BAB III LEVEL MEASUREMENT

TRANSLATE BUKU: Practical Instrumentation for Automation and Process Control - ISA

3.1 Prinsip Level Measurement

Pengukuran Kontinu

Satuan level umumnya meter (m). Namun, ada banyak cara untuk mengukur level menggunakan teknologi yang berbeda dan unit pengukuran yang bervariasi.

Diantaranya adalah:

- Ultrasonic, waktu transit

- Pulse echo

- Pulse radar

- Tekanan, hidrostatik

- Berat, tegangan gauge

- Konduktivitas

- Kapaistif

Untuk pengukuran kontinu, level terdeteksi dan diubah menjadi sinyal yang sebanding dengan tingkatannya. Mikroprosesor based devices dapat menunjukkan panjang atau volume.

Teknik yang berbeda juga memiliki kebutuhan yang berbeda. Misalnya, ketika mendeteksi  level dari bagian atas tanki, bentuk tangki diperhitungkan untuk mencari volumenya.

Bila menggunakan cara hidrostatik, yang mendeteksi tekanan dari bagian bawah

tangki, maka densitas harus diketahui dan harus konstan.

Point Detection

Point detection juga dapat digunakan pada semua cairan dan padatan. Yang umum diantaranya adalah:

- Capacitif

- Microwave

- Radioaktif

- Getaran

- Konduktif

Saklar ON/OFF digunakan untuk menghentikan, memulai, atau memberi peringatan. Dapat juga digunakan sebagai perangkat perlindungan proses atau peralatan keselamatan dalam pengukuran kontinyu.

Pemenuhan atau pengosongan perlindungan bisa mengharuskan adanya beberapa bahan proses, dan mungkin memiliki keterbatasan pada teknologi yang digunakan dan antarmuka untuk sirkuit terkait, yang sering diharuskan menjadi hard-wierd.

Sebuah sistem pengukuran level sering terdiri dari sensor dan instrumen pengkondisian sinyal terpisah. Kombinasi ini sering dipilih jika beberapa output (Kontinu dan diaktifkan) diperlukan dan parameter mungkin perlu diubah.

3.2 Sight Glasses Sederhana dan Gauging Rod

3.2.1 Simple Sight Glasses

Sebuah indikasi visual pengukuran level dapat diperoleh ketika bagian dari vessel dibangun dari bahan transparan atau cairan dalam vessel dilewatkan melalui tabung transparan. Keuntungan menggunakan katup stop dengan penggunaan pipa bypass, adalah mudah dibersihkan.

Keuntungan

- Sangat sederhana

- Murah

Kekurangan

- Tidak cocok untuk kontrol otomatis.

- Memerlukan pembersihan

- Mudah rusak

Keterbatasan Aplikasi

Sangat tidak cocok untuk aplikasi industry  manual dan transmisi informasi diharuskan oleh operator.

Aplikasi dari beberapa alat ukur level dapat dilihat dalam tangki untuk penyimpanan pelumas minyak atau air. Alat ini menyediakan sarana yang sangat sederhana untuk mengakses informasi level dan dapat menyederhanakan tugas fisik seperti melihat atau mencelupkan ke dalam tank. Namun, pada umumnya terbatas pemeriksaan oleh operator.

Sight glasses juga tidak cocok untuk cairan keruh atau kotor. Jenis ini tidak boleh digunakan ketika mengukur cairan berbahaya karena kaca-tabung mudah rusak atau pecah. Dalam instalasi dimana gauge berada pada suhu yang lebih rendah daripada proses kondensasi dapat terjadi di luar gauge, mengganggu akurasi pembacaan.

Ringkasan

Simple sight glasses merupakan teknologi yang lebih tua dan sangat jarang digunakan untuk control aplikasi otomatis. Biasanya ditemukan di pabrik tua!

3.2.2 Metode Gauging Rod

Hal ini memerlukan upaya manual lebih banyak dari sight glass, namun metode ini sama sederhana dan murah dalam pengukuran panjang. Metode ini dapat diterapkan untuk cairan dan bahan curah, dan pita baja dapat digunakan dalam silos yang sangat tinggi. Layanan stasiun menggunakan metode ini untuk 'mencelupkan' tank mereka, yang menggunakan notched dipping rod. Sebuah contoh umum adalah 'mencelupkan tongkat' ke dalam kendaraan bermotor.

Metode ini terutama dirancang untuk kondisi atmosfer .slip tubes dapat digunakan untuk kapal bertekanan, tetapi memerlukan proses ventilasi gas atau cairan ke dalam atmosfer. Perangkat ini berbahaya bagi personel dan tidak boleh digunakan dalam daerah yang tidak dijamin keamannya atau untuk pengendalian sebagai bagian dari proses otomatis.

Catatan dari gambar bahwa pengukuran dibaca dari mana batang dicelupkan terhubung dengan bagian bawah kapal.

Keuntungan

- Sederhana dan murah.

Kekurangan

- Hanya untuk pengukuran sederhana

- Bahaya yang berkaitan dengan pengukuran bertekanan

- Akurasi Terbatas

Aplikasi Keterbatasan

Tidak cocok untuk proses industri yang membutuhkan pengukuran kontinu. Pengukuran Jenis ini hanya top access saja dan dalam beberapa kasus mungkin memerlukan penggunaan penyambungan untuk mengakses peralatan penginderaan. Aplikasi terbatas, terutama untuk vessels bertekanan.

Metode ini rentan terhadap kesalahan karena interpretasi operator dan kemampuan pembacaan dari gradasi pada tolok ukur. Hal ini juga terbatas pada resolusi gradasi.Resolusi atau akurasi terbaik dapat diasumsikan satu setengah dari bagian yang ditandai paling kecil.

3.3. Buoyance Tape System

Ada dua jenis utama sistem tape apung yang tersedia:

- Ambang dan sistem tape

- Detektor Wire float terpandu

3.3.1 Float dan Sistem Tape

Salah satu bentuk umum dari sistem pengukuran panjang menggunakan tape atau motor servo yang terhubung ke pelampung. Tinggi dapat dibaca sebagai pergerakan pelampung dengan tingkat liquid.

Sistem lain menggunakan metode float dengan mendeteksi posisi pelampung secara magnetis atau secara elektrik.

sistem Float juga dapat digunakan ketika mengukur padatan granular serta cairan.

Kekurangan

- Pemeliharaan Tinggi

- Mahal

3.3.2  Wire Guided Float Detectors

Untuk pengukuran level besar (mis. 20m), wire guided float detectors dapat digunakan. Gide wires dihubungkan ke atas dan bawah jangkar dan membantu dalam posisikan pelampung ketika bergerak sesuai tinggi fluida. tape dihubungkan ke bagian atas pelampung dan berjalan langsung ke atas dan melewati katrol lalu turun ke kepala gauging yang berada di luar tangki pada tingkat yang cocok untuk dilihat.

Pita berlubang diterima di kepala gauge oleh sprocketed counter drive. Kelambanan dalam rekaman tersebut diambil oleh tape storage reel yang dikencangkan. Tensioning dari tape storage reel cukup untuk memastikan pengukuran yang benar, tapi tidak mempengaruhi posisi pelampung tersebut.

Poros pada counter drive berputar sesuai dengan pelampung menggerakan pita berlubang ke atas dan bawah. Gerakan berputar dari poros digunakan untuk memberikan pembacaan metrik.

Dalam kondisi atmosfer, segel yang digunakan untuk melindungi bagian atas dari proses pengukuran fluida. Namun dalam aplikasi bertekanan, lebih baik untuk mengisi bagian atas dengan fluida yang sensitif, terutama jika fluida yang bersih dan licin.

Aplikasi khas

Jenis pengukuran level biasanya digunakan untuk pertanian bahan bakar besar, terutama ketika keamanan intrinsik sangat signifikan.

Keuntungan

- Pengukuran untuk tingkat Besar

- Hakekatnya aman

Kekurangan

- Biaya Instalasi

- Mekanikal pakai

Keterbatasan Aplikasi

Sistem Pelampung dan tape punya masalah yang sama dengan kerusakan rekaman. Ini sering terjadi jika pipa panduan panjang tidak vertikal sempurna, di mana tape itu menggesek bagian dalam pipa.

Masalah lain yang umum adalah dengan korosi atau pengkotoran, dimana tape itu dapat ditempatkan dimana float bergerak. Masalah-masalah ini lebih cenderung menghasilkan nilai lebih rendah dari nilai yang sebenarnya.

Kekuatan dari berat float biasanya cukup besar untuk mengatasi gesekan tape terhadap kotoran, sedangkan kekuatan take-up device kecil. Tank yang dikendalikan dengan menggunakan tape level gauges akan sering overflow ketika pita macet.

Masalah ini dapat dilindungi dengan menggunakan sebuah saklar sparate high level.

pengendali yang lebih canggih dapat memantau kapasitas tangki dan laju pemompaan untuk memeriksa tingkat aktual, laju perubahan dan arah perubahan.

Ringkasan

Salah satu keterbatasan utama adalah pemeliharaan tinggi yang diperlukan untuk menjaga pita tetap bersih dan mencegahnya berbuih. Ini adalah teknologi lama dan jarang digunakan.

3.4 Tekanan hidrostatik

Beberapa jenis pengukuran level dengan tekanan adalah:

- Tekanan statis

- Tekanan Diferensial

- Metode Bubble tube

- Kotak Diafragma

- Weighing

3.4.1 Tekanan Statis

Dasar pengukuran tekanan hidrostatik untuk level adalah seperti tekanan yang diukur sebanding dengan tinggi cairan dalam tangki, terlepas dari volume. Hubungan Tekanan dengan tinggi sebagai berikut:

P = h.ρ.g

dimana:

P = tekanan

h = ketinggian

ρ = densitas fluida relatif

g = percepatan gravitasi

Untuk kerapatan konstan, satu-satunya variabel yang berubah adalah ketinggian. Bahkan, setiap instrumen yang dapat mengukur tekanan dapat dikalibrasi untuk membaca ketinggian likuida yang diberikan, dan dapat digunakan untuk mengukur level likuida dalam kapal dalam kondisi atmosfer.

sensor tekanan Kebanyakan mengimbangi kondisi atmosfer, sehingga tekanan pada permukaan likuida yang terbuka yang berhubungan dengan atmosfer akan menjadi nol. Satuan pengukur umumnya dalam pascal, tetapi perhatikan bahwa 1 Pa adalah setara dengan 1  m dari permukaan air.

transduser tekanan hidrostatis selalu terdiri dari membran yang dihubungkan baik secara mekanis atau hidrolik untuk elemen transduser. Unsur transduser dapat didasarkan pada teknologi seperti induktansi, kapasitansi, strain gauge atau bahkan semikonduktor.

Transduser tekanan dapat dipasang pada berbagai jenis sensor tekanan sehingga aplikasi dapat cukup spesifik dengan kebutuhan proses kondisi. Karena gerakan membran hanya beberapa mikron, transduser semikonduktor sangat sensitif terhadap kotoran atau produk build-up. Hal ini membuat jenis ini berguna untuk aplikasi seperti kotoran, lumpur , cat dan minyak. Sebuah segel diperlukan untuk cairan korosif atau kental, atau dalam kasus di mana pipa yang digunakan untuk mengirimkan tekanan hidrolik untuk mengukur sesuatu.

Karena tidak ada aplikasi gerakan, tidak ada gaya santai menyebabkan histeresis.

Sebuah sensor tekanan dihubungkan dengan tekanan dari sistem, dan karenanya perlu dipasang pada atau dekat bagian bawah vessel. Dalam situasi di mana tidak mungkin untuk memasang sensor secara langsung di vessel dengan kedalaman yang tepat, dapat dipasang dari atas vessel dan diturunkan ke dalam cairan di ujung batang atau kabel. Metode ini umumnya digunakan untuk aplikasi di reservoir dan deepwells.

Jika penggunaan nosel ekstensi atau pipa-pipa panjang tidak dapat dihindari, dibutuhkan tindakan pencegahan untuk memastikan cairan tidak akan mengeras atau menggumpal dalam pipa. Jika hal ini terjadi, maka tekanan yang terdeteksi tidak akan lagi akurat. Berbeda pemasangan sistem atau pipa pemanas dapat digunakan untuk mencegah hal ini. untuk memastikan ini adalah persyaratan dari jenis pengukuran tekanan statis yang diukur. karena itu Sensor, tidak boleh dipasang langsung dalam aliran produk sebagai tekanan terukur akan terlalu tinggi dan tingkat pembacaan tidak akurat. Untuk alasan yang sama, sebuah sensor tekanan tidak boleh dipasang di outlet pembuangan dari sebuah kapal sebagai pengukuran tekanan akan menjadi salah rendah selama debit.

Keuntungan
- Tingkat atau pengukuran volume
- Wikipedia untuk merakit dan menginstal
- Wikipedia untuk menyesuaikan
- Cukup akurat

Kekurangan
- Tergantung pada kepadatan relatif dari bahan
- Lebih mahal dari jenis sederhana
- Mahal untuk aplikasi akurasi tinggi

Aplikasi Keterbatasan
Tingkat pengukuran dapat dilakukan dengan menggunakan prinsip hidrostatik dalam tangki terbuka ketika kepadatan material adalah konstan. Sensor harus dipasang pada sebuah tangki terbuka untuk memastikan bahwa cairan, bahkan pada tingkat minimum yang selalu meliputi proses diafragma.

Karena sensor mengukur tekanan, karena itu sensitif terhadap lumpur dan kotoran di bagian bawah tangki. Build-up dapat sering terjadi di sekitar atau di flens dimana sensor dipasang. BORE air juga dapat menyebabkan kalsium build-up. Hal ini juga penting bahwa pengukuran tekanan direferensikan dengan kondisi atmosfer.

Tingkat Pengukuran Dengan Mengubah Kepadatan Produk

Jika bahan yang diukur adalah kepadatan yang bervariasi, maka tingkat pengukuran yang akurat terganggu. Namun, sensor yang tersedia yang mengimbangi berbagai kepadatan. Dalam sensor tersebut, pemasangan saklar batas eksternal pada ketinggian dikenal di atas sensor membuat koreksi. Ketika perubahan status switch, sensor diukur menggunakan nilai saat ini untuk secara otomatis mengkompensasi perubahan densitas.

Ini adalah optimal untuk me-mount limit switch eksternal untuk kompensasi ini pada titik di mana tingkat meningkat atau menurun. Ini koreksi untuk perubahan kepadatan yang terbaik adalah ketika jarak antara saklar batas dan sensor dibuat seluas mungkin.

Variasi suhu juga mempengaruhi densitas dari fluida. Wax adalah masalah besar di mana pipa yang dipanaskan bahkan dengan sedikit variasi dalam temperatur menyebabkan perubahan nyata dalam kerapatan.

Volume Pengukuran Kapal Bentuk yang berbeda-beda

Tingkat pengukuran mudah diperoleh dengan tekanan hidrostatis, namun volume cairan di dalam kapal yang bergantung pada bentuk kapal. Jika bentuk kapal tidak berubah untuk meningkatkan tinggi maka volume hanya tingkat dikalikan dengan luas penampang. Namun, jika bentuk (atau kontur) dari perubahan kapal untuk meningkatkan tinggi, maka hubungan antara tinggi dan volume tidak begitu sederhana.

Untuk menjelaskan secara akurat volume suara dalam kapal, kurva karakteristik digunakan untuk menggambarkan hubungan fungsional antara tinggi (h) dan volume (V) kapal. Kurva untuk silinder horizontal adalah jenis yang paling sederhana dan sering karakteristik standar yang ditawarkan oleh pemasok paling. Tergantung pada kecanggihan sensor produsen, kurva lain untuk berbagai bentuk kapal juga bisa dimasukkan.

Output dari sensor dapat linearised menggunakan kurva karakteristik yang dijelaskan oleh hingga 100 poin referensi dan ditentukan baik dengan mengisi kapal atau dari data yang diberikan oleh produsen.

Gambar 3.5

Volume pengukuran: memasuki kurva karakteristik

3.4.2 Diferensial

Ketika tekanan permukaan cairan lebih besar (yang mungkin kasus tangki bertekanan) atau berbeda dengan tekanan atmosfer, maka sensor tekanan diferensial diperlukan. Hal ini karena tekanan total akan lebih besar daripada kepala tekanan cair. Dengan sensor tekanan diferensial, tekanan pada permukaan cairan akan dikurangi dari tekanan total, mengakibatkan pengukuran tekanan karena ketinggian cairan.

Dalam menerapkan metode pengukuran, LP (tekanan rendah) sisi pemancar terhubung ke kapal di atas tingkat cair maksimum. Koneksi ini disebut kaki kering. Tekanan di atas cairan yang diberikan pada kedua LP dan HP (tinggi tekanan) sisi transmitter, dan perubahan tekanan ini tidak mempengaruhi tingkat diukur.

Gambar 3.6
Untuk tangki bertekanan, tingkat diukur dengan menggunakan metode diferensial tekanan

Teknik Instalasi

Bila menggunakan sensor tekanan diferensial untuk tujuan ini, sangat umum untuk cairan yang diukur untuk menemukan jalan ke kaki kering. Hal ini dapat hasil dari kondensasi atau splash atas. Perubahan tekanan kepala kemudian, biasanya pada sisi lowpressure dari pemancar tersebut. Cair di kaki kering dapat menyebabkan pergeseran nol dalam pengukuran. Sebuah solusi umum untuk masalah ini adalah untuk mengisi kaki referensi sebelumnya kering dengan baik cairan yang digunakan dalam kapal atau cairan penyegel. Kaki ini basah memastikan tekanan referensi tetap.

Karena memiliki tekanan yang lebih tinggi, perubahan ke kaki referensi kering membalikkan koneksi LP dan HP untuk penerima. Tinggi cairan di leg referensi harus sama atau lebih besar dari tingkat maksimum dalam kapal. Sebagai meningkatkan tingkat, tekanan pada sensor di dasar kapal akan meningkat, dan tekanan diferensial pada pemancar menurun. Ketika tangki penuh, tekanan cairan akan sama dengan tekanan referensi dan tekanan diferensial akan dicatat sebagai nol.

Koreksi ini sederhana dan melibatkan membalikkan HP dan LP atau output listrik dari pemancar. biasing ini juga digunakan untuk memungkinkan referensi HP.

Menggunakan DP untuk filter:

pengukuran tekanan diferensial untuk level di tangki bertekanan juga digunakan dalam filter untuk menunjukkan jumlah kontaminasi filter. Jika filter tetap bersih, tidak ada perbedaan tekanan yang signifikan di seluruh filter. Sebagai filter menjadi terkontaminasi, tekanan pada sisi hulu dari filter akan menjadi lebih besar dari pada sisi hilir.

Keuntungan
- Tingkat pengukuran dalam tangki bertekanan atau dievakuasi
- Wikipedia untuk menyesuaikan
- Cukup akurat

Kekurangan
- Tergantung pada kepadatan relatif dari bahan
- Cukup mahal untuk pengukuran tekanan diferensial
- Ketidakakuratan karena untuk membangun-up
- Perawatan intensif
 

Keterbatasan Aplikasi
Kepadatan cairan mempengaruhi akurasi pengukuran. DP instrumen harus digunakan untuk cairan dengan berat jenis relatif tetap. Juga proses koneksi yang rentan terhadap penyumbatan dari puing-puing, dan kaki basah sambungan proses mungkin rentan terhadap pembekuan.

3.4.3 Metode Bubble Tube

Dalam sistem jenis gelembung, tingkat cair ditentukan dengan mengukur tekanan yang dibutuhkan untuk memaksa gas menjadi cairan pada titik di bawah permukaan.

Metode ini menggunakan sumber udara bersih atau gas dan terhubung melalui pembatasan ke tabung gelembung direndam pada kedalaman tetap ke dalam kapal. pembatasan ini mengurangi aliran udara untuk jumlah yang sangat kecil. Sebagai tekanan membangun, gelembung yang dilepaskan dari

akhir tabung gelembung. Tekanan dipertahankan sebagai gelembung udara yang melarikan diri melalui cairan. Perubahan di tingkat cairan menyebabkan tekanan udara dalam pipa gelembung bervariasi. Di bagian atas tabung gelembung adalah di mana sebuah sensor mendeteksi perbedaan tekanan tekanan sebagai perubahan tingkat.

Sebagian besar tabung menggunakan V kecil-takik di bagian bawah untuk membantu dengan merilis aliran konstan gelembung. Hal ini lebih disukai untuk pengukuran konsisten daripada gelembung besar berselang.

 Gambar 3.7
Bubble metode tabung

 Gambar 3.8 
Udara variasi lekukan tabung bubbler

Bubblers sederhana dan murah, tapi sangat tidak  akurat. Bubblers memiliki akurasi yang khas dari sekitar 1-2%. Salah satu keuntungan yang pasti adalah bahwa cairan korosif atau cairan dengan padatan hanya dapat melakukan kerusakan pada pipa murah dan mudah diganti. Namun, menghasilkan suatu zat asing ke dalam cairan.

Meskipun level dapat diperoleh tanpa cairan yang masuk perpipaan, masih mungkin untuk  terjadinya penyumbatan. Namun, sumbatan dapat diminimalkan dengan menjaga panjang pipa 75mm dari ujung bagian bawah tangki.

Keuntungan
- Wikipedia perakitan
- Cocok untuk digunakan dengan cairan korosif.
- Hakekatnya aman
- Aplikasi temp Tinggi

Kekurangan
- Memerlukan udara tekan dan pemasangan garis udara
- Build-up material pada tube gelembung tidak dibolehkan
- Tidak cocok untuk kapal bertekanan
- Mekanikal pakai

Keterbatasan Aplikasi

perangkat tabung Bubble rentan terhadap variasi kepadatan, pembekuan dan ditusuk atau pelapisan oleh fluida proses atau puing-puing. Gas yang digunakan dapat memperkenalkan bahan yang tidak diinginkan ke dalam proses seperti yang dibersihkan. Juga perangkat harus mampu menahan tekanan udara maksimum yang dikenakan jika pipa harus menjadi tersumbat. Rodding untuk membersihkan pipa dibantu dengan memasang bagian tee.

3.4.4 Diafragma Kotak

Kotak diafragma terutama digunakan untuk pengukuran level air di pembuluh terbuka. Kotak itu berisi sejumlah besar udara, yang disimpan dalam diafragma fleksibel. tabung Sebuah kotak diafragma menghubungkan ke pengukur tekanan.

Tekanan yang diberikan oleh cairan terhadap volume udara dalam kotak merupakan tekanan fluida pada tingkat itu. Para pengukur tekanan mengukur tekanan udara dan berhubungan nilai ke tingkat cairan.

Ada dua jenis umum dari kotak diafragma - terbuka dan tertutup. Kotak diafragma terbuka tenggelam dalam cairan di dalam kapal. Kotak diafragma tertutup sudah terpasang eksternal dari kapal tersebut dan dihubungkan dengan panjang pendek pipa. Kotak terbuka cocok dalam aplikasi dimana mungkin ada beberapa materi ditunda, dan jenis tertutup paling cocok untuk membersihkan cairan saja.

Gambar 3.9 
pengukuran kotak diafragma  

Ada juga batasan jarak tergantung pada lokasi mengukur.

Keuntungan
- Relatif sederhana, cocok untuk berbagai bahan dan sangat akurat

 Kekurangan
- Membutuhkan lebih banyak peralatan mekanik, terutama dengan kapal tekanan.

Ringkasan
Sangat jarang digunakan.

3.4.5 Metode Pemberatan

Jenis ini tidak langsung pengukuran tingkat cocok untuk cairan dan padatan massal. Aplikasi melibatkan dengan sel beban untuk mengukur berat kapal. Dengan pengetahuan dari kerapatan relatif dan bentuk kotak penyimpanan, tingkat mudah untuk menghitung.

Gambar 3.10
Tingkat Pengukuran Menggunakan Berat

Teknik Instalasi
Strain gauges dapat dipasang pada baja mendukung sebuah kapal atau bin. Kalibrasi dilakukan cukup hanya dengan mengukur output ketika tangki kosong dan lagi ketika penuh.

Keuntungan
- Sangat tingkat pengukuran yang akurat untuk bahan dasar kepadatan relatif konstan


Kekurangan
- Memerlukan sejumlah besar peralatan mekanik
- Sangat mahal
- Bergantung pada kepadatan relatif konsisten dari bahan 

  

Aplikasi Keterbatasan

Sejumlah besar peralatan mekanik yang diperlukan untuk kerangka, dan juga diperlukan untuk menstabilkan sampah.

Pengukuran resolusi berkurang karena prioritas diberikan pada keakuratan keseluruhan berat badan. pembacaan tidak stabil terjadi ketika sampah sedang diisi atau dikosongkan. Karena berat keseluruhan adalah jumlah dari kedua bobot produk dan kontainer loading angin dapat menyebabkan masalah yang signifikan. Untuk alasan yang paling instalasi menggunakan konfigurasi sel empat-load.

3.5 Pengukuran Ultrasonic

3.5.1 Prinsip Operasi

Tingkat sensor ultrasonik bekerja dengan mengirimkan gelombang suara ke arah tingkat dan mengukur waktu yang dibutuhkan untuk gelombang suara yang akan dikembalikan. Sebagai kecepatan suara diketahui, waktu transit diukur dan jarak dapat dihitung.

Pengukuran ultrasonik mumnya mengukur jarak antara isi dan bagian atas kapal. Ketinggian dari bawah disimpulkan sebagai perbedaan antara membaca dan total tinggi kapal. Ultrasonic pengukuran

sistem yang tersedia yang dapat mengukur dari bagian bawah kapal bila menggunakan

cair.

 

Pulsa gelombang suara asli memiliki frekuensi transmisi antara 5 dan 40 kHz; ini tergantung pada jenis transduser digunakan. Transduser dan sensor terdiri dari satu atau lebih kristal piezo-listrik untuk transmisi dan penerimaan suara sinyal. Ketika energi listrik diterapkan pada kristal piezo-listrik, mereka pindah ke menghasilkan sinyal suara. Ketika gelombang suara yang dipantulkan kembali, pergerakan gelombang suara yang dipantulkan menghasilkan sinyal listrik, ini terdeteksi sebagai mengembalikan pulsa. Waktu transit diukur sebagai waktu antara ditransmisikan dan kembali sinyal.

3.5.2 Seleksi dan Sizing

 Berikut adalah daftar pilihan beberapa produsen umumnya.

Frekuensi Otomatis adaptasi

Transmisi optimum bergantung pada frekuensi resonansi tertentu yang tergantung pada pemancar dan aplikasi. Frekuensi resonansi ini juga tergantung pada membangun-up debu, kondensasi atau bahkan perubahan suhu.

Elektronik sensor dapat mengukur frekuensi resonansi gratis selama arus

dering dari membran dan perubahan frekuensi dari pulsa ditransmisikan sebelah

mencapai efisiensi yang optimal.

Spesifikasi desain Exact tergantung pada produsen. Beberapa produsen mungkin berbeda-beda denyut nadi dan / atau keuntungan (daya).

Sebagai panduan, frekuensi transduser harus dipilih sehingga akustik panjang gelombang melebihi ukuran granul (diameter median) oleh setidaknya empat faktor. 

Echo palsu Supresi

Meskipun ultrasonik dapat menghasilkan sinyal yang baik untuk tingkat, mereka juga mendeteksi lainnya permukaan dalam kapal. Benda lain yang dapat mencerminkan sebuah sinyal dapat inlet, tulangan balok atau lapisan pengelasan. Untuk mencegah perangkat membaca benda-benda ini sebagai tingkat, informasi ini bisa ditekan. Meskipun sinyal dapat tercermin dari benda-benda ini, karakteristik mereka akan berbeda. Penindasan ini palsu sinyal didasarkan pada memodifikasi ambang deteksi.

Kebanyakan pemasok model-model yang bin peta dan data digital disimpan dalam memori. membaca ini disesuaikan ketika gema palsu terdeteksi.

Pengukuran Volume

Paling modern perangkat pengukuran ultrasonik juga menghitung volume. Hal ini cukup sederhana jika kapal memiliki luas penampang konstan cross. Lebih kompleks, berbagai silang luas penampang kapal memerlukan bentuk geometri diketahui untuk menghitung volume kapal. Kerucut atau bentuk persegi dengan meruncing di dekat bagian bawah yang tidak biasa.

3.5.3 Pertimbangan Pemilihan

 - Jarak yang diukur

Jenis perangkat ultrasonik harus mampu menutupi jarak yang dibutuhkan. Ini biasanya disertakan dalam lembar spesifikasinya. Perhatikan bahwa umum spesifikasi untuk udara bersih dan permukaan yang datar. Alasan untuk variasi rentang adalah bahwa sistem yang dirancang untuk akurasi tinggi dan jarak pendek tidak akan cukup kuat untuk jarak yang lebih jauh. Demikian pula yang lebih kuat sistem mungkin terlalu kuat untuk jarak pendek dan menyebabkan terlalu banyak echo dan akibat kebisingan. Perlu dicatat bahwa sistem baru memiliki variabel otomatis keuntungan untuk mengkompensasi hal ini. Perubahan suhu atau debu, kotoran dan kondensasi pada sensor menghambat pengoperasian perangkat.

- Permukaan material

Ini merupakan persyaratan mendasar dalam jenis sistem pengukuran yang bagian dari sinyal yang ditransmisikan dipantulkan kembali dari permukaan produk yang akan diukur. Permukaan lebih jelas mengukur, maka lebih akurat dan dapat diandalkan nilai yang terukur.

Kejelasan permukaan dapat dikaburkan oleh:

- Lapisan busa di permukaan cairan

- Butiran halus pada material curah

- Awan debu yang berlebihan dengan transfer bijih

Dalam kasus cair, pilihan dapat mencakup pengukuran dari bagian bawah kapal, untuk menginstal suatu bentuk mekanis penghapusan busa. Ekstraksi debu atau settling time mungkin diperlukan untuk kasus atau transfer padat di mana awan adalah masalah. Kejadian kecil kondisi baik umumnya tidak mempengaruhi pengukuran.

- Kondisi lingkungan

Karena sinyal ultrasonik harus melalui udara di mana ia terinstal, seperti faktor seperti debu, uap, tekanan, temperatur dan gas perlu dipertimbangkan.

- Acoustic noise

Bentuk umum dari kebisingan akustik terjadi ketika sebuah truk tips beban bijih menjadi penyimpanan bin atau hopper. Suara yang dihasilkan dari pengalihan bijih dapat mempengaruhi dan menurunkan kualitas sinyal kembali.

- Tekanan

Secara umum, sistem pengukuran ultrasonik tidak terpengaruh oleh tekanan variasi. Satunya keterbatasan yang dikenakan adalah karena mekanis kendala peralatan, dan dalam kasus tekanan rendah, kemampuan untuk memancarkan energi suara.

Salah satu batasan dengan kapal bertekanan adalah bahwa karena mereka sepenuhnya tertutup mungkin ada masalah dengan Echos kedua atau berulang.

- Suhu

Perubahan suhu mempengaruhi kecepatan gelombang suara dan akhirnya waktu transit. Sensor suhu membuat penyesuaian korektif. Kesalahan dapat terjadi dalam situasi di mana ada gradien suhu bervariasi selama jarak pengukuran.

Pengoperasian alat ultrasonik bisa sampai 170oC, dengan pembatasan yang disebabkan oleh pembangunan perumahan transduser.

- Gas

Seperti disebutkan sebelumnya, jenis pengukuran tergantung pada kecepatan suara. Kecepatan suara tidak hanya bervariasi dengan perubahan suhu, tetapi juga dengan media yang berbeda. Akibatnya, kecepatan suara bervariasi untuk berbeda gas atau uap. Rekomendasi utama adalah untuk mempertimbangkan penggunaan terpisah sensor suhu dalam hal suhu sangat bervariasi, yang hangat untuk cairan panas.

- Mounting

Karena perangkat ultrasonik ini dimaksudkan untuk mengukur tingkat, itu membutuhkan terhalang jalan sehingga sinyal hanya tercermin adalah bahwa material yang akan diukur. Jalan produk jatuh, dan refleksi dari permukaan kapal induk harus dihindari. Bawah permukaan harus miring sehingga bahwa sinyal tercermin secara langsung kembali ke pemancar untuk yang valid

pengukuran. Jika bagian bawah kapal tersebut pada suatu sudut sehingga sinyal tercermin dari sejumlah dinding, output dari perangkat dapat terduga.

Sinar ultrasonik tidak dapat dipersempit tetapi kerucut focalising dapat digunakan. Semua sensor memiliki zona mati, atau jarak blanking di mana panjang mereka tidak dapat akal gelombang suara. Jarak ini sesuai dengan panjang ditransmisikan sinyal dan mencegah sinyal ditransmisikan terdeteksi sebagai kembali sinyal.

- Pembersihan sendiri

Dalam aplikasi di mana percikan dapat terjadi, probe pembersihan diri mungkin diperlukan. Kondensasi, cair dan debu atomised pada kontak dengan sangat aktif wajah transduser. Hal ini membuat probe pembersihan diri tahan terhadap membangun mengurangi pemeliharaan rutin.

Dengan sistem ganda, baik frekuensi transduser harus sama. Jarak blanking juga bervariasi dengan aplikasi tersebut.

3.5.4 Teknik Instalasi

Ketika mengukur melalui debu, sinyal ditransmisikan sangat dilemahkan dan penginderaan peralatan mengalami kesulitan dalam menentukan tingkat. Ada dua utama komponen sinyal ultrasonik, kekuatan sinyal dan frekuensi. Perlu mencatat bahwa meskipun suara frekuensi yang lebih rendah kurang dilemahkan oleh debu, itu bergaung dalam kapal membuat miskin gema. Sebuah solusi untuk mengukur jenis proses adalah dengan menggunakan sinyal frekuensi tinggi dengan daya akustik yang tinggi.

Reposisi sensor yang cukup umum untuk menyelesaikan pengukuran ultrasonic

masalah.

3.5.5 Keuntungan

- Non kontak dengan produk

- Cocok untuk berbagai macam cairan dan produk massal

- Reliable kinerja dalam pelayanan sulit

- Tidak ada bagian yang bergerak

- Pengukuran tanpa kontak fisik

- Terpengaruh oleh kerapatan, kadar air atau konduktivitas

- Akurasi sebesar 0,25% dengan kompensasi suhu dan self-kalibrasi

3.5.6 Kekurangan

- Produk harus memberikan cerminan yang baik dan tidak menyerap suara

- Produk harus memiliki lapisan yang berbeda baik pengukuran dan tidak dikaburkan oleh busa atau menggelegak.

- Tidak cocok untuk tekanan tinggi atau dalam ruang hampa

- Kabel khusus dibutuhkan antara transduser dan elektronik

- Suhu terbatas pada 170oC

3.5.7 Keterbatasan Aplikasi

Kinerja dari tingkat pemancar ultrasonik sangat tergantung pada echo itu menerima. Gema mungkin lemah karena dispersi dan penyerapan. Mungkin Dispersi ada masalah pada kapal lebih tinggi dan dapat dikurangi dengan menggunakan kerucut focalising.

Dalam kasus bahan menyerap suara, gema sinyal dapat sangat dikurangi, dalam hal sistem energi yang lebih tinggi mungkin diperlukan.

Dalam menerapkan alat ukur tingkat ultrasonik untuk aplikasi yang lebih sulit, kesesuaian dapat mengandalkan pada pengalaman masa lalu atau membutuhkan pengujian sebelum permanen instalasi dilakukan.

3.5.8 Ringkasan

Jenis pengukuran tingkat memiliki keandalan yang sangat baik dan akurasi yang sangat baik. Keuntungan utama lainnya adalah bahwa hal itu adalah teknologi non-kontak, yang membatasi korosi dan kontaminasi dengan isi kapal.

Jumlah besar pemancar frekuensi yang tersedia jenis ini dari penginderaan untuk dikustomisasi untuk setiap aplikasi. Radar

3.6 Pengukuran

Radar pengukur berbeda dari ultrasonik dalam bahwa mereka menggunakan gelombang mikro bukan suara gelombang. Seperti perangkat ultrasonik mereka mengukur dari atas kapal untuk menentukan tingkat produk.

Dua contoh dari alat pengukur radar adalah 5.8GHz dan 24GHz sistem. Semakin tinggi frekuensi transmisi dapat digunakan untuk mendeteksi kering, bahan non-konduktif dengan sangat low bulk density. 

Keuntungan

- Digunakan pada sulit 'sulit menangani' aplikasi

- Ketelitian tinggi

- Non-kontak

- Mengukur tingkat melalui tangki plastik

- Monitor isi dari kotak atau multi-media materi

- Mendeteksi hambatan dalam peluncuran atau menekan

Kekurangan

- Sensitive untuk membangun-up di wajah sensor

- Sangat mahal, A $ 6-15k, tergantung pada akurasi

Aplikasi Keterbatasan

Radar pengukur cukup spesifik dalam aplikasi mereka digunakan. Radar pengukuran tingkat

harus dihindari pada makanan padat karena pantulan sinyal lemah yang terjadi. Meskipun sensor radar tidak dapat mengukur semua aplikasi bahwa radiasi nuklir dapat, sensor radar digunakan dalam preferensi untuk teknologi ultrasonik atau laser dalam aplikasi yang berisi jumlah besar sebagai berikut:

- Sensor pelapis

- Cair turbulensi

- Busa

Ringkasan

Radar tingkat pengukuran terutama digunakan di mana suhu dan tekanan adalah masalah.

3.7 Getaran Switch

Getaran penginderaan hanya cocok untuk titik pengukuran. Mereka terdiri dari berosilasi atau garpu tala yang dibuat untuk beresonansi di udara. Frekuensi resonansi akan berkurang ketika garpu dibawa ke dalam kontak dengan produk. Jenis garpu digunakan dan frekuensi resonansi tergantung pada material yang akan diukur. menggunakan masing-masing mereka tertera sebagai berikut:

Tuning Fork:

- Bulk produk dalam bentuk bubuk butiran atau

Berosilasi bentuk:

- Cairan dan lumpur

Keuntungan:

     -Cakupan aplikasi yang luas

     -Murah

     -Tidak memerlukan penyesuaian atau pemeliharaan

Kerugian :

· Membatasi butiran pada ukuran 10mm

· Pembatasan yang sama untuk partikel cairan suspense

Pembatasan Aplikasi

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya,tingkat tombol getaran dibatasi pada titik atau tingkatan deteksi.

3.8 Pengukuran Radiasi

Sumber Penyinaran gamma dipilih untuk digunakan di tingkatan yang mendeteksi peralatan, karena

sinar gamma mempunyai kemampuan menembus yang bagus dan tidak bisa dibelokkan.

Tingkatan Pengukuran dengan radiasi bekerja atas prinsip pelewatan sinar gamma melalui material untuk diukur. Ketika radiasi lewat melalui material ini, tingkatan dapat ditentukan oleh jumlah pelaifannya.

Sumbernya

Komponen utama jenis alat pengukuran ini adalah bahan radioaktif. Dua jenis bahan radioaktif yang umum yaitu Caesium 137 ( C 137) dan Kobalt 60 ( Co 60).

Aktivitas unsur radioaktif ber/kurang dengan waktu. Perkiraan waktu aktivitas dari unsur seperti itu dengan membagi dua umur-paruh nya. Kobalt 60 mempunyai umur-paruh sekitar 5.3 tahun sedangkan Caesium 137 pada sisi lain mempunyai umur-paruh 32 tahun.

Dengan Caesium 137 memiliki paruh waktu yang lama, ada sedikit kebutuhan untuk menerapkan koreksi manapun untuk tingkat aktivitas yang menurun. Kobalt 60, yang kekurangannya sedikit lebih cepat berkurang faktor koreksi umur-paruhnya untuk mengganti kekurangan pada aktivitas.

Peralatan Pengukuran modern sekarang mempunyai koreksi umur-paruh otomatis, dan karena itulah pilihan sumber tidak lagi menjadi faktor kritis.

Perlu dicatat juga walaupun sumber berkurang, tenaga elektromagnet yang diproduksi tidak bisa mempengaruhi material lain untuk menjadi bahan radioaktif. Artinya sumber gamma itu dapat digunakan di sekitar seperti material makanan dan juga pada bahan pembungkus makanan.

Perekat Sumber

Salah satu dari keuntungan pengukuran tingkatan jenis ini adalah dapat menjaga tempat material yang diukur

Pada instalasi, sumber radiasi harus menembus unsur selain udara. Ada suatu batas pada kuat medan radiasi yang minimum dideteksi dan karena itu pertimbangan pelaifan sumber melalui dinding tempatl dan proses material harus diperhitungkan. Pastikan intensitas radiasi tidak di bawah tingkat sensor yang diperlukan pada pendeteksi.

Informasi ini melibatkan banyak variabel dan dengan baik diteliti serta didokumentasikan. Bagaimanapun juga, perekat sumber mungkin dengan mudah dan teliti diperoleh dari penyalur ketika penetapan dan pemilihan perlengkapan pengukuran.

Di dalam bejana yang besar diperlukan suatu sumber besar untuk mengalahkan pelaifan itu sampai material, sumber ukuran boleh menghalangi penggunaan teknik pengukuran seperti itu. Pada aplikasinya suatu tali mungkin dipilih untuk mengurangi jumlah pelaifan sumber dalam kaitannya dengan area material yang dikurangi dan karena itu ukuran sumber dijaga pada batas minimum.

Pendeteksi Kepingan

Detektor untuk pengukuran yang kontinu adalah suatu jenis counter yan berkilau dan photomultiplier. Jenis sensor ini memiliki keuntungan dengan kepekaan yang tinggi pada kristal yang berkilau (bandingkan pada Pengukur radiasi) dengan menggabungkan keselamatan dan biaya suatu sumber.

Tangkai counter yang berkilau adalah suatu tangkai berdasar perspex menurut ilmuoptika murni dimana kristal berkilau yang sama didistribusikan. Di depan penyinaran gamma, kristal yang berkilau memancarkan kilatan cahaya yang kemudian dideteksi oleh sebuah photomultiplier di dasar tangkai dan mengubahnya menjadi sinyal listrik.

Suatu rangkaian acuan kilat yang kontinu dihasilkan oleh LED ke suatu serat yang saling berhubungan sampai seluruh panjangnya tankai scintillator . Ini dilaksanakan untuk memonitor hubungan optikal antara tangkai scintillation dan photo-multiplier. Tanpa ketergantungan dengan tangkai yang diunjukkan ke radiasi, acuan kilat ini harus dirasakan oleh photomultiplier. Suatu alarm diaktivkan jika mereka tidak diterima.

Tingkatan radiasi diubah jadi suatu sinyal PCM ( Pulse Code Modulated) oleh komponen elektronika yang ada di detektor dan memancarkannya pada pengukuran amplifier.

Titik Pengukuran Tingkatan

Detektor bersebelahan dengan sumber dan untuk mengukur alat. Untuk memilih tingkatan ada dua jenis yang digunakan:

-tabung Geiger-Muller(G-M)

· T   -Ruang Ionisasi Gas

Tabung G-M mempunyai unsur kawat anoda di tengah-tengah suatu katode silindris.Daerah antara anoda dan katode diisi dengan suatu gas mulia dan dijaga. Suatu tegangan diterapkan ke seberang terminal ( 250-300 V). Ketika penyinaran gamma mengionisasi gas mulia, ada gangguan listrik pada anoda dan katode.

Frekuensi gangguan berhubungan dengan intensitas penyinaran gamma.Kekuatan Bidang ditentukan dengan hitungan sinyal yang diproduksi pada waktu interval yang ditentukan.

Pendeteksi umum lainnya yaitu ruang ionisasi gas. Ruang Ionisasi gas serupa dengan tabung G-M bahwa diisi dengan suatu gas mulia dan dijaga.

Perbedaan yang utama adalah bahwa sebagai ganti penerapan suatu angguan teganganl, tegangan lebih rendah ( khususnya 6V) diterapkan ke seberang terminal itu. Ketika ruang ditampilkan ke penyinaran gamma, ionisasi terjadi dan berlanjut dipancarkan dari pendeteksi. Ketika tempatnya terisi, energi gamma dihalangi dari pendeteksi yang mencapainya menyebabkan lebih sedikit ionisasi yang diproduksi suatu perubahan sebanding dengan sinyalnya. Tingkat yang tinggi menghasilkan penyerahan arus rendah, dengan tingkat rendah memproduksi suatu keluaran tinggi.

Pengukuran Tingkatan Kontinu

Ada dua sumber umum untuk pengukuran tingkatan kontinu:

· Sumber Kepingan

· Sumber titik

Kedua metode ini menggunakan pendeteksi kepingan.

Kepingan Sumber menjadi lebih akurat seperti menyebar sepanjang, sebatas, sinar yang sama berdasar arah pendeteksinya. Ketika tingkatan berubah, pendeteksi ditutup dan dilindungi dari sumber dan bersesuaian dengan perubahan respon. Responnya sama dan linier atas keseluruhan, memproduksi suatu sinyal linier yang bersesuaian dengan perubahan level. Pengecualian pada 0% dan 100% dimana ketidaklinieran dan efeknya terjadi.

Efek perubahan kepadatan dapat diperdaya oleh ukuran kepadatan sumber yang lebih rendah sehingga kepadatan lebih tinggi tidak mempengaruhi pembacaan detektor tersebut.

Sumber Kepingan akurat dan menyediakan suatu tanggapan linier yang baik, bagaimanapun juga karena harganya lebih mahal. Sumber titik adalah alternatif yang lebih murah.

Sumber titik bekerja dengan cara yang serupa sepertti sistem sumber kepingan, dalam arti bahwa pendeteksi kepingan mengukur radiasi dari sumbernya. Radiasi yang dirasakan oleh detektor masih disusutkan dengan tingkatan, bagaimanapun sistem sumber titik menghasilkan tanggapan non-linier dengan perubahan tingkatan.

Pemilik Sumber yang biasanya mempunyai suatu tingkat sudut 20 atau 40 derajat. Radiasi berkas cahaya meninggalkan apartur yang secara langsung dan harus diarahkan oleh kerja pemasangan sumber pemilik. Sudut pemilik sumber adalah separuh sudut keluar radiasi nya, membiarkan pemilik sumber berada di titik pengukuran arus yang paling tinggi.

Catat bahwa energi gamma tingkat rendah yang dipancarkan dari sumber terjadi dengan sebuah bentuk yang tepat sampai tempatnya. Kemudian yang terukur di sebelahnya dengan detektor.

Ada sejumlah faktor yang berubah ketikanaik-turunnya tingkatan:

· ketebalan material

· ilmu ukur sumber radiasi

· jarak dari sumber pada detektor

· ruang kosong

Sistem tidak linearitas ini dapat diralat secara elektronis di penerima

Cara untuk meningkatkan linearitas dan ketelitian di pangkal adalah menggunakan satu detektor kepingan dan dua atau lebih sumber titik. biaya mungkin menjadi suatu faktor penghalang.

 

Troubleshooting

Metoda untuk menguji dan mengkalibrasi detektor tingkatan radiasi sungguh sederhana. Uji coba 100% penuh dilaksanakan dengan penutupan alat pengatur cahaya sumbernya, seolah-olah tempatnya penuh. Untuk menguji atau menentukan skala termometer untuk tingkatan yang nyata,digunakan suatu counter portable Geiger. Dengan menjalankan counter Geiger sepanjang dinding antara tempat dan detektor, tingkatannya menunjuk pada layar cairan sumber dan counter membaca pengurangan dengan cepat.

Keuntungan

· Cocok untuk berbagai produk

· Tanpa penghalang

· Dapat menjulang di luar kapal

Kerugian

· Harus selalu menjulang pada sisi kapal

· Ukuran Keselamatan khusus diperlukan untuk penggunaan penyinaran gamma

· Mungkin juga membutuhkan lisensi

· Mahal

Keterbatasan Aplikasi

Metoda Sumber titik dari pengukuran tingkat kontinu lebih murah dibanding sumber kepingnan Bagaimanapun, jika tidak dengan baik mengoreksi, ketidaklinearitasan dapat menyebabkan permasalahan dengan sistem kontrol melakukan kendali kontinu. Ini adalah perhatian tertentu jika operasi atas suatu cakupan penting, dalam hal ini perubahan ketelitian bisa menjadi suatu pokok permasalahan.

Sumber titik sangat pantas jika tingkat indikasi atau alarm bervariasi yang diperlukan dan juga menyediakan suatu keuntungan ditambah dalam kaitannya denga keselamatan radiasi. Sumber kepingan terbatas pada Co60 dalam kaitan dengan berat Cs137. Pembatasan juga diterapkan pada sumber kepingan Co60, yang berat, mahal dan susah.

Ringkasan

Keuntungan pengukuran jenis ini adalah dapat dilakukan di luar tempatnya. seperti keadaannya mungkin dalam penggunaan yang kasar, abrasive, bersifat menghancurkan atau produk yang mudah lengket. Aplikasi dengan temperatur atau tekanan sangat tinggi seperti reaktor atau tungku perapian bisa juga memerlukan teknik pengukuran eksternal.

Pengukuran jenis ini sangat jarang digunakan dalam kaitannya dengan biaya dan keselamatan peraturan yang diperlukan untuk beroperasi dalam peralatan radioaktif.

3.9 Pengukuran Listrik
3.9.1 Konduktif tingkat deteksi
Dasar Operasi

Bentuk tingkat pengukuran yang utama digunakan untuk deteksi tingkat tinggi dan rendah. Probe elektroda atau konduktivitas menggunakan konduktivitas cairan untuk mendeteksi adanya cairan di lokasi pengukuran. Sinyal yang diberikan on atau off.

Bila fluida tidak bersentuhan dengan probe, hambatan listrik antara probe dan kapal akan sangat tinggi atau bahkan tak terbatas. Bila tingkat cairan meningkat untuk menutupi probe dan melengkapi rangkaian antara probe dan kapal, perlawanan di sirkuit akan berkurang.

Probe yang digunakan pada kapal dibangun dari bahan non-konduktif harus memiliki hubungan bumi yang baik. Sambungan bumi tidak membutuhkan kawat pembumian - itu bisa menjadi pakan pipa, braket pemasangan atau probe kedua.

Korosi elektroda dapat mempengaruhi kinerja probe. arus searah dapat menyebabkan oksidasi sebagai akibat dari elektrolisis, meskipun hal ini dapat diminimalkan dengan menggunakan tegangan AC.

Gambar 3.18

Deteksi Tingkat Konduktifitas

Untuk tingkat kendali, sebagai lawan tingkat deteksi, dua probe dapat digunakan.

Ada berbagai jenis probe yang tersedia. Dalam cairan yang meninggalkan mantel sisa pada probe, versi resistansi rendah diperlukan. Versi ini mampu mendeteksi perbedaan antara produk yang sebenarnya ketika probe terbenam dan daya sisa ketika probe. Aplikasi untuk jenis sensor ini adalah produk yang berbuih, seperti susu, bir atau minuman berkarbonasi.

Beberapa kerugian dengan saklar konduktivitas adalah bahwa mereka hanya bekerja dengan cairan konduktif dan non-perekat. Juga secara intrinsik aman dalam aplikasi, di mana pemicu tidak diperbolehkan, sensor harus beroperasi pada daya sangat rendah.

Saklar Konduktivitas merupakan biaya rendah dan sederhana dalam desain.
Mereka adalah indikasi yang baik untuk perlindungan pada pompa dalam hal deteksi kering.

Seleksi dan Ukuran
Dalam menilai permohonan penyelidikan konduktivitas, tegangan kecil AC dari sebuah transformator dapat diterapkan pada batang logam untuk mensimulasikan probe dan dinding kapal. Untuk akurasi, harus berada pada posisi yang sama dan jarak dari dinding sebagai probe. Kemudian dengan 50mm dari batang yang tenggelam dalam cairan, arus dapat diukur dan hambatan dihitung:

R dalam ohm = V dalam volt / I dalam amper

Jika resistansi yang dihitung kurang dari yang dibutuhkan untuk instrumen, maka probe konduktivitas dan amplifier dapat digunakan. Ini bukan berarti sangat akurat untuk menentukan kesesuaian, namun tidak memberikan indikasi yang masuk akal. Masalah dengan uji ini bervariasi karena tergantung pada daerah permukaan kontak dan lokasi probe.

Teknik Instalasi - Pemasangan pada tangki

Cairan menyebabkan peningkatan:
Pemasangan vertikal di tangki dari atas dianjurkan bila menggunakan cairan yang meninggalkan deposit konduktif di isolasi. Pemasangan dapa sisi di dalam tangki cocok jika berupa cairan, setelah clearing insulation, hanya lapisan daun yang merupakan konduktor yang buruk.

yang harus diperhatikan dalam pemasangan:
Harus dipastikan bahwa cairan tersebut tidak menyentuh probe konduktivitas saat tangki mengisi. Probe juga harus tidak menyentuh dinding logam atau instalasi elektrik konduktif lain.

Pemasangan dari atas:
Jika pemasangan dari atas, perlu dicatat bahwa tingkat saklar yang dipicu mungkin tidak pasti. saklar dapat mengaktifkannya dengan hanya beberapa milimeter cairan yang meliputi probe, atau pada bahan yang kurang konduktif mungkin memerlukan probe yang akan sepenuhnya tenggelam.

Pemasangan dari samping:
Panjang probe lebih besar dari 120mm umumnya cukup untuk pemasangan dari sisi. Jika tidak dapat dihindari dan probe harus dipasang pada tangki dimana cairan dapat memperkuat, maka mungkin probe yang panjang diperlukan lakembali. probe panjang memiliki rasio kontak resistensi yang lebih tinggi antara probe tertutup dan probe bebas yang memiliki isolasi dengan beberapa konduktivitas. Jika probe harus dipasang dari samping, maka harus sedikit ke bawah untuk memungkinkan cairan menetes lebih mudah. Hal ini dapat membantu dalam mengurangi pembentukan konduktif di isolasi.

Teknik Instalasi 

– pemasangan pada pipa

Memilih probe panjang:
Probe Panjang yang digunakan harus sesingkat mungkin. Ini meminimalkan efek pada aliran dan juga mempermudah pemasangan.

yang harus diperhatikan dalam pemasangan:
Dalam aplikasi aliran, akan ada proses yang cukup besar pada probe. Saat memasang probe, harus diperhitungkan beban lateral maksimum probe. Probe dipasang jauh dari aliran dengan memperhatikan kecepatan aliran, viskositas dan diameter pipa.

Kontaminasi:
Partikelyang keras dan padat dalam cairan dapat menyebabkan aus isolasi, terutama untuk aplikasi aliran. Masalah lain terjadi ketika puing-puing probe yang panjang dan berserat menempel di batang dan menghasilkan kesalahan dalam pengukuran. 

Gambar 3.19

Contoh instalasi

Keuntungan

- Sangat sederhana dan murah
- Tidak ada bagian yang bergerak
- Baik untuk titik kontrol ganda (tingkat kontrol saklar) dalam satu instrumen
- Baik untuk aplikasi tekanan tinggi

Kekurangan

- Kontaminasi probe dengan material dapat mempengaruhi hasil
- Aplikasi terbatas untuk produk-produk dari konduktivitas yang bervariasi
- Desain keselamatan intrinsik perlu ditetapkan jika diperlukan
- Terbatas untuk lapisan konduktif dan lapisan non proses
- Kemungkinan korosi elektrolitik

Keterbatasan Aplikasi
Salah satu keterbatasan utama adalah bahwa cairan perlu konduktif. Produsen menentukan tingkat konduktivitas yang diperlukan. Satu tipe yang khas untuk operasi yang efektif adalah di bawah 108 ohm / tahanan cm.

Permasalahan akan muncul ketika mendeteksi cairan yang sedang gelisah atau bergolak. Karena biaya rendah dari jenis pengukuran ini, mungkin diinginkan untuk menginstal dua probe untuk mendeteksi tingkat yang sama. Atau, jarak vertikal yang kecil antara dua probe dapat digunakan untuk menyediakan zona deadband atau netral. Hal ini dapat melindungi terhadap penundaan waktu melayani tujuan yang sama terjadi.

3.9.2 Deteksi Tingkat Efek Lapisan
Sedangkan probe konduktif bergantung pada konduktivitas cairan, efek medan probe bergantung pada cairan (atau bahan) yang memiliki sifat listrik yang berbeda untuk udara (atau medium void).

Medan probe menghasilkan efek medan antara tutup metalik dan kelenjar metalik. Tutup logam terletak di ujung probe, dengan kelenjar sekitar 200mm jauhnya dari pemasangan ke dalam kapal.

Ketika cairan, bubur atau bahkan bahan padat breaks medan, frekuensi yang tinggi akan meningkatkan arus dan memicu saklar.

Gambar 3.20

Tingkat efek medan saklar dan instalasi

(courtesy of Endress & Hauser Inc.)

Keuntungan dan kerugian sama dengan probe konduktivitas dengan
perbedaan-perbedaan berikut:

Keuntungan
- Cocok untuk aplikasi konduktif atau non-konduktif

Kekurangan

- Aplikasi terbatas dalam tekanan tinggi dan suhu

Keterbatasan Aplikasi
Karena adanya biaya tambahan, dengan hanya sejumlah keuntungan, hanya beberapa produsen menggunakan teknologi ini dalam produk mereka.

3.9.3 Pengukuran Tingkat Kapacitif
Dasar Operasi - proses bahan non-konduktif

tingkat pengukuran Capacitive mengambil keuntungan dari konstanta dielektrik dalam semua bahan untuk menentukan perubahan di tingkat. Dielektrik, dalam hal kapasitansi, merupakan bahan isolasi antara pelat kapasitor. Konstanta dielektrik merupakan representasi dari kemampuan bahan isolasi.

Cukup sederhana, sebuah kapasitor tidak lebih dari sepasang elektroda konduktif dengan jarak tanam tetap dan dielektrik di antara mereka.

Kapasitansi tidak terbatas untuk pelat, dan dapat diukur antara probe atau permukaan lain yang terhubung sebagai elektroda. Ketika sebuah probe dipasang di sebuah kapal, sebuah kapasitor terbentuk antara probe dan dinding kapal. Kapasitansi didefinisikan dengan baik untuk banyak bahan, dan cukup rendah ketika probe di udara. Kapan materi meliputi probe, rangkaian dibentuk terdiri dari kapasitansi yang jauh lebih besar dan perubahan dalam hambatan. Ini adalah perubahan dielektrik konstan yang mempengaruhi kapasitansi dan pada akhirnya apa yang diukur.

 

Sebuah alternatif untuk ini adalah pengukuran kapasitansi antara dua probe (elektroda).

Dasar Operasi - Proses bahan Konduktif
Pengukuran sederhana kapasitif umumnya dilakukan pada proses bahan non-konduktif. Dalam pengukuran aplikasi untuk kesesuaian, salah satu yang harus diperhatikan adalah bahan konduktivitas. Masalah muncul ketika menghubungkan pelat bersama menggunakan bahan konduktif seperti ini (suatu arus pendek). Sebagai kapasitansi bergantung pada insulasi (atau dielektrik), maka kemampuan untuk mengukur kapasitansi terganggu.

Dalam aplikasi konduktif, bahan proses didasarkan oleh kontak dengan dinding kapal. Insulasi saja (atau dielektrik) adalah insulasi pada probe kapasitif. Dengan demikian, naiknya proses bahan tidak meningkatkan kapasitansi dengan menyisipkan sendiri antara pelat seperti dalam kasus bahan non-konduktif. Namun, meningkatkan kapasitansi dengan membawa lebih dari pelat tanah di kontak dengan insulasi probe.

Keuntungan tambahan dari jenis pengukuran ini, adalah bahwa tidak hanya kapasitansi terukur, tetapi juga disederhanakan karena pengukuran tidak tergantung pada konstanta dielektrik dari bahan proses.

Seleksi dan Ukuran
bahan proses non-konduktif akan meliputi hidrokarbon, minyak, alkohol, padatan kering atau similar. Proses cairan yang berbasis air dan asam dapat dianggap sebagai konduktif.

Jika konduktivitas rendah melebihi ambang batas tertentu, maka setiap perubahan di daerah antara probe dan dinding tidak akan terdeteksi. Sebuah kriteria numerik berguna bahwa bahan-bahan dengan dielektrik relatif konstan 19 atau lebih, atau konduktivitas 20 ohm mikro atau lebih, dapat dianggap konduktif. Jika tidak pasti, bahan proses harus dianggap sebagai konduktif.

Untuk aplikasi konduktif, probe kapasitif perlu diisolasi. Hal ini biasanya dilakukan dengan Teflon.
penyaringan pada probe mencegah penumpukan bahan atau kondensasi di sekitar sambungan proses. Probe yang telah aktif meningkatkan kompensasi batas atas saklar dan membatalkan efek dari peningkatan di probe.

Ada beberapa versi dari desain probe yang dapan dijelaskan untuk konduktivitas dan peningkatannya. Berikut adalah daftar dari beberapa keuntungan ketika memilih jenis probe tertentu:

1. Probe tanpa tabung tanah:
- Untuk cairan konduktif
- Untuk cairan viskositas tinggi
- Untuk padatan massal

2. Probe dengan tabung ditumbuk:
- Untuk cairan non-konduktif
- Untuk digunakan dalam kapal agitator

3. Probe dengan skrining:
- Untuk nosel panjang
- Untuk kondensasi di atap kapal
- Untuk membangun-up di dinding kapal

4. Probe dengan skrining sepenuhnya terisolasi
- Ekstra proteksi terutama untuk bahan korosif

5. Probe dengan kompensasi aktif membangun-up untuk deteksi batas
- Untuk konduktif build-up pada probe

6. Probe dengan kelenjar gas ketat
- Untuk tangki gas cair (jika diperlukan)
- Mencegah kondensasi membentuk di probe di bawah suhu ekstrim
perubahan

7. Probe dengan suhu spacer
- Untuk suhu operasi yang lebih tinggi

Teknik Instalasi
Dalam prakteknya pengukuran tingkat kapasitif, kapasitor terbentuk dari dinding kapal, dan terisolasi probe dipasang pada dinding. Dalam kasus non-konduktif dinding (misalnya beton bertulang) tulangan besi tersebut cukup untuk bertindak sebagai satu piring dari kapasitor. Untuk tank plastik, pipa logam atau pemanggang ditempatkan di sekitar probe atau bahkan strip logam ditempatkan di luar tangki dapat digunakan.
Dalam merancang suatu sistem pengukuran kapasitif, tiga area utama untuk dipertimbangkan
adalah Mount, Permukaan dan Jarak.

 

Mount:

Nozel digunakan dalam pemasangan probe. Ini sering memiliki flensa dan membutuhkan perawatan untuk diambil untuk memastikan sedimen yang tidak dapat membangun-up dalam rongga sekitar flange. Kemungkinan endapan yang disimpan di nozzle tinggi. Hal ini juga persis mana probe paling sensitif, karena daerah terdekat antara probe dan kapal.

Kondensasi juga masalah dan dapat terjadi di rongga hampir sama seperti kontaminan yang telah disebutkan.

Kontaminasi nosel dapat dihindari dengan memproyeksikan probe ke dalam kapal. Salah satu metode yang umum adalah untuk mengganti sambungan tabung dengan soket berulir, yang dilas langsung ke dinding kapal. Konektor sekrup pada probe cocok langsung ke ini, dan probe akan proyek langsung ke kapal. Jenis ini pas juga lebih murah.

Cara lain untuk menghindari kontaminasi nosel adalah dengan menggunakan probe yang tidak aktif di sepanjang bagian batang. Dalam kasus-kasus di mana tidak mungkin untuk memodifikasi nozzle yang ada karena tekanan tinggi, maka probe dengan panjang tidak aktif dapat digunakan. Dalam kasus seperti itu, bagian aktif probe dipisahkan dari daerah yang paling rentan terhadap kondensasi atau kontaminasi oleh bagian aktif.

Permukaan:

Perubahan kapasitansi bisa sangat kecil pada aplikasi yang memiliki rendah dielektrik konstan atau probe pendek. Untuk meningkatkan perubahan kapasitansi dan akhirnya sensitivitas perangkat, kapasitansi dapat ditingkatkan. Meningkatkan area permukaan probe adalah cara mudah untuk meningkatkan kapasitansi. Karena permitivitas relatif tinggi mereka, cairan konduktif tidak memerlukan permukaan meningkat daerah.

Jarak:

Perubahan kapasitansi juga dapat ditingkatkan dengan mengurangi jarak antara dua pelat kapasitor. Contoh paling umum dari ini adalah penggunaan tanah yang probe tabung yang menghilangkan situasi non-linear.

