Turbine Flow Meter : Prinsip Kerja, Jenis, dan Fungsi

Turbin Flow Meter atau Turbine Flow Meter (turbin aksial) diciptakan oleh Reinhard Woltman dan merupakan flow meter yang akurat dan dapat diandalkan untuk liquid dan gas. Flow meter ini menggunakan energi mekanik dari cairan yang mengalir guna memutar sebuah “pinwheel” (rotor) menterjemahkan tindakan mekanis putaran turbin di dalam aliran cairan di sekitar porosnya ke dalam tingkat aliran yang terbaca (gpm, lpm, dll) Turbin cenderung mengikuti perjalanan aliran di sekitarnya.

"<yoastmark

Blades pada rotor dibuat miring dengan sudut tertentu layaknya baling-baling,  untuk mengubah energi dari aliran fluid menjadi  energi rotasi. Poros rotor berputar pada bushing/bearing dimana ketika cairan bergerak lebih cepat, rotor berputar secara proporsional lebih cepat.

Jenis Flow Meter ini banyak digunakan untuk pengukuran gas alam dan aliran cairan. Meskipun pengukuran dengan flow meter turbin kurang akurat dibandingkan dengan pengukuran dengan pancaran (jet) maupun pemindahan (displacement) pada tingkat aliran yang rendah, akan tetapi elemen pengukur tidak menempati atau terputus dari keseluruhan jalur aliran.

Karakteristik Turbine Flow Meter

Rotasi poros dari Flow Meter Turbine dapat dirasakan secara mekanis atau dengan mendeteksi gerakan blade. Gerakan blade terdeteksi secara magnetis, dengan masing-masing blade atau bagian tertanam dari logam akan menghasilkan pulsa.

Ketika liquid bergerak lebih cepat pada flow meter turbine, maka akan lebih banyak menghasilkan pulsa yang akan sebanding dengan kecepatan aliran fluida. Sensor Pick-up pada flow meter turbin akan memproses sinyal pulsa untuk menentukan aliran fluida. Pemancar dan sistem gerakan yang tersedia untuk menangkap aliran di kedua arah arus maju dan mundur.

PVC Turbine Flow Meter
PVC Flow Meter

Sensor pick-up menghasilkan pulsa secepat berputar nya impeller, ini memberikan reaksi waktu yang sangat cepat sehingga membuat jenis flow meter ini  sangat cocok untuk aplikasi batching. Pulsa yang dihasilkan oleh sensor pick-up merupakan pulsa per satuan volume, juga disebut sebagai faktor-k.

Fungsi Turbine Flow Meter

Turbine Flow Meter dapat digunakan untuk mengukur kecepatan aliran dari liquid, gas dan uap dalam pipa, seperti hidrokarbon, bahan kimia, air, cairan kriogenik, udara, dan gas industri.  Perlu diperhatikan dalam menentukan turbine flow meter hendaknya berhati-hati pada cairan yang kotor ( mengandung sampah, pasir dan solid lainnya).

Karena kotoran yang melewatinya akan bisa menghambat akurasi dan bahkan akan gagal karena rotor tidak bisa berputar akibat tersangkut kotoran. Begitu juga untuk cairan yang non-pelumas, karena flowmeter dapat menjadi tidak berfungsiatau akurasinya menyimpang terlalu jauh karena itu ada flowmeters  turbin memiliki kelengkapan grease untuk digunakan pada cairan yg tidak mempunyai sifat pelumasan.

Selain itu, turbine flow meter yang dirancang untuk tujuan tertentu, misalnya untuk layanan gas alam, sering dapat beroperasi pada rentang temperatur yang terbatas (misalnya sampai 60 º C) dimana operasi pada suhu yang lebih tinggi dapat merusak flowmeter tersebut.

Flow Meter ini ini lebih baik jika diterapkan untuk cairan sanitasi, relatif bersih, dan korosif dalam ukuran sampai dengan sekitar 24 inci. Flowmeters turbin yang  kecil dapat dipasang langsung di pipa, tapi ukuran dan berat flowmeters turbin yang lebih besar mungkin memerlukan instalasi pondasi yang kuat.

Jenis Turbine Flow Meter

Turbine Flow Meter umumnya tersedia dari 1,5 inci sampai 12 inci atau ukuran pipa yang lebih besar. Badan turbin biasanya terbuat dari perunggu atau besi. Bagian dalam turbin bisa plastik atau logam non korosif, turbin akurat dalam kondisi kerja normal.

Pada hidran pemadam kebakaran terdapat tipe khusus flow meter turbin portabel yang diletakkan pada hidran untuk mengukur keluaran air hidran. Biasanya terbuat dari aluminium ringan dengan kapasitas 3 inci. Sering digunakan untuk keperluan pengukuran air yang terpakai pada konstruksi, pengisian air kolam renang atau dimana pengukuran permanen belum dipasang.

Pada saat ini telah berkembang dengaan berbagai bahan dasar/matrial dari non metal, carbon steel, brass, hingga stainless steel.

Aplikasi Turbine Flow Meter

Aplikasi Turbin Flow meter  kurang akurat pada tingkat kecepatan aliran yang rendah karena dapat  memperlambat putaran rotor. sementara itu untuk instalasi turbine flow meter ada yang secara inline menggunakan koneksi flange ulir dan ada juga yang menggunakan metode insert bisanya dikenal dengans sebutan insertion turbine flow meter.

Seametrics TX100 Insert Turbine Flow Meter
Seametrics TX100 Insert Turbine Flow Meter

Baca Juga : Gas Turbine Flow Meter(Opens in a new browser tab)

Begitu juga untuk kecepatan aliran fluida yang terlalu tinggi pada Flow Meter Turbine dapat meneyebabkan kehausan pada bushing ataupun bearing ataupun shaft rotor karena  itu hendaknya dalam mengoperasikan flowmeters kurang lebih  sekitar 5 persen lebih tinggi dari kecepatan  aliran maksimal sebagaimana ditentukan oleh manufacture.

Dalam beberapa aplikasi, penggantian bantalan  mungkin perlu dilakukan secara rutin dan berkakibat pada tingginya maintenance cost. Begitu juga Aplikasi pada fluida yang kotor  umumnya harus dihindari sehingga mengurangi kemungkinan life time flowmeter dan kerusakan bantalan/bearing/shaft rotor,  karena turbin flowmeters memiliki bagian yang bergerak yang mengalami keausan sesuai dengan waktu penggunaan.

Sedangkan untuk segi bahan material dari jenis turbine flow meter ini ini ada cukup bervariasi dari bahan carbon steel , stainless steel baik yang food grade maupun yang tidak yang banyak digunakan untuk industri makanan bahkan dari bahan non metal seperti PVC, PP, Teflon dan lainnya yang banyak digunakan untuk chemical flow meter.

Faktor Penting Dalam Pengoperasian Turbine Flow Meter

Untuk memperoleh hasil output yang maksimal dari turbine flow meter maka terdapat beberapa faktor penting yang perlu diperhatikan, misalnya saja aliran yang sangat rendah dapat mempengaruhi hasil bacaan pada sensor karena karena adanya hambatan pada rotor (gaya dorong yang kurang). Sebaiknya jangan mengoperasikan meter turbin dalam kecepatan tinggi karena dapat menyebabkan keausan dini pada bantalan, atau bahkan dapat memicu kerusakan.

Perlu juga diketahui bahwa jenis cairan tertentu dapat menjadi pelumas bagi bantalan, misalnya saja minyak. Namun apabila cairan yang dialirkan tidak mendukung terjadinya pelumasan maka sebaiknya kita waspada terhadap keausan bantalan, karena keausan bantalan dapat menurunkan akurasi. Dalam beberapa aplikasi, penggantian bantalan secara rutin perlu untuk dilakukan namun tentu juga akan meningkatkan biaya perawatan.

Aplikasi untuk cairan kotor sebaiknya dihindari, terlebih bila cairan tersebut korosif karena dapat merusak bantalan. Singkatnya, flow meter turbine memiliki komponen yang bergerak yang dapat mengalami degradasi seiring waktu penggunaan.

Selain itu, adanya transisi cairan dari cair ke gas secara mendadak harus dihindari karena secara mekanis dapat menekan flow meter, menurunkan akurasi, dan bahkan dapat merusak flow meter. Kondisi ini biasanya terjadi ketika mengisi pipa dan di bawah kondisi slug flow (aliran siput). Kondisi aliran dua fase juga perlu dihindari karena bisa menyebabkan turbine flow meter menghasilkan output yang tidak akurat.Roda

Turbine Flow Meter dipasang pada jalur aliran cairan yang mengalir dan mengenai bilah-bilah turbin, memberi gaya pada permukaan bilah turbin dan membuat rotor bergerak. Ketika sebuah kecepatan rotasi yang terus-menerus tetap telah dicapai, kecepatan turbin sebanding dengan kecepatan cairan.

Arah aliran umumnya lurus langsung melalui alat ukur, memungkinkan untuk tingkat aliran yang lebih tinggi dan kehilangan tekanan yang lebih kecil dari pada tipe pengukuran pemakai komersil yang luas, pemadam kebakaran dan sebagai pengukuran induk untuk sistem distribusi air.

Kelebihan Turbine Flow Meter

Turbine flow meter memiliki beberapa keunggulan bila dibandingkan dengan jenis flow meter lainnya. Adapun keunggulan yang dimaksud meliputi:

  • Memiliki rasio turndown hingga 35:1
  • Rangeabilitas aliran aliran yang luas, termasuk untuk laju aliran rendah
  • Tingkat akurasi yang baik
  • Konstruksi sederhana namun memiliki ketahanan yang baik
  • Kemudahan instalasi dan perawatan
  • Koneksi yang fleksibel ke instrumen aliran lainnya
  • Dapat beroperasi pada berbagai kondisi suhu dan tekanan
  • Penurunan tekanan yang rendah di turbin.

Kekurangan Turbine Flow Meter

Terlepas dari segala kelebihan flow meter ini seperti yang telah dituliskan di atas, alat pengukur aliran ini tentu juga memiliki beberapa kekurangan yang dapat menjadi pertimbangan. Beberapa kekurangan yang dimaksud seperti:

  • Tidak cocok digunakan untuk menangani cairan dengan tingkat korosif yang tinggi
  • Adanya gelembung dalam cairan dapat mempengaruhi akurasi
  • Membutuhkan tekanan balik yang konstan untuk mencegah timbulnya kavitasi (gelembung udara)
  • Sensitif terhadap perubahan viskositas cairan
  • Membutuhkan jaringan pipa yang lurus pada hulu dan hilir meteran turbin agar pusaran pada cairan dapat menghilang
  • Mungkin tidak dapat berfungsi dengan baik pada cairan dengan vikositas tinggi dimana profil alirannya berlapis
  • Untuk akurasi membutuhkan profil aliran yang turbulen dimana kecepatan fluida konsisten melewati keseluruhan diameter pipa
  • Tidak cocok diaplikasikan untuk liquid dengan kandungan benda padat di dalamnya (sebaiknya dipasang saringan pada bagian hulu sebelum cairan memasuki flow meter).

Baca Juga

Share
%d bloggers like this: