Lumpur ditemukan dalam banyak industri proses, dan mengukur laju aliran lumpur seringkali menantang karena berbagai alasan, termasuk perubahan konstan dalam ukuran dan volume padatan terperangkap, kerapatan yang bervariasi, aliran laminar, dan kecepatan tinggi yang sering diperlukan untuk menjaga padatan terperangkap dalam larutan.
Aplikasi pengukuran lumpur umum, tantangan
Beberapa aplikasi pengukuran lumpur umum dan tantangannya meliputi:
Kertas dan pulp, dengan konsistensi tipikal 3,6% padatan di pintu masuk mesin kertas dalam proses sulfat, yang merupakan yang paling umum untuk produksi pulp kimia karena juga menghasilkan pulp yang lebih kuat daripada proses pulp mekanis.
Logam dan pertambangan dengan kandungan padatan 5% hingga 8% dalam banyak aliran, termasuk kandungan padatan tinggi lebih dari 50% dalam jalur limbah pabrik konsentrator tembaga.
Injeksi kimia untuk minyak dan gas serta petrokimia, di mana reaksi menambahkan sinyal aliran yang bising.
Aplikasi fracking memerlukan akurasi 0,25% dari campuran air dan pasir yang dipompa ke dalam lubang sumur untuk mengurangi tantangan sumur.
Pengolahan air limbah dan larutan garam, di mana konduktivitas tinggi dari larutan garam, dikombinasikan dengan sekitar 10% padatan, menghasilkan variasi yang tinggi dalam pengukuran aliran.
Untungnya, sebagian besar lumpur berbasis air dan oleh karena itu merupakan fluida konduktif, sehingga cocok untuk pengukuran aliran non-intrusif menggunakan magnetic flow meters atau magmeters. Teknologi pengukuran ini adalah salah satu dari sedikit teknologi yang mampu mengukur aliran dalam aplikasi aliran turbulent dan laminar.
Magmeters terdiri dari pemancar dan sensor yang bersama-sama mengukur aliran. Sensor magmeter ditempatkan secara inline dan mengukur tegangan induksi yang dihasilkan oleh fluida saat mengalir melalui pipa. Pemancar mengambil tegangan yang dihasilkan oleh sensor, mengonversi tegangan menjadi pengukuran aliran, dan mengirimkan pengukuran aliran tersebut ke sistem host.
Mengukur aliran dari bubur kertas, larutan garam, atau bijih tambang menggunakan magmeters—termasuk yang dilengkapi dengan pelat impingement untuk melindungi pelapis dan elektroda meter—partikulat dalam aliran lumpur dapat mengakibatkan pembacaan yang tidak stabil. Masalah ini dan masalah lain dapat diatasi dengan pemilihan magmeter yang tepat untuk setiap aplikasi.
Mengelola sinyal yang tidak stabil dalam pengukuran aliran lumpur
Pembacaan magmeter yang tidak stabil dan tidak akurat sering terjadi karena serpihan yang terperangkap dalam fluida memengaruhi sensor elektroda dan menyebabkan lonjakan milivolt, yang kemudian diinterpretasikan sebagai lonjakan aliran. Pipa fiberglass sering digunakan dalam layanan larutan garam atau kimia, dan cenderung menciptakan arus statis yang tinggi dalam aplikasi, yang seperti masalah impingement partikel, memengaruhi integritas pengukuran. Saat menggunakan magmeter standar, sinyal noise ini yang diukur oleh elektroda sulit untuk dipisahkan dari sinyal aliran secara konsisten dan akurat.
Metode tradisional kompensasi untuk jenis noise ini adalah memperpanjang waktu redaman sinyal aliran, yang dilakukan di pemancar. Karena sifat sinyal lumpur ini, tidak jarang melihat waktu redaman 30 hingga 60 detik. Teknik ini menghasilkan nilai laju aliran yang stabil, tetapi tidak baik untuk kontrol real-time. Untuk banyak proses aliran, waktu mati proses seringkali kurang dari satu detik, sehingga meredam hingga sebesar ini berarti kontrol merespons perubahan yang terjadi beberapa siklus sebelumnya, yang dapat menyebabkan operasi yang tidak stabil dari sistem kontrol.
Jenis operasi yang tidak stabil ini seringkali mengakibatkan osilasi katup kontrol, produktivitas yang berkurang, dan waktu henti. Bahkan dengan penerapan redaman baik di pemancar maupun sistem kontrol, dalam banyak kasus masih terlalu banyak noise untuk mengatur proses secara efektif.
Dalam satu contoh pabrik bubur kertas, ketika masalah berada pada titik terburuknya, fasilitas terpaksa mematikan kontrol otomatis sepenuhnya dan menggerakkan katup kontrol secara manual, yang tidak hanya mengakibatkan kinerja buruk, tetapi juga penggunaan waktu operator yang tidak efektif.
Teknologi pengukuran canggih dalam aksi: aplikasi material kemasan
Pendekatan yang lebih baik untuk mengukur laju aliran slurryDi salah satu contoh pabrik bubur kertas, ketika masalah berada pada titik terburuknya, fasilitas terpaksa mematikan kontrol otomatis sepenuhnya dan menggerakkan katup kontrol secara manual, yang tidak hanya mengakibatkan kinerja buruk, tetapi juga penggunaan waktu operator yang tidak efektif.
Dengan menganalisis lebih dari 200 sampel kebisingan lingkungan kasar dunia nyata selama pengembangan, dan memanfaatkan kemampuan mikroprosesor yang ditingkatkan, tim pengembangan magmeter dapat mengidentifikasi persyaratan untuk pemrosesan digital yang lebih canggih dalam transmitter, termasuk pemrosesan aktif sinyal untuk mengidentifikasi dan mengabaikan outlier yang disebabkan oleh impingement partikel.
Dalam teknologi: Peningkatan meter aliran magnetik
Transmitter canggih ini disertakan dalam pembelian magmeter baru, dan dapat dipasang ulang pada instalasi yang sudah ada. Ini mencakup tiga profil kebisingan proses, dua frekuensi gulungan, penyetelan nol, dan lima mode pemrosesan sinyal yang telah dikonfigurasi sebelumnya berdasarkan waktu rata-rata, tingkat kebisingan proses, faktor kebisingan proses/toleransi, waktu pemindaian, dan batas waktu rata-rata berjalan. Ada juga mode pemrosesan sinyal "kustom" keenam yang sepenuhnya dapat disesuaikan yang dapat spesifik pengguna berdasarkan aplikasi. Dukungan teknis tersedia untuk membantu penyetelan halus dan pengembangan konfigurasi kustom.
Salah satu cara untuk mengurangi efek nois adalah dengan meningkatkan daya sinyal yang dihasilkan oleh sensor, seperti meningkatkan daya dari 0,5 ampere dengan desain lama menjadi 2 ampere dalam desain terbaru. Namun, peningkatan daya sinyal hanya memecahkan satu aspek dari masalah pengukuran, yaitu sinyal berisik, tanpa sepenuhnya mengatasi tantangan dari serpihan atau lonjakan yang disebabkan oleh proses lainnya.Sensor meter tersebut dirancang tanpa hambatan dan tanpa bagian yang bergerak, sehingga ideal untuk mengukur slurries konduktif, di mana hal ini meminimalkan pemeliharaan dan perbaikan. Tidak adanya bagian yang bergerak atau hambatan juga berarti tidak ada kegagalan mekanis atau penumpukan material, memberikan tingkat keandalan yang tinggi.
Diagnostik terbenam semakin penting di berbagai industri. Mengimplementasikan perangkat pengukuran yang dapat memberikan wawasan tentang kondisi instalasi, kondisi proses, dan kesehatan perangkat adalah kunci utama untuk pemeliharaan prediktif. Kemampuan verifikasi meter pintar menyediakan diagnostik ini dengan pemberitahuan waktu nyata, memberitahukan pemeliharaan tentang masalah sebelum mengakibatkan masalah terkait proses apa pun. Diagnostik meliputi indikasi pipa kosong, aliran balik, dan saturasi elektroda—serta kesalahan grounding dan kabel, bersama dengan masalah lainnya.
Mengirimkan variabel diagnostik, variabel sekunder yang dapat dipilih pengguna (seperti suhu elektronik, aliran total, atau salah satu dari 16 variabel lain yang tersedia), dan informasi lain ke induk—seperti sistem kontrol atau manajemen aset—memerlukan protokol komunikasi digital. HART (dari FieldComm Group) adalah salah satu pilihan, dan itu disusun di atas sinyal pengukuran aliran 4-20mA.
