskositas pada koefisien instrumen: hubungan antara koefisien instrumen dan bilangan Reynolds, hubungan antara koefisien instrumen dan frekuensi keluaran pada beberapa viskositas, dan hubungan antara koefisien instrumen dan rasio frekuensi keluaran dibagi dengan viskositas kinematik. Dan seterusnya. Beberapa produsen meteran aliran turbin memiliki informasi ini, tetapi tidak semua produsen memilikinya.

Dalam aplikasi industri perminyakan, TUF telah dipromosikan dan digunakan karena beberapa karakteristiknya dibandingkan dengan flowmeter volumetrik.

Fitur utamanya adalah bobot yang ringan, struktur yang sederhana dan kompak, kapasitas aliran yang besar, perawatan yang mudah, toleransi terhadap beberapa kotoran tanpa menghalangi saluran aliran, dan keamanan yang unggul. Sejak tahun 1960-an, Ladang Minyak Laut Utara di Inggris menggunakan TUF untuk pengukuran minyak mentah, dan Tokiko Jepang juga meluncurkan TUF jenis Porter dengan viskositas yang lebar untuk pengukuran minyak berat.

Persyaratan kepadatan gas untuk meteran aliran turbin gas

Pengukur aliran turbin gas terutama mempertimbangkan pengaruh kepadatan fluida pada faktor instrumen. Pengaruh kepadatan terutama berada di area aliran rendah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Peningkatan kepadatan (yaitu peningkatan tekanan) membuat bagian garis lurus dari kurva karakteristik meluas ke area aliran batas bawah, jangkauan sensor diperluas, dan linearitas ditingkatkan. Jika pengukur aliran turbin gas dikalibrasi di udara pada tekanan normal, tekanan kerja media yang diukur berbeda selama penggunaan, dan aliran batas bawahnya dihitung dengan rumus berikut

Dimana qVmin dan qVamina adalah Batas bawah laju aliran volume media terukur dan udara di bawah tekanan p dan tekanan pa (101,325 kPa) masing-masing, m³/jam;
P. Pa- tekanan kerja (tekanan absolut) dan tekanan atmosfer (101,325 kPa), kPa;
d - Kepadatan relatif media yang diukur, tanpa dimensi.

Aplikasi yang tidak cocok untuk meteran aliran turbin

Cairan dengan banyak kotoran, seperti air pendingin yang bersirkulasi, air sungai, limbah, bahan bakar minyak, dll.; tempat dengan perubahan aliran yang cepat, seperti sistem pasokan air boiler, sistem pasokan udara dengan palu udara, dll.; saat mengukur cairan, tekanan pipa tidak tinggi dan alirannya besar, tekanan di sisi hilir instrumen mungkin mendekati tekanan uap jenuh, dan ada risiko kavitasi. Misalnya, amonia cair dapat mengalir bebas dari tangki tingkat tinggi, sehingga tidak cocok untuk dipasang di port pembuangan; di dekat mesin las listrik, motor, relai dengan kontak, dll., ada tempat interferensi elektromagnetik yang serius; panjang bagian pipa lurus hulu dan hilir sangat tidak mencukupi, seperti di ruang mesin kapal; jika sistem pasokan air otomatis boiler sering menyalakan dan menghentikan pompa, itu akan menyebabkan benturan pada impeller dan dengan cepat merusak sensor; saat memilih media korosif atau abrasif, Anda harus berhati-hati dan menghubungi produsen untuk konsultasi

Biaya saat Anda memilih meteran aliran turbin

Saat memilih TUF untuk aplikasi presisi tinggi, faktor ekonomi harus dipertimbangkan dari berbagai aspek. Biaya pembelian meteran aliran turbin hanyalah sebagian dari biaya. Biaya-biaya berikut juga harus dipertimbangkan: biaya peralatan tambahan untuk pemasangan (seperti eliminator, filter, dll.) atau cabang bypass termasuk katup, dll.; biaya kalibrasi, untuk mempertahankan akurasi tinggi, harus dikalibrasi secara berkala, dan bahkan satu set peralatan kalibrasi daring harus dipasang di lokasi, yang memerlukan biaya yang cukup besar; biaya perawatan, yang digunakan untuk mengganti komponen TUF yang aus, yang diperlukan untuk mempertahankan kinerja tinggi.

Langkah-langkah memilih meteran aliran turbin

1) Konfirmasikan jenis cairan apa yang akan Anda ukur?
2) Pilih jenis meteran aliran turbin. Pilih sesuai dengan sifat fisik fluida. Untuk gas dan cairan, gunakan meteran aliran turbin tipe gas dan meteran aliran turbin tipe cairan. Keduanya tidak dapat digunakan secara bergantian. Jika viskositas cairan melebihi 5mPa dalam kondisi kerja, jenis viskositas tinggi harus dipilih. Untuk cairan korosif asam, gunakan jenis tahan asam.
Pilih sesuai dengan kondisi lingkungan, pilih instrumen yang sesuai dengan suhu dan kelembaban sekitar, dll. Jika ada atmosfer yang mudah meledak atau terbakar di sekitar, sensor antiledakan harus dipilih.
Berdasarkan metode penyambungan pipa, sensor aliran turbin dapat dipasang secara horizontal atau vertikal. Saat dipasang secara horizontal, metode penyambungan pipa meliputi penyambungan flensa, penyambungan ulir, dan penyambungan klem. Penyambungan flensa digunakan untuk pipa kaliber sedang, penyambungan ulir digunakan untuk meteran aliran turbin ukuran kecil dan pipa bertekanan tinggi, dan penyambungan klem hanya cocok untuk pipa bertekanan rendah dan berdiameter kecil.
3) Pilih spesifikasi. Berdasarkan kondisi penggunaan di lokasi, seperti rentang aliran, diameter pipa, tekanan dan suhu fluida, lokasi pemasangan, dll., dan persyaratan kinerja, seperti akurasi, pengulangan, mode tampilan, dll., rujuk contoh pilihan atau buku petunjuk produsen pengukur aliran turbin untuk memilih spesifikasi dan model tertentu. Anda dapat menghubungi Silver Automation Instruments untuk mendapatkan spesifikasi pengukur aliran turbin. Mungkin juga tidak ditemukan pengukur aliran yang sesuai dan harus memilih pengukur aliran lainnya.

Karena banyaknya jenis dan spesifikasi TUF, terutama perbedaan kualitas produk di antara berbagai produsen pengukur aliran turbin, maka perlu mengumpulkan informasi sebanyak mungkin tentang produsen dan standar yang relevan, melakukan investigasi dan perbandingan berulang sebelum mengambil keputusan.

Tindakan pencegahan instalasi

Tempat pemasangan
Sensor aliran turbin harus dipasang di tempat yang mudah dirawat dan di mana pipa bebas dari getaran, gangguan elektromagnetik yang kuat, dan radiasi termal. TUF sensitif terhadap distorsi distribusi kecepatan aliran dan aliran putar di dalam pipa. Aliran yang memasuki sensor harus dikembangkan sepenuhnya. Oleh karena itu, perlu untuk melengkapi bagian pipa lurus atau pengatur aliran yang diperlukan sesuai dengan jenis penghambat aliran hulu sensor 2. Jika situasi penghambat aliran hulu tidak jelas, umumnya direkomendasikan bahwa panjang bagian pipa lurus hulu tidak kurang dari 20D dan panjang bagian pipa lurus hilir tidak kurang dari 5D. Jika ruang pemasangan tidak dapat memenuhi persyaratan di atas, pengatur aliran dapat dipasang di antara penghambat aliran dan sensor. Saat memasang, tindakan harus diambil untuk menghindari sinar matahari langsung dan hujan.
Arah Aliran
Semua pengukur aliran turbin SILVER dirancang untuk mengukur aliran hanya dalam satu arah.
Arahnya ditunjukkan oleh tanda panah pada badan.
Panjang Jalur Lurus yang Diperlukan untuk Pengukur Aliran Turbin
Perangkat pengubah aliran seperti siku, katup, dan peredam dapat memengaruhi akurasi. Lihat diagram di bawah untuk pemasangan sistem pengukur aliran yang umum.

Pedoman yang direkomendasikan diberikan untuk meningkatkan akurasi dan memaksimalkan kinerja. Jarak yang diberikan di sini adalah persyaratan minimum; gandakan jarak tersebut untuk panjang pipa lurus yang diinginkan.
Hulu: sediakan panjang pipa lurus minimal 10 kali diameter internal pipa. Misalnya, dengan pipa 50 mm, harus ada pipa lurus sepanjang 500 mm tepat di hulu. Panjang pipa lurus hulu yang diinginkan adalah 1000 mm.
Hilir: sediakan panjang pipa lurus minimal 5 kali diameter internal pipa. Misalnya, dengan pipa 50 mm, harus ada pipa lurus sepanjang 250 mm di hulu. Panjang pipa lurus hulu yang diinginkan adalah 500 mm.
Lihat diagram di bawah untuk kebutuhan panjang pipa lurus saat ada perangkat pengubah.

Standar dan prosedur verifikasi

Sebagai salah satu flowmeter utama untuk penyelesaian perdagangan dalam pengukuran energi, flowmeter turbin sangat mementingkan perumusan dokumen hukum di seluruh dunia, karena merupakan dasar penting untuk mengatur hubungan antara penawaran dan permintaan. Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO) mengumumkan standar internasional ISO 2715, ISO 9951, dan Organisasi Internasional untuk Metrologi Legal (OIML) mengumumkan rekomendasi internasional R6, R32.

ISO 2715 adalah spesifikasi untuk pengukuran TUF cair dari hidrokarbon cair. Spesifikasi ini mengatur pemilihan meter aliran dan peralatan tambahan, kondisi aliran, pemasangan pipa dan sambungan listrik, serta kinerja, penggunaan, dan pemeliharaan meter aliran.

ISO 9951 adalah standar TUF internasional untuk gas, yang menetapkan struktur instrumen, uji tekanan, karakteristik flowmeter, perangkat pembacaan, kalibrasi lapangan, kehilangan tekanan, persyaratan pemasangan penampang pipa, dll. Secara khusus, untuk memenuhi kebutuhan pemasangan di lapangan, flowmeter harus dipasang tanpa penampang pipa lurus yang panjang di bawah gangguan aliran yang parah, yang menempatkan persyaratan yang sangat tinggi pada kinerja produk flowmeter, yang relatif jarang terjadi di antara flowmeter.

OIML R6, R32 merupakan rekomendasi internasional untuk gas TUF. Dari perspektif instrumen pengukuran, selain struktur pengukur aliran umum dan regulasi kinerja, rekomendasi tersebut juga memberikan ketentuan yang jelas untuk persetujuan jenis, kalibrasi awal, dan kalibrasi berikutnya.

Standar negara-negara industri maju seperti API 2534, AGA NO7, JIS Z8765, JIS B7501, dll. pada TUF merupakan rangkuman dari penggunaan praktis selama bertahun-tahun. Standar-standar tersebut sangat praktis dan diakui secara luas di tingkat internasional.

Tiongkok juga sangat mementingkan perumusan standar dan peraturan TUF. Sejak awal tahun 1980-an, standar industri TUF telah diumumkan. Standar tersebut menetapkan terminologi, klasifikasi, persyaratan teknis, metode pengujian dan aturan inspeksi, serta memperkenalkan persyaratan pemasangan, pengaruh suhu fluida, tekanan dan perubahan viskositas pada koefisien instrumen dalam lampiran. Standar tersebut direvisi pada tahun 1999. Tiongkok mengumumkan peraturan verifikasi pada awal tahun 1980-an, dan telah direvisi beberapa kali. Selain itu, TUF, sebagai meter standar dari perangkat standar aliran metode meter standar, telah merumuskan peraturan verifikasi khusus.