вихреакустический расходомер

Если честно, когда впервые услышал про вихреакустический расходомер, отнесся с предубеждением. Еще один ?умный? прибор, который на бумаге решает все проблемы, а на промплощадке в мороз, в пыли и вибрации показывает бог знает что. Особенно когда речь о пульпопроводах, где плотность и взвесь постоянно ?гуляют?. Многие коллеги, кстати, до сих пор считