Rotameter Tabung Logam untuk Pengukuran Air Ultra Murni dan Gas Nitrogen

Jawaban Singkat

Ekspansi pabrik petrokimia di Taiwan membutuhkan empat rotameter tabung logam yang dibagi untuk dua tugas. Dua unit DN25 dan DN20 (1 inci dan 3/4 inci) memerlukan bodi baja tahan karat 316 dengan lapisan PTFE, output HART 4-20 mA, dan penutup NEMA 4X atau IP65 untuk air ultra murni pada 0-250 kg/jam dan gas nitrogen pada 0-50 Nm3/jam. Jalur keempat hanya membutuhkan indikasi lokal, sehingga spesifikasinya membutuhkan rotameter tabung PVC bening pada 0-7 Nm3/jam. Silver Automation Instruments membangun kedua konfigurasi tersebut pada platform rotameter tabung logam HH50 yang sama, dengan akurasi ±0,5% dari rentang pengukuran.

Latar Belakang: Satu Proyek Ekspansi, Empat Titik Aliran, Dua Fluida

Kasus ini berasal dari paket pengadaan instrumentasi aktual untuk perluasan pabrik di fasilitas petrokimia di Taiwan. Proyek tersebut membutuhkan empat rotameter pada empat tag terpisah. Dua di antaranya bertugas mengukur air ultra murni dan gas nitrogen dengan output transmitter penuh. Dua lainnya adalah layanan nitrogen, satu membutuhkan output HART untuk integrasi DCS dan satu lagi hanya membutuhkan skala lokal.

Campuran tersebut umum terjadi pada perluasan lahan terlantar. Saluran utilitas jarang mendapatkan anggaran instrumentasi yang sama dengan saluran proses. Seorang insinyur yang menentukan ukuran empat rotameter untuk satu proyek sering kali akhirnya menentukan dua atau tiga tingkat konstruksi yang berbeda, bukan satu unit standar yang diulang empat kali.

Kami telah melihat pola ini berkali-kali di pabrik petrokimia dan serat kimia di seluruh Taiwan dan Asia Tenggara. Sebuah jalur produksi baru membutuhkan pemantauan ketat dengan HART 4-20 mA untuk tren DCS. Sementara itu, jalur pembersihan atau ventilasi, yang hanya diperiksa operator dengan berjalan melewatinya, mendapatkan unit pembacaan lokal yang lebih murah tanpa elektronik sama sekali.

Aplikasi 1: Rotameter Tabung Logam DN25 untuk Air Ultra Murni, 0-250 kg/jam

Persyaratan pertama adalah rotameter tabung logam 1 inci (DN25) pada saluran air ultra murni (UPW), dipasang sejajar, aliran vertikal, dari bawah ke atas. Badan dan pelampung ditentukan terbuat dari baja tahan karat 316 dengan lapisan PTFE, dihubungkan oleh flensa RF 1 inci 150#. Karena UPW mudah terkontaminasi, material tabung yang tidak akan melepaskan partikel atau ion ke dalam aliran menjadi lebih penting di sini daripada dalam aplikasi air proses biasa.

Laju alir normal ditetapkan pada 150 kg/jam, dengan maksimum 250 kg/jam. Dalam satuan volumetrik, pada berat jenis 1000 kg/m³, itu setara dengan sekitar 0,15 hingga 0,25 m³/jam, atau sekitar 0,66 hingga 1,1 GPM. Ini adalah saluran kecil menurut standar petrokimia, dan ini persis jenis tugas yang dapat ditangani dengan baik oleh rotameter tabung logam, karena unit tabung kaca tidak dirancang untuk tekanan kerja yang ditentukan di sini.

Tekanan kerja mencapai 5 kg/cm2G (sekitar 4,9 bar, atau 71 psi) dengan kondisi normal 3 kg/cm2G (43 psi), dan suhu maksimum mencapai 60°C (140°F). Spesifikasi memungkinkan penurunan tekanan sebesar 0,5 kg/cm2G (0,49 bar, 7,1 psi) di seluruh meter, yang merupakan hal umum untuk rotameter tabung logam pada ukuran dan rentang aliran ini. Outputnya adalah 4-20 mA dengan HART, ditenagai oleh loop 24 VDC, dengan penutup NEMA 4X atau IP65 dan akurasi terukur ±0,5% dari rentang.

Aplikasi 2: Rotameter Tabung Logam DN20 untuk Pemantauan Gas Nitrogen, 0-50 Nm3/jam

Dua tag pada proyek ini menjalankan tugas pengukuran aliran gas nitrogen yang hampir identik, keduanya pada saluran 3/4 inci (DN20) dengan flensa RF 3/4 inci 150#, bodi baja tahan karat 316 dengan lapisan PTFE, dan output HART 4-20 mA serta penutup NEMA 4X/IP65 yang sama seperti meter UPW. Rentang aliran adalah 0-50 Nm3/jam, sekitar 29,4 SCFM, dengan titik operasi normal 15 Nm3/jam (8,8 SCFM).

Saluran penyelimutan dan pembersihan nitrogen seperti ini sering ditemukan di pabrik petrokimia. Penyelimutan tangki, pembersihan instrumen, gas penyegel, semuanya mengambil gas dari saluran utilitas yang sama, dan setiap cabang biasanya memiliki indikator aliran lokalnya sendiri sehingga operator dapat memastikan jumlah yang tepat mengalir ke tempat yang seharusnya.

Kepadatan gas penting untuk penentuan ukuran rotameter, berbeda dengan penggunaannya untuk cairan. Spesifikasi ini mencantumkan berat molekul 28, yaitu nitrogen, dan viskositas 0,01 cP. Rotameter yang dikalibrasi terhadap gas yang berbeda atau tekanan referensi yang berbeda akan memberikan pembacaan yang salah, terkadang dengan selisih yang cukup besar, sehingga pelampung dan skala di sini perlu dikalibrasi terhadap gas yang digunakan sebenarnya dan tekanan kerja maksimum yang dinyatakan sebesar 5 kg/cm2G (71 psi) dan tekanan kerja normal 2 kg/cm2G (28 psi). Suhu maksimum sekali lagi adalah 60°C (140°F), dengan pengoperasian normal pada suhu sekitar.

Aplikasi 3: Rotameter Tabung PVC Bening DN20, Indikasi Lokal Saja, 0-7 Nm3/jam

Tag keempat adalah pengecualian. Ukuran saluran 3/4 inci (DN20) dan koneksi RF 3/4 inci 150# sama seperti dua unit HART di atas, tetapi tidak ada output pemancar sama sekali, hanya timbangan lokal. Material tabung dan pelampung diganti dari baja tahan karat 316 dengan lapisan PTFE menjadi PVC bening. Rentang aliran turun menjadi 0-7 Nm3/jam, sekitar 4,1 SCFM, dan peringkat tekanannya juga lebih rendah, maksimum 5 kg/cm2G (71 psi) tetapi hanya 1 kg/cm2G (14 psi) dalam operasi normal.

Ini adalah langkah penghematan biaya yang umum dilakukan pada cabang utilitas dengan tingkat kekritisan rendah. Rotameter tabung PVC transparan harganya jauh lebih murah daripada unit pemancar HART baja tahan karat, dan untuk saluran yang hanya perlu dilihat sekilas oleh operator saat melakukan inspeksi, ini seringkali merupakan pilihan yang tepat. Namun, rotameter tabung PVC memiliki batas tekanan dan suhu yang lebih rendah daripada unit tabung logam, sehingga tekanan kerja pada cabang ini perlu tetap berada di dalam batas nominal tabung, bukan hanya di dalam tekanan desain proses.

Ringkasan Spesifikasi

Mengapa Rotameter Masuk Akal untuk Empat Titik Ini

Keempat titik aliran ini tidak memerlukan akurasi atau pengulangan yang akan membenarkan penggunaan meter Coriolis atau elektromagnetik. Dosis UPW di bawah 1,1 GPM dan cabang utilitas nitrogen di bawah 30 SCFM berada tepat dalam kisaran di mana akurasi ±0,5% dari rentang rotameter tabung logam lebih dari cukup, dan di mana biaya pemasangan yang lebih rendah menjadi penting.

Pertimbangan ini perlu diungkapkan secara jujur. Pembacaan rotameter bergantung pada densitas fluida yang melewatinya. Ubah gas, ubah tekanan secara signifikan, atau ubah berat jenis cairan, dan kalibrasi tidak lagi berlaku kecuali meter tersebut dirancang dan dikalibrasi untuk kondisi yang tepat tersebut. Itulah mengapa setiap label pada proyek ini menentukan fluida, tekanan, dan suhu sendiri, alih-alih menggunakan satu kalibrasi yang sama untuk keempatnya.

Untuk titik-titik di mana pembacaan aliran masuk ke DCS atau dicatat untuk catatan batch, kami merekomendasikan output HART 4-20 mA, seperti yang ditentukan pada tiga dari empat label di sini. Untuk saluran pembersihan atau ventilasi di mana pemeriksaan visual cepat sudah cukup, versi tabung transparan dengan indikasi lokal saja menjaga biaya tetap rendah tanpa mengorbankan apa pun yang sebenarnya dibutuhkan aplikasi.