Prinsip Kerja Ultrasonic Flow Meter

Pengenalan Flow Meter Ultrasonic

Ultrasonic flow meter (UFM) merupakan meter jenis inferensial (mengukur secara tidak langsung) yang menentukan kecepatan alir cairan (liquid flow rate) dengan mengukur waktu transit pulsa suara frekuensi tinggi (high-frequency sound pulses) yang melintasi pipa aliran.

Flowma flowmasonic WUF 620 Clamp On Ultrasonic Flow Meter
Flowma flowmasonic WUF 620 Clamp On Ultrasonic Flow Meter

Ultrasonic transit time flow meter menggunakan transduser akustik (acustic transducer) yang dapat mengirim dan menerima pulsa akustik frekuensi tinggi. Transduser akustik ditempatkan pada kedua sisi pipa sedemikian hingga pulsa akustik bergerak melintasi pipa dalam arah diagonal.

Metode ultrasonic transit time flow meter didasarkan pada pengukuran selisih waktu transmisi pulsa akustik yang melintas pipa pada dua arah yang berlawanan. Sistem pengukurannya didasarkan pada kejadian dimana pulsa akustik yang melintasi pipa secara diagonal pada aliran searah membutuhkan waktu lebih cepat dibandingkan dengan pulsa akustik yang bergerak pada arah yang berlawanan dengan aliran. Perbedaan waktu antara kedua pulsa akustik tersebut sebanding dengan kecepatan alir rata-rata sepanjang lintasan pulsa akustik. dimana waktu tersebut didasrkan pada perhitungan sbb :

tA>B = L/(c + V Cos q)
Sedangkan pulsa akustik yang melintasi pipa dengan arah berlawanan dari arah aliran membutuhkan waktu:
TB>A = L/(c – V Cos q)
dimana :
   L :  panjang lintasan pulsa akustik
   c :  kecepatan suara dalam cairan ( tergantung pada jenis fluida )
   q :  sudut antara lintasan pulsa dan sumbu pipa
   V :   kecepatan rata-rata cairan dalam pipa.

Dari kedua persamaan di atas, diperoleh flow rater rata-rata fluida menjadi:

V = (L/2cosq) x (TB>A – TA>B )/( TB>A x TA>B)

Ultrasonic flow meter ada juga yang menggunakan  jumlah transduser lebih dari 1 pasang, hal ini biasanya digunakan untuk mendapatkan jumlah lintasan yang banyak sehingga diperoleh lebih banyak informasi mengenai distribusi kecepatan aliran fluida pada pipa (flow profile) dengan tujuan meningkatkan akurasi ultrasonic flow meter.

Pengukuran flow rate dengan menggunakan metoda ultrasonic flow meter melibatkan beberapa bagian peralatan sesuai dengan fungsi dan tujuan seperti alat pengirim (transmitter) dan penerima (receiver) untuk frekuensi akustik. Pada elemen pengirim, transducer berfungsi mengubah tegangan listrik frekuensi tinggi menjadi getaran kristal (akustik). Sedangakan pada elemen penerima, transducer mengubah getaran kristal (akustik) menjadi sinyal listrik.

Flowmasonic WUF 620 J
Flowmasonic WUF 620 J Portable Flowmeter

Berdasarkan metode installasi, Ultrasonic Flow Meter dapat digolongkan ke dalam dua jenis yaitu :

  •  Clamped-on  dimana  instalasinya ditempelkan di luar pipa.
  •  Inline  dimana Instalasinya ditempatkan bersatu dengan pipa menggunakan flanges.
  •  Insertion dimana metode ini hampir sama dengan model inline.

Jenis dan model Product Ultrasonic Flow Meter

Sebagai informasi flow meter yang banyak di pakai di industri mempunyai jenis yang berbeda beda tergantung jenis cairan, sistem instalasi sera tingkat akurasinya dan berikut ini jenis jenis serta model flow meter :

Flow Meter Portable Ultrasonic

Flowmeter portable ultrasonic menggunakan sepasang transduser untuk mengirim dan menerima sinyal secara bergantian. Sinyal transduser bergerak lebih cepat ke hilir daripada ke hulu. Dengan didapatkanya waktu transit t dengan mengukur waktu tempuh sinyal di hilir dan hulu, kecepatan aliran rata-rata dapat ditahan sesuai dengan t dan kecepatan V. Volume aliran Q dapat dihitung dari kecepatan aliran V dan profil pipa S.

Flow meter portable mulai terkenal saat dikenalkanya flow meter jenis ultrasonic dimana cara penggunaan dan instalasinya cukup mudah dan cepat serta dapat dibawah kemana mana. Portable flowmeter ini menggunakan jenis clamp on flow meter dimana transducer ultrasonic cukup di clamp pada permukaan luar pipa,

Karena proses instalasi tanpa memotong pipa atau melubangi pipa maka pengoprasianya sangat cepat dan simple. Untuk jenis flow meter portable biasanya di lengkapi dengan data logger baik itu secara internal maupun external dan untuk power karena sifatnya portable biasanya menggunakan battery yang bisa di charge dan umumnya battery mampu bekerja pada waktu cukup lama diatas 5 jam.

Flow meter portable ultrasonic cukup luas penggunaanya didunia industri yang digunakan pada cairan dalam pipa dengan range diameter dari size pipa DN20  hingga DN5000. Begitu juga jenis material pipa Flowmasonic wuf 620 juga bisa digunakan pada semua jenis material pipa dari bahan Carbon steel, Stainless steel, PVC, HDPE dan lainnya atau semua jenis material pipa.

Pengoprasian Portable Ultrasonic Flowmeter

Berikut ini langakah-langkah yang harus dilakukan dalam mempersiapkan dan menggunakan portable flow meters :

  1. Cek kelengkapan Units ultrasonic portable flow meter dan pastikan adanya :
    • Main unit Transmitter
    • 1 Set Transducer ( 2 ea)
    • 1 set Transducer cable ( 2 ea )
    • Clamp
    • Gel, Coupling compound
    • Alat ukur panjang, diameters ( penggaris, meteran atau lainnya )
    • Charger
    • SD card
  2. Tentukan posisi pengukuran pada pipa :
    • Arah aliran usahakan vertikal ( buttom to top ) atau
    • Horizontal
    • Jarak Down stream dan up stream ( lihat mannual operational)
  3. Tentukan ukuran dari pipa
    • Diameter atau keliling
    • Ketebalan pipa
    • Ketebalan Linner ( jika menngunakan linner )
    • Cek menu M 10 sampai M 13
  4. Tentukan Jenis Material pipa(Carbon steel,SUS,PVC atau laiannya)
    • Cek menu M 14sampai M 18
  5. Tentukan jenis Fluida ( water, sea water, fuel, oil dll)
    • Cek menu M 20 sampai 22
  6. Dari ukuran Pipa yang diketahui pilih jenis transducer dari segi size maupun working temperaturnya.
  7. Masukan parameter yang telah didapatkan diatas kemudian lihat jarak transducer yang tercantum dalam menu jarak transducer dan jangan lupa masukan jenis pemasangan Transducer ( V, Z, N or W)
  8. Pemasangan transducer
    • Beri tanda tempat pemasangan transducer berdasarkan jarak transducer yang didapat pada transmitter
    • Bersihkan permukaan pipa dari kotoran, debu, cat, karat
    • Bersihkan permukaan sensor dan beri gel secukupnya dan merata
    • Pasang Transducer di permukaan pipa yang telah di tentukan
    • Clamp Transducer agar tidak berubah posisinya
  9. Cek sekali lagi apakah parameter-parameter seperti diameter pipa, tebal pipa, jenis pipa, jenis flluid, jenis transducer dan type pemasangan transducer untuk memastikan kebenarna parameter tersebut.
  10. Pastikan lagi units pengukurannya baik units waktu bisa di pilih detik, menit, jam atau day. Untuk Volume bisa digunakan liters, M3, gallon atau lainnya sesuai dengan keinginan masing-masing.
  11. Cek nilai tom/tos apakah memenuhi syarat yang ditentukan oleh manufacture atau tidak 97 – 103
  12. Hidupkan pompa atau buka valve dan tunggu beberapa saat hingga fluida didalam pipa mengalir normal
  13. Cek Q dari aliran jika Q telah memenuhi syarat yang di tentukan dimana semakin tinggi Q dan semakin stabil maka akurasinya makin baik.
  14. Selanjutnya silahkan lihat di menu yang menunjukan flow rate dan totalizer.
  15. Untuk Aplikasi yang ingin disimpan di sd card silahkan cari menu dan lakukan penyimpanan.
  16. Untuk lamanya pengecekan silahkan masukkan menu waktu dan sebagainya.
  17. Selanjutnya silahkan gunakan menu2 lainnya sesuai dengan tujuan anda menggunakan portable flow meter ini

Spesifikasi Flowmeter Portable ultrasonic

Berikut salah satu contoh spesifikasi flow meter ultrasonic portable dari Flowmasonic WUF 620J

