Dry-Wet Reference Leg; Level Instrument

I remember somebody discussed about wet & dry leg for level instrument few years ago. I searched in google and wikipedia and found very difficult explanation to get it. Finally I found very simple explanation about wet & dry reference leg application to measure a liquid level where gas or vapor existing on the top of vessel. Vessel means it is not open to atmospher. The top of vessel where gas or vapor existing is pressurized. It means if differensial pressure method level measurement shall be applied, both side; minimum detectable level and maximum detectable level shall be measured to find resultant of head pressure which equivalent to liquid level. Where is wet & dry reference leg shall be used? Here the novel is.

Terminologi dry & wet leg ditemukan pada pengukuran level dengan metode differensial pressure pada non atmospheric vessel. Differensial Pressure instrument mengukur Hi-side dan Lo-side suatu vessel dan dicari selisih atau perbedaan pressurenya agar didapatkan pressure head atau hydrostatic pressure yang benar-benar hanya disebabkan oleh liquid level. Dry referense leg digunakan untuk pengukuran ketinggian liquid di dalam vessel yang memilki gas atau vapor kering pada bagian atas vessel. Wet reference leg digunakan untuk pengukuran liquid di dalam vessel yang memiliki gas atau vapor basah di bagian atas vessel dan bisa terkondensasi di reference leg.

Dibawah ini adalah skematik dari Dry Reference Leg Liquid Level Instrument:

dryleg

Gas atau Vapour di bagian atas vessel harus benar-benar kering jika ingin menggunakan dry reference leg. Fungsi reference leg adalah sebagai pengurang untuk menentukan besar static pressure dari liquid. HP pada instrument mengukur pressure pada bottom level vessel. Yang terukur pada HP = Head Liquid Pressure + Vapor/Gas Pressure. Untuk mendapatkan pressure dari liquid maka pressure dari vapor/gas harus dihilangkan dengan dikurangkan. Oleh karennya gas/vapor harus diukur dengan instrument yang sama pada LP. Vapor/gas yang kering akan memberikan tekanan yang sama ke segala arah termasuk ke sensor LP. Jadi tekanan yang dirasakan oleh LP = Vapor/Gas Pressure di permukaan liquid. Sehingga head liquid static pressure DP = HP – LP atau DP = Head Liquid Pressure ditemukan. Vapor/Gas pressure akan saling menghilangkan ketika dikurangkan. Ketika liquid kosong 0% didapatkan DP = 0; ketika liquid penuh 100% di dapatkan DP = HP – LP. Sehingga equivalensi linear dengan DP maka level 0-100% didapatkan. Jika tidak ingin menggunakan satuan level percentage tapi menggunakan satuan ketinggian maka differensial pressure lebih baik diukur dalam InchH2O atau mmH2O. Baca Artikel InH2O; Liquid Level Instrument.

Nah, apa yang terjadi jika vapor/gas-nya basah atau condensable maka reference leg akan terisi liquid. Akibatnya tekanan yang terukur pada LP tidak sama dengan tekanan di permukaan liquid. LP sudah ketambahan pressure dari condensate yang jatuh jadi liquid di sisi LP sehingga metode di atas tidak applicable. Maka metode pengukuran lain perlu diperkenalkan. Sebagai lawan konsep Dry Reference Leg di atas maka Wet Reference Leg Level Measurement perlu digunakan.

Dibawah ini adalah skematik dari Wet-Reference Leg:

wetleg

Reference leg kalau dibiarkan akan terus ketambahan condensate. Agar tidak ketambah-tambahan liquid maka reference leg-nya dipenuhi aja dengan liquid yang sama dengan liquid dalam vessel. Metode pengukuran inilah yang disebut Wet Reference Leg Level Instrument. Reference leg dihubungkan dengan HP dari instrument karena nilai pressurenya adalah maksimum. Sedangkan LP dihubungkan ke vessel. Nilai HP selalu tetap sebagai reference sedangkan nilai LP menikuti ketinggian level. Tekanan yang dirasakan oleh HP = Max Head Pressure + Vapor/Gas Pressure, tekanan yang dirasakan oleh LP = Liquid Head Pressure + Vapor/Gas Pressure. Bagaimana cara mendapatkan Liquid Head Pressure saja?. DP = HP – LP atau DP = Max Head Pressure – Liquid Pressure. Vapor/Gas pressure-nya saling menghilangkan. Dengan perbandingan ekuivalensi ketika level liquid kosong 0% maka DP = Max Head Pressure, sedangkan ketika level liquid maksimum 100% maka DP = 0. Dengan ekuivalensi linear dengan DP maka level 0-100% didapatkan.

Nova Kurniawan

I am working at multinational EPCI company, I get BEng degree from Engineering Physics ITB

20 Responses

  1. mas nova,

    Apakah setiap kita instal wet leg maka sisi Low pada transmitter harus terkoneksi ke vessel ya?
    Bagaimana kalau high transmitter kita koneksi ke vessel trus impulse line low-nya kita isi dengan oli atau apapun yang punya SG lebih besar daripada SG liquid di vessel?
    apakah metodenya tetap sama ya?

    Kalau misalnya liquid propane yg kita ukur, jadi di high dan low transmitter terisi dengan propane donk ya? apakah transmitter bisa mengukur ya?

    di tempat saya untuk tanki propane yg dulunya dry leg kemudian di ubah ke wet leg oleh kontraktor karena sering terjadi kondensasi propane di impulse line lownya transmitter. Yang artinya high dan low terisi dengan propane toh.

    tolong jelasin kenapa di tulisan mas nova itu harus diisi dengan liquid yg sama ya? apa karena taping high vessel di hubungkan dengan low-nya transmitter?

    makasih

  2. Saya baca lagi pertanyaanya, maksudnya gini ya:
    Wet-Leg Hi-transmitter dikonek ke vessel, Lo-transmitter sebagai reference diisi oli dengan SG lebih besar dr liquid dalam vessel? Apakah Low-nya dihubungkan ke vessel bagian atas?

    Saat vessel kosong maka transmitter akan baca minus. Jadi Range-nya – (x) to – (y). SG-nya di low lebih berat kan?. Ketika vessel penuh bacaan masih negative. Btw. apakah wet leg-nya yang diisi oli dengan SG lebih besar itu terkena kondensasi juga? kalo iya ngaco ntar perhitungannya, kecampur.

    Tp saya jd heran terus apa bedanya Dry-Wet Reference Leg dengan metode DP dengan capilary hi-lo? Karena prinsip dry-wet ref pertimbangan utamanya adanya kondensasi pada leg. Capilary nggak ada ngaruhnya dengan kondensasi.

    Secara prinsip apapun liquidnya sensor harus bisa mengukur pressure di liquid tersebut baik di Hi atau Lo dan mendapat Differensial Pressure. Saya tidak melihat kejanggalan dengan statement bahwa Hi-Lo transmitter mengukur liquid yang sama. Silahkan kemukakan alasan kejanggalannya.

    Diisi dengan liquid yang sama untuk menhindari konversi specific gravity dengan liquid terukur dan juga vapor/gas bisa terkondensasi di leg tanpa berpengaruh ke penghitungan DP karena liquidnya sama. Kalau leg-nya di seal (disekat) dan diisi liquid dengan SG yang lain sehingga kondensasi tidak masuk leg, ya tinggal dikonversi aja dengan komparasi SG. Tapi balik lagi ke keheranan saya, apa bedanya sama DP-Type yang pake kapilari, kalo kondensasi gak ngaruh? Saya jadi curiga kalo DP-Type Level dengan kapilari itu adalah metode baru untuk eliminate metode dry-wet leg (?)

    Penggantian dry leg ke wet leg karena kondensasi adalah alasan awal kenapa ada konsep wet-dry leg.

    Different idea please feel free to say

  3. mas nova,
    sorry tulisan saya sepertinya kurang lengkap. Mksd saya begini, di dlm gbr 2, disitu terlihat LP trasmitter di hubungkan ke bottom dari vessel sedangkan HP transmitter ke topnya vessel. Dengan metode seperti ini apakah rangenya menjadi positif ya?
    Yang saya tau selama ini utk wet leg, HP trasmitter tetap di hub ke bottom vessel, sdgkan LP trasmitter ke top vessel dan tubingnya diisi dengan liquid (oli/glycol) sm spt gbr sehingga range jd minus. Sama gak ya? saya msih sedikit awam mengenai ini.

    untuk kasus tanki propane, tubing LP transmitter yg diisi dengan oli tentunya tidak akan terjadi kondensasi. Inilah alasan mengapa dipilih dengan SG yg berbeda. Pgalaman saya, kalau HP dan LP terisi dgn propane maka pembacaan akan ngawur krn tak ada beda tekanan.

    utk beda Dry wet leg dan DP capilllary hi-lo, sepertinya mengacu pd liquid apa yg akan diukur tsb serta pergerakan level tsb sendiri apakah berubah dgn cepat atau lambat. Utk level propane yg bergerak cpat karena dihisap compressor dari top vessel serta SG tiap level yg berbeda sepertinya DP capillary dgn balance system mrupakan pilihan yg cocok dbanding DP dry leg yg sdh psti LP akan terjadi kondensasi.

    DP dry leg sepertinya lebih cocok utk mengukur level tanki timbun minyak atau gas dgn vapour yg kering.

    Mas nova punya gak perhitungan utk level transmitter DP capillary dgn balance system, mksdnya posisi transmitter tepat berada di tengah2 tapping hi dan lo. Kalau punya atau pernah menghitung rangenya bolehlah di share ke saya hehe…abis perhitungan saya gak pernah berhasil begitu saya aplikasikan ke lapangan.

  4. Mas Andy,

    Menurut pendapat saya:
    Pemasangan LP / HP di Bottom atau Top hanya menyebabkan transmitter dalam range negative atau positive serta sedikit konversi SG karena di dalam tubing di isi oil/glycol yang berbeda dengan liquid dalam vessel. Ketika semua konversi dan perhitungannya tepat maka tidak ada masalah dengan pengukuran.

    Beda tekanan static di dalam storage tidak hanya disebabkan oleh liquidnya sama atau beda, tetapi oleh hydrostatic pressurenya. Hydrostatic pressure ditentukan oleh specific gravity dan head dari liquid. Ketika and amemiliki propane di dalam wet leg setinggi 100 Inchi maka HP mas Andi adalah 100 InPropane. Sedangkan di LP tekanannya adjustable sesuai dengan propane level dari liquid. Pimilihan ketinggian wet leg HP harus tepat sama dengan 100% propane level di dalam vessel. Jadi ketika Vessel kosong HP=100 InPropane, LP=0 InPropane, Ketika Vessel penuh HP=100 InPropane, LP=100 InPropane. Range yang didapatkan adalah 100 InPropane (0%) to 0 InPropane (100%). Jadi kejanggalan bahwa liquid yang sama tidak bisa dideteksi perbedaan pressurenya pada HP/LP adalah tidak tepat.

    Ketika kondensasi sudah bisa dieliminate dengan berbagai metode teknologi pengukuran (ie dengan capilary) maka menurut saya terminologi dry/wet leg sudah tidak tepat lagi untuk dibahas. Saya katakan ini sudah obsolete. Kalau ada rekans ada yang urun pendapat kenapa ini masih perlu digunakan saya persilahkan.

    Kalau diberikan pilihan DP capilary atau Wet/Dry Leg, saya fikir tanpa harus menganalisa secara teknis, DP Capilary pasti bisa take-over tugas Wet/Dry Leg. Dengan demikian tetap saya berpendapat Dry/Wet Leg sudah obsolete dan ketinggalan jaman.

    Prinsip perhitungan range secara prinsip ada di manual dulu itu di id-instrumentation@googlegroups.com , konsep dasarnya kan bagaimana menghitung hydrostatic pressure sebagai efek dari ketinggian dan specific gravity.

  5. mas Nova, bagaimana bila level tangki yang diukur tersebut sering mengandung lumpur, bila instrumen existing nya pake metode Wet/Dry Leg, pasti nggak benar pengukurannya, saya pernah mempertimbangkan untuk memasang filter atau strainer di sisi bottom, tapi kan repot membersihkannya…
    Dan tentang sistem DP Capilary, karena ditempat saya belum dijumpai, tolong pencerahannya, thanks

  6. Pak Yudi,

    Menurut saya, lumpur pasti akan mengganggu pengukuran sisi bottom tangki. Apalagi lumpurnya mengumpul dbottom tangki. Selain masalah fisik penyumbatan saya kira akumulasi lumpur yang tidak terkontrol akan mengganggu perhitungan static pressurenya. Kecuali kalo pengaruh lumpur sudah diperhitungkan sedemikian rupa sehingga bs dilakukan konversi (perubahan setting SG misalnya dll) untuk mengkompenasasi keberadaan lumpur. Kalo pakai DP capillary pengaruh fisik lumpur terhadap penyumbatan sepertinya tidak akan terjadi. Hanya gangguan perhitungan static pressure pasti masih terjadi. Hmmm…. menurut pak Yudi bagaimana yahh?

  7. dengan menggunakan sistem DP baik capillary maupun Dry/Wet leg sepertinya bukan pilihan yang baik ya….karena sifat lumpur nya kan bisa aja kental sekali atau setengah kental gitu, hehe…
    bagaimana dengan pilihan yang sedikit mahal, misalnya Ultrasonic, tapi kendalanya pada tekanan, karena dengan metoda Ultrasonic sensornya tidak didisain untuk dipasang pada tempat yang bertekanan, atau saya salah…?

    • Pak Yudi,

      Ultrasonic dipasang pada top vessel atau tank. Dia tidak mensensor tekanan, tapi mengirim ultrasound signal dan menerima pantulannya. Saya belum pernah membaca bahwa pressure di top vessel bisa mempengaruhi signal ultrasound. Sehingga saya fikir pressure tidak menyebabkan masalah.

      • betul sekali mas Nova, kami juga ada pasang beberapa buah untuk pengukuran level sea water dan level sedimentation. Tapi untuk sistem di Vessel yang bertekanan tinggi saya pikir Ultrasonic tidak didisain untuk itu, karena connection thread nya juga terbuat dari bahan non baja.

  8. terima kasih mas. meskipun sudah lama pakai baru tahu prinsip kerjanya sekarang.

  9. Pak Yudi,

    Ooo..problemnya pada connection threadnya. Saya fikir kalau masalahnya di connection threadnya, bisa saja connectionnya dirubah menjadi flange type. Materialnya dipesan yang carbon steel atau stainless.
    Menurut saya tidak masalah.

  10. Mau sharing lagi mas nova,

    Di tempat saya ada tanki propane yg dibagi dua. Disetiap tanki dipasang level transmitter dgn type wet leg.
    Untuk setiap transmitter di isi dengan glycol di impulse line low utk menghindari propane yg ter-kondensasi.

    Masalah yg timbul adalah pembacaan setiap transmitter berbeda. Padahal semua konstruksinya sama. Kadang bila pembacaan mulai tidak sesuai level glass, glycol di make up,apabila kelebihan maka glycol di drain. Akan tetapi utk transmitter A, bila di make up glycol, pembacaan msh tidak sm dgn level glass. Transmitter lebih tinggi dr level glass.

    Seharusnya bila di make up glycol, pembacaan turun mendekati level glass. Akan tetapi disini glycol sdh penuh tetapi transmitter tdk bs turun. Transmitter udah pernah diganti dgn type yg sama tp hasilnya sama.

    Saya pernah ganti koneksi tubing menggunakan tee 1/2″ dan disambung dgn pipe nipple dgn tujuan volume glycol bertambah dan diharapkan bs menekan sensor sehingga DP jg bertambah. Akan tetapi hasilnya msih sama, tidak ada perubahan pada pembacaan transmitter.

    Mas Nova ada saran..??

  11. Tangki Propane dibagi 2 maksudnya: Satu tangki disekat jd dua atas bawah? Satu tangki disekat jadi 2 kiri dan kanan?

    Glycol diisikan ke tubing 1/2″ dan dikoneksikan ke upper-side dari vessel? Ini vessel kan..bukan tangki?

    Apakah uap dari propane-nya bisa juga masuk ke tubing 1/2″? Atau ada sealnya?

    Hanya ketinggian yang bisa merubah Differensial Pressure. Ketika volume ditambah tapi ketinggian liquid yang menekannya sama, maka DP tidak berubah. Konsep dasar liquid pressure adalah berbicara ttg ketinggian liquid terhadap dasar yg hendak diukur. Bukan Volume…

  12. salam kenal.
    mo numpang nanya mas.maklum, org awam di instrumentasi (background chem eng).
    di tmpat sy krja ad vessel yg namanya gas fuel scrubber.fungsinya agar fuel gas yg msk ke gas engine bener2 kering.nah yg mau saya tanyakan.
    1. sebaiknya memakai wet leg reference ato yg dry? skr kondisinya yg H ad di upper side vessel sedangkan yg L ad di lowerside vessel.
    2. apa bedanya dengan suction scrubber compressor (fungsinya jg mirip – agar gas yg msk kompressor benar2 kering). kok posisi L nya di upper, dan posisi H di lower?

  13. Mas Eko,
    Saya detailkan dulu equipmentnya apakah sbb:
    1. Fuel Gas scrubber berfasa liquid di bottom, berfasa gas dan bertekanan pada permukaan liquidnya ?
    2. Suction scrubber compressor; fasa-fasanya sama dengan fuel gas scrubber?
    Saya belom bisa menjawab kasusnya Mas Eko, karena saya tidak yakin bahwa yang digunakan pada scrubber tersebut adalah transmitter dengan tipe dry/wet reference leg.
    Scrubber yang pernah saya kerjakan menggunakan level instrument dengan magnetic type dan menggunakan capillary type.
    Kalo boleh saya pelajari dulu P&ID dan Datasheetnya dulu…

  14. Pak Nova,
    saya sangat senang membaca ilmu dari artikel bapak.
    Ada masalah yg belum bisa saya menerti. Mohon pencerahannya.

    konsep dasar tekanan dasar pada liquid kan antara rho, gravity dan ketinggian. kenapa faktor gravitasi-nya pada pengukuran DP bisa hilang?? apakah gravity dengan tekanan atmosfer itu sama??

    mohon bantuannya, terima kasih.

  15. Pak Andi,

    Betul bahwa rho, gravity, dan level menghasilkan pressure. Pressure = Rho (kg/m3)*G(m/s2)*H(m). Kita urai satuannya menjadi Pressure = kg/(m.s2). Satuan pressure di atas kalau kita kalikan (m/m) artinya dikalikan 1 menjadi Pressure = (kg.(m/s2)/m2) = Newton/m2=Pascal. Bentuk terakhir ini meyakinkan kita pada konsep waktu kita di SMP bahwa pressure adalah Gaya per Satuan Luas.

    Ketika pressure bersatuan inH2O, maka dimana gravitasinya, dimana satuan luasnya? Apakah tidak diperhitungkan? Apakah perlu dikonversi dulu menjadi bentuk Newton/m2=Pascal? Tidak perlu.

    Specific gravity dari H2O adalah = 1. Arti specific gravity adalah perbandingan density liquid dengan density H2O. Maka jika H2O dicari Specific Gravitynya maka SGnya = 1.

    Misal:
    Ketika kita memiliki minyak dengan SG = (density minyak) / (density H2O) = 800 / 1000 = 0.8. Pressure yang kita dapatkan pada dasar bejana sebesar 100 inH2O maka berapa ketinggian level minyak? Maka ketinggiannya adalah 100/0.8 = 125 inMinyak.

    Ketika kita memiliki air dengan SG = (density air) / (density H2O) = 1000 / 1000 = 1. Pressure yang kita dapatkan pada dasar bejana sebesar 100 inH2O maka berapa ketinggian level minyak? Maka ketinggiannya adalah 100/1 = 1 inAir.

    Karena gravity pada tempat yang sama adalah sama. Sehingga perbandingan berat suatu fluida hanya ditentukan oleh density. Maka dengan terminologi baru yang kita sebut SG (Specific Gravity) perbandingan berat hanya ditentukan oleh density liquid / density H2O. Dengan konsep SG gravity menjadi hilang.

    Apa perlu jadi topik khusus ya?

  16. mas nova,

    aq msh bingung mengenai wet leg ..mas bilang klo pas tanki kosong dp=max pressure sdngkan pas tanki full Hp-Lp=0 terus output transmitternya nnti gmn donk klo pas kosong sdh ada pressure max ntar bacaannya tdk sesuai donk..?apa wktu kalibrasinya di reverse kah? mksdnya pas 100% dibikin 4mA dan pas 0% dibikin 20mA? mohon pencerahannya mas..thx sebelumnya

    salam,

    Deni Marantika

    • Hi Deni,

      Ini hanya masalah bolak-membalik garis yang dilinearisasi ke 4-20 mA. Kalau saya yang melakukan kalibrasi maka pada saat tangki kosong 0% maka differensial pressure-nya saya bikin minus (-)DPmax InH2O. Pressurenya naik, minusnya makin berkurang. Ketika Level 100% maka DP seharusnya 0 InH2O.

      Kalau mau direverse? secara konsep bisa.

      However, harus baca manual transmitternya dulu. Secara konseptual bisa, tetapi kalau transmitternya tidak memiliki fitur itu, maka ya nggak bisa.

      Btw. yang saya tulis di blog ini adalah konsep-konsep. Bukan “how to” di lapangan. Jika pertanyaanya “how to” harus punya manual dulu.

      Ok, den thanks

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: