process metering and measurements

Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi

1

Bagian IProcess Metering and

Measurements

Disusun oleh:

Dr.Ir.Farida Idealistina Muchtadi

Email: [email protected]


2

Bagian I

Pendahuluan


3

Proses Metering


4

Tanker Unloading & Backloding

Pipeline Receiving

Truck Loading

Pipeline Delivery

APLIKASI FLOWMETER


5

Macam Sistem Metering


6

Custody Transfer• Custody Transfer: Pemindahan produk untuk perdagangan /

transaksional (mensyaratkan akurasi yang relatif lebih tinggi)

• Dalam regulasi PERTAMINA (Panduan PERTAMINA PPDN 1990):

- kesalahan pengukuran ketinggian produk BBM di dalamtangki timbun (Tank Gauging) untuk Custody Transferadalah sebesar maksimal 0.01%

- Sedangkan untuk pengukuran temperatur, ketelitianditetapkan sampai pada 0.25 oC

Stock Inventory• Pengukuran untuk mengetahui ketersediaan produk

• Intertank Transfer

APLIKASI SISTEM METERING


7

Kalibrasi Sistem Metering

• Supaya terjadi kesepakatan antara penjual-pembeli tentang jumlah produk yang ditransferdari satu tangki ke tangki lainnya, maka secaraperiodik sistem meter harus dikalibrasi. Kalibrasidilakukan oleh lembaga yang berwenang dandiakui secara internasional dengan memberikansertifikat kalibrasi pada sistem meter.

• Kalibrasi adalah pembandingan antara sistemmeter yang digunakan dengan sistem meter standar yang telah disertifikasi Faktor Meter


8


9

Range aliran, di mana performansi kurva meter tidakmenyimpang dari batas error

Effective Range

Volume gross yang telah dikoreksi pada kondisitemperatur dan tekanan standar. (misal: 150C and 101,325 kPa)

Gross Standard Volume

Volume yang ditampilkan dikalikan faktor meter, tanpa dikalikan faktor koreksi temperatur dantekanan. (Termasuk endapan dan air yang ditransfermelalui meter)

Gross Volume

Perubahan penunjukan meter yang terjadi selamatransfer melalui flowmeter

Indicated Volume

TERMINOLOGI


10

Net Volume: Volume gross dikurangi volume air dan endapanyang ditransfer melalui meter

Net Standard Volume: Net Volume dikoreksi pada kondisitemperatur dan tekanan standar (misal 15oC dan 101,325 kPa)

SPECIFIC VOLUME• Specific volume = Volume / Massa (British = ft3/lb, SI = m3/kg)

SPECIFIC GRAVITY (SG)• Untuk fluida = rasio dari density fluida pada spesifik temperatur dengan

density air pada spesifik temperatur• Untuk gas: rasio dari density gas dengan density udara, keduanya diukur

pada tekanan dan temperatur standar

VISKOSITAS FLUIDA• Viskositas adalah resistansi internal dari fluida untuk mengalir• Viskositas sangat tergantung pada temperatur• Viskositas mempengaruhi Bilangan Reynolds


11

JENIS-JENIS TEKANAN• Tekanan Gage : tekanan fluida dengan memperhitungkan

tekanan atmosfer di luar

• Tekanan Absolut: tekanan aktual fluida pada kondisi hampaudara, mengabaikan tekanan atmosfer dari luar

• Tekanan Diferensial: perbedaan antara dua tekanan (tekanangage merupakan tekanan diferensial antara tekanan fluida dantekanan atmosfer)

DENSITAS

• Bervariasi dengan temperatur dan tekanan

• Pada umumnya, fluida memuai jika terjadi kenaikan temperatur, sehingga density menurun

• Data density fluida pada temperatur tertentu dapat berupa tabelatau grafik (Tabel ASTM)

FLUID PHYSICAL PROPERTIES


12

Proses Metering

Berkaitan dengan sistem aliran– Fluida adalah benda yang dapat mengalir, dapat

dalam bentuk cair, gas atau uap– Keadaan fasa benda (padat, cair, uap dan gas)

tergantung pada tekanan dan temperatur. • Benda yang pada keadaan alami berbentuk gas, pada

tekanan tinggi dan temperatur rendah dapat berubahmenjadi cair (gas alam LPG)

• Benda yang pada keadaan alami berbentuk cair, padatemperatur rendah dapat berubah menjadi padat (air es), pada temperatur tinggi berubah menjadibentuk uap dan gas (air uap)


13

• Aliran fluida yang keluar dari suatu tangki akanmenyebabkan pengurangan volume cairan dalamtangki. Volume cairan dalam tangki dapat diukurdengan mengamati levelnya, dengan asumsibahwa penampang tangki sepanjang level konstan.

• Pengukuran level, pada umumnya dilakukan untukmengetahui perubahan volume dalam tangki, sebelum dan sesudah cairan dikeluarkan daritangki.

• Kedua macam pengukuran ini (aliran dan level) dilakukan untuk cek dan ricek terhadap prosespengukuran.

• Pengukuran tekanan dan temperatur dilakukanuntuk memastikan tidak adanya perubahan fasadari benda yang diukur.


14

Measurement (Pengukuran)• Mengukur adalah suatu langkah untuk

membandingkan ukuran benda dengan suatu alatukur yang performansinya sudah diketahui.

• Performansi alat ukur juga perlu dicek dengancara membandingkan keluaran alat tersebutdengan keluaran alat standar. Langkah ini disebutkalibrasi.

• Hal ini dilakukan supaya ada kesamaan hargapengukuran dari berbagai alat yang ada padaberbagai negara. Supaya perdagangan lintasnegara dapat dilakukan dengan lebih jelas.


15

Mengapa diperlukan Kalibrasi?• Karena sinyal yang masuk pada suatu alat

ukur tidak hanya sinyal pengukuran (hargavariabel yang ingin diukur), tetapi adaberbagai sinyal lain yang mempengaruhipenunjukan harga pengukuran, disebutsebagai sinyal gangguan.

• Alat yang tidak sensitif terhadap berbagaisinyal gangguan adalah alat yang baik.

• Pada umumnya alat standar mempunyaiprinsip kerja sederhana, sehingga tidakbanyak dipengaruhi input gangguan.


16

Meter Standar Aliran

• V dan t sudah dikalibrasidengan baik

• V = Volume bejana

• Switch1 akanmenghidupkan timer

• Switch2 akan mematikantimer

• Q = debit aliran

• t = waktu stwith1 hidupsampai switch 2 mati

Pipa Pengisi

V

Switch 1

Switch 2

t

VQ


17

• Kalibrator meter aliran, misalnya “custody tranfermetering systems” menggunakan cara sepertiyang disebutkan ini.

• Cara ini sederhana tetapi memerlukan alat2 yang akurasinya tinggi (volume bejana, switch dan timer).

• Kalibrator alat ukur pada umumnya mempunyaiprinsip sederhana, dimana konversi dari variabelyang diukur sampai dengan tampilan yang dapatdibaca operator, mempunyai jalur konversi yang pendek.

• Dengan jalur konversi yang pendek, maka tidakbanyak sinyal gangguan yang akan masukdalam sinyal pengukuran.


18

Input Pada Sistem Instrumentasi AtauSistem Pengukuran

• Input pengukuran adalah harga variabelinput yang ingin diukur

• Input gangguan adalah input yang tidakdikehendaki, tetapi selalu ada pada semuablok dalam sistem instrumentasi atau sistempengukuran, yang menyebabkan output sistem tidak lagi sesuai dengan harga yang dikehendaki.


19

Input Gangguan

Input gangguan disebabkan antara lain oleh:

• perubahan keadaan lingkungan (temperatur, kelembaban, altitute, dsb)

• vibrasi sistem,

• sinyal elektromagnetik dari sumber yang ada di sekitar sistem instrumentasi.

• Macam input gangguan : “interfering-input“ dan “modifying-input”.


20

Interfering-input : input gangguan yang berinterferensi dengan input pengukuran, mi-sal: noise gelombang elektromagnetik yang mengakibatkan noise pada output instrumen.

Modifying-input : input gangguan yang mengubah karakteristik komponen dalaminstrumen, misal: perubahan temperatur udaramempengaruhi koefisien gesekan pada bagianalat yang bergerak dan mengubah sensitivitasalat.


21

Input gangguan interferensi (Inter-fering) dan modifikasi (modifying)


22

Pengurangan Pengaruh InputGangguan

Pengaruh input gangguan pada sistem dapatdikurangi dengan memperbaiki kesalahansetiap perangkat yang ada pada sisteminstrumentasi

1. Menggunakan bahan yang tidak sensitifterhadap input gangguan. Cara ini mudahtetapi tidak selalu dapat diterapkan padasetiap peralatan instrumentasi, misal: tidak mudah mencari bahan yang tidak sensitif terhadap perubahan temperatur.


23

2. Menggunakan High-gain-feedback (CatubalikPenguatan-Tinggi). Catubalik penguatan tinggi

mengurangi pengaruh input gangguan pada output

• Sistem Tanpa catuBalik

• Sistem catu balikpenguatan tinggi

K1K1’ K2K2’

1 2

1 2

( )o

o

e K K

e K K

K1 K2

Kp

iP

o eKKK

KKe .

1 21

21

i

Po e

KKK

KKe .

1 ''2

'1

,2

,1,

iP

o eK

e1,


24

3. Menghitung koreksi output

• Metoda ini memerlukan perhitungan atauestimasi teoritis input gangguan pada hargaoutput. Sehingga jika input gangguan dapatdiukur, maka besar koreksi yang harusditambahkan atau dikurangkan daripenunjukan output dapat dihitung.


25

4.Menerapkan tapis (filter) input/output

• Tapis (filter) untuk menahan sinyal gangguansupaya tidak berpengaruh pada output instr.

• Ada dua macam tapis, yaitu tapis input dan tapisoutput.

• Tapis input dapat berupa tapis mekanis atau tapiselektronik, sedangkan tapis output adalah tapiselektronik.

• Tapis elektronik dapat digunakan jika freku-ensigangguan tidak sama dengan frekuensi perangkatinstrumentasi. tersebut.


26

Filter (tapis) input dan output

• Filter (tapis) input • Filter (tapis) output


27

Contoh Filter


28

Filter mekanik dan pneumatik


29

5. Menggunakan input gangguan tambahanyang berlawanan sebagai kompensasi


30

TRANSDUSER PASIF DANAKTIF

• Transduser pasif • Transduser aktif


31

Metoda Null dan Metoda Defleksi

• Metoda Null • Metoda Defleksi


32

STANDAR DAN KALIBRASI• Pada umumnya instrumen dilengkapi dengan

‘manual’, yang memuat bagian alat, caraoperasi, tabel spesifikasi, dsb

• Tabel spesifikasi mencantumkan karaktersitik, yang menyangkut tingkat kepercayaanpenunjukan alat jika dibandingkan dengan‘harga benar’.

• Harga pada tabel spesifikasi diperoleh darihasil pengujian (kalibrasi).

• Harga pada tabel spesifikasi hanya berlakuuntuk perioda waktu terbatas dan harusdilakukan kalibrasi ulang.


33

Kalibrasi

• Kalibrasi adalah langkah pembandingan output instrumen dengan output instrumen standar, untukmenentukan tingkat kepercayaan instrumen.

• Penunjukan instrumen standar adalah hargabenar, sehingga instrumen standar harusmempunyai karakteristik yang lebih baik dari padainstrumen yang dites.

• Hasil kalibrasi memberi gambaran seberapa dekatharga yang ditampilkan oleh instrumen denganharga benar (keluaran alat standar)


34

Mengapa harus dilakukankalibrasi ?

• Perdagangan global internasional menuntutkesamaan ukuran dari keluaran perangkat.

• Untuk memperoleh kesamaan ukuran, makaada tingkatan dalam pembandingan instrumenstandar, di mana tingkat yang lebih tinggimempunyai hirarki yang lebih baik.

• Pada umumnya alat standar berupa alat ukuratau standar benda yang memenuhi definisiyang telah ditetapkan.


35

Kalibrasi Alat Ukur

Proses (Medium yang diukur)

Alat UkurYang dites

Alat UkurStandar


36

Hirarki Standar Instrumentasi• Standar Internasional : adalah definisi yang

menyatakan besarnya harga satuan tertentu yang mudah dapat dilakukan pengulangan kembali. Definisi ini dapat dilakukan pengubahan setelahdisetujui oleh dewan standarisasi internasional, jika akurasi dan repeatability kurang baik.

• Contoh:– sebelum tahun 1960: standar1meter adalah batang

platinum-iridium (International Meter Bar) yang disimpandi Sevres, Perancis

– setelah tahun 1960: standar 1 meter didefinisikankembali sebagai 1.650.763,73 kali lampu kripton-86 dalam vakum, berkaitan dengan transisi level energi2p10 dan 5d5. Kepercayaan definisi ini adalah 2 dariharga 108.


37

• Standar primer adalah penjabaran definisi StandarInternasional supaya menjadi benda riel dan di-simpan dalam berbagai biro standar internasional.

• Standar Sekonder: adalah standar industri, tersimpan dalam laboratorium standar industmisal: PLN menyimpan standar resistor, kapasitor, induktor. Standar sekonder tidak keluar darilaboratorium.

• Standar Kerja : adalah instrumen standar untukmengkalibrasi instrumen yang ada dalam industri. Standar Kerja ini tersimpan dalam workshop industri dan dapat dibawa untuk mengkalibrasi alatyang terpasang pada ‘plant’.


38

KESALAHAN INSTRUMEN UKUR

• Kalibrasi dilakukan karena instrumenkemungkinan besar mengandungkesalahan.

• Kesalahan output instrumen timbul dariberbagai sebab, yaitu:

1.Kesalahan Gross

2.Kesalahan Sistematik

3.Kesalahan Random


39

• Gross Error (kesalahan gross)– kesalahan instrumen karena kesalahan manusia. Misal:

kesalahan pemilihan alat, kesalahan pembacaan data (Reading error), kesalahan perhitungan komputasi, kesalahan penggunaan daerah pengukuran, dansebagainya.

• Sistematic Error– kesalahan instrumen akibat kesalahan komponen. – Ada dua macam Sistematik Error, yaitu

“Environmental error“ dan ”Instrumental error”• Environmental error adalah kesalahan instrumen karena

perubahan kondisi lingkungan, mis: perubahan temperaturdan kelembaban udara, perbedaan lokasi, noise gel. elektromagnetik dsb.

• Instrumental error adalah kesalahan instrumen karenaperubahan karakteristik komponen instrumen, misal: manometer yang tidak vertikal, koefisien gesekan padapivot-bearing jarum penunjuk yang tidak sama pada arahputaran berbeda.


40

• Random error– kesalahan acak, karena kombinasi dari

berbagai sebab. Kesalahan ini tidak dapatdihindarkan dan selalu muncul pd instrumen.

Kedua macam kesalahan instrumen yang disebut pertama dapat dihilangkan dengancara: pemilihan instrumen, kalibrasi dansetting instrumen yang baik.

Tetapi random-error tidak dapat dihilangkandan hanya dapat dikurangi denganperancangan eksperimental yang baik.


41

• Adanya– input gangguan, baik input gangguan modifikasi

maupun input gangguan inerferensi

– Kesalahan dari alat ukur, yang disebabkankesalahan sistematik, kesalahan gross dankesalahan random

pada alat ukur,

maka setiap alat ukur perlu dikalibrasi untuksetiap perioda waktu tertentu, tergantung padakeadaan lingkungan, intensitas pemakaian alatdan keadaan alat tsb.

process metering and measurements

Documents