Keuntungannya adalah menjadi protokol perangkat lapangan yang paling banyak digunakan di industri proses, sehingga banyak sistem induk mendukung protokol ini. Untuk yang tidak mendukung, konverter protokol tersedia untuk mengonversi sinyal HART menjadi sinyal diskrit dan 4-20mA, memastikan kompatibilitas dengan semua sistem induk.
Pengguna akhir harus mencari baris magmeter dengan berbagai ukuran, seperti 3 - 36 inci (80 - 900 mm), dengan akurasi ±0,25% standar dan konfigurasi opsi akurasi tinggi ±0,15%, untuk menangani sebagian besar aplikasi.
Teknologi pengukuran canggih dalam aksi: aplikasi material kemasan
Sebelum memasang slurry magmeter, sinyal aliran dari meteran bervariasi antara nilai sebanyak 150L/menit hingga nilai sebanyak 10L/menit. Setelah pemasangan slurry magmeter baru, pengurangan redaman berkurang dari 15 menjadi hanya tiga detik. Ketika dikombinasikan dengan kemampuan pemrosesan sinyal dalam pemancar, ini menghasilkan sinyal yang jauh lebih stabil, dengan pengukuran yang diamati lebih mewakili aliran lumpur yang sebenarnya.
Proses kontrol yang ditingkatkan, yang dimungkinkan oleh pembacaan aliran lumpur yang ditingkatkan, tidak hanya mendukung deteksi perubahan penting dalam operasi, tetapi juga membantu perusahaan menghindari pekerjaan ulang akibat pemberian bahan yang salah, yang memengaruhi kualitas bahan kemasan.
Aplikasi industri bubur kedua, kali ini di Swedia, mengalami osilasi proses yang berlebihan. Selain aus berlebih pada katup kontrol akibat seringnya gerakan, seringkali perlu untuk beralih dari kontrol loop tertutup ke kontrol manual dalam banyak kasus. Dengan pemasangan slurry magnetic flow meter baru di pabrik Swedia ini, personel pabrik dapat secara konsisten beroperasi dalam mode kontrol loop tertutup otomatis, yang menghasilkan peningkatan produktivitas, penggunaan bahan baku yang lebih sedikit, dan lebih sedikit gangguan proses.
Teknologi pengukuran canggih dalam aksi: aplikasi pertambangan
Perbaikan serupa dapat ditemukan di industri lain, termasuk tambang emas di Amerika Selatan di mana slurry magmeter dipasang pada jalur distribusi bubur mineral. Sebelum pemasangan, penyeimbangan beban otomatis dari beban sirkulasi (rasio material kasar yang kembali ke pabrik dibandingkan dengan material halus) tidak mungkin dilakukan dan harus dilakukan secara manual untuk memperhitungkan faktor-faktor penyesuaian. Penyesuaian manual ini sering kali tidak tepat atau tidak dilakukan tepat waktu, menyebabkan pekerjaan ulang yang signifikan. Variabilitas aliran lumpur yang luas juga membuat manajemen pH proses menjadi sulit, yang mengakibatkan penurunan produksi karena alasan keamanan. Setelah pemasangan slurry magnetic flow meter, tanggapan waktu nyata terhadap perubahan laju aliran sekarang tersedia. Hal ini meminimalkan pekerjaan ulang yang diperlukan dan meningkatkan throughput, sebagian besar karena penyeimbangan massa otomatis sekarang dilakukan secara real time.
Teknologi magmeter canggih meningkatkan akurasi, kemampuan pengendalian, throughput
Cerita sukses serupa—dengan peningkatan signifikan dalam akurasi, kemampuan pengendalian, dan throughput—dapat ditemukan di berbagai industri di mana sinyal magmeter yang bising diamati, terutama dengan lumpur. Meskipun pengukuran aliran lumpur terus menjadi tantangan, terutama di lingkungan yang sangat konduktif atau abrasif ketika pembacaan aliran digunakan untuk kontrol loop tertutup, sebagian besar aplikasi ini dapat diatasi dengan teknologi magmeter modern.
Menggunakan teknologi canggih ini dengan cara yang dapat dikonfigurasi dan disesuaikan memberikan variabilitas rendah dari pembacaan aliran, memberdayakan personel untuk menjalankan pabrik mereka lebih dekat dengan batas operasi. Ini juga memberikan kontrol loop tertutup otomatis yang ditingkatkan, stabilitas proses yang lebih baik, dan peningkatan throughput—bersama dengan lebih sedikit aus dan robek pada peralatan di berbagai rentang aliran, profil, dan rentang.