Isolasi:

Sekrup-pada bagian bos atau flens dari probe kapasitansi akan selalu terisolasi dari kapal tetapi batang probe itu sendiri dapat berupa penuh atau sebagian terisolasi. Dalam tingkat pengukuran analog, probe sepenuhnya terisolasi selalu digunakan untuk mencegah kapasitif arus pendek. Jika probe sebagian terisolasi digunakan untuk analog pengukuran dalam bahan konduktif, maka pembacaan 100% terjadi ketika bahan konduktif melengkapi rangkaian. Saklar batas tingkat dapat menggunakan kedua probe sepenuhnya terisolasi dan sebagian terisolasi. Sebagian probe terisolasi yang lebih murah dan memberikan perubahan yang lebih besar di kapasitansi. Sekali lagi, untuk cairan konduktif, hanya probe terisolasi sepenuhnya digunakan. Hal ini juga berlaku bahan yang dapat mencemari probe. Tingkat pengukuran Capacitive sangat cocok untuk limit deteksi dan berkesinambungan pengukuran tingkat cairan, pasta dan padatan curah cahaya. Capacitive sistem kerja handal dan akurat dalam suhu ekstrim (baik tinggi dan rendah), tekanan tinggi dan vakum, di mana ada penumpukan bahan, ledakan-daerah berbahaya dan sangat korosif lingkungan.

Aplikasi khas

Alat ukur tingkat Capacitive digunakan untuk mendeteksi tingkat dalam silo, tank dan bunker, baik untuk batas deteksi dan pengukuran berkesinambungan. Ini instrumen biasanya digunakan di semua bidang industri dan mampu mengukur cairan serta bahan padat.

Keuntungan

- Sangat cocok untuk cairan dan padatan massal

- Tidak ada bagian yang bergerak

- Cocok untuk media yang sangat korosif

Kekurangan

- Terbatas dalam aplikasi untuk produk perubahan sifat listrik

(Terutama kadar air)

Aplikasi Keterbatasan

Umumnya, sistem kapasitansi tingkat memerlukan kalibrasi setelah instalasi, walaupun memang ada beberapa pengecualian. Mereka terbatas pada aplikasi di mana tingkat busa atau bahan proses lainnya dengan gelembung udara terjadi.

3.10 Kepadatan Pengukuran

Kepadatan didefinisikan sebagai massa per satuan volume. gravitasi spesifik adalah unitless pengukuran. Ini adalah rasio kepadatan suatu zat kepadatan air, pada standar suhu. Istilah ini juga disebut sebagai kepadatan relatif. Pengukuran dan pengendalian kepadatan cairan bisa sangat penting dalam industri proses. Pengukuran Kepadatan memberikan informasi yang berguna tentang komposisi, konsentrasi bahan kimia atau padat dalam suspensi.

Kepadatan dapat diukur dalam sejumlah cara yang sama ke tingkat:

- Tekanan hidrostatis

- Radiasi

- Getaran

- Diferensial tekanan

Coriolis flowmeter massa juga mampu melakukan pengukuran kepadatan.

3.10.1 Tekanan Hidrostatik

Jenis pengukuran kepadatan bergantung pada ketinggian konstan cair dan langkah-langkah perbedaan tekanan. Sejak tingkat dapat bervariasi, prinsip operasi bekerja pada perbedaan tekanan antara dua elevasi tetap di bawah permukaan. Karena ketinggian antara kedua titik tidak berubah, setiap perubahan dalam tekanan adalah karena variasi kepadatan. Jarak antara titik-titik ini adalah sama dengan perbedaan tekanan kepala cair antara elevasi. Tetap ketinggian cairan untuk pengukuran kepadatan.

3.10.2 Radiasi

Kepadatan pengukuran radiasi didasarkan pada peningkatan penyerapan gamma radiasi untuk peningkatan berat jenis material yang sedang diukur. Komponen utama dari sistem seperti ini adalah sumber gamma konstan (biasanya radium) dan detektor. Variasi radiasi melewati volume tetap mengalir cair diubah menjadi sinyal listrik proporsional oleh detektor.

Jenis pengukuran sering digunakan dalam pengerukan dimana kepadatan lumpur menunjukkan efektivitas kapal pengerukan.

3.10.3 Getaran

Damping dari objek bergetar dalam cairan yang akan meningkat dengan densitas dari fluida meningkat. Sebuah objek bergetar dari sumber energi eksternal. Objek mungkin sebuah buluh tenggelam atau piring.

Kepadatan diukur dari salah satu dari dua prosedur:

1. Perubahan frekuensi getaran alami dapat diukur ketika objek adalah energi konstan.

2. Perubahan amplitudo getaran dapat diukur ketika objek menyerang secara berkala, seperti lonceng.

3.10.4 Tekanan Diferensial

tank tingkat Konstan overflow yang paling sederhana untuk mengukur karena hanya satu diferensial pemancar tekanan diperlukan. Namun aplikasi dengan tingkat atau tekanan statis variasi membutuhkan kompensasi. Dalam sebuah tangki terbuka atau tertutup dengan tingkat bervariasi atau tekanan, kaki basah bisa diisi dengan cairan segel lebih berat daripada proses cair.

Efek Suhu

Peningkatan suhu menyebabkan ekspansi cairan, mengubah kepadatannya. Tidak semua

cairan berkembang pada tingkat yang sama. Sebuah pengukuran berat jenis harus diperbaiki untuk efek temperatur agar benar-benar akurat dalam kerangka acuan kondisi kerapatan dan konsentrasi, meskipun dalam kebanyakan kasus ini tidak praktis.Dalam aplikasi di mana berat jenis adalah sangat penting, adalah mungkin untuk mengendalikan suhu ke nilai konstan. Koreksi yang diperlukan untuk dasar suhu kemudian dapat dimasukkan dalam kalibrasi instrumen kepadatan.

3.11 Instalasi Pertimbangan

Atmosfer Kapal

Kebanyakan instrumen yang terlibat dengan deteksi level bisa dengan mudah dikeluarkan dari kapal. Top pemasangan perangkat penginderaan juga menghilangkan kemungkinan proses cairan memasuki perumahan transduser atau sensor seharusnya menimbulkan korosi atau probe atau nosel terdiam.

Banyak tingkat pengukuran perangkat memiliki keuntungan tambahan yang mereka dapat

diukur secara manual. Ini menyediakan dua faktor penting:

- Pengukuran masih mungkin dalam hal kegagalan peralatan

- Kalibrasi dan cek point dapat menyediakan informasi operasional penting

Salah satu kriteria instalasi umum untuk alat deteksi titik adalah bahwa mereka harus dipasang pada tingkat aktuasi, mempresentasikan masalah aksesibilitas.

Pressurised Kapal Dua pertimbangan utama berlaku dengan perangkat pengukuran tingkat di bertekanan kapal:

- Fasilitas untuk melepas dan memasangnya saat kapal tersebut bertekanan.

- Peringkat tekanan dari peralatan untuk layanan ini.

Kapal Pressurised juga dapat digunakan untuk mencegah emisi buronan, di mana gas inertseperti hidrogen pressurises bahan proses. Kompensasi dalam tingkat perangkat harus juga diperhitungkan sebagai perubahan tekanan kepala. Keakuratan alat pengukur dapat tergantung pada hal berikut:

- Gravitasi variasi

- Suhu efek

- Konstanta dielektrik

Juga kehadiran busa, uap atau buih menumpuk di transduser mempengaruhi

kinerja.

3.12 Dampak terhadap Loop Control Keseluruhan

Tingkat peralatan penginderaan umumnya cepat merespons, dan dalam hal otomatis

kendali kontinyu, tidak menambahkan banyak lag ke sistem. Ini adalah praktik yang baik meskipun, untuk mencakup batas beralih tinggi dan rendah ke kontrol sistem. Jika instrumen yang tidak gagal atau keluar dari kalibrasi, maka proses informasi dapat diperoleh dari batas tinggi dan rendah. Terlepas dari keras kabel sirkuit keselamatan, itu adalah praktik yang baik untuk menggabungkan informasi ini ke kontrol sistem.

3.14 Teknologi Masa Depan

Biaya peralatan penginderaan bukan merupakan pertimbangan utama dibandingkan dengan ekonomi untuk mengendalikan proses. Ada karena itu permintaan untuk di tingkat akurasi peralatan pengukur Model baru menggabungkan sarana yang lebih baik kompensasi, namun belum tentu baru teknologi. Misalnya, memasukkan detektor kompensasi temperatur di penginderaan tekanan diafragma memberikan kompensasi dan bertindak alternatif untuk remote tekanan segel. Hal ini menjamin ketepatan dan stabilitas pengukuran. Tuntutan yang lebih besar dalam efisiensi pabrik mungkin memerlukan peningkatan akurasi perangkat, bukan hanya untuk pengukuran yang sebenarnya, tetapi juga untuk meningkatkan jangkauan operasi. Jika batas keselamatan yang ditetapkan sebesar 90% karena ketidakakuratan dengan perangkat penginderaan, maka kisaran meningkat dapat dicapai dengan menggunakan peralatan yang lebih akurat Tuntutan juga dikenakan pada proses agar sesuai dengan peraturan lingkungan. Akuntansi akurat bahan membantu mencapai hal ini. Seperti teknologi sebagai RF ultrasonik masuk atau meminimalkan biaya kepatuhan lingkungan ini. Masalah terjadi pada mencoba merasakan tingkat kapal yang ada yang mungkin non-logam. Sensor RF kabel fleksibel memiliki unsur tanah yang tidak terpisahkan yang menghilangkan kebutuhan untuk referensi tanah eksternal ketika menggunakan sensor untuk mengukur tingkat memproses bahan dalam pembuluh nonlogam.