Apa itu Turbine Flowmeter?

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

Bagaimana cara menghitung faktor/koefisien pengukur aliran turbin?

Faktor pengukur aliran turbin terkait dengan laju aliran (atau bilangan Reynolds pipa)Faktor pengukur aliran turbin terkait dengan laju aliran (atau bilangan Reynolds pipa)
Kurva hubungan koefisien instrumen ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Seperti yang dapat dilihat pada 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 berbanding lurus dengan laju aliran. Jika 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) Pengukur aliran akurasi tinggi: untuk pengukuran aliran cairan, pengukur aliran TUF umumnya memiliki akurasi ±0,25%R~±0,5%R, dan pengukur aliran turbin tipe presisi tinggi dapat mencapai ±0,15%R; dan untuk pengukuran aliran gas, akurasi pengukur aliran turbin umumnya ±1%R~±1,5%R, dan tipe khusus adalah ±0,5%R~±1%R. Ini adalah pengukur aliran yang memiliki akurasi sangat tinggi di antara semua pengukur aliran.

2) Pengulangan yang baik, pengulangan jangka pendek dapat mencapai 0,05%~0,2%. Berkat pengulangannya yang baik, jika meter aliran turbin dikalibrasi secara berkala atau online, akurasinya dapat mencapai tingkat 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 koneksi tri-clamp, pengukur aliran turbin suhu tinggi, dll.
9) Sulit untuk mempertahankan karakteristik kalibrasi dalam jangka panjang dan diperlukan kalibrasi rutin. Untuk cairan non-pelumas, cairan tersebut mengandung zat tersuspensi. Sifat abrasif flowmeter dapat menyebabkan keausan dan kemacetan bantalan, yang membatasi jangkauan penggunaannya. Penggunaan poros dan bantalan karbida tahan aus telah memperbaiki situasi ini. Untuk penyimpanan dan transportasi komersial serta kebutuhan 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). Seiring dengan peningkatan viskositas, batas bawah pengukuran flowmeter meningkat, rentang pengukuran menurun, dan linearitasnya menurun.
11) Sifat fluida (densitas, viskositas) memiliki pengaruh besar terhadap karakteristik alat ukur aliran. Pengukur aliran gas mudah terpengaruh oleh densitas, sementara pengukur aliran cairan sensitif terhadap perubahan viskositas. Karena densitas dan viskositas berkaitan erat dengan suhu dan tekanan, fluktuasi suhu dan tekanan tidak dapat dihindari di lokasi. Langkah-langkah kompensasi harus diambil sesuai dengan tingkat dampaknya terhadap akurasi agar pengukur aliran turbin tetap memiliki akurasi pengukuran yang tinggi.
12) Pengukur aliran sangat dipengaruhi oleh distorsi distribusi kecepatan dan aliran rotasi aliran masuk. Diperlukan penampang pipa lurus yang lebih panjang pada sisi hulu dan hilir sensor aliran TUF. Jika ruang pemasangan terbatas, pengatur aliran (penyearah) dapat dipasang untuk memperpendek panjang penampang pipa lurus.
13) Tidak cocok untuk pengukuran laju aliran aliran berdenyut dan aliran campuran.
14) Persyaratan kebersihan untuk media yang diukur tinggi, sehingga membatasi bidang aplikasinya. Seperti yang kita ketahui, flow meter turbin cair hanya bekerja pada cairan yang bersih dan viskositasnya rendah. Meskipun filter dapat dipasang untuk beradaptasi dengan media kotor, hal ini juga memiliki efek samping seperti peningkatan kehilangan tekanan dan biaya perawatan yang lebih mahal.

Jenis pengukur aliran turbin

1) Pengukur aliran turbin cair
a. Pengukur aliran turbin cair tipe normal cocok untuk mengukur aliran volume cairan dengan 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. Flow meter turbin tipe tri-clamp untuk tujuan higienis. Dapat digunakan untuk mengukur air minum, minyak nabati, dan susu. Flow meter turbin yang seluruhnya terbuat dari baja tahan karat dilengkapi dengan sambungan tri-clover untuk kemudahan pemasangan dan pembersihan.

e. Pengukur aliran turbin tipe tekanan tinggi. Pengukur aliran turbin dapat dibuat menjadi tipe tekanan tinggi 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 ini cocok untuk gas petroleum, gas buatan, gas alam, gas petroleum cair, udara, N2, CO2, dll. Pelumasan otomatis dapat digunakan untuk melumasi dan melindungi bantalan, mencegah kotoran masuk ke komponen yang bergerak, dan meningkatkan masa pakai. Sebagian besar struktur menggunakan perangkat tampilan lokal digital, dan pemancar aliran turbin juga dapat digunakan untuk menghasilkan sinyal pulsa resolusi tinggi 4-20 mA, 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 flowmeter turbin: Badan meter merupakan bagian utama sensor, yang menahan tekanan fluida terukur, mengikat komponen deteksi, dan menghubungkan pipa. Badan meter terbuat dari baja tahan karat non-magnetik atau paduan aluminium keras. Untuk sensor aliran kaliber besar, struktur mosaik yang terbuat dari baja karbon dan baja tahan karat juga dapat digunakan, dan detektor sinyal dipasang pada dinding luar badan meter.

2) Badan pemandu: Badan pemandu dipasang di saluran masuk dan keluar sensor aliran. Badan ini memandu dan memperbaiki fluida serta menopang impeller. Badan ini biasanya terbuat dari baja tahan karat non-magnetik atau aluminium keras. Pemandu belakang sensor aliran turbin dorong balik juga diperlukan untuk menghasilkan daya dorong balik yang memadai, dan bentuk strukturalnya beragam. Pemandu depan memiliki produk yang telah dipatenkan yang dapat menahan gangguan berat pada aliran fluida.
3) Turbin, juga dikenal sebagai impeller, merupakan elemen deteksi sensor dan terbuat dari material yang sangat permeabel terhadap magnet. Impeller terdiri dari bilah lurus, bilah spiral, dan bilah berbentuk T. Cincin pelindung berpori yang tertanam dengan banyak konduktor magnetik juga dapat digunakan untuk meningkatkan frekuensi sejumlah bilah. Impeller ditopang oleh bantalan pada braket dan koaksial dengan badan meter. Jumlah bilahnya bergantung pada ukuran kaliber. Bentuk dan ukuran geometris impeller sangat memengaruhi 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 putaran impeller dan harus memiliki kekakuan, kekuatan, kekerasan, ketahanan aus, ketahanan korosi, dan sebagainya yang memadai. Poros dan bantalan menentukan keandalan dan masa pakai sensor aliran turbin. Kegagalan sensor biasanya disebabkan oleh poros dan bantalan, sehingga struktur, pemilihan material, dan perawatannya sangat penting.

5) Detektor sinyal umum digunakan di Tiongkok. Detektor ini terdiri dari magnet permanen, batang magnet (inti besi), kumparan, dll. Magnet permanen memiliki gaya tarik pada bilahnya, sehingga menghasilkan torsi resistansi magnetik. Ketika laju aliran kecil untuk sensor aliran turbin berdiameter kecil, torsi resistansi magnetik menjadi komponen utama di antara torsi resistansi. Oleh karena itu, 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 10 mV dapat langsung digunakan dengan komputer aliran, dan ketika dilengkapi dengan amplifier, dapat menghasilkan sinyal frekuensi setingkat voltase.

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

Pengaruh viskositas terhadap koefisien instrumen berkaitan dengan jenis dan parameter struktur sensor, ukuran apertur, dll. Ada beberapa cara untuk menyatakan pengaruh viskositas terhadap koefisien instrumen: hubungan antara koefisien instrumen dan bilangan Reynolds, hubungan antara koefisien instrumen dan frekuensi keluaran pada beberapa viskositas, serta hubungan antara koefisien instrumen dan rasio frekuensi keluaran dibagi dengan viskositas kinematik. Beberapa produsen flow meter 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.

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

Persyaratan kepadatan gas untuk pengukur aliran turbin gas

Pengukur aliran turbin gas terutama mempertimbangkan pengaruh densitas fluida terhadap faktor instrumen. Pengaruh densitas terutama berada di area aliran rendah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Peningkatan densitas (yaitu peningkatan tekanan) membuat bagian garis lurus kurva karakteristik meluas ke area aliran batas bawah, memperluas jangkauan sensor, dan meningkatkan linearitas. 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 (101,325kPa) 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 meter aliran turbin

Fluida dengan banyak pengotor, 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 terdapat 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., terdapat 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 mematikan pompa, hal 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 pengukur aliran turbin

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

Langkah-langkah memilih flow meter turbin

1) Konfirmasikan jenis cairan apa yang akan Anda ukur?
2) Pilih jenis pengukur aliran turbin. Pilih berdasarkan sifat fisik fluida. Untuk gas dan cairan, gunakan pengukur aliran turbin tipe gas dan pengukur aliran turbin tipe cairan. Keduanya tidak dapat digunakan secara bergantian. Jika viskositas cairan melebihi 5 mPa dalam kondisi kerja, sebaiknya pilih jenis viskositas tinggi. Untuk cairan korosif asam, gunakan jenis tahan asam.
Pilih sesuai dengan kondisi lingkungan, pilih instrumen yang sesuai dengan suhu dan kelembapan 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 maupun vertikal. Saat dipasang secara horizontal, metode penyambungan pipa meliputi penyambungan flensa, penyambungan ulir, dan penyambungan klem. Penyambungan flensa digunakan untuk pipa berukuran sedang, penyambungan ulir digunakan untuk meter aliran turbin berukuran kecil dan pipa bertekanan tinggi, sedangkan 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., serta persyaratan kinerja, seperti akurasi, pengulangan, mode tampilan, dll., lihat contoh pilihan atau buku petunjuk produsen flow meter turbin untuk memilih spesifikasi dan model spesifik. Anda dapat menghubungi Silver Automation Instruments untuk mendapatkan spesifikasi flow meter turbin. Mungkin juga flow meter yang sesuai tidak ditemukan dan harus dipilih flow meter lain.

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 kali 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, interferensi elektromagnetik yang kuat, dan radiasi termal. TUF sensitif terhadap distorsi distribusi kecepatan aliran dan aliran rotasi dalam pipa. Aliran yang masuk ke 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 meter 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 flow meter pada umumnya.

Panduan yang direkomendasikan diberikan untuk meningkatkan akurasi dan memaksimalkan kinerja. Jarak yang diberikan di sini merupakan persyaratan minimum; gandakan 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 tepat di hulu. Panjang pipa lurus hulu yang diinginkan adalah 500 mm.
Lihat diagram di bawah untuk persyaratan panjang pipa lurus saat ada perangkat pengubah.

Standar dan prosedur verifikasi

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

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

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, dan sebagainya. Khususnya, untuk memenuhi kebutuhan pemasangan di lapangan, flowmeter harus dipasang tanpa penampang pipa lurus yang panjang jika terjadi gangguan aliran yang parah. Hal ini menuntut kinerja produk flowmeter yang sangat tinggi, dan hal ini relatif jarang terjadi pada flowmeter.

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

Standar-standar 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 ini sangat praktis dan diakui secara luas di tingkat internasional.

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