~
batan
PRO SIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
PENGEMBANGAN SISTEM PENGUKURAN LAJU ALIR PADA SISI PRIMER UNTAI un BETA BERBASIS KOMPUTER
Bambang Hem, Ainur R, Joko P, Edy S, Kiswanta
Pusat Teknologi Reaktor Dan Keselamatan Nuklir - BATANABSTRAK
PENGEMBANGAN SISTEM PENGUKURAN LAJU ALiR PADA SISI PRIMER UNTAI UJI BETA BERBASIS KOMPUTER. Data pengukuran laju alir pada sisi primer untai uji BETA didapat secara manual dengan membaca langsung tampilan flow meter Burkert sehingga tidak memungkinkan untuk mendapatkan perubahan laju alir terhadap waktu secara tepat. Oleh karena itu dikembangkan sistem komputerisasi laju alir sehingga data laju alir dapat dipantau dan disimpan berdasarkan waktu secara otomatis. Pengembangan komputerisasi sistem pengukuran laju alir tersebut menggunakan sistem akuisisi data National Instruments yang diprogram dengan piranti lunak LabView-11. Dari hasil pengujian diperoleh perbedaan pembacaan laju alir an tara Burkert dengan DAS NI sebesar 0,84%. Telah dilakukan pula validasi flow meter Burkert dengan cara pengukuran langsung dan diperoleh nilai penyimpangan sebesar ±5,45%.
Kata kunci: lajl/alir, untai uji BETA, pengembangan, sistem akuisisi data
ABSTRACT
DEVELOPMENT OF COMPUTERISED FLOW RA TE MEASUREMENT SYSTEM OF PRIMARY SIDE OF BETA TEST LOOP. Flow rate measurement data of the BETA test loop primary side obtained manually by direct reading of flow meter Burkert display such that the change in flow rate with time could not be recorded exactly.
Therefore we need to develop the computerized data acquisition system so that the flow rate data flow rate can be monitored and stored automatically timely. The development use National Instruments Data Acquisition System which is programmed with Lab View-11. From the test results is obtained that the flow rate reading differences between Burkert and DAS Nt by 0,84%. Burkert validation also been carried old by direct measurements and the value obtained with the deviation of
±5,45%.
Keywords: flow rate, BETA test loop, development, data acquisition system
PENDAHULUAN
Flow
primermetersaran a eksperimenBurkert yang terpasanguntai ujipada sisiBETA (UUB) berfungsi untuk mengukur laju alir. Sampai dengan sekarang ini pengambilan data laju alir masih dilakukan secara manual, yaitu mencatat hasil pembacaan pada tampilanflow meter Burkert.Dengan cara terse but data laju alir terhadap waktu sering tidak tepat, oleh karena itu perlu dilakukan pengembangan pemantauan data laju alir secara terkomputerisasi menggunakan data akuisisi National Instruments (DAS NI) dengan piranti
lunak Lab View-II. Dengan adanya sistem komputerisasi tersebut, data laju alir dapat dipantau dan disimpan berdasarkan waktu yang real time.
TEORI
Blok diagram sistem komputerisasi data pengukuranl1J yang diterapkan dalam kegiatan pengembangan sistem pemantauan laju alir pada sisi primer UUB dapat dilihat pada Gambar 1.
Fungsi dari komponen pad a diagram sistem komputerisasi di atas sebagai berikut, fungsi sensor untuk mengkonversi besaran fisik yang akan diukur
Bambang Heru, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 389
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
~
batan
menjadi besaran listrik. Sedangkan modul Signal Conditioner (SC) adalah rangkaian elektronik yang berfungsi untuk mengkondisikan keluaran sensor menjadi besaran tegangan. arus atau frekuensi.
Gambar 1. Blok diagram sistem komputerisasi data pengukuran.
Modul Data Acquisition (DAQ) berfungsi untuk mengubah sinyal keluaran modul SC mefljadi sinyal digital. Komputer untuk mengolah data pengukuran menjadi informasi yang dibutuhkan berdasarkan program aplikasi yang digunakan.
Dalam pengembangan sistem pemantauan laju alir. sebagai sensor adalah fasilitas keluaran arus 4 - 20 mA dari flow meter Burkert!21 yang terletak pad a pin 9 dan 10 terminal blok M1 seperti terlihat pada Gambar 2 sedangkan rangkaian elektroniknya terlihat pada Gambar 3.
Gambar 2. Terminal blok M(flow meter Burkert.
rrr. 10].
(+i ot1..2OrnA OUTGambar 3. Rangkaian arusflow meter Burkert.
Untuk dapat digunakan sebagai sensor, flow meter burkert terlebih dahulu divalidasi dan dikarakterisasi. Validasi untuk mengetahui tingkat ketelitian sedangkan karakterisasi untuk mengetahui
digunakan cDAQ-9188[3] yang mempunyai 8 slot dimana modul NI-9203 terpasang pada slot O.
Program aplikasi Lab View-II [4] mengolah data pengukuran dari modul cDAQ-9188 menjadi informasi yang diperlukan dan ditampilkan pada komputer.
Tahapan program Lab View sampai dengan data laju alir dapat ditampilkan sebagai berikut:
pembacaan berikut setting, perhitungan dan penyimpanan data. Pembacaan data dilakukan secara terurut sesuai dengan susunan slot modul cDAQ-9188 dan kanal modul NI-9203. Batasan- batasan pengukuran diberikan pada fasilitas setting setelah modul terlebih dahulu dapat dibaca atau diaktifkan. Proses perhitungan diberikan pada blok perhitungan berdasarkan formula hasil karakterisasi.
Lab View memberikan beberapa fasilitas penyimpanan data seperti: alamat penyimpanan, jumlah data dalam satuan waktu tertentu dan
eksekusi penyimpanan yang dapat berdiri sendiri.
Pengujian DAS NI dilakukan dengan memberi arus 4-20 mA pada modul NI-9203.
besaran arus tersebut setara dengan arus keluaran flow meter Burkert. Perbedaan pembacaan diperoleh dengan membandingkan data hasil karakterisasi dengan data hasil pengujian. Kegiatan pengembangan sistem laju alir terdiri dari beberapa tahapan, yaitu:
• Validasi dan karakterisasiflow meter Burkert
• Pembuatan program
• Pengujian
Bahan
1. kabel penghantar
2. modul pembaca arus (NI 9203) 3. flow meter Burkert
Peralatan
1. multimeter 2. kalibrator JOFRA 3. toolsets4. unit komputer
TAT A KERJA
Validasi dan karakterisasi
Data yang diperlukan untuk validasi dan karekterisasi adalah laju alir pengukuran, laju alir pembacaan dan kuat arus. Data diambil secara bersamaan ketika sisi primer UUB diberi laju alir melalui pompa primer, pengambilan data dilakukan dengan beberapa variasi laju alir. Untuk mendapatkan variasi laju alir dengan cara mengatur
batan @J
PRO SIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
Grafik validasi
Gambar 4. Grafik validasi flow meter Burkert.
900 800
Validasi dilakukan dengan membandingkan antara laju alir pembacaan dengan laju alir terukur berdasarkan frekuensi pompa. Grafik validasi dapat dilihat pada Gambar 4.
'-'+-I~ju allr ~mbKaan ....-.-li!liu~lir pe:nfukuran
-+-Iaju alir ptneukuran
-4-1.ju .lirpembouon
KUit MUS(mAl
Gralik perbandingan laju alir pencukuran dan pembacaan
10 20 30 40 50 £0
450
400 350
:; 300 .5. 250
:;
.
200 :S' 150 10050 o
~
.
400 :3' 300 200 100 :; 600 .5.500Hasil analisa perbandingan antara laju alir pengukuran dengan pembacaan diperoleh perbedaan pembacaan sebesar ±5,45% dengan kecenderungan perbedaan semakin mengecil untuk masukan arus yang semakin besar seperti terlihat pada Gambar 5.
Pembuatan program
Tahapan dalam pembuatan program adalah pembacaan modul SC berikut setting, perhitungan dan penyimpanan data. Untuk menjalankan program pemantauan laju alir terlebih dahulu dengan mengaktifkan modul cDAQ-9188 berikut modul NI-9203 dengan menekan fasilitas universe chassis. Setelah modul terbaca dilanjutkan dengan setting untuk arus minimum 4 mA dan maksimum 20 mA. sistem be~gulirnya data dipilih otomatis, jumlah penyimpanan data dalam satuan frekuensi diisi 1 data dalam 1 Hz. Berikutnya tahap perhitungan dengan memasukan formula hasil karakterisasi pada blok perhitungan. Terakhir adalah membuat fasilitas penyimpan data yang terdiri dari menu ala mat penyimpanan data dan tombol eksekusi penyimpanan.
Tabel!. Data karakterisasiflow meter Burkert.
HASIL DAN PEMBAHASAN Validasi dan karakterisasi
Data karakterisasi dapat dilihat pada Tabel 1.
Burkert sedangkan kuat arus diukur dengan kalibrator JOFRA pada pin 9 dan 10.
Pengujian
Tahap pengujian dilakukan dengan memberi arus 4-20 mA dengan kalibrator JOFRA pada modul NI-9203. Pembacaan data dilakukan sebanyak 5 kali untuk setiap variasi arus yang diberikan. Selanjutnya membuat grafik pembacaan DAS NI dan membandingkan dengan grafik karakterisasi untuk mendapatkan persentase perbedaan pembacaan.
Pompa
Laju alirKuatLaju alir arus
pembacaanpengukuran
(Hz) (mA)(mils)(mils)
0
4.19 00 5
4.53166.30193.50 10
4.80248.28274.25 15
5.09340.95364.75 20
5.42441.80451.00 25
5.75543.50562.50 30
6.09648.20645.00 35
6.41748.58719.50 40
6.52782.28722.75 45
6.59808.00775.75 50
6.66829.40808.00 10 15 20 25
Ku.I.<us (mA)
Gambar 5. Grafik validasiflow meter Burkert.
Dari data Tabel 1 dilakukan analisis regresi antara kuat arus dengan laju alir pembacaan dan diperoleh persamaan linier y =322.1x - 1311 dengan grafik seperti terlihat pada Gambar 6.
Bambang Heru, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 391
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan
Yogyakarta, 11
September2013
batan @
Kuat mliS vs L.1ju .llir 900
BOO
i" 700 S.600
~
"
500 3'400 300 200 100 o4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00
dari program komputerisasi data laju alir dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 6. Grafik karakterisasiflow meter Burkert.
Pembuatan program
Pembacaan dan seting dari modul cDAQ- 9188 berikut dengan modul NI-9203 dapat dilihat pada Gambar 7.
~-'''''''9'''-
"{"'*'--'-"-'ii ..",",.'*--, ~.J
<o;~ ••. _
Gambar 7. Program pembacaan dan setting modul cDAQ-9188 dan modul NI-9203.
Besar arus yang diterima program akan diproses sesuai dengan persamaan karakterisasi.
Diagram pemrograman berikut proses perhitungannya dapat dilihat pada Gambar 8.
, ,j
II •• DIiI,
!
Gambar 8. Diagram pemrograman data masukan.
Gambar 9. Tampilan program laju alii'.
Untuk mengeksekusi program dengan menekan tombol RUN yang berada pad a perintah menu di pojok kiri atas. Sedangkan untuk berhenti dapat menekan tombol STOP pada perintah menu atau pada kotak yang tersedia di bawah grafik. Untuk menyimpan data dengan menekan tombol SA VE
atau dengan mengaktifkan alamat penyimpanan data dan perintah ini dapat dilakukan setelah program dieksekusi.
Pengujian
Tahap pengujian dilakukan dengan memberi arus yang divariasikan dari 4 - 20 mA pada modul SC menggunakan kalibrator JOFRA sebagai penganti arus keluaran flow meter Burkert seperti terlihat pada Tabel 2 .
Tabel2. Data pengujian DAS NI jOFRA Laju alir pembacaan DAS NI (mlls) (mA)
2354 1 4
-381-48-60-59-74 5
233 260253248265 6
583 568578592576 7
896 903894885 904 8
-10831209122311941225 9
12081533178316111548 10
1860 1897188818641844 11
2169 2156226421842172 12
24932505250325112518 13
28312807310128302823 14
31273136313331343149 15
34633467345134673467 16
34853776379438013828 17
40924107410440874108 18
41484427442344244455 19
4769 4746474547634742 20
4788 5074509350605080
~
batan
PRO SIDING
SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan
Yogyakarta, 11 September 2013
Perbedaan pembacaan laju alir antara karakterisasi dengan pembacaan DAS NI terlihat pada Tabel 3.
Tabel3. Data perbedaan pembacaan laju alir Arus KarakterisasiPengujian[Error
(mA)
(mIls)(mIls) relatif] (%) 4
-42.6-22.646.95%
5
279.5295.55.72%
6
601.6613.61.99%
7
923.7931.7-0.87%
8
1245.8-0.32%1249.8 9
1567.90.00%1567.9 10
18900.21%1886 11
2212.10.36%2204.1 12
2534.20.47%2522.2 13
2856.30.56%2840.3
14
3178.40.63%3158.4 15
3500.50.69%3476.5 16
3822.60.73%3794.6 17
4144.70.77%4112.7 18
4466.80.81%4430.8 19
4788.90.84%4748.9 20
51110.86%5067
Berdasarkan data pada Tabel 3. diperoleh kesalahan relatif rata-rata pembacaan laju alir karakterisasi dengan DAS NI sebesar 0.84%. Nilai kesalahan terse but diperoleh dengan tidak menyertakan data pada arus 4 mA karena dianggap daerah anomali.
KESIMPULAN
Telah dilakukan pengembangan sistem pengukuran laju alir pada sisi primer saran a eksperimen UUB menggunakan DAS NI. Dari hasil pengujian diperoleh kesalahan relatif sebesar 0.84%. Telah dilakukan pula validasi flow meter Burkert dengan cara pengukuran langsung dan diperoleh nilai penyimpangan sebesar ±5,45%.
DAFTAR PUSTAKA
1. ENDANG WIJAYA. Teknik Elektronika Industri. Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta.
2. NONAME, Instruction Manual Operating and Installation Manual Converter SE 56, burkert Fluid Control System.
3. NONAME, Instruction Manual Operating and Installation Manual NI-DAQrnx 9.4. National Instruments.
4. L.K Well and J. Travis, labView for everyone:
Graphical Proramming Made Even Easier.2nd Edition. Prentice Hall, NI, 1977
Bambang Heru, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 393
