безнапорные расходомеры

Когда говорят про безнапорные расходомеры, многие сразу представляют себе что-то простое — лоток, канал, ультразвуковой датчик сверху, и всё. Но на практике, особенно в нашей сфере обогащения, это одна из самых капризных штук. Ошибка в выборе или установке может стоить тонн неучтенного концентрата или пульпы. Самый частый промах — считать, что раз поток самотечный, то и замерять его просто. Как бы не так. Взять хотя бы наши хвосты или оборотную воду — суспензия, взвесь, пульпа с меняющейся плотностью. Стандартный ультразвук тут часто врет, особенно если на поверхности пена или взвесь оседает неравномерно. Приходилось сталкиваться, когда погрешность доходила до 15-20%, и это на критичных участках, где идет учет продукта. Поэтому сейчас я к безнапорным расходомерам отношусь не как к простому измерителю, а как к системе, которую нужно подстраивать под конкретную грязь в трубе, в нашем случае — в лотке или канале.

Где в обогащении без них не обойтись

В нашем цехе, если говорить о переделе магнитного обогащения, ключевых точек несколько. Первая — подача исходной пульпы на сепарацию. Здесь важен не столько абсолютный объем, сколько его стабильность. Резкий скачок расхода — и сепаратор, даже самый современный, вроде полностью автоматической промывочной магнитной сепарации от ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, не успевает перестроиться, падает качество концентрата. Мы ставили безнапорные расходомеры как раз на входе в такие аппараты, чтобы цепь АСУТП могла подкручивать питание насосов. Но сразу наткнулись на проблему: пульпа с высоким содержанием магнетита сильно затемнена, а если еще и крупные частицы — обычный ультразвуковой сигнал частично поглощается и рассеивается. Пришлось экспериментировать с частотой датчиков и углом установки.

Вторая критичная точка — отвод хвостов и промывочной воды. Вот здесь учет по воде — это прямые потери. Раньше ставили простые замерные лотки с визиркой, но оператор не может дежурить 24/7. Автоматика нужна. И вот здесь мы пробовали разные варианты: радарные, ультразвуковые, даже комбинированные датчики уровня с замером скорости по допплеровскому принципу. Самый удачный для наших условий, с высоким содержанием мелкодисперсной взвеси, оказался радарный бесконтактный. Он меньше ?пугается? пены и перемен в плотности среды. Но и его пришлось калибровать по реальному объему пролива, а не по паспортным таблицам.

И третье, о чем часто забывают, — это внутренние рециклы. Например, оборотная вода с промывок или сгустителей. Кажется, ну что там мерить, она же возвращается в процесс. Но если не контролировать баланс воды в системе, можно получить либо перерасход свежей воды, либо загустевание пульпы на критичных стадиях. Мы на одном из проектов для зарубежного рудника, куда поставлялось оборудование Цзинькэнь, как раз столкнулись с тем, что автоматическая система дозирования флокулянта на сгустителе работала некорректно из-за неточного замера расхода возвращаемой осветленной воды. Оказалось, что безнапорный расходомер на открытом канале был установлен слишком близко к повороту, и там возникали вихри, искажающие картину уровня. Пришлось перекладывать лоток на прямой участок, что в условиях действующего цеха было целой эпопеей.

Подводные камни монтажа и эксплуатации

Теория гласит: установил датчик, ввел геометрию лотка, получил расход. В жизни все сложнее. Возьмем монтаж. Для корректной работы большинства безнапорных расходомеров нужен участок спокойного, ламинарного потока до и после точки замера. На практике в цехе свободного места нет, все коммуникации уже смонтированы. Ставишь где придется, а потом удивляешься нестабильным показаниям. Один раз на старом участке мы поставили датчик после резкого сужения — показания всегда были завышены. Пока не сделали контрольный замер ведрами и секундомером, не поверили, насколько велика ошибка.

Еще один бич — это налипание и зарастание. В наших пульпах, особенно после флотации или с добавками реагентов, на стенках лотка и на самом датчике (если он контактный) быстро образуется налет. Ультразвуковой преобразователь покрывается липким слоем — и его чувствительность падает. Приходится закладывать регулярную очистку в регламент, что часто забывается. Бесконтактные радарные датчики в этом плане выигрывают, но они и дороже, и для узких лотков могут быть избыточны.

Калибровка — это отдельная песня. Заводская калибровка на чистой воде для наших условий почти бесполезна. Приходится делать ее ?в поле?. Мы используем метод контрольных проливов — перекрываем поток, направляем его на время в мерную емкость, засекаем время, высчитываем реальный средний расход и подгоняем коэффициенты в преобразователе. Работа грязная, долгая, но без нее показаниям верить нельзя. Особенно это важно для узлов учета, где ведется технико-экономическая отчетность. Помню, как на одном из предприятий, использующих оборудование ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии для промывочной магнитной сепарации, спор между цехами шел именно из-за расхода пульпы, и только полевая калибровка двух расходомеров на входе и выходе контура помогла найти истину — один из датчиков ?врал? из-за неправильной настройки на формулу расчета расхода для трапецеидального лотка.

Связь с автоматикой процесса: не просто для отчетности

Современное обогатительное оборудование, такое как полностью автоматические промывочные магнитные сепараторы или илоотделители, завязано на обратную связь по многим параметрам. Расход питающей пульпы — один из ключевых. Сигнал с безнапорного расходомера идет в контроллер, который может, например, регулировать скорость питающего насоса или положение регулирующей заслонки. Но здесь есть нюанс: скорость реакции. Если датчик выдает зашумленный, ?дрыгающий? сигнал (а при нестабильном потоке с пузырями и взвесью так и бывает), то система регулирования начнет дергаться, что только ухудшит процесс.

Приходится настраивать фильтрацию сигнала в самом преобразователе — вводить усреднение по времени. Но и тут важно не переборщить: слишком сильное усреднение сделает систему инерционной, она не будет успевать реагировать на реальные колебания. Опытным путем для наших потоков пульпы после шаровых мельниц мы вывели оптимальное время усреднения около 10-15 секунд. Этого хватает, чтобы отсечь случайные всплески, но не потерять тренд.

Интересный кейс был связан с внедрением пневматической промывочной магнитной сепарации. Там важна интенсивность подачи промывочной воды под давлением, которая измеряется напорными расходомерами. Но общий баланс воды в узле, приток и сток по открытым каналам, контролировался как раз безнапорными расходомерами. И когда мы попытались завязать их показания в единый контур регулирования с напорными, получили конфликт: разные принципы измерения, разная динамика отклика. В итоге пришлось разделить контуры: быстрые регулировки по напорным датчикам, а долгосрочный баланс и учет — по безнапорным, с коррекцией раз в смену оператором. Не идеальная автоматика, но работающая.

Мысли вслух о выборе и будущем

Сейчас на рынке много предложений, от простых ультразвуковых до сложных радарных систем с встроенной логикой для сложных сред. Выбор зависит от задачи. Для простого контроля уровня в аварийном лотке хвостов сойдет и недорогой ультразвук. Для узла коммерческого учета концентрата или для точного управления процессом, где стоит оборудование уровня Цзинькэнь, уже нужно смотреть в сторону более надежных и стабильных решений, возможно, с возможностью компенсации по плотности, если она сильно плавает.

Лично я присматриваюсь к системам, которые комбинируют несколько методов измерения — например, замер уровня и скорости потока в разных точках сечения. Это должно повысить точность при неравномерном профиле скорости, что в открытых каналах случается сплошь и рядом. Но цена вопроса пока высока, и для большинства наших задач окупаемость сомнительна.

Главный вывод, который я для себя сделал: безнапорный расходомер — это не ?поставил и забыл?. Это живой прибор, который существует в симбиозе со своей средой. Его нужно правильно выбрать под конкретную пульпу, грамотно смонтировать, регулярно обслуживать и периодически перепроверять ?дедовскими? методами. Только тогда его показаниям можно доверять. А в нашей работе, будь то на китайском руднике или на проекте в Либерии, доверие к данным — это основа для принятия решений, от которых зависит и выход концентрата, и его качество, и в конечном счете — экономика всего предприятия. Поэтому мелочей здесь нет.