PENGGUNAAN CORIOLIS MASS FLOW METER SEBAGAI PENGONTROL LAJU ALIRAN PADA STASIUN DEMIN PLANT UNIT BOILER ( APLIKASI
PTPN IV UNIT USAHA ADOLINA )
Oleh : SUPIANTO NIM. 045203003
PROGRAM DIPLOMA-IV
TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Didalam suatu pabrik yang mempunyai system pembangkit tenaga listrik
( Power Plant ) terutama pada pembangkit listrik tenaga uap ( PLTU ) sangat banyak
menggunakan peralatan instrumentasi sebagai komponen vital dalam pengoperasiannya.
Untuk itu peralatan tersebut harus dapat menghasilkan hasil pengukuran dengan baik dan
akurat. Pada proses nya, PLTU menggunakan air sebagai bahan baku yang dibakar
didalam boiler dan menghasilkan steam ( Uap ) untuk memutar turbin dan generator
sehingga dapat menghasilkan listrik.
Sisa steam yang berasal dari steam yang memutar turbin langsung dikembalikan
ke deaerator untuk memanaskan kembali air yang terdapat pada deaerator tank. Sisa
steam ini langsung mengalir disebabkan perbedaan tekanan dan massa jenis air dan
steam, karena perbedaan massa jenis itu lah steam cenderung menuju ke massa jenis yang
lebih besar yaitu air. Sirkulasi pada tahap ini terus menerus seperti itu. Sisa steam hasil
pemutar turbin jatuh ke condenser ( proses pendinginan ). Pada tahap ini pedinginan
steam sisa dibantu oleh air laut. Setelah melalui proses pendinginan ini, steam berubah
menjadi air kembali kemudian di alirkan ke LPH ( Low Pressure Heater ) untuk
dipanaskan kembali. Setelah dari LPH air yang hampir panas tadi di alirkan lagi ke
Deaerator untuk pemanasan lanjut. setelah dipanaskan di deaerator air panas tadi tidak
langsung di alirkan ke economizer, tetapi air di alirkan terlebih dahulu ke HPH ( High
Pressure Heater ) untuk dipanaskan lebih dan setelah itu barulah dialirkan ke
economizer.. Selain itu juga bisa digunakan sebagai safety jika ada dari salah satu system
dari stage-stage tadi mengalami kerusakan, selain itu tahap demi tahap ini memang
ABSTRAK
Didalam suatu pabrik yang mempunyai system pembangkit tenaga listrik
( Power Plant ) terutama pada pembangkit listrik tenaga uap ( PLTU ) sangat banyak
menggunakan peralatan instrumentasi sebagai komponen vital dalam pengoperasiannya.
Untuk itu peralatan tersebut harus dapat menghasilkan hasil pengukuran dengan baik dan
akurat. Pada proses nya, PLTU menggunakan air sebagai bahan baku yang dibakar
didalam boiler dan menghasilkan steam ( Uap ) untuk memutar turbin dan generator
sehingga dapat menghasilkan listrik.
Sisa steam yang berasal dari steam yang memutar turbin langsung dikembalikan
ke deaerator untuk memanaskan kembali air yang terdapat pada deaerator tank. Sisa
steam ini langsung mengalir disebabkan perbedaan tekanan dan massa jenis air dan
steam, karena perbedaan massa jenis itu lah steam cenderung menuju ke massa jenis yang
lebih besar yaitu air. Sirkulasi pada tahap ini terus menerus seperti itu. Sisa steam hasil
pemutar turbin jatuh ke condenser ( proses pendinginan ). Pada tahap ini pedinginan
steam sisa dibantu oleh air laut. Setelah melalui proses pendinginan ini, steam berubah
menjadi air kembali kemudian di alirkan ke LPH ( Low Pressure Heater ) untuk
dipanaskan kembali. Setelah dari LPH air yang hampir panas tadi di alirkan lagi ke
Deaerator untuk pemanasan lanjut. setelah dipanaskan di deaerator air panas tadi tidak
langsung di alirkan ke economizer, tetapi air di alirkan terlebih dahulu ke HPH ( High
Pressure Heater ) untuk dipanaskan lebih dan setelah itu barulah dialirkan ke
economizer.. Selain itu juga bisa digunakan sebagai safety jika ada dari salah satu system
dari stage-stage tadi mengalami kerusakan, selain itu tahap demi tahap ini memang
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kemajuan dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin pesat,
dimana telah diciptakan suatu peralatan yang modern dalam hal mempercepat dan
mempermudah suatu pekerjaan khususnya dalam industri. Instrumen yaitu peralatan yang
digunakan untuk mengukur serta mengendalikan berbagai operasi kerja sistem seperti
tekanan, laju aliran, temperatur serta level (permukaan). Tujuan dari kegiatan pengukuran
ini adalah untuk mendapatkan hasil yang diinginkan sesuai dengan kebutuhan,
memperkecil kemungkinan terjadinya kerusakan unit operasi tersebut.
Dalam suatu proses produksi di pabrik, peran pengendalian laju aliran sangatlah
penting untuk menjaga keadaan aliran tetap sesuai dengan standar operasi. Salah satu alat
instrument yang berfungsi debagai pengontrol laju aliran adalah Coriolis Mass
Flowmeter. Coriolis Mass Flowmeter dipasang pada pipa, baik pada mendatar ataupun
pipa tegak, namun kondisi pemasangan harus benar dan tepat sehingga akan didapat nilai
yang akurat. Sensor yang ditempatkan akan menditeksi aliran fluida, kemudian konverter
mengirimkan sinyal ke display untuk ditampilkan dalam bentuk angka-angka melalui
tampilan digital (seven segment) dengan satuan 1/detik.
Coriolis flowmeter (diambil dari nama ahli matematika France, Gustave- Gaspard
Coriolis, 1835), prinsip Coriolis menyatakan bahwa jika sebuah partikel di dalam suatu
gerak berputar mendekati atau menjauhi pusat perputaran, maka partikel menghasilkan
sebanding dengan mass flowrate. Andaikan fluida sedang mengalir ke dalam U-Shaped
tube pada kecepatan V dan tabung sedang bergetar pada kecepatan sudut W , maka
dengan mempertimbangkan suatu bagian yang kecil dari fluida pada bagian inlet masuk
dengan jarak r, maka suatu Gaya (dikenal sebagai coriolies force) dihasilkan :
V
Gambar 1.1 Coriolis Mass Flow Meter
Target flowmeters (drag force flowmeters) _ menyisipkan suatu target (drag
element ; flat disc atau sphere dengan tangkai) ke dalam bidang aliran (flow). Flowmeter
kemudian mengukur gaya tarik (drag force) pada target yang disisipkan kemudian
menkonversinya kedalam kecepatan aliran (flow velocity). Kunci utama dari target
flowmeter ini adalah pengukuran dari drag force. Drag force (Fd ) yang diberikan oleh
persamaan incompressible flow, adalah :
Dimana :
V = Flow Velocity
Ρ = Density dari fluida
A = Luas area dari target
Cd = Drag Coefficient
Gambar 1.2 Prinsip Kerja Coriolis Mass Flow Meter
Drag coefficient ditentukan secara eksperimen, didasarkan pada kondisi flow dan
bentuk geometry dari drag element. Untuk flat plate dan sphere, drag coefficientnya
adalah :
Berdasarkan uraian diatas, penulis mencoba untuk menuangkannya menjadi
FLOW METER SEBAGAI PENGONTROL LAJU ALIRAN PADA STASIUN DEMIN PLANT UNIT BOILER ( APLIKASI PTPN IV UNIT USAHA ADOLINA ) "
1.2Rumusan Masalah
Yang menjadi rumusan masalah pada karya akhir ini adalah :
a. Apa yang dimaksud dengan coriolis mass flow meter.
b. bagaimana prinsip kerja dari coriolis mass flow meter.
c. Bagaimana cara mengontrol laju aliran dengan menggunakan coriolis
mass flow meter.
1.3Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan karya akhir ini adalah :menganalisa tentang
bagaimana cara mengatur atau mengontrol laju aliran fluida pada stasiun Demin Plant
dengan menggunakan Coriolis Mass Flow Meter.
1.4 Batasan Masalah
Untuk menghindari pembahasan yang meluas, penulis akan membatasi
pembahasan karya akhir ini sebagai berikut :
1. Parameter kinerja yang dibahas adalah coriolis mass flow meter.
2. Prinsip kerja dari coriolis mass flow meter dan hubungannya dengan
mengontrol laju aliran fluida.
3. Tidak membahas perhitungan secara mendetail.
Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan karya akhir ini adalah :
1. Studi literatur
Berupa tinjauan dari buku-buku, jurnal ilmiah yang berkaitan dengan sistem
pengukuran aliran fluida.
2. Studi Lapangan
Berupa pengamatan langsung di lapangan serta melakukan diskusi dengan
pembimbing dilapangan.
1.6Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai tulisan ini, secara singkat dapat diuraikan
sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan
Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan,
batasan masalah, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan.
BAB II : Landasan Teori
Bab ini berisi tentang gambaran umum/dasar teori dari Head Flow Meter.
BAB III : Coriolis Mass Flow Meter
Bab ini menguraikan tentang Coriolis Mass Flow Meter yang digunakan untuk
mengontrol laju aliran serta spesifikasi dari peralatan tersebur.
Bab ini menguraikan tentangmekanisme kerja dari Coriolis Mass Flow Meter
serta keterpasangan alat tersebut dan analisa performansinya.
BAB V : Penutup
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil
pembahasan-pembahasan sebelumnya.
LANDASAN TEORI 2.1 Fluida
Fluida adalah zat yang berubah bentuk secara terus-menerus bila terkena tegangan
geser. Gaya geser adalah komponen gaya yang menyinggung permukaan. Tegangan geser
pada suatu titik adalah nilai batas perbandingan gaya geser terhadap luas dengan
berkurangnya luas hingga menjadi titik tersebut. Suatu zat cair ditempatkan di antara dua
buah plat sejajar, dengan jarak antara yang kecil dan besar sedemikian luasnya sehingga
keadaan pada tepi-tepi plat dapat diabaikan. Plat bawah terpasang tetap dan suatu gaya F
ditetapkan pada plat atas, yang mengerahkan tegangan geser F/A pada zat apapun yang
terdapat di antara plat-plat. A ialah luas plat atas satuannya (m2). Bila gaya F
menyebabkan plat bergerak dengan suatu kecepatan (bukan nol) satuannya (N),
betapapun kecilnya F, maka kita dapat menyimpulkan bahwa zat di antara kedua plat
tersebut adalah fluida. Termasuk fluida adalah air, gas dan zat padat. Aliran (flow) fluida
ada tiga macam yaitu :
1. Kecepatan fluida mengalir (m/s),
2. Debit (banyaknya volume) fluida mengalir per satuan waktu (l/dtk),
3. Jumlah (volume) fluida yang mengalir untuk selang waktu tertentu (liter,
galon).
Jenis alat ukur aliran (flow) sebenarnya sangat banyak, pada dasarnya dapat
dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu :
1. Head Flow Meter,
2. Area Flow Meter,
Ketiga jenis alat ukur aliran aliran (flow) ini memiliki cara kerja yang berbeda
pula. Beberapa macam dari masing-masing jenis alat ukur aliran (flow) akan dibahas
pada bagian berikut.
2.1.1Head Flow Meter
Dipakai untuk mengukur aliran fluida dalam suatu pipa dengan head flow meter,
maka dengan itu dipasang suatu penghalang dengan diameter lubang yang lebih kecil dari
diameter pipa, sehingga tekanan maupun kecepatannya berubah. Dengan mengukur
perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah penghalang dapat ditentukan besarnya
aliran fluida. Beberapa aliran (flow) meter di bawah ini merupakan pengukuran aliran
jenis Head Flow Meter, yaitu :
a. Tabung Venturi
b. Flow Nozzle
c. Plat Orifice
d. Tabung Pitot
Sebelum membahas keempat Flow Meter ini, akan dibahas lebih dahulu
hubungan antara perbedaan tekanan dan kecepatan aliran yang menjadi cara kerja dari
Head Flow Meter. Pada Gambar 2.1 terlihat suatu aliran fluida melalui pipa dengan luas
penampang di bagian masukan (input) lebih besar dari bagian keluaran (output).
Misalnya kecepatan, tekanan dan luas penampang di bagian input adalah V1, P1 dan A1
Gambar 2.1 Aliran fluida melalui saluran mengecil
Di sini berlaku persamaan kontinuitas, di mana banyaknya fluida yang masuk
sama dengan banyaknya fluida yang keluar, dapat dilihat pada persamaan 2.1.
V1 x A1 = V2 x A2 ...(2.1)
Dengan menganggap bahwa kecepatan fluida pada seluruh penampang sama,
maka berlaku persamaan Bernouli :
P1 + ½ ρ V12 = P2 + ½ ρ V22 ...(2.2)
Di mana :
P = Tekanan fluida (N/m2)
V = Kecepatan aliran (m/s)
ρ = Massa jenis fluida (m3/s2)
Jadi terlihat di sini bahwa dengan mengukur perbedaan tekanan (P1-P2) dapat
ditentukan besarnya laju aliran. Tetapi biasanya dalam praktek, persamaan di atas masih
harus dikoreksi dengan koefisien yang disebut koefisien discharge (discharge
coefficient). Koefisien discharge ini tidak konstan dan besarnya ditentukan dari
kerugian-kerugian gesekan akibat kekasaran bagian dalam pipa, bentuk geometri dari saluran dan
bilangan Reynold. Aliran turbulen mempunyai bilangan Reynold yang lebih tinggi dari
2000, sedangkan aliran laminar mempunyai bilangan Reynold yang lebih rendah (kurang
dari 2000). Agar dapat mengetahui bilangan Reynold untuk aliran dalam pipa diberikan
µ ρvD
Rd = ...(2.3)
Di mana :
ρ = Massa jenis fluida (kg/m3)
v = Kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)
D = Diameter pipa (m/s2)
Rd = Bilangan Reynold
µ = Permeabilitas (H/m)
a. Tabung Venturi
Tabung Venturi mempunyai bentuk seperti pada Gambar 2.2. Pada sekeliling pipa
sering dibuat lubang-lubang yang jalan keluarnya dijadikan satu dan dihubungkan dengan
pengukuran tekanan disebut cincin piezometer. Dengan demikian tekanan yang diukur
merupakan tekanan rata-rata sehingga pengukuran menjadi lebih teliti.
Gambar 2.2 Tabung Venturi
Kemiringan dibagian input kira-kira sebesar 30º sedangkan dari bagian output
lebih kecil, yaitu antara 3º sampai 15º. Perbandingan diameter antara leher dan pipa
Tabung Venturi ini merupakan pengukuran yang paling teliti bila dibandingkan dengan
Head Flow Meter yang lain, tetapi paling mahal harganya. Karena bagian leher ini dibuat
sebagai unit tersendiri agar mudah diganti.
b. Flow Nozzle
Flow Nozzle mempunyai bentuk yang lebih sederhana bila dibandingkan dengan
Tabung Venturi, seperti terlihat pada Gambar 2.3.
(a) (b)
Gambar 2.3 Flow Nozzle
Tap (lubang pengukur tekanan) pada Flow Nozzle ini diletakkan kira-kira pada
jarak satu kali diameter pipa (1 x D) di muka bagian input dan setengah diameter pipa (½
x D) di belakang bagian output seperti terlihat pada Gambar 2.3 (a) atau tepat di bagian
outputnya, serta tergantung pada pabrik pembuatannya seperti terlihat pada Gambar 2.3
(b).
Flow Nozzle ini mempunyai ketelitian yang lebih rendah bila dibandingkan
yang dalam pemasangannya menggunakan pipa saluran, maka pemasangan Flow Nozzle
dapat dilaksanakan tanpa mengganggu sambungan pipa.
c. Plat Orifice
Plat Orifice merupakan aliran yang paling murah, paling mudah pemasangannya,
tetapi keakuratannya kurang baik di antara pengukuran-pengukuran aliran jenis Head
Flow Meter. Plat Orifice merupakan plat berlubang dengan pinggiran yang tajam. Plat ini
terbuat dari bahan-bahan yang kuat.
Selain terbuat dari logam, ada juga orificenya yang terbuat dari plastik agar tidak
dipengaruhi oleh fluida yang mengalir, erosi atau korosi. Macam-macam tipe Plat Orifice
dapat dilihat pada Gambar 2.4.
(a) Concentric (b) Eccentric (c) Segmental
Gambar 2.4 Tipe-tipe Plat Orifice
Plat Orifice tipe eksentris dan segmental digunakan untuk mengukur aliran yang
mengandung bahan-bahan padat. Bila digunakan Plat Orifice tipe konsentris, timbul
endapan-endapan benda padat yang akan mengganggu pengukuran. Demikian juga
lubang kecil yang terletak pada bagian bawah, dibuat sedemikian rupa agar kesalahan
pengukuran dapat diperkecil, yaitu untuk mengalirkan fluida akibat kondensasi agar tidak
aliran fluida udara yang terjebak dialirkan dengan memberi lubang kecil di bagian atas.
Pemasangan tap (lubang) pengukuran untuk Plat Orifice ada beberapa macam, yaitu :
a. Tap Vena Contracta
b. Tap Flange
c. Tap Pipa
Tap pertama dari Tap Vena Contracta diletakkan pada jarak 1 x D sebelum orifice
sedangkan tap kedua pada Vena Contracta. Vena adalah tempat di mana luas aliran
mencapai minimum, sehingga tekanannya paling kecil seperti terlihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Vena Contracta
Oleh karena letaknya tergantung kepada diameter pipa dan diameter orifice maka
pemasangan tap kedua ini akan berbeda untuk pipa dan orifice yang berbeda. Keuntungan
dari Tap Vena Contracta adalah bahwa pengukurannya lebih teliti, karena mendapat
tekanan diferensial yang lebih besar. Kerugiannya ialah bahwa tap harus dipasang pada
pipa dengan tepat pada tempat Vena Contracta.
Tap Flange diletakkan simetris di kiri dan kanan orifice kira-kira sejauh sati inci.
Flange pipa tanpa mengganggu. Pipa dan Plat Orifice dapat digantikan tanpa harus
mengubah letak tap. Kerugiannya adalah hasil pengukuran yang kurang teliti, karena
terdapat beda tekanan yang kecil. Pemasangan Tap Flange dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Tap Flange
Tap pertama dari Tap Pipa diletakkan sejauh 2½ x D sebelum orifice sedangkan
tap kedua sejauh 8 x D sesudah orifice, seperti terlihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Tap Pipa
Tekanan diferensial yang diukur kecil sekali karena hanya menyatakan rugi
tekanan oleh Plat Orifice. Agar pengukuran aliran dengan menggunakan Plat Orifice
dapat dilakukan dengan ketelitian yang tinggi maka di dekat tap-tap, tekanan tidak boleh
mengalami gangguan. Ganguan-gangguan ini dapat terjadi bila di dekat tap ini terdapat
fitting seperti sambungan pipa, belokan, katup, regulator, pompa dan lain-lain. Umumnya
daerah sejauh 5 m sebelum orifice sampai 20 m sesudah orifice harus bebas dari
fitting-fitting. Angka-angka ini bisa tergantung pada perbandingan diameter dan tipe fitting yang
d. Tabung Pitot
Tabung Pitot berbeda dengan ketiga Head Flow Meter yang telah diterangkan
sebelumnya untuk mengukur debit atau laju aliran, maka Tabung Pitot ini merupakan
pengukuran untuk kecepatan fluida mengalir.
Prinsip kerjanya hampir sama dengan penghalang yang lain. Dapat dilihat pada
Gambar 2.8 Tabung Pitot denga Manometer di bawah ini.
Gambar 2.8 Tabung Pitot dengan Manometer
Tabung Pitot yang dipasang di dalam aliran fluida dengan mulut menghadap
arah aliran fluida. Untuk mengukur perbedaan tekanan (P2-P1) sehingga kecepatan fluida
langsung dapat diketahui. Keuntungan dari Tabung Pitot adalah pengukuran yang tidak
hanya dapat dilakukan dalam pipa-pipa tertutup tetapi juga dalam saluran terbuka.
Kerugiannya adalah tidak dapat dipakai untuk mengukur kecepatan fluida yang
mengandung benda-benda padat, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.9
Gambar 2.9 Tabung Pitot yang mempunyai tap-tap tersendiri
Tabung Pitot yang mempunyai tap-tap tersendiri, di mana kedua tapnya
merupakan bagian dari Tabung Pitot itu sendiri, sehingga tidak mengganggu (melubangi)
pipa saluran.
Dalam pengukuran menggunakan Head Flow Meter ada 5 faktor yang
mempengaruhi pengukuran fluida, antara lain adalah :
a. Kerapatan (densitas) dari cairan.
b. Temperatur.
c. Tekanan gas.
d. Kekentalan (viskositas).
e. Aliran yang tidak konstan.
f. Kesalahan pemasangan pipa.
g. Ketelitian pembuatan orifice.
h. Adanya gas yang terjebak pada cairan.
2.1.2Area Flow Meter
Prinsip kerja Area Flow Meter merupakan kebalikan dari Head Flow Meter. Pada
perbedaan tekanan, sehingga dapat diketahui debit alirannya. Sebaliknya pada Area Flow
Meter mempunyai skala yang linier.
Rota Meter ini terdiri dari suatu kerucut yang terbuat dari gelas (kaca) atau bahan
lain seperti epoxy yang transparan dan berskala dengan suatu pelampung di dalamnya.
Pelampung ini terbuat dari bahan-bahan yang tahan karat terhadap fluida yang mengalir,
biasanya terbuat dari stainless steel. Oleh karena adanya aliran fluida maka pelampung
akan naik dalam keadaan setimbang dan akan diam pada posisi tertentu. Semakin besar
alirannya maka semakin tinggi posisinya. Rota Meter harus dipasang tegak lurus (tidak
boleh lebih miring dari 2º).
Berat pelampung diimbangi oleh gaya ke atas oleh fluida dan gaya akibat
perbedaan tekanan. Jadi dalam keadaan setimbang pelampung menjadi :
W = ΔP . Ap + ρgf . vp
Di sini terlihat bahwa beda tekanan ΔP tidak tergantung dari posisi pelampung.
Jadi pada posisi manapun beda tekanan akan konstan. Oleh karena luas penampang
kerucut berubah terhadap posisi penampang, maka luas penampang dimana fluida
aliran kontinuitas Bernouli, sehingga pelampung akan mengatur dirinya sendiri pada
posisi dimana kedua persamaan tadi dipenuhi.
Di mana :
, maka bentuk persamaan di atas menjadi :
Q = K (AK – AP) ...(2.5)
Jadi laju aliran Q hanya merupakan fungsi dari luas kerucut. Bila sudut
kemiringan kerucut kecil, maka ini sebanding dengan posisi pelampung. Dengan
demikian debit yang akan diukur sebanding dengan posisi pelampung. Oleh karena berat
jenis fluida mempengaruhi persamaan diatas, maka setiap Rota Meter dikalibrasikan
untuk fluida tertentu. Rota Meter ini tidak sekuat Head Flow Meter karena terbuat dari
bahan transparan, tetapi akhir-akhir ini sudah berhasil dibuat Rota Meter dari logam dan
plastik yang lebih kuat.
2.1.3Positive Displacement Meter
Positive Displacement Meter merupakan meter jumlah, yaitu mengukur
banyaknya fluida yang telah mengalir melalui suatu saluran tertutup. Ada beberapa
macam alat pengukuran aliran jenis Positive Displacement Meter, antara lain adalah :
a. Meter Torak Bolak-Balik
Torak bergerak bolak-balik dan setiap kali menggerakkan sebuah katup geser.
Letak katup geser adalah sedemikian rupa sehingga pada saat torak bergerak ke kiri,
fluida di ruang kiri terdesak keluar, sedangkan ruang kanan terisi oleh fluida masuk.
ruang kanan terdorong ke luar dan ruang kiri kembali terisi. Fluida mengalir setiap kali
torak melakukan gerak balik sehingga dengan menghitung jumlah gerak
bolak-balik torak ini dapat diketahui jumlah volume yang telah mengalir melaluinya. Biasanya
torak ini dihubungkan dengan penghitung mekanis.
b. Meter Bilah Berputar
Prinsip kerja meter bilah berputar sama dengan Meter Torak Bolak-Balik, hanya
di sini terjadi gerakan putar. Silinder dalam letaknya eksentris terhadap silinder luar dan
terpasang bilah-bilah yang dapat bergerak pada celah-celah pada poros silinder dalam.
Bilah-bilah ini berfungsi sebagai pemisah cairan. Pada saat silinder dalam berputar,
sebagian fluida terdorong keluar melalui salah satu sector dan cairan mengalir masuk
pada sector yang lain. Sumbu silinder dalam dihubungkan dengan penghitung mekanis
sehingga jumlah volume fluida yang telah melalui silinder dapat diketahui. Perlu
diketahui bahwa berputarnya silinder dalam disebabkan adanya beda tekanan yang
bekerja pada pengukuran aliran ini.
c. Meter Baling-Baling
Meter Baling-Baling terdiri dari suatu ruangan yang di dalamnya dipasang dua
buah baling-baling yang menyebabkan fluida bergantian masuk dan keluar dari
ruang-ruang yang terpisah oleh kedua baling-baling tersebut. Pengukuran aliran jenis ini
umumnya dipakai untuk aliran gas.
d. Meter Piringan Berayun
Prinsip kerja dari Meter Piringan Berayun adalah dengan mengisi suatu ruangan
dengan volume tertentu kemudian piringan berayun, sehingga fluida akan dialirkan
dari bola yang berada di tengah-tengah piringan dihubungkan ke penghitung mekanis
untuk mengetahui jumlah volume total fluida yang telah melalui piringan.
e. Meter Roda Gigi Oval
Bentuk dan cara kerja meter gigi oval sama dengan Meter Baling-Baling, yang
membedakannya adalah di mana pada Meter Baling-Baling dipasang dua buah
baling-baling, sedangkan pada Meter Roda Gigi Oval dibuat dua buah roda gigi oval.
2.1.4 Pengukur-Pengukur Aliran Yang Lain
Selain yang telah dibahas sebelumnya, masih banyak lagi pengukur-pengukur
aliran yang lain. Beberapa diantaranya adalah :
a. Meter Kecepatan Turbin
Prinsip kerja dari Meter Kecepatan Turbin, di mana turbin akan berputar bila
cairan mengenai dan mendorong baling-baling dari turbin. Suatu kumparan penerima
(pick up coil) yang dipasang pada pipa akan merasakan putaran turbin sehingga
kumparan akan menghasilkan pulsa listrik apabila suatu baling-baling melaluinya.
Frekuensi pulsa yang dihasilkan akan sebanding dengan laju aliran volume dari cairan.
Sifat Meter Kecepatan Turbin adalah :
1. Ketelitian tinggi (0,5 %),
2. Sesuai untuk cairan dengan kekentalan rendah,
3. Sinyal keluaran berupa pulsa listrik.
b. Meter Aliran Magnetik
Meter Aliran Magnetik bekerja berdasarkan hukum Faraday tentang induksi
Gambar 2.10 Meter Aliran Magnetik
Pada suatu aliran muatan listrik yang melintasi medan magnet akan menimbulkan
tegangan yang besarnya :
E = B l v x 10 -8 ...(2.6)
Di mana :
E = Tegangan induksi (Volt)
l = Panjang konduktor (m)
v = Kecepatan dari konduktor (m/s)
B = Fluks density (Wb/m2)
Fluks density dihasilkan dari :
B = µ0 x H
di mana :
µ0 = 4 π x 10-7
H =
ρ
π x
2 1
maka diperoleh :
= ( 4 π x 10-7 ) x (
Cairan yang melewati pipa akan memotong fluksi magnet. Adanya aliran fluida
yang bergerak relatif terhadap medan magnet akan menyebabkan tegangan induks i yang
arahnya tegak lurus terhadap kecepatan konduktor v (m/s) dan fluks densitas B
(Wb/m2).
Tegangan yang timbul dideteksi oleh elektroda yang diletakkan di luar pipa dan
besarnya sebanding dengan kecepatan aliran fluida. Syarat-syarat pengukuran yaitu :
1. Fluida harus dapat mengantarkan arus listrik dan pipa baja tak berkarat
non-magnetik digunakan sebagai tabung pengukuran.
2. Elektroda ditempatkan pada permukaan sebelah dalam dari pipa dan
berhubungan langsung dengan fluida.
3. Tegangan output kecil dan magnet digunakan untuk memperkuat dan
c. Meter Aliran Massa
Pengukuran aliran massa dapat dilakukan secara :
1. Langsung,
2. Tidak Langsung (Inferensial).
Pengukuran Tidak Langsung dilakukan dengan mengukur baik laju aliran dan
densitas (rapat massa). Dengan mengalikan kedua hasil pengukuran ini sehingga pada
komputer (recorder atau controller), laju aliran massa dapat ditentukan. Dalam hal ini
recorder atau controller berfungsi sebagai display, untuk menampilkan hasil pengukuran.
2.2 Istilah-Istilah Sistem Pengendalian
Di dunia sistem pengaturan kita kenal dengan adanya jerat terbuka ( open loop
control system) dan jerat tertutup (closed loop feedback control system). Sistem kendali
jerat terbuka atau umpan maju (feedforward control) umumnya mempergunakan pengatur
(controller) serta aktuator kendali (control actuator) yang berguna untuk memperoleh
respon sistem yang baik. Sistem kendali ini keluarannya tidak diperhitungkan ulang oleh
kontroler. Suatu keadaan apakah plant benar-benar telah mencapai target seperti yang
dikehendaki masukan atau referensi, tidak dapat mempengaruhi kinerja kontroler.
Pada sistem kendali yang lain, yakni sistem kendali jerat tertutup memanfaatkan
variabel yang sebanding dengan selisih respon yang terjadi terhadap respon yang
diinginkan. Sistem seperi ini juga sering dikenal dengan sistem kendali umpan balik.
pesawat terbang. Perangkat sehari -hari yang juga menerapkan sistem ini adalah
penyetelan temperatur pada lemari es, oven, tungku, dan pemanas air.
Masukan keluaran
Gambar 2.11 Sistem pengendalian loop tertutup
Dengan sistem kendali Gambar 2.11 kita bisa ilustrasikan apabila keluaran aktual
telah sama dengan referensi atau masukan maka input kontroler akan bernilai nol. Nilai
ini artinya kontroler tidak lagi memberikan sinyal aktuasi kepada plant, karena target
akhir perintah gerak telah diperoleh. Sistem kendali loop terbuka dan tertutup tersebut
merupakan bentuk sederhana yang nantinya akan mendasari semua sistem pengaturan
yang lebih kompleks dan rumit. Hubungan antara masukan ( input) dengan keluaran
(output) menggambarkan korelasi antara sebab dan akibat proses yang berkaitan.
Masukan juga sering diartikan tanggapan keluaran yang diharapkan.
Untuk mendalami lebih lanjut mengenai sistem kendali tentunya diperlukan
pemahaman yang cukup tentang h al-hal yang berhubungan dengan sistem kontrol. Oleh
karena itu selanjutnya akan dikaji beberapa istilah -istilah yang dipergunakannya.
2.2.1 Istilah-istilah dalam sistem pengendalian
Dalam mempelajari atau mengaplikasikan sistem kendali diperlukan beberapa
pengertian tentang istilah-istilah pada pengaturan. Beberapa istilah yang sering digunakan
pada pembahasan masalah sistem pengendalian dan perlu dimengerti yaitu :
Perbandingan Pengatur Proses/plant
1. Masukan
Masukan atau input adalah rangsangan dari luar yang diterapkan ke sebuah sistem
kendali untuk memperoleh tanggapan tertentu dari sistem pengaturan. Masukan juga
sering disebut respon keluaran yang diharapkan.
2. Keluaran
Keluaran atau output adalah tanggapan sebenarnya yang didapatkan dari suatu
sistem kendali.
3. Plant
Seperangkat peralatan atau objek fisik dimana variabel prosesnya akan
dikendalikan, msalnya pabrik, reaktor nuklir, mobil, sepeda motor, pesawat terbang,
pesawat tempur, kapal laut, kapal selam, mesin cuci, mesin pendingin (sistem AC,
kulkas, freezer), penukar kalor ( heat exchanger), bejana tekan (pressure vessel), robot
dan sebagainya.
4. Proses
Berlangsungnya operasi pengendalian suatu variabel proses, misalnya proses
kimiawi, fisika, biologi, ekonomi, dan sebagainya.
5. Sistem
Kombinasi atau kumpulan dari berbagai komponen yang bekerja secara
bersama-sama untuk mencapai tujuan tertentu.
6. Diagram blok
Bentuk kotak persegi panjang yang digunakan untuk mempresentasikan model
matematika dari sistem fisik.
Perbandingan antara keluaran(output) terhadap masukan(input) suatu system
pengendalian. Suatu misal fungsi alih sistem pengendalian loop terbuka dapat dicari
dengan membandingkan antara output terhadap input.
8. Sistem Pengendalian Umpan Maju
Sistem kendali ini disebut juga sistem pengendalian loop terbuka . Pada sistem ini
keluaran tidak ikut andil dalam aksi pengendalian.
9. Sistem Pengendalian Umpan Balik
Istilah ini sering disebut juga sistem pengendalian loop tertutup. Pengendalian
jenis ini adalah suatu sistem pengaturan dimana sistem keluaran pengendalian ikut andil
dalam aksi kendali. Untuk sistem pengendalian umpan balik dapat dilihat pada Gambar
2.12 Sistem Pengendalian Loop Tertutup di bawah ini.
Input Output
Gambar 2.12 Sistem Pengendalian Loop Tertutup
10. Sistem Pengendalian Manual
Sistem pengendalian dimana faktor manusia sangat dominan dalam aksi
pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia sangat dominan dalam
menjalankan perintah, sehingga hasil pengendalian akan dipengaruhi pelakunya. Pada
sistem kendali manual ini juga termasuk dalam kategori sistem kendali jerat tertutup.
Tangan berfungsi untuk mengatur permukaan fluida dalam tangki. Permukaan fluida
dalam tangki bertindak sebagai masukan, sedangkan penglihatan bertindak sebagai
Kontroler Proses/plant
sensor. Operator berperan membandingkan tinggi sesungguhnya saat itu dengan tinggi
permukaan fluida yang dikehendaki, dan kemudian bertindak untuk membuka atau
menutup katup sebagai aktuator guna mempertahankan keadaan permukaan yang
diinginkan. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.13 Sistem Pengendalian Level Cairan
Secara Manual di bawah ini.
Gambar 2.13 Sistem Pengendalian Level Cairan Secara Manual
11. Sistem Pengendalian Otomatis
Sistem pengendalian dimana faktor manusia tidak dominan dalam aksi
pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia digantikan oleh sistem
kontroler yang telah diprogram secara otomatis sesuai fungsinya, sehingga bisa
memerankan seperti yang dilakukan manusia. Di dunia industri modern banyak sekali
sistem ken dali yang memanfaatkan kontrol otomatis, apalagi untuk industri yang
bergerak pada bidang yang proses nya membahayakan keselamatan jiwa manusia. Hal ini
dapat dilihat pada Gambar 2.14 Sistem Pengendalian Level Cairan Secara Otomatis di
Gambar 2.14 Sistem Pengendalian Level Cairan Secara Otomatis
12. Variabel terkendali (Controlled variable)
Besaran atau variabel yang dikendalikan, biasanya besaran ini dalam diagram
kotak disebut process variable (PV).
13. Manipulated variable
Masukan dari suatu proses yang dapat diubah -ubah atau dimanipulasi agar
process variable besarnya sesuai dengan set point (sinyal yang diumpankan pada suatu
sistem kendali yang digunakan sebagai acuan untuk menentukan keluaran sistem
kontrol). Laju aliran diatur dengan mengendalikan bukaan katup.
14. Servomekanisme
Sistem pengendalian dimana keluarannya berupa besaran-besaran mekanik,
seperti percepatan, kecepatan, posisi, torsi, putaran dan sebagainya. Besaran besaran
inilah yang sebaiknya dimenger ti dan dipahami bagi engineer, sehingga mengetahui
bagaimana sistem kendali akan diaplikasikan.
Dalam sistem pengendalian otomatis terdapat komponen -komponen utama
seperti elemen proses, elemen pengukuran (sensing element dan transmitter), elemen
controller (control unit), dan final control element (control value ). Hal ini dapat di lihat
pada Gambar 2.15 Sistem Pengendalian Digital di bawah ini.
Gambar 2.15 Sistem Pengendalian Digital
16. Gangguan (disturbance)
Suatu sinyal yang mempunyai k ecenderungan untuk memberikan efek yang
melawan terhadap keluaran sistem pengendalian(variabel terkendali). Besaran ini juga
lazim disebut load.
17. Sensing element
Bagian paling ujung suatu sistem pengukuran ( measuring system) atau sering
disebut sensor. Sensor bertugas mendeteksi gerakan atau fenomena lingkungan yang
diperlukan sistem kontroler. Sistem dapat dibuat dari sistem yang paling sederhana
seperti sensor on/off menggunakan limit switch, sistem analog, sistem bus paralel, sistem
bus serial serta si stem mata kamera. Contoh sensor lainnya yaitu thermocouple untuk
pengukur temperatur, accelerometer untuk pengukur getaran, dan pressure gauge untuk
18. Transmitter
Alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element dan mengubahnya
supaya dimengerti oleh controller.
19. Aktuator
Piranti elektromekanik yang berfungsi untuk menghasilkan daya gerakan.
Perangkat bisa dibuat dari system motor listrik (motor DC servo, motor DC stepper,
ultrasonic motor, linier moto, torque motor , solenoid), sistem pneumatik dan hidrolik.
Untuk meningkatkan tenaga mekanik aktuator atau torsi gerakan maka bisa dipasang
sistem gear box atau sprochet chain.
20. Transduser
Piranti yang berfungsi untuk mengubah satu bentuk energi menjadi energi bentuk
lainnya atau unit pengalih sinyal. Suatu contoh mengubah sinyal gerakan mekanis
menjadi energi listrik yang terjadi pada peristiwa pengukuran getaran. Terkadang antara
transmiter dan tranduser dirancukan, keduanya memang mempunyai fungsi serupa.
Transduser lebih bersifat umum, namun transmiter pemakaiannya pada sistem
pengukuran.
21.Measurement Variable
Sinyal yang keluar dari transmiter, ini merupakan cerminan sinyal pengukuran.
22. Setting point
Besar variabel proses yang dikehendaki. Suatu kontroler akan selalu berusaha
23. Error
Selisih antara set point dikurangi variabel terkendali. Nilainya bisa positif atau
negatif, bergantung nilai set point dan variabel terkendali. Makin kecil error terhitung,
maka makin kecil pula sinyal kendali kontroler terhadap plant hingga akhirnya mencapai
kondisi tenang ( steady state)
24. Alat Pengendali (Controller)
Alat pengendali sepenuhnya menggantikan peran manusia dalam mengendalikan
suatu proses. Controller merupakan elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap
pengaturan, yaitu
a. membandingkan set point dengan measurement variable
b. menghitung berapa banyak koreksi yang harus dilakukan, dan
c. mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungannya ,
25. Control Unit
Bagian unit kontroler yang menghitung besarnya koreksi yang diperlukan.
26. Final Controller Element
Bagian yang berfungsi untuk mengubah measurement variable dengan
memanipulasi besarnya manipulated variable atas dasar perintah kontroler.
27. Sistem Pengendalian Kontinyu
Sistem pengendalian yang ber jalan secara kontinyu, pada setiap saat respon
sistem selalu ada. Pada Gambar 2.16. Sinyal e(t) yang masuk ke kontroler dan sinyal m(t)
Gambar 2.16 Sistem Pengendalian Kontinyu
28. Sistem pengendalian Adaptive
Sistem pengendalian yang mempunyai kemampuan untuk beradaptasi dengan
perubahan lingkungan disekitarnya.
29. Sistem Pengendalian Diskrit ( digital)
Sistem pengendalian yang berjalan secara diskrit, proses p engendalian tidak
berjalan setiap saat, hanya pada waktu -waktu tertentu saja (pada saat terjadi pencuplikan
pada waktu cupliknya). Rangkaian holding device dipakai untuk mengubah sinyal digital
ke sinyal kontinyu. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.17 Sistem Pengendalian Digital
di bawah ini.
30. Rangsangan
Setiap isyarat masukan yang dimasukkan dari luar yang mempengaruhi keluaran
terkendali.
31. Sistem Regulasi Otomatis
Sistem pengendalian dimana output sistem dijaga agar sesuai dengan nilai input
referensi yang telah ditentukan terlebih dahulu, atau paling tidak mempunyai selang yang
kecil dengan input referensinya.
2.2.2 Sistem pengendalian loop tertutup
Umumnya sistem pengendalian loop tertutup terdiri dari bagian -bagian seperti
terlihat pada Gambar 2.18 Sistem Pengendalian Loop Tertutup di bawah ini.
Gambar 2.18 Sistem Pengendalian Loop Tertutup
1. Input referensi, r(t)
Disebut juga set point, adalah sinyal yang diumpankan pada suatu sistem
pengendalian yang digunakan sebagai acuan untuk menentukan output sistem
pengendalian tersebut. Sinyal -sinyal yang banyak digunakan sebagai input referensi
adalah:
b. Sinyal step
c. Sinyal ramp
d. Sinyal parabolik
e. Sinyal sinusoida
2. Sinyal feedback, b(t)
Sinyal yang dihasilkan dari elemen feedback.
3. Summing point (error detector)
Bagian yang berfungsi untuk menjumlahkan semua sinyal yang masuk padanya.
Pada gambar 2.18, sinyal yang masuk adalah input referensi (bertanda positif) dan sinyal
feedback (bertanda negatif).
4. Sinyal error, e(t)
Sinyal yang dihasilkan dari perbedaan antara input referensi dan sinyal feedback.
Jadi e(t)= r(t)- b(t)
5. Elemen pengatur
Bagian dari sistem pengendalian yang berfungsi untuk menghasilkan sinyal
pengendalian untuk mengendalikan proses/plant. Kontroler sebenarnya terdiri dari bagian
summing point dan elemen kontrol, tetapi kadang -kadang elemen kontrol ini dalam
diagram blok sistem pengendalian ditulis sebagai kontroler, misalnya pada gambar 2.16.
6. Sinyal pengendalian, m(t)
Disebut juga sinyal termanipulasi (manipulated signal) adalah sinyal yang
dihasilkan dari kontroler.
7. Sinyal output, c(t)
8. Elemen feedback
Bagian yang berfungsi untuk mengubah sinyal output menjadi sinyal feedback.
Sinyal feedback ini mempunyai bes aran yang sama dengan sinyal input referensi. Bagian
ini biasanya terdiri dari transducer atau sensor yang berfungsi untuk mengubah satu
bentuk sinyal ke bentuk yang lainnya. Bagian ini bisa ada atau tidak pada suatu sistem
pengendalian diperlukan elemen f eedback jika sinyal output mempunyai besaran yang
tidak sama dengan sinyal input referensi dan tidak diperlukan elemen feedback jika
BAB III
CORIOLIS MASS FLOW METER
3.1 Penjernihan Dan Pemurnian Air (Water Treatment) 3.1.1 Pompa Air Sei Ular
Air yang digunakan bersumber dari Sungai Sei Ular untuk mengalirkan ke
Adolina mengunakan 3 unit pompa dengan memakai mesin diesel dan yang lainnya
menggunakan elektro motor dengan kapasitas pompa masing – masing 80 – 100 m3/jam.
Jarak antara aliran Sei ular ke water treatment 1800 meter. Pompa ini berfungsi sebagai
pengisap air dan mengirimkannya ke water treatment yang ditampung dalam tangki
berbentuk conish.
3.1.2 Water Clarifier Tank
Pada Water Treatment terdapat dua tabung penampung air, satu untuk penampung
air langsung dari Sei Ular dan satunya lagi air yang sudah diinjeksikan dengan air tawas
sehingga kotoran diendapkan didasar tabung. Besar kadar injeksiya 20 kg/8 jam
(tergantung kondisi air). Water Clarifier Tank dapat dilihat pada Gambar 3.1 di bawah
Gambar 3.1 Water Clarifier Tank
Ukuran tangki tersebut berdiameter atas 10.000 mm dan diameter bawah 2.220
mm, dan tinggi 6.23 mm. kapasitas pompa masing – masing 100m3/jam. Tank ini
berfungsi menampung air kotor yang telah dipompakan dan mengklarifikasi antara
kandungan lumpur dan air bersih.
3.1.3 Bak Water Basin
Bak Water Basin ini memiliki ukuran panjang 30.500 mm, lebar 12.500 dan
kedalam 2.250 mm. volume bak ini 700m3. Bak ini berfungsi untuk menampung dari
Water Clarifier Tank untuk mengendapkan pasir – pasir halus sebelum disaring di Sand
Filter. Bak Water Basin dapat dilihat pada Gambar 3.2 di bawah ini.
Gambar 3.2 Bak Water Basin
3.1.4 Sand Filter
Sand Filter terdiri dari dua unit, setiap unit mempunyai dua buah tangki dengan
jenis material penyaring yaitu :
23 cm pasir Silika No
10 cm batu Gravel ukuran 3/5
10 cm batu Gravel ukuran 10/19
10 cm batu Gravel ukuran 20/38
Sand Filter dapat dilihat pada Gambar 3.3 di bawah ini, dengan fungsi menyaring
dari bak water basin yang dihisap dengan pompa dan mendistribusikannya ke
Menara tabung air bersih.
Gambar 3.3 Sand Filter
3.1.5 Menara Air
Menara air terdiri 2 tangki, 1 untuk air bersih yang berada dibagian atas dan yang
satunya berada diagian bawah yang berisi air kotor. Menara tangki ini berfungsi sebagai
menampung air yang setelah disaring dari sand filter, mengirim air ke internal treatment
(air bersih ) sedangkan tangki yang kosong berfungsi sebagai mengirim air ke pabrik
untuk pencucian dan pembersihan. Menara Air dapat dilihat pada Gambar 3.4 di bawah
Gambar 3.4 Menara Air
3.2 Demin Plant
Stasiun Demin Plant merupakan stasiun yang mengontrol laju aliran fluida air
yang akan digunakan pada pemanasan boiler. Pada Stasiun Demin Plant inilah terpasang
alar pengontrol laju aliran fluida Coriolis Mass Flow Meter. Stasiun Demin Plant dapat
Gambar 3.5 Stasiun Demin Plant
3.2.1 Cation Tank
Sebuah tangki berdiameter 1.220 mm dan tinggi 2.240 mm. pada bagian dalam
tangki diisi dengan resin jenis Duolite untuk penyaringan air diperlengakapi dengan
pompa, flow indicator dan 1 buah acid dilution tank (tempat bahan kimia asam sulfat)
dengan fungsi :
- Menerima air bersih dari menara air yang dipompa oleh cation pump
- Menyaring air dalam tangki sebelum dikirim
- Mengirimkan ke digasifier tank
- Mengadakan regenerasi air apabila telah mencapai kapasitas 800 m3 dengan
menggunakan asam sulfat (H2SO4).
3.2.2 Degasifier Tank
Alat ini dilengkapi dengan blower penghisap dan pompa degasifier fungsi nya
untuk menerima air dari cation tank melalui blower dan pompa degasifier menghisapnya
untuk dikirim ke anion tank.
Anion Tank
Sebuah tangki berdiameter 1.200 mm dan tinggi 2.240 mm pada bagian dalam
tanki diisi dengan resin jenis doulite untuk penyaring air. Diperlengkapi dengan pompa,
flow indicator dan 1 (satu) buah caustic tank (tempat bahan kimia causitic soda) dengan
fungsi :
- Menyaring air dalam tangki sebelum dikirim.
- Mengirimkan ke boiler feed water tank (tangki air umpan ketel).
- Mengadakan regenerasi air apabila telah mencapai kapasitas 800 m3 dengan
menggunakan kimia causitic soda.
3.2.3 Boiler Feed Water Tank
Yang berfungsi sebagai menerima hasil olahan anion tank dan mengatur supply
air ketel uap melalui elevator water tank, elevator pump dan vacuum daerator.
3.2.4 Elevator Water Tank
Sebuah tangki yang terletak diatas boiler water tank yang berfungsi menerima
supply air dari boiler water tank dan mengirimkannya ke vacum dearator.
3.2.5 Vacum Daerator
Sebuah tangki berkapasitas 43 m3/jam dengan diameter 1.400 mm x panjang
2.740 mm berdiri tegak yang menerima air masuk bertemperatur antara 1400F – 1700F
dengan fungsi menerima air dari elevator water tank dan mengirimkan air ke ketel uap
dimana pada waktu air keluar dari vacum daerator ini langsung diinjeksikan bahan –
bahan kimia.
Dan pada Vacum Dearator inilah terpasang Coriolis Mass Flow meter sebagai alat
pengontrol laju aliran fluida air .
3.2.6 Coriolis Mass Flow Meter
Air yang berasal dari Elevator Water Tank, dimurnikan dan kemudian air diproses
untuk mengecilkan kadar ion hingga mencapai kadar ion hingga mencapai kadar ion
dengan konduktifitas 0,2 μv/cm. Air ini ditampung dan sebuah Stand By yaitu Reserved
Air ini masuk ke Coriolis Mass Flow Meter pada suhu 40°C lalu dipompa dengan
Condesate Extraction Pump ke Condensate Polishing untuk menurunkan kadar garam
mineral yang terkadang pada air, lalu dilanjutkan ke pemanas dengan memanfaatkan uap
panas bertekanan tinggi dari Air Ejektor. Dilanjutkan ke pemanas Glant Steam, dengan
memanfaatkan uap panas bertekanan tinggi. Keterpasangan Coriolis Mass Flow Meter
dapat dilihat pada Gambar 3.6 di bawah ini.
Gambar 3.6 Keterpasangan Coriolis Mass Flow Meter
Prinsip Coriolis menyatakan bahwa jika sebuah partikel di dalam suatu gerak
berputar mendekati atau menjauhi pusat perputaran, maka partikel menghasilkan gaya
internal yang bekerja pada partikel itu. Gaya internal yang dihasilkan adalah sebanding
dengan mass flowrate. Andaikan fluida sedang mengalir ke dalam U-Shaped tube pada
kecepatan V dan tabung sedang bergetar pada kecepatan sudut W , maka dengan
mempertimbangkan suatu bagian yang kecil dari fluida pada bagian inlet masuk dengan
jarak r, maka suatu Gaya (dikenal sebagai coriolies force) dihasilkan :
V x m a m
Fc=δ . c =δ .2Ω
Target flowmeters (drag force flowmeters) menyisipkan suatu target (drag
element ; flat disc atau sphere dengan tangkai) ke dalam bidang aliran (flow). Flowmeter
kemudian mengukur gaya tarik (drag force) pada target yang disisipkan kemudian
menkonversinya kedalam kecepatan aliran (flow velocity). Kunci utama dari target
flowmeter ini adalah pengukuran dari drag force. Drag force (Fd ) yang diberikan oleh
persamaan incompressible flow, adalah :
2
2 AV C Fd d
ρ
= ………(3.2)
Dimana :
V = Flow Velocity
Ρ = Density dari fluida
A = Luas area dari target
Cd = Drag Coefficient
Prinsip kerja Coriolis Mass Flow Meter dapat dilihat pada Gambar 3.7 di bawah
Gambar 3.7 Prinsip kerja Coriolis Mass Flow Meter
Gambar 3.8 menunjukan bagian Detektor Coriolis Mass Flow Meter. Drag
coefficient ditentukan secara eksperimen, didasarkan pada kondisi flow dan bentuk
geometry dari drag element. Untuk flat plate dan sphere, drag coefficientnya adalah :
5
Gambar 3.8 Bagian Detektor Coriolis Mass Flow Meter
Spesifikasi Coriolis Mass Flow Meter
- Fluid temperature -40 + 200
- Ambient temperature 0 + 40
- Density range 0.2 g/cm 33.5 g/cm3
- Environmental humidity ≤90% RH, non condensation
- Operating pressure ≤ 4.0 MPa
- Mass sensor Model number FHC-CMF I-DNXX
- Mass flow accuracy ± 0.2%
- Mass flow repeatability ± 0.1%
- Density accuracy ± 0.002 g/cm3
- Temperature accuracy ± 1
- Measured pipe materials 316L stainless steel
- Contact modes Flange or thread connection
- Explosion-proof types Essential safety Exib[ib]IIBT4
- Composite Exdib[ib] IIBT4
- Mass transmitter Model number FHC - CMF I
- Output of current 4 mA 20 mA
- Output of frequency /pulse 0 Hz 10 kHz
- Power supply 24 V DC or 220V AC ± 10%, 50 Hz ± 5%
- Power consumed 15 W
- Explosion-proof types Essential safety or Composite
- Contactor capacity of the batch Control relay 24 V/0.1 A
- Display Display the instantaneous flow and flow cumulative flow, temperature,
density and so on
- Contactor form All-time open (can be changed to all-time close according to
BAB IV
PRINSIP KERJA CORIOLIS MASS FLOW METER SEBAGAI PENGANTROL LAJU ALIRAN FLUIDA
4.1 Prinsip Kerja Coriolis Mass Flow Meter Sebagai Pengantrol Laju Aliran Fluida
Prinsip kerja Coriolis Mass Flow Meter jika aliran fluida di dalam suatu gerak
berputar mendekati atau menjauhi pusat perputaran, maka aliran fluida tersebut
menghasilkan gaya internal yang bekerja pada partikel itu. Gaya internal yang dihasilkan
adalah sebanding dengan mass flowrate. Andaikan fluida sedang mengalir ke dalam
U-Shaped tube pada kecepatan V dan tabung sedang bergetar pada kecepatan sudut W ,
maka dengan mempertimbangkan suatu bagian yang kecil dari fluida pada bagian inlet
masuk dengan jarak r.
Gambar 4.1 merupakan Blok Diagram Sistem Pengontrolan dari Coriolis Mass
Flow Meter.
Set Point
+
Input Output
-
Gambar 4.1 Blok Diagram Sistem Pengontrolan dari Coriolis Mass Flow Meter
Kontroller Coriolis Boiler
Mekanisme kerja dari Coriolis Mass Flow Meter dalam mengontrol laju aliran
dapat terlihat seperti terlihat pada Gambar 4.2 di bawah ini.
Gambar 4.2 Mekanisme kerja Coriolis Mass Flow Meter
Mekanisme kerja Coriolis Mass Flow Meter terdiri dari komponen atau kelompok
tersendiri yang bekerja sesuai dengan langkah-langkah yang sudah di tentukan untuk
pengukuran.
- Fungsi tahap I adalah untuk mendeteksi fluida yang mengalir, pada saat fluida
mengalir pada pipa Coriolis yang didalamnya terpasang sehingga tekanan yang
dihasilkan tersebut dapat dibaca kontroler. Lalu mengukur gaya tarik (drag force) pada
target yang disisipkan kemudian menkonversinya kedalam kecepatan aliran (flow
velocity). Kunci utama dari target flowmeter ini adalah pengukuran dari drag force. Drag
2
2 AV C
Fd = dρ ………...……….(4.1)
Dimana :
V = Flow Velocity
Ρ = Density dari fluida
A = Luas area dari target
Cd = Drag Coefficient
Selanjutnya ;
………...…(4.2)
………....(4.3)
……….…..(4.4)
……….(4.5) Dimana ;
Lalu ;
…………..………(4.6)
………..(4.8)
………..…..………(4.9)
……….…………(4.10)
………..(4.11)
- Fungsi tahap II adalah untuk mengkondisikan sinyal yang diterima oleh giafragma
untuk diubah sehngga sinyal instrumen ini dapat diterima oleh tahap III. Disamping itu,
fungsi tahap II ini adalah untuk mengetahui harga tekanan yang dihasilkan oleh fluida
yang mendapatkan tekanan pada sisi upstream maupun downstream dan kemudian
tekanan yang di terima diubah menjadi sinyal output agar dapat ditransmisikan pada
pengontrol.
- Fungsi tahap III adalah memberikan informasi yang di cari dalam bentuk yang
konfrehensi terhadap indra manusia. Keluaran yang dihasilkan dapat dalam bentuk digital
atau dalam bentuk analog.
Pengukuran aliran fluida sangat penting dalam suatu proses untuk mendapatkan data
20 mA untuk selanjutnya di transmisikan ke peralatan penerima elektronik instrumen
pembaca atau controller.
Sinyal atau pulsa-pulsa tegangan yang dihasilkan Coriolis merupakan input dari
Coriolis. Dimana pulsa-pulsa tersebut akan di kondisikan untuk pengoperasian dan
pengendali.
Fungsi konverter adalah mengubah harga pengaturan pengukuran dari set point
yang berupa sinyal elektrik menjadi sinyal pneumatik untuk mengoperasikan control
valve. Pada konverter E/P tekanan udara operasi yang bekerja pada control valve adalah
konstan, seandainya sinyal kendali yang dikirim dari kontroller tetap tidak berubah.
Karena itu, bila tekanan fluida yang bekerja pada kontrol valve itu besar, maka tekanan
ini akan mendorong plug dari valve keatas. Ada dua macam konverter aliran, yang
pertama adalah konverter yang memiliki sinyal elektrik (4mA s/d 20 mA) dan konverter
yang menggunakan sinyal pneumatik (02 s/d 1,0 kg/cm2). Jadi control valve itu kadang
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan kepada hal-hal yang telah diuraikan pada bab-bab sebelumnya, maka
penulis mengambil beberapa kesimpulan, yaitu :
1. Dengan meningkatnya suhu dan air mendekati kondisi didihnya, beberapa
molekul mendapatkan energi kinetik yang cukup untuk mencapai kecepatan yang
membuatnya sewaktu-waktu lepas dari cairan ke ruang diatas permukaan,
sebelum jatuh kembali ke cairan. Pemanasan lebih lanjut menyebabkan eksitasi
lebih besar dan sejumlah molekul dengan energi cukup untuk meninggalkan
cairan jadi meningkat.
2. Jumlah udara yang tersedia mencukupi untuk pembakaran sejumlah bahan bakar
secara efisien tanpa menimbulkan smoke dan dengan minimum discharge
particulate dari cerobong. Setelah proses didalam boiler ini, aliran steam lalu
dilanjutkan ke Superheater untuk menjadi kan steam kering, suhu steam saat itu
sekitar 520oC – 600oC dan siap untuk memutar turbin.
5.2 Saran
Berdasarkan kepada hal-hal yang telah diuraikan pada bab-bab sebelumnya, maka
penulis mengambil beberapa saran.:
1. Uap yang dialirkan ke deaerator dan ke beberapa instrument lain seperti drum
boiler untuk dicampurkan dengan air dan kemudian kembali kedalam proses
siklus dari pengisian air harus dijaga dan diperhatikan karena ini juga
Daftar Pustaka
1. Vademecum Teknik & Teknologi Kelapa Sawit, Penerbit PTPN – 4
2. Pembangkitan Energi Listrik, Djiteng Marsudi.Penerbit Erlangga, 2005.
3. Heat and Mass Transfer, Frank M. White. University Of Rhode is Island. 1988
4. Instrument dan Proses Kontrol, Ir.Mansyur,Msi
