PENGUKURAN ALIRAN STEAM Ir. Syarifuddin Siregar

itu jenis turbulen. Antara kedua nilai tersebut aliran tidak stabil dan dapat berubah dari turbulen menjadi laminer dan sebaliknya. Dalam pengukuran aliran dengan menggunakan metode differential pressure transmitter aliran yang diharapkan dalam keadaan turbulen.

II.4. PENGUKURAN ALIRAN STEAM

Dalam proses industri pengukuran aliran steam mempunyai peranan yang sangat penting. Pengukuran aliran dapat dilakukan antara lain : 1. Untuk mengetahui banyaknya steam yang diperlukan pada saat proses berlangsung. 2. Untuk mengetahui laju aliran dalam satuan waktu. Faktor-faktor yang mempengaruhi dan perlu diperhitngkan dalam memilih pengukuran aliran antara lain : 1. Alat ukur yang dipakai hanya baik bila diapakai untuk zat cair saja. 2. Alat ukur yang hanya bisa dipakai untuk uap dan gas. 3. Alat ukur yang bisa dipakai untuk ketiganya-tiganya. Universitas Sumatera Utara BAB III TRANSMITTER Transmitter merupakan alat kelanjutan dari sensor, transmitter merubah signal dari sensor menjadi signal standart yang sebanding atau ekivalen. Lebih lanjut signal dari transmitter dikirim ke indikatorrecordercontroller dan lain-lain sesuai dengan kebutuhan. Kegunaan dari transmitter yang memberikan signal standart dan besaran proses proses variable yang diukur diantaranya : a. Peralatan lain seperti indikator, recorder, controller yang bekerja dengan standart signal yang sama agar berfungsi serbaguna, multi purpose. b. Memungkinkan pengiriman signal pada jarak jauh dan cepat serta aman. c. Secara keseluruhan menekan biaya investasi dan pengoperasian maupun pemeliharaan. Transmitter adalah salah satu elemen dari sistem pengendali proses. Seperti yang sudah diketahui bahwa untuk mengukur besaran fisik suatu proses digunakan alat ukur yang sering disebut sebagai sensorprimary elemen bagian yang berhubungan langsung dengan medium yang diukur, keluaran output dari sensor tersebut dapat disuplaykanditampilkan dimana tempat sensor tersebut dipasang pada lokal indikator, atau bisa juga langsung dikirim melalui ruangan pengendali control room secara remote. Untuk pengendali yang bersifat remote biasanya digunakan alat bantu sebagai penguat dan penterjemah output dari sensor kedalam bentuk sinyal standard. Peralatan semacam inilah yang dalam sistem instrumentasi pengendali Universitas Sumatera Utara proses yang kita kenal dengan ”Transmitter”. Dimana tergantung besaran fisik yang diukur dan lebih populer dengan sebutan proses variabel prosess variabel oleh transmitter tersebut, bila besaran yang diukur adalah tekanan maka disebut transmitter tekanan pressure transmitter, berkenaan dengan itu dikenal juga level transmitter, flow transmitter dan sebagainya. Menurut bentuk sinyal energi yang digunakan transmitter dibedakan menjadi pneumatik dan elektrik. Dalam ilmu instrumentasi dikenal dua sistem signal yang dipergunakan, yaitu sistem signal pneumatik dan sistem signal elektrik. Berdasarkan kedua sistem tersebut transmitter dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu 1. Transmitter Pneumatik 2. Transmitter Elektrik Pada umumnya transmitter ini adalah merupakan jalur pengirim signal dari alat-alat perasa sensor ke controller dan dari controller ke pengatur akhir control valve. III.1. SIGNAL TRANSMITTER Seperti yang telah disebutkan sebelumnya output signal dari sistem pengukuran ada 2 macam yaitu signal elektrik dengan besaran arus atau tegangan, dan signal pneumatik dengan besaran yang digunakan adalah tekanan dari signal tersebut. Sebagai standarisasi signal yang keluar dari transmitter, baik elektrik atau pneumatik, dibuat hanya bekerja pada standart skala tertentu. Untuk signal pneumatik dibuat hanya bekerja pada standart skala tertentu, yaitu sebesar : 3 – 15 Psi 0-100 atau 0,2-1 kgcm 2 0-100, dan untuk signal elektrik bila signalnya dalam bentuk besaran arus maka skala kerjanya 4-20 Universitas Sumatera Utara mADC 0-100 atau 10-50 mADC 0-100 dan jika menggunakan signal tegangan, skala kerjanya : 1-4 VDC 0-100 atau 0-10 VDC 0-100. Namun pada umumnya signal yang keluar dari transmitter elektrik hampir selalu lebih banyak dalam skala 4-20 mA DC. III.2. TRANSMITTER PNEUMATIK Pada dasarnya transmitter pneumatik adalah berfungsi untuk mengubah signal proses menjadi signal pneumatik serta mengirimkan signal pneumatik itu ke alat penerima seperti pencatat, pengatur dan penunjuk. Pokok utama transmitter adalah udara yang bertekanan dan biasanya sumber udara yang bertekanan 20 Psi atau 1,4 kgcm 2 a. Bagian Perasa detektor . Transmitter pneumatik ini dapat digunakan sampai jarak sekitar 200 meter. Karena pneumatik proses yang umum ada empat macam yaitu Pressure, Level, Temperature dan Flow, maka Transmitter yang mengirimkan sinyal proses dari keempat variabel ini sering disebut Pressure Transmitter PT, Level Transmitter LT, Temperature Transmitter TT, dan Flow Transmitter. Transmitter pneumatik pada umumnya terdiri dari dua bagian yaitu : Bagian perasa berfungsi untuk mengubah signal proses ke dalam bentuk gerak mekanik. Misalnya tekanan di dalam bejana sebelumnya adalah 10 Psi beberapa detik kemudian turun menjadi 9 Psi, perubahan sebesar 1 Psi ini adalah merupakan signal yang harus diubah oleh detektor ke dalam bentuk pergerakan mekanik. Detektor yang biasa dipakai dalam transmitter ini adalah : - Meter bodi Universitas Sumatera Utara - Sel beda tekanan Differential Pressure Cell - Penggeser Displaces - Bola berisi cairan Liquid Filled Bulb b. Bagian Pengirim Bagian pengirim dari transmitter ini berfungsi untuk mengubah gerak mekanik detektor ke dalam bentuk signal pneumatik. Gambar 3.1. Blok Diagram Bagian-Bagian Transmitter Detektor dan Gaya seimbang dihubungkan melalui batang pemuntir. Batang Pemuntir termasuk bagian Detektor, sedangkan Relai adalah termasuk pada bagian pengirim. Pencatat, Kontroller dan Penunjuk bukanlah bagian dari Transmitter akan tetapi adalah alat yang menerima sinyal hasil dari Transmitter. III.3. TRANSMITTER ELEKTRIK Transmitter elektrik adalah salah satu peralatan kontrol yang pengaruhnya sangat besar terhadap jalanya proses pengontrolan, karena transmitter ini fungsinya menerima sinyal elektrik dari alat ukur yang akan dikirim ke kontroller. Standarisasi sinyal yang keluar dari transmitter elektrik adalah ada Universitas Sumatera Utara dalam dua bentuk sinyal arus atau tegangan. Dimana skala kerja sinyal arus selalu 4-20 mA atau sinyal 10-50 mA, dan skala kerja sinyal tegangan ada yang bervariasi sebesar 1-5 V DC dan ada juga yang 0-10 V DC − Bagian perasa , atau skala-skala yang lain tergantung pada kerja unit transmitter. Transmitter elektrik sama haln ya seperti transmitter pneumatik. Transmitter elektrik juga terdiri dari dua bagian pokok yaitu : − Bagian pengirim Gambar 3.2 Transmitter Elektrik Transmitter ini juga termasuk jenis transmitter gaya seimbang. Detektor untuk transmitter ini dapat berupa meter bodi, sel beda tekanan, bola berisi cairan dan penggeser. Keterangan : 1. Pengimbang utama 2. Pegas peninggi dan pegas titik nol 3. Peredam 4. Penyetelan batasan 5. Pengimbang utama 6. Pembatas langka 7. Kesatuan magnet 8. Pegas bias 9. Detektor 10. Kesatuan OPD osilator 11. Indikator output Universitas Sumatera Utara Keterangan : Unit transmitter yang menggunakan sistem beam yang seimbangkan secara listrik, mengubah pergeseran input torsi dalam sinyal arus 4 ampere 20 mA DC yang sebanding dengan input yang dipakai. Transmitter akan beroperasi dengan receiver penangkap yang memiliki impedansi muatan termasuk resistansi garis dari 600 42 Volt. Tidak ada penyesuaian muatan yang diperlukan. Unit transmitter pemancar, pandangan dari dalam panel indikator dibuka atau dilepas : 1. Beam primer. 2. Supresi nol elevasi yang menyesuakan rangkaian spring. 3. Penyesuaian nol eksternal. 4. Dashpot dan sisi tekanan rendah pada stopper travel. 5. Beam sekunder. 6. Span rider kasar. 7. Level penyesuaian span halus. 8. Sisi tekanan tinggi pada stopper travel. 9. Rangkaian detektor. 10. Unit O.P.D osilator 11. Basis 12. Indikator output pandangan belakang 13. Sub panel indikator 14. Test jack output 15. Blok terminal wayar listrik luar 16. Sambungan listrik ISO R228 12 ” Universitas Sumatera Utara 17. Strap 18. Penyesuaian span halus 19. Kontak terminal 20. Srap Adapun prinsip kerja transmitter elektrik adalah sebagai berikut : − Batang pemuntir dari detektor bagian perasa disambungkan dengan pengimbang utama dari bagian pengirim, sehingga pergerakan dari batang pemuntir menghasilkan pergerakan pada pengimbang utama. − Pergerakan dari pengimbang utama mengubah jarak antara kedua ferrite dari detektor bagian pengirim. − Berubahnya jarak antara kedua ferrite menghasilkan perubahan pada induktansi dari pick-up coil. − Perubahan induktansi pick-up coil menghasilkan perubahan pada output osilator dari kesatuan ODP. − Perubahan pada output osilator menghasilkan perubahan pada nilai arus listrik yang keluar dari transmitter. Dengan demikian perubahan pada variable proses yang dirasakan oleh detektor pada bagian perasa dapat menghasilkan perubahan pada nilai arus listrik yang keluar dari bagian pengirim. − Sebagian dari output osilator dikirim ke kesatuan magnet sehingga akan terjadi gaya tolak menolak pada kesatuan magnet. Gaya tolak menolak pada kesatuan magnet akhirnya akan menghasilkan pergerakan pada penghubung kedua. − Pergerakan gaya pada penghubung kedua diteruskan ke pengimbang Universitas Sumatera Utara utama melalui penyetelan batasan span rider. Gaya dari pengimbang kedua adalah melawan gaya pada pengimbang utama diimbangi oleh pergerakan pengimbang utama. Dengan demikian akan dihasilkan kedudukan dimana perubahan jarak kedua ferrite akan sebanding dengan perubahan variable proses yang dirasakan oleh detektor. Kedua ferrite akan sebanding dengan perubahan variable proses yang dirasakan oleh detektor.

A. Case kotak

1. Kotak aluminium cocok untuk lokasi yang berbahaya dan yang tidak berbahaya. 2. Konstruksi yang kedap terhadap ledakan memenuhi standart JISD2G4 untuk daerah-daerah yang berbahaya bila dipakai dengan kotak terminal yang kedap terhadap ledakan yang diberikan secara pilihan opsional 3. Kotak ini dibuat dari konstruksi yang tahan terhadap perubahan cuaca, suhu. 4. Penutup bisa dibuka dengan membuka mur socket stop kontak. Bagian penahan tutup adalah konstruksi yang terkunci ketat untuk memenuhi ketentuan-ketentuan kekedapan. Kendorkan mur socket stop kontak dengan menggunakan obeng. Untuk transmitter yang memiliki kontak terminal, buka tutup kotak terminal dengan menggunakan alat khusus yang telah disediakan.

B. Komponen internal dalam

1. Komponen-komponen penting adalah rangkaian keseimbangan daya atau kekuatan dan rangkaian listrik. Blok terminal yang dihubungkan melalui Universitas Sumatera Utara kabel secara internal kerangkaian listrik ditegakkan dalam kotak yang dekat dengan koneksi ½ yang melalui itulah muatan luar dibawa. 2. Rangkaian keseimbangan daya rangkaian detektor magnet, beam primer dan sekunder, dan dashpot peredam. Transmitter ditentukan pabrik untuk range diffrensial yang telah ditetapkan. 3. Komponen-komponen listrik mencakup sub panel dengan indikator output dan dua test jack output untuk ketelitian 4 hingga 20 mA DC pengukuran. 4. Zero bisa disesuaikan dengan tang dari ukuran sebelah kanan kotak. Zero dan spring kenaikan elevasi bisa dibuat logam nikel pada suhu yang stabil secara sama . 5. Unit transmitter dihubungkan pada fitting tunggal yang melalui itulah tabung seal dan batang torsi melintas. Seluruh komponen transmitter kecuali indikator output ditegakkan pada plant basis baja yang diikatkan dengan pitting ini. Unit OPD, papan sircuit tercetak, cocok kedalam plug unik khusus yang ditegakkan pada plant basis dan dikunci secara aman ditempat dengan sekrup. Kotak transmitter diikatkan dengan ketubuh meter, secara terpisah dari komponen, sehingga tekanan dalam kondusit tidak mempengaruhi komponen-komponen dan keakuratan pengukuran. III.4. PERALATAN PENGOPERASIAN TRANSMITTER ELEKTRIK Peralatan-peralatan pendukung yang dipakai pada sistem pengoperasian transmitter elektrik adalah sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara

A. Kompresor

Kompresor adalah sebuah mesin yang memampatkan udara atau gas. Kompresor bekerja sebagai penguat. Sebaliknya ada pula kompresor yang menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer, dalam hal ini kompresor lebih disebut pompa vakum vacum pump. Klasifikasi Kompresor Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Sebutan kompresor pemampat dipakai untuk tekanan tinggi, blower peniup dipakai untuk tekanan sedang, sedangkan fan kipas dipakai untuk tekanan yang sangat rendah. Atas cara penempatannya kompresor terbagi atas dua jenis : 1. Jenis Turbo Kompresor jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan udara atau gas dengan cara sentrifugal yang ditimbulkan oleh impeller atau dengan daya angkat lift yang ditimbulkan oleh sudut. 2. Jenis Perpindahan Jenis ini menaikkan tegangan dengan memperkecil atau memampatkan volume udara atau gas yang dihisap dalam silinder atau stator oleh torak atau sudut.

B. Pneumatik Control valve

Control valve adalah suatu elemen kendali akhir. Dalam rangkaian kendali control valve langsung mengubah besarnya aliran fluida, dimana dengan Universitas Sumatera Utara mengubah besarnya aliran fluida dapat mengontrol beberapa variable seperti tekanan, level, dan temperature. Secara umum control valve terbagi menjadi dua bagian yaitu : 1. Elemen kendali akhir untuk pengendali onoff misalnya selenoid valve, pneumatik control valve. 2. Elemen kendali akhir untuk pengendali kontinu misalnya difragma control valve. Walaupun ada beberapa sistem pengendali onoff yang menggunakan pneumatik control valve sebagai elemen pengendali akhir namun fungsi dipengendali ini tidak lebih istimewa dari diafragma control valve. Prinsip kerja pneumatik control valve Signal output dari controller akan diubahdikuatkan oleh converter kedalam tekanan udara yang terpakai pada sebuah pneumatik control valve. Bila tekanan udara yang terpakai pada permukaan diafragma, suatu gaya akan menekan batang penggerak, batang penggerak didukung dan ditekan oleh sebuah pegas. Jika tekanan yang cukup diberikan pada diafragma maka batang penggerak akan bergerak dan persen bukaan control valve akan berubah.

C. Converter

Converter adalah instrument yang dapat menggerakkan suatu kendali. Peran converter adalah mengubah signal elektrik menjadi signal pneumatik yang diperlukan untuk mengoperasikan control valve. Besarnya signal listrik yang merupakan signal input adalah 4-20 mA. Converter juga disuplay dengan tekanan udara sebesar 1,4 kgcm 2 G. Besarnya signal input ditentukan oleh besarnya signal input yang berasal dari controller. Signal output dari converter merupakan signal Universitas Sumatera Utara input bagi control valve, dimana pengaturan besar persen bukaan control valve diatur oleh besarnya signal output converter biasanya dalam persen.

D. Controller

Controller bekerja menerima signal input dari sebuah converter dan mengirim sinyal output ke converter pada standart 0,2-1,0 kgcm 2

E. Recorder

G pada tekanan pneumatik. Controller ini merupakan alat pengatur otomatis yang berfimgsi untuk mengatur agar keadaan yang sedang berlangsung dari proses sesuai yang diinginkan. Recorder dipakai untuk mengetahui perubahan dari waktu dalam kondisi operasi atau mendapat rekaman dari harga hasil pengukuran. Diantara recorder ada recorder yang bersambung yang merekam harga hasil pengukuran terus menerus dengan pena perekam. Dalam merekam harga hasil pengukuran digunakan recorder jenis pencatat, recorder ini berganti-ganti merekam harga hasil pengukuran pada beberapa tempat dengan menggunakan switch-over otomatis. III.5. ADJUSTMENT TRANSMITTER ELEKTRIK Adjustment dilakukan untuk menanggulangi penyimpangan aksi kerja peralatan. Penetapan harga pada transmitter elektrik dapat dilakukan dengan cara mengatur span rider dan menyetel kedudukan zero adjustment. Dalam aksi kontrol yang menjadi bagian dasar adalah kerja dari alat penyampaian sinyal. Alat kontrol yang berfungsi untuk penyampaian sinyal adalah transmitter. Transmitter yang digunakan dalam adjustment ini adalah transmitter elektrik jenis diffrensial presure. Penyetelan terhadap alat ukur ini Universitas Sumatera Utara dapat dilakukan dengan cara : Penempatan sinyal yang dihasilkan terhadap besaran proses yang diukur. Sinyal yang dihasilkan oleh transmitter elektrik adalah 4 – 20 mA. Pada keadaan besaran proses 0 sinyal yang dihasilkan transmitter adalah 4 mA. Penetapan harga ini dapat dilakukan dengan mengatur kedudukan zero adjustment pada transmitter tersebut. Pada keadaan besaran proses 100 maka sinyal yang dihasilkan adalah 20 mA. Penetapan harga ini dapat dilakukan dengan mengatur kedudukan span rider. Penyetelan pada keadaan 0 dan 100 ini dilakukan secara berulang-ulang kali sampai menunjukkan skala pembacaan pada alat ukur selalu stabil. Kalibrasi sebuah pressure transmitter dapat dilihat pada gambar 3.2. Gambar 3.2. Kalibrasi pressure transmitter Hubungan antara diffrensial pressure dan flow, ternyata tidak linier, namun memenuhi persamaan kuadratis yang secara umum adalah sebagai berikut : ∆P = ƒ² Dimana : ∆P = diffrensial pressure . f = laju aliran fluida III.6. PEMAKAIAN SISTEM KONTROL Pemakaian sistem kontrol otomatik banyak ditemui dalam kehidupan sehari-hari baik dalam pemakaian langsung maupun tidak langsung. Universitas Sumatera Utara Pemakaian sistem kontrol ini dapat dikelompokkan sebagai berikut : 1. Pengontrolan proses : aliran, temperatur, tekanan, tinggi permukaan cairan, viskositas. Misalnya pada industri kimia, makanan, tekstil, pengilangan, dan lain-lain. 2. Pembangkit tenaga listrik pengontrolan distribusi tenaga. 3. Pengontrolan numerik numerical control, NC : pengontrolan operasi yang membutuhkan ketelitian tinggi dalam proses yang berulang-ulang. Misalnya : pengeboran, pembuatan lubang, tekstil, pengelasan. 4. Transportasi : elevator, escalator, pesawat terbang, kereta api, conveyor ban berjalan, pengendalian kapal laut dan lain-lain. 5. Bidang non teknis, seperti : ekonomi, sosiologi, dan biologi. Berikut ini adalah diagram blok dari Differential Pressure Transmitter sebagai pengukuran aliran Steam uap dengan transmitter elektrik. Gambar 3.3. Blok Diagram Sistem Pengendalian III.7. TRANSDUSER Transduser transducer adalah sebuah alat yang mengubah satu bentuk daya menjadi bentuk daya lainnya untuk berbagai tujuan termasuk pengubahan Universitas Sumatera Utara ukuran atau informasi. Transduser bias berupa peralatan listrik, elektronik, elektromekanik, elektromagnetik, fotonik. Dalam pengertian yang lebih luas, transduser kadang-kadang juga didefenisikan sebagai suatu peralatan yang mengubah suatu bentuk sinyal menjadi bentuk sinyal lainnya. Pada umumnya adalah mengubah besaran-besaran fisis tersebut menjadi besaran listrik misalnya : tekanan, temperatur, aliran, posisi dan lain-lain. Contoh yang umum adalah pengeras suara audio speaker, yang mengubah beragam voltase listrik yang berupa musik atau pidato, menjadi vibrasi mekanis. Contoh lain adalah mikrofon, yang mengubah suara kita, bunyi atau energi akustik menjadi sinyal atau energi listrik. Transduser atau sensor adalah salah satu bagian dari komponen sistem pengaturan. Sensor yang digunakan sebagai elemen yang langsung mengadakan kontak dengan yang diukur, sedang transduser berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang diukur menjadi besaran fisis lainnya. Universitas Sumatera Utara BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

IV.1. HASIL PENGAMATAN. Untuk mendapatkan data-data yang lengkap mengenai pengukuran aliran