Spesifikasi Flowmasonic WUF620J

Measuring Principle Transit-time
Velocity 0.01 – 12 m/s, Bi-directional Measurement
Resolution  0.25mm/s
Repeatability  0.1%
Accuracy ±1.0% of Reading
Response Time 0.5s
Sensitivity 0.003m/s
Damping 0-99s(settable by user )
Suitable Fluid Clean or tiny amounts of solids, air bubbles liquid , Turbidity <10000 ppm
Power Supply AC: 85-265V DC:12- 36V/500mA
Installation Portable
Protection Class IP66
Operating Temperature -40℃ to +75℃
Measuring Unit meter,ft,m³,liter,ft³,gallon,barrel etc.
Communication Output 4~20mA, OCT, Relay, RS485 (Modbus-RUT), Data Logger ,GPRS
Energy Unit Unit : GJ,Opt: KWh
Security Keypad Lockout, System Lockout
Size 270*246*175mm
WB4:C22eight 3 kg

Clamp on Ultrasonic Flow Meter

Flow meter ultrasonic jenis clamp on merupakan jenis flow meter ultrasonic yang cara instalasinya tidak perlu memotong atau melubangi pipa. Prinsipnya adalah transducer ultrasonic cukup di tempel di permukaan luar pipa dan dilanjutkan dengan mengclampnya. Transducer ultrasonic yang merupakan flow sensor, mempunyai bebrapa ukuran dan jenis yang tergantung pada temperature dan ukuran diameter pipa.

Flow meter clamp on ultrasonic wuf620
Flow meter clamp on ultrasonic wuf620

Flowmeter ultrasonic jenis clamp on, dapat di pasang pada berbagai jenis material dan ukuran diameter pipa. Diameter pipa yang bisa dipasang mulai dari DN 15 hingga DN600. Water meter jenis ultrasonic ini mempunyai akurasi 1% untuk yang single channel dan 0,5% untuk yang multi channel.

Keuntungan penggunaan  Flow Meter Clamp on ultrasonic :

  • Tidak ada penghalang di lintasan aliran, sehingga tidak ada pressure drop.
  • Tidak ada part bergerak (moving parts), sehingga tidak ada bagian parts yang aus yang menyebabkan maintenance cost rendah.
  • Model multi sensor mempunyai ketelitian lebih tinggi
  • Dapat digunakan untuk mengukur flow fluida yang korosif dan slurry.
  • Tersedia bbebrapa jenis sensor yang dapat mengukur dimeter pipa dari size DN15 – DN6000
  • Jika diaplikasikan pada ukuran pipa yang besar diatas 4 inchi akan lebih ekonomis dibandingkan dengan jenis flowmeter lainnya.
  •  Biaya instalasi sangat murah apalagi jika di instal pada pipa besar
  • Tidak perlu menghentikan proses aliran dalam pipa atau tidak perlu mematikan pompa
  • Dapat di operasikan pada semua jenis material pipa ( carbon steel, PVC, HDPE, SUS , dll ) dan semua jenis cairan homogen
  • Dapat di operasikan pada air limbah dan air kotor dengan maksimal solid partikel 12%
  • Dapat dipasang pada pada aliran dengan low flow velocity hingga 0.03 m/s
  • Mempunyai akurasi lumayan baik 1% – 2%
  • Pada additional tersedia eksternal data logger dengan menggunakan SD card
  • Tersedia analaog ouput 4-20mA,Pulse, relay, dan communication RS485
  • Tersedia sensor dengan class IP68 ( water proof)

Yang perlu diperhatikan saat ingin menggunakan flow meter clamp on ultrasonic , sebaiknya ambil data diameter, jenis material, dan tebal pipa, jenis transducer serta lainnya. Masukan data tersebut sesuai dengan kondisi yang sebenarnya. Kemampuan pembacaan flow meter ultrasonic tergantung keakurasian pemasukan data yang di butuhkan.

Sebelum melakukan pemasangan flow meter, pastikan kelengkapan flow meter ultrasonic yang kita beli. Untuk transit time ultrasonic terdiri dari 3 komponan utama yaitu 1 set transducer, cable dan 1 unit ultrasonic transmitter.  Sedangkan accesorie lain yang dibutuhkan saat instalasi adalah transducer bracket, clamp on dan ultrasonic gel.

Flow Meter Open Channel

  • Open channel flow meter adlah flow meter yang dapat diaplikasikan untuk mengukur aliran pada sistem saluran terbuka seperti pada kanal, sungai atau parit.
  • Pada dasrnya flow meter open chanel ini menghitung kecepatan aliran dengan mempertimbangkan ketinggian permukaan. Untuk pengukuran kecepatan aliran bisa menggunakan transit time flow meter atau Magnetic flow meter. Sedangkan untuk ketinggian permukaan aliran menggunakan ultrasonic level sensor
  • Penggabungan velocity dengan luas penampang bisa menghasilkan kapasitas aliran atau flow rate aliran dalam kanal.

Baca Juga

Share