Indonesia
Artikel ini memperkenalkan prinsip kerja dan keunggulan flowmeter massa gaya Coriolis , dengan fokus pada pencatatan dan analisis beberapa masalah yang ditemukan dalam penggunaan flowmeter massa gaya Coriolis dalam berbagai proses pengukuran material di Perusahaan Petrokimia. Artikel ini juga mengemukakan isu-isu yang perlu diperhatikan dalam pemilihan dan pemasangan flowmeter massa gaya Coriolis, serta membahas pengaruh tegangan dan tekanan pada flowmeter massa gaya Coriolis.
Pengukur aliran massa gaya Coriolis banyak digunakan di bidang petrokimia dan bidang lainnya, dan merupakan salah satu instrumen pengukuran aliran tercanggih di dunia saat ini.
Pengukur aliran massa Coriolis populer di industri petrokimia.
Sebagai perusahaan penyulingan dan kimia besar, Jinxi Petrochemical Company terutama memproduksi bensin, minyak tanah, solar, hidrokarbon cair, dan produk lainnya. Pengukur aliran massa Coriolis dapat diandalkan dalam proses pengukuran bahan-bahan ini, terutama untuk proses pengukuran produk pabrik, dengan akurasi kurang dari 2‰, yang meningkatkan akurasi pengukuran aliran energi dan material Jinxi Petrochemical Company, menghindari kerugian yang tidak perlu, dan memastikan bahwa kepentingan perusahaan tidak dirugikan.
Bagi bisnis yang mencari solusi pengukuran aliran Coriolis yang andal, perusahaan seperti Silver Automation Instruments menyediakan lini produk pengukur aliran massa komprehensif yang dirancang untuk memenuhi persyaratan ketat industri petrokimia.
Silverinstruments.com menyediakan lini lengkap flow meter Coriolis.
Pengukur Aliran Massa Coriolis (CMF) adalah pengukur aliran massa langsung yang memanfaatkan prinsip gaya Coriolis, yang berbanding lurus dengan laju aliran massa, yang dihasilkan oleh fluida dalam sistem yang berputar saat bergerak dalam garis lurus.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, ketika sebuah partikel dengan massa m bergerak dengan kecepatan υ dalam pipa yang berputar dengan kecepatan sudut ω di sekitar sumbu p, partikel tersebut mengalami dua komponen percepatan dan gaya.
Fisika di Balik Pengukuran:
1) Percepatan normal, juga dikenal sebagai percepatan gaya sentripetal α r, memiliki besar yang sama dengan ω 2r, Arah menuju sumbu P;
2) Percepatan tangensial α t, juga dikenal sebagai percepatan Coriolis, memiliki besar 2 Ωυ dan tegak lurus terhadap α r. Karena gerak komposit, gaya Coriolis Fc=2 Ωυ m bekerja pada partikel dalam arah α t, dan pipa memberikan gaya balik - Fc=-2 Ωυ m pada partikel.
Ketika fluida dengan densitas ρ mengalir dengan kecepatan konstan υ dalam pipa yang berputar, setiap bagian pipa dengan panjang Δx akan mengalami gaya Coriolis tangensial sebesar ΔFc.
Gambar 1. Gaya Coriolis
Implementasi Modern Gaya Coriolis
Oleh karena itu, pengukuran langsung atau tidak langsung terhadap gaya Coriolis yang dihasilkan oleh fluida yang mengalir dalam pipa berputar dapat menentukan laju aliran massa, yang merupakan prinsip dasar CMF.
Namun, sulit untuk menghasilkan gaya Coriolis melalui gerakan rotasi. Saat ini, semua produk dihasilkan melalui getaran pipa, yang berarti bahwa tabung pengukur berdinding tipis dengan dua ujung tetap digerakkan pada frekuensi resonansi atau mendekati frekuensi resonansi (atau frekuensi harmonik yang lebih tinggi) dari tabung pengukur di titik tengahnya. Fluida yang mengalir di dalam tabung menghasilkan gaya Coriolis, menyebabkan defleksi berlawanan di bagian depan dan belakang tabung pengukur di titik tengahnya. Besarnya defleksi dideteksi untuk mendapatkan laju aliran massa.
Keunggulan flowmeter massa gaya Coriolis terutama meliputi aspek-aspek berikut:
(1) Pengukuran langsung laju aliran massa dengan akurasi pengukuran tinggi; Tidak seperti flowmeter volumetrik (seperti flowmeter turbin atau flowmeter pusaran) yang memerlukan kompensasi densitas, meter Coriolis memberikan pengukuran massa langsung dengan presisi terdepan di industri.
Pengukur aliran volumetrik seperti pengukur aliran vortex tidak dapat mengukur aliran massa secara langsung.
(2) Berbagai macam fluida yang dapat diukur, termasuk berbagai cairan dengan viskositas tinggi (seperti resin, bitumen, minyak mentah), bubur yang mengandung padatan, cairan yang mengandung sedikit gas yang terdistribusi secara merata (kandungan gas dalam 5%), dan gas dengan densitas yang cukup (gas bertekanan tinggi).
(3) Amplitudo tabung pengukur kecil dan dapat dianggap sebagai komponen tidak bergerak; tidak ada halangan atau bagian bergerak di dalam tabung pengukur.
(4) Tidak sensitif terhadap distribusi kecepatan aliran hulu, oleh karena itu tidak ada persyaratan bagian pipa lurus hulu dan hilir.
(5) Nilai pengukuran aliran tidak sensitif terhadap viskositas fluida, dan pengaruh densitas fluida terhadap nilai pengukuran aliran minimal.
(6) Pengukur aliran massa dapat mengukur beberapa parameter. Pengukuran aliran massa secara simultan dapat mengukur densitas dan suhu fluida, serta memperoleh pengukuran aliran volumetrik, konsentrasi zat terlarut, dan kandungan fase (atau komponen) yang berbeda dalam fluida dua fase cair-padat (atau cairan dua komponen yang tidak bercampur).
Pengukur aliran massa Coriolis dapat mendeteksi berbagai parameter.
Dalam operasi petrokimia, fokus yang semakin meningkat pada pengendalian biaya dan efisiensi telah meningkatkan standar pengukuran energi dan material di seluruh produksi dan distribusi. Fasilitas-fasilitas tersebut terus meningkatkan dan memodernisasi instrumentasi pengukurannya, termasuk meter aliran massa yang digunakan untuk melacak transfer material antara unit pengolahan minyak mentah dan peralatan terkait.
Khususnya dalam pengiriman produk, meteran aliran massa Coriolis presisi tinggi banyak digunakan untuk bensin, kerosin, diesel, gas cair, dan propilena. Pemasok berkualitas seperti Silver Instruments ( silverinstruments.com ) telah mendukung implementasi ini dengan solusi meteran aliran Coriolis yang andal dan teruji di lapangan, yang dirancang khusus untuk lingkungan petrokimia.
Pengukur aliran Coriolis dapat digunakan untuk mengukur bensin, solar, LPG, minyak tanah, dan sebagainya.
Meskipun meteran aliran massa menawarkan kinerja yang luar biasa, berbagai masalah masih dapat muncul selama pengoperasian. Berdasarkan analisis kami, penyebab utama masalah ini umumnya terbagi dalam dua kategori: faktor eksternal seperti pemasangan yang tidak tepat, dan faktor internal yang berkaitan dengan sifat fisik dan parameter media yang diukur.
Studi Kasus - Tantangan Instalasi Dermaga Pemuatan:
Pada tahun 2002, dermaga pemuatan Jinxi Petrochemical dilengkapi dengan enam meter aliran massa DN150 (6 inci), yang digunakan untuk mengukur bensin dan diesel selama pemuatan. Selama pengoperasian awal, salah satu meter aliran diesel sering mengalami aliran sesaat singkat sebesar 5 hingga 7 ton tanpa pemuatan.
Cara melakukan penyesuaian titik nol pada pengukur aliran massa Coriolis
Meskipun telah dilakukan beberapa kali inspeksi di lokasi dan penyesuaian pada titik nol, fenomena ini masih terjadi. Akhirnya, sensor aliran massa dipisahkan dari pipa proses dan ditemukan bahwa flensa di satu sisi sensor berbeda secara horizontal sebesar 3 cm dari flensa yang menghubungkan pipa proses.
Pada saat itu, tim instalasi kurang profesional dan komandan di lokasi kurang berpengalaman. Dalam kasus ini, sensor aliran massa terhubung secara kaku, dan tegangan pipa bekerja pada sensor. Dalam kasus angin laut yang kencang, flow meter sering mengalami aliran sesaat singkat sebesar 5 hingga 7 ton, yang memengaruhi pengukuran normal flow meter.
Pemasangan yang tepat untuk memastikan pengoperasian flow meter Coriolis yang benar.
Jadi, pemasangan meteran aliran massa dan faktor-faktor seperti lingkungan di lokasi merupakan faktor utama yang memengaruhi pengukuran normal meteran aliran massa Coriolis. Kasus ini menunjukkan bagaimana kualitas pemasangan dan faktor lingkungan sangat memengaruhi kinerja meteran aliran, sehingga prosedur pemasangan yang tepat dan panduan ahli sangat penting untuk keberhasilan implementasi.
1.1 Analisis Dampak Tegangan pada Pipa
Selama proses pemasangan sensor, jika bagian tengah pipa yang menghubungkan sensor aliran tidak sejajar (atau paralel) atau suhu pipa berubah, tegangan pipa akan membentuk tekanan, tarikan, atau gaya geser yang bekerja pada keselarasan antara pipa pengukur flowmeter massa, menyebabkan asimetri pada probe deteksi dan mengakibatkan pergeseran titik nol.
Strategi Mitigasi:
Oleh karena itu, selama pemasangan pengukur aliran massa, perlu dipastikan bahwa bagian tengah pipa yang terhubung ke sensor aliran sejajar. Pada saat yang sama, dalam kasus perubahan suhu yang besar, fitting isolasi ekspansi termal dapat dipasang di dalam pipa.
1.2 Manajemen Getaran Lingkungan
Contoh di Dunia Nyata: Meter pengukur minyak mentah di Unit Distilasi Petrokimia Jinxi adalah meter aliran massa Coriolis yang dipasang di dalam unit dan dekat dengan ruang pompa, menyebabkan getaran signifikan pada pipa proses. Oleh karena itu, terdapat beberapa masalah dengan data pengukuran meter aliran, yang mengakibatkan hasil produksi unit yang tidak normal.
Implementasi Solusi: Dalam kasus ini, kami telah memasang penyangga di kedua ujung flow meter untuk mengurangi dampak getaran dan memastikan pengoperasiannya normal.
Sebaiknya ada penyangga di kedua ujung pengukur aliran massa.
Pengukur aliran massa dapat beroperasi di lingkungan yang bergetar, tetapi harus diisolasi dari getaran.
Praktik Terbaik untuk Pengendalian Getaran:
Khususnya pada kasus getaran tinggi, pipa fleksibel dapat digunakan untuk menghubungkan dengan tabung getaran dan rangka penyangga dapat digunakan untuk mengisolasi getaran. Namun, yang lebih penting adalah mencegah frekuensi getaran sama dengan frekuensi operasi atau frekuensi harmonik dari pengukur aliran massa. Ketika beberapa instrumen dengan model yang sama dipasang secara seri atau paralel di dekat tanah, terutama ketika dipasang pada platform penyangga yang sama, getaran frekuensi kerja antar pengukur aliran massa akan saling memengaruhi, menyebabkan getaran abnormal, dan dalam kasus yang parah, instrumen mungkin tidak berfungsi.
1.3 Penempatan Optimal Sensor Aliran Massa
Posisi dan tata letak pemasangan sensor aliran massa juga sangat penting untuk pengoperasian normal flow meter. Padatan sisa di dalam tabung pengukur dan kerak pada dinding tabung dapat memengaruhi akurasi pengukuran.
Panduan Instalasi:
Persyaratan Penting : Memastikan pengisian tabung pengukur secara lengkap dalam semua kondisi pengoperasian.
Tentu saja, dalam beberapa kasus khusus, metode pemasangan sensor aliran massa masih dapat diubah. Misalnya, karena pipa proses pengukur aliran massa minyak mentah di Unit Distilasi Petrokimia Jinxi, meskipun mengukur cairan, ia menggunakan metode pemasangan ke atas dengan tabung pengukur. Dalam hal ini, tekanan balik keluaran pengukur aliran massa perlu tinggi untuk memastikan tabung pengukur terisi penuh. Pada saat yang sama, perhatian harus diberikan pada masalah getaran untuk mengurangi dampak getaran pada pengukuran pengukur aliran.
1.4 Dampak Pemasangan Katup
Persyaratan Katup Penutup: Untuk memastikan bahwa media pengukuran tidak mengalir ketika sensor aliran disetel ke nol, katup penghenti harus dipasang di hulu dan hilir pengukur aliran massa, dan pastikan bahwa katup tersebut tidak bocor.
Penempatan Katup Kontrol: Jika katup kontrol perlu dipasang, sebaiknya dipasang di hilir meteran aliran massa, yang bermanfaat untuk mempertahankan tekanan statis tertinggi yang mungkin pada meteran aliran massa guna mencegah terjadinya kavitasi dan penguapan mendadak.
Studi Kasus - Tantangan Pengukuran Gas Cair:
Terdapat sebuah flowmeter massa Coriolis yang digunakan dalam pengukuran gas cair di Jinxi Petrochemical, yang selalu menunjukkan deviasi pengukuran yang besar selama proses pengukuran. Inspeksi komprehensif dilakukan pada instalasi flowmeter massa tersebut, dan tidak ditemukan masalah. Flowmeter massa tersebut dikirim ke departemen kalibrasi untuk dikalibrasi, dan hasilnya memenuhi syarat. Namun, setelah dipasang kembali, masih terdapat masalah dengan data pengukuran flowmeter massa tersebut.
Tekanan operasi fluida tidak boleh melebihi tekanan nominal pengukur aliran massa.
Analisis Akar Penyebab: Menanggapi situasi ini, kami membandingkan parameter operasi flowmeter di lokasi dengan parameter proses kalibrasi dan menemukan bahwa tekanan gas cair di lokasi adalah 1,6 MPa, sedangkan tekanan medium selama proses kalibrasi sekitar 0,3 MPa. Oleh karena itu, perubahan tekanan medium yang diukur memengaruhi pengukuran flowmeter massa.
Penjelasan Dampak Teknis: Sebenarnya, flowmeter berkualitas harus terlebih dahulu mempertimbangkan bahwa tekanan medium yang diukur tidak boleh melebihi tekanan kerja yang ditentukan, dan juga mempertimbangkan tingkat pengaruh perubahan tekanan statis. Perubahan tekanan memengaruhi kekedapan tabung pengukur dan tingkat efek Bourdon, serta bias nol awal yang merusak asimetri tabung pengukur. Meskipun variasi konstanta instrumen dan pergeseran nol kecil, dampaknya pada instrumen presisi tinggi tidak dapat diabaikan ketika terdapat perbedaan tekanan dan kalibrasi yang signifikan selama penggunaan.
Korelasi Efek Tekanan:
• Instrumen berdiameter kecil: Rasio ketebalan dinding terhadap diameter yang tinggi meminimalkan dampak tekanan.
• Instrumen berdiameter besar: Rasio ketebalan dinding terhadap diameter yang rendah menciptakan sensitivitas tekanan yang signifikan.
Hasil Uji yang Mengakurat: Pengujian independen terhadap delapan flowmeter massa menunjukkan efek tekanan yang terukur:
| Tekanan statis MPa | 2 | 2.4 | 2.8 | |
| Kesalahan pengukuran aliran % | rata-rata | -2,21 | -3,25 | -0,375 |
| maksimal | -1,57 | -2,55 | -2.6 | |
| menit | -3,15 | -4 | -4,56 | |
| Catatan: Tekanan selama kalibrasi akan menjadi acuan utama. | ||||
Gambar 3 Dampak Tekanan
Perubahan densitas media pengukuran mengubah kualitas sistem pengukuran aliran, menyebabkan perubahan keseimbangan sensor aliran dan mengakibatkan offset nol. Jika mengukur cairan tertentu, selama diatur ke nol sesuai dengan kondisi densitas cairan aktual, perubahan densitas selama penggunaan tidak signifikan, dan umumnya tidak ada masalah.
Tantangan Pipa Multi-Cairan: Namun, mengukur beberapa cairan dengan perbedaan densitas yang signifikan pada satu pipa dapat mengakibatkan kesalahan tambahan karena variasi titik nol, sehingga memerlukan pertimbangan yang cermat selama desain dan pengoperasian sistem.
Pengukur aliran massa gaya Coriolis dapat mengukur berbagai viskositas cairan dan menunjukkan kinerja pengukuran yang baik. Faktanya, viskositas cairan dapat mengubah karakteristik redaman sistem, sehingga memengaruhi bias nol dan memiliki dampak tertentu pada nilai pengukuran aliran pada laju aliran rendah.
Pertimbangan Desain: Salah satu faktor utama yang kami pertimbangkan saat memilih spesifikasi dan ukuran meter aliran massa berdasarkan kondisi penggunaan adalah bahwa perkiraan kehilangan tekanan instrumen berada dalam kisaran yang diizinkan dari sistem perpipaan. Untuk mencapai akurasi pengukuran optimal sambil memperhitungkan penurunan tekanan, laju aliran maksimum yang digunakan harus dipilih setinggi mungkin dalam kisaran aliran tersebut.
Kurva kehilangan tekanan/viskositas dari flow meter Coriolis SH-CMF dari silverinstruments.com
Hubungan Viskositas-Penurunan Tekanan: Penurunan tekanan pada flowmeter massa meningkat seiring dengan peningkatan viskositas fluida, yang berarti bahwa peningkatan viskositas akan meningkatkan kehilangan tekanan pada instrumen. Flowmeter massa Coriolis yang digunakan untuk pengukuran minyak mentah di unit distilasi Jinxi Petrochemical sepenuhnya mempertimbangkan faktor peningkatan viskositas dan kehilangan tekanan selama proses pemilihan, tanpa memengaruhi pengoperasian peralatan proses.
Laju aliran/akurasi/penurunan tekanan dari flow meter Coriolis seri SH-CMF dari silverinstruments.com
Saat ini terdapat banyak faktor yang memengaruhi pengukuran kualitas flow meter secara normal. Beberapa faktor tersebut mengharuskan kita untuk memasang ulang flow meter, sementara faktor lainnya bahkan mengharuskan kita untuk mengganti flow meter. Hal ini mengharuskan kita untuk mempertimbangkan secara komprehensif semua aspek faktor yang memengaruhi dalam proses pemilihan flow meter berkualitas guna memastikan pengoperasiannya yang normal.
Persyaratan Pemeliharaan dan Kalibrasi: Dalam aplikasi praktis, terdapat banyak faktor yang menyebabkan pergeseran titik nol, seperti tegangan pemasangan sensor, asimetri struktural tabung pengukuran, dan perubahan parameter fisik fluida yang diukur. Hal ini mengharuskan kita untuk secara teratur memeriksa dan menyesuaikan titik nol.
Kemajuan Teknologi Generasi Berikutnya: Saat ini, dengan kemajuan teknologi pengukuran yang berkelanjutan dan peningkatan kinerja meter aliran massa yang terus menerus, beberapa seri meter aliran massa mengusulkan agar kinerja meter aliran massa di lokasi harus konsisten dengan kondisi laboratorium. Setelah menetapkan titik nol di pabrik, tidak perlu menyesuaikannya di lokasi, dan tidak perlu menyesuaikannya setelah perubahan kondisi proses. Hal ini akan mengurangi jumlah katup, menyederhanakan pemasangan, dan mengurangi beban kerja perawatan meter aliran massa. Pada saat yang sama, juga diusulkan agar pengukuran meter aliran massa tidak dipengaruhi oleh perubahan suhu atau perubahan tegangan pipa.
Pengukur aliran massa Coriolis adalah instrumen pengukuran aliran yang relatif akurat, andal, stabil, efisien, dan fleksibel, yang akan banyak digunakan dalam pengolahan minyak bumi, industri kimia, dan bidang lainnya. Alat ini juga digunakan secara andal dalam proses pengukuran bensin, minyak tanah, solar, hidrokarbon cair, dan produk-produk lain dari Perusahaan Petrokimia Jinxi, meningkatkan akurasi pengukuran aliran energi dan material serta menghindari kehilangan yang tidak perlu.
Selamat datang untuk menghubungi silverinstruments.com untuk mendapatkan solusi pengukuran aliran massa.
Peningkatan kinerja yang berkelanjutan dalam teknologi flowmeter massa Coriolis secara progresif mengurangi faktor-faktor yang memengaruhi operasi pengukuran normal sekaligus menyederhanakan persyaratan perawatan. Para pemimpin industri seperti Silver Instruments terus memajukan teknologi flowmeter Coriolis, menyediakan solusi komprehensif bagi perusahaan petrokimia yang mencari tingkat presisi pengukuran dan keandalan operasional tertinggi.
