DP Level Calibration; Diaphragm Seal (Capillary)

Somebody requested to discuss about DP Level Calibration in my blog. I wrote this article base on discussion topic in id-instrumentation@googlegroups.com mailing list. One of my friend Muhammad Riandi gave a very nice reference from Rosemount about this topic. Below is some examples how to find calibrated range for many posible position of transmitter. The information given is:

H = 100 Inch (Center to Center)

SG Process Liquid = 1

h = 50 Inch

SG fill fluid = 1.2

What is the calibrated range? what is the required URV and LRV of DP transmitter for below cases:

1. Kasus pertama (atmospheric) adalah sebagai berikut:

Untuk mencari range 0%-100% level process fluid di dalam tangki dengan nilai DP Type Level Instrument yang bersesuaian adalah sebagai berikut:

0% -> Pada kondisi ini fill fluid di dalam kapilari sudah memberikan tekanan kepada sensor meskipun tanki masih kosong. DP yang diterima oleh sensor adalah dari fill fluid di dalam capilary sebesar h InFillFluid atau 50 InFillFluid yang memiliki SG = 1.2. Untuk menjadikannya bersatuan InH2O maka 50 InFillFluid dikonvert =  50 x 1.2 = 60 InH2O.

100% -> Pada kondisi ini DP yang dialami sensor adalah dari tekanan (process fluid)+(fill fluid). Tekanan yang diterima sensor adalah (100 InH2O) + (60 InH2O) = 160 InH2O.

Calibrated Rangenya adalah 60 InH2O to 160 InH2O.

2. Kasus ke-dua (atmospheric) adalah sebagai berikut:

Untuk mencari range 0%-100% level process fluid dengan nilai DP Type Level Instrument yang bersesuaian adalah sebagai berikut:

0% -> Pada kondisi tanki process liquid kosong, sensor akan menerima DP negative karena letaknya lebih tinggi dari tapping point kapilary (Zero Elevation). Apakah ini kondisi vacum karena pressure disuck atau disedot? I don’t think so. DP nagative karena head h dan level process liquid H akan saling menekan dengan arah yang berlawanan. Semakin tinggi level process liquid maka semakin tinggi memberikan tekanan yang sebaliknya terhadap head h. Head h tekanan adalah sebesar 50 InFillFluid = 60 InH2O tapi negative atau – 60 InH2O.

100% -> Pada kondisi ini DP yang dialami sensor adalah dari tekanan process fluid- tekanan fill fluid. Tekanan yang diterima sensor adalah (100 InH2O) – (60 InH2O) = 40 InH2O.

Calibrated Rangenya adalah -60 InH2O to 40 InH2O.

3. Kasus ke-tiga (atap tanki tertutup) adalah sebagai berikut:

Untuk mencari range 0%-100% level process fluid dengan nilai DP Type Level Instrument yang bersesuaian adalah sebagai berikut:

0% -> Pada kondisi ini fill fluid di dalam kapilari sudah memberikan tekanan kepada sensor dari kedua sisi meskipun tanki masih kosong. Tekanan yang diterima oleh sensor dari Hi-side (tapping point bawah) adalah sebesar h InFillFluid atau 50 InFillFluid yang memiliki SG = 1.2. Untuk menjadikannya bersatuan InH2O maka 50 InFillFluid dikonvert menjadi  50 x 1.2 = 60 InH2O dari sisi Hi-side. Tekanan yang diterima sensor Lo-side (tapping point atas) adalah sebesar H+h InFillFluid atau 150 InFillFluid yang memiliki SG = 1.2. Untuk menjadikannya bersatuan InH2O maka 150 InFillFluid dikonvert menjadi 150 x 1.2 = 180 InH2O. Wah kedua sisi memberikan tekanan ya meski tanki masih kosong ya? DP pada saat level 0% didapatkan dengan mengurangkan tekanan (Hi-side) – (Lo-side). Level 0% = (60 InH2O) (180 InH2O) = – 120 InH2O. Lho kalo di dalam tanki sudah terdapat gas atau vapor maka dengan adanya Hi dan Lo-side tapping point maka dengan metode saling mengurangkan (ingat DP = selisih) ini tekanan gas/vapor di permukaan liquid akan saling menghilangkan dengan sendirinya.

100% -> Pada kondisi ini DP yang dialami sensor adalah dari (tekanan process fluid)+(tekanan Hi fill fluid)-(tekanan Lo fill fluid). DP yang diterima sensor adalah (100 InH2O) + (60 InH2O) – (180 InH2O) = -20 InH2O. Tekanan Gas or Vapor di atas liquid tidak perlu diperhitungkan karena akan saling menghilangkan pada Hi dan Lo side dengan sendirinya.

Calibrated Rangenya adalah -120 InH2O to -20 InH2O.

4. Kasus ke-empat (atap tanki tertutup) adalah sebagai berikut:

Untuk mencari range 0%-100% level process fluid dengan nilai DP Type Level Instrument yang bersesuaian adalah sebagai berikut:

0% -> Pada kondisi ini fill fluid di dalam kapilari sudah memberikan tekanan kepada sensor dari kedua sisi meskipun tanki masih kosong. Tekanan yang diterima oleh sensor dari Hi-side (tapping point bawah) adalah sebesar h InFillFluid atau 50 InFillFluid yang memiliki SG = 1.2, tapi negative. Untuk menjadikannya bersatuan InH2O maka -50 InFillFluid dikonvert menjadi  -50 x 1.2 = –60 InH2O dari sisi Hi-side. Tekanan yang diterima sensor Lo-side (tapping point atas) adalah sebesar H-h InFillFluid atau 50 InFillFluid yang memiliki SG = 1.2. Untuk menjadikannya bersatuan InH2O maka 50 InFillFluid dikonvert menjadi 50 x 1.2 = 60 InH2O. Wah kedua sisi memberikan tekanan ya meski tanki masih kosong ya? DP pada saat level 0% didapatkan dengan mengurangkan tekanan (Hi-side) – (Lo-side). DP pada Level 0% = (-60 InH2O) (60 InH2O) = – 120 InH2O. Lho kalo, di dalam tanki sudah terdapat gas atau vapor maka dengan adanya Hi dan Lo-side tapping point maka dengan metode saling mengurangkan (ingat DP = selisih) ini tekanan gas/vapor di permukaan liquid akan saling menghilangkan dengan sendirinya.

100% -> Pada kondisi ini DP yang dialami sensor adalah dari (tekanan process fluid)-(tekanan Hi fill fluid)-(tekanan Lo fill fluid). DP yang diterima sensor adalah (100 InH2O) – (60 InH2O) – (60 InH2O) = -20 InH2O. Tekanan Gas or Vapor di atas liquid tidak perlu diperhitungkan karena akan saling menghilangkan pada Hi dan Lo side dengan sendirinya.

Calibrated Rangenya adalah -120 InH2O to -20 InH2O.

Nova Kurniawan

Advertisements

A Devil in Hydraulic System

As I discussed in my previouse topic about hydraulic control system that hydraulic system was very sensitive about one word we called “dirty”. Dirty means foreign & invited or uninvited materials come to the system and might damage or cause faulty on the hydraulic components. These foreign materials are like terorist who are switching on time bomb and ready to explode and make catasthropic destruction.

Apakah anda pernah mendengar kata-kata cuci darah, ginjal, dan jantung? Dalam sistem hydraulic maka kata-kata tersebut mempunyai arti yang sama dengan flushing, filter, dan pompa. Kenapa orang perlu dicuci darah? karena darahnya kotor sebagai akibat ginjalnya tidak mampu menjalankan tugas secara sempurna untuk memfilter darah. Kenapa hydraulic system perlu diflushing? karena fluidnya kotor sebagai akibat filter tidak mampu menjalankan tugas secara sempurna untuk memfilter fluid. Saatnya membeli filter baru dan mengganti filter tersebut. Analogi dalam sistem tubuh kita adalah saatnya mencari pendonor ginjal dan melakukan transplantasi. The point is darah harus selalu bersih demikian analoginya juga pada hydraulic fluid harus selalu bersih.

Where is the “dirty” come from?

Saya mengistilahkan adanya “foreign invited & uninvited materials” pada paragraf di atas. Foreign “uninvited” material bisa datang dari mana saja yang saya tidak bisa mengidentifikasinya. Tetapi “invited” material adalah material yang secara tidak sengaja tapi sebenarnya sengaja (bingung kan bahasanya?) diikutkan dalam sistem dan bisa berakibat fatal pada kegagalan sistem hydraulic. “Invited” foreign material yang saya maksud adalah sealant pada hydraulic thread fitting. Thread sealant adalah material yang dioleskan atau dililitkan pada permukaan NPT thread untuk mengisi ruang-ruang kosong antara thread male dan female. Pada NPT thread wajib hukumnya menggunakan sealant, karena kalau tidak memakainya maka thread akan bocor. Thread sealant ini termasuk teroris yang siap mengancam komponen hydraulic yang anda punya dan menyebabkan fault.  

Kan Thread sealant akan ikut dibersihkan selama flushing? Iya benar, tapi thread sealant akan tetap mengisi ruang-ruang kosong antara female dan male NPT thread. Justru kalau sealantnya hilang maka thread akan terancam bocor. Sehingga asumsinya akan masih ada thread sealant yang tertinggal di dalam sistem. Cara menghindari ancaman “dirty” dari thread sealant ini bagi yang menggunakan NPT thread adalah dengan memilih tipe sealant yang tidak berbahaya. Teflon seal tape sama sekali dilarang karena berupa partikel padat yang bisa ikut terbawa dalam sistem hydraulic. Kalaupun terpaksa menggunakan teflon tape maka harus dipastikan bahwa tidak ada bagian teflon yang “gantung-gantung” di ujung thread, karena kemungkinan bisa terpotong dan terbawa hydraulic fluid. Tapi siapa yang dapat menjamin bahwa pemasangan teflon tape selalu bagus dan pasti tidak ada yang ikut? No body. Pilihan lain yang lebih aman adalah anaerobic sealant yang berupa paste atau mungkin juga cairan kental. Paste atau cairan ini lebih disukai karena bentuk partikelnya yang bukan partikel padat sehingga kalau larut tidak membahayakan sistem.

Ketika NPT thread masih sibuk dengan sealant apa yang cocok buat hydraulic fitting, parallel thread seperti ISO-paraller atau BSP justru menawarkan fitting tanpa sealant. Parallel thread hanya menggunakan washer untuk menjamin tight-nya. Washer tidak akan pernah larut atau ikut di dalam hydraulic sistem. Seharusnya daripada pusing dengan masalah sealant, lebih baik langsung menggunakan parallel thread (ISO-parallel atau BSP) ketika merancang sistem hydraulic.

Detail perbedaan NPT thread dan ISO-parallel / BSP bisa diliat di artikel berikut: Instrument Thread Connection. 

Nova Kurniawan