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 (Engineer at WorleyParson, McDermott, and AmecBerca) 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

7 Responses

  1. wuah……sharing ilmu yg keren…….baik untuk gizi bagi otak2 manusia I&C Engineer utk smakin brilliant……btw, kapan nie mas kelanjutan for cases 3&4???ditunggu lho…..bila perlu pendekataan state-space pake fourier, laplace, n Z-transform nya ditampilin juga…biar semakin garang……grrr…..;-)

  2. maaf mas, masih ada perhitungan yang salah disitu. cappilary sama yang DP biasa beda lho

    • Hi Nera,

      Capillary tetap bekerja dengan differensial pressure, tetapi memiliki beda tekanan mula-mula dari capilary (inFillFluid) sebelum dp dari liquid proses diperhitungkan (inProcessFluid). Ini bukan tentang biasanya, tetapi becara ttg konsep fisisnya. Hitungan yang benar menurut Nera bagaimana untuk semua kasus di atas? Saya tunggu hitungan Nera dan mari kita evaluasi bedanya.

      Thanks

  3. Ma’af mas untuk kasus yg ke 3 untuk H dikalikan SG fillfluid ga (1,2)

    Thanks

    • Hi Kronz,

      Apakah pertanyaannya maksudnya: Untuk kasus yang ke-3 H dikalikan SGfillfluid bukan 1.2?

      Jawaban:
      Konversi dengan menggunakan SG terjadi karena kita bekerja dengan satuan H2O padahal fillfluidnya bukan H2O, ia bisa glycol dan yang lain. Untuk mencari tekanan pada fillfluid yang equivalent dengan tekanan air (H2O) maka tekanan fillfluid dikalikan SG fillfluid.

      Pada kasus 3 saya menerangkan dengan diskripsi konseptual bahwa tekanan pada saat 0% dengan SG fillfluid 1.2 pada transmitter adalah karena capilary dari kedua sisi:
      =(hx1.2) InH2O – ((h+H)x1.2) InH2O.
      = -120 InH2O

      Kalau mau menggunakan rumus jadi sebagaimana calibration manual dari rosemount maka tekanan pada saat 0% yang diderita oleh transmitter adalah:
      =-(Hx1.2) InH2O
      =-120 InH2O

      Hasilnya sama saja. Tekanan pada saat span bisa dicari secara konseptual atau dengan apal2an rumus juga boleh.

      Thanks

  4. Bagi teknisi maintenance lapangan, transmitter dengan remote seal plus capilary tube, sungguh menyebalkan, karena remote seal dan capilary tube-nya adalah factory assembled. Jadi saat ada kerusakan pada diaphragm (misalnya sudah kaku, atau robek) sudah tidak bisa diapa2kan lagi… kecuali ganti baru sel-nya (sel-nya = seluruhnya)
    Kecuali mau akal-akalan dan mengabaikan sertifikatnya.

    Atau Pak Nova ada pengalaman menangani transmitter dengan remote seal yang mengelami kerusakan diaphragm/capsule-nya?
    Mohon di-share dong…

    Terima kasih,
    Salam,
    TeknisiInstrument
    http://teknisiinstrument.wordpress.com

  5. page mas,,

    saya mo nanya nih,,,,
    gimana cara kalibrasi untuk level transmiter range -120 to -20 psi dengan menggunakan hartcom?

    mohon petunjuknya mas…

    thks

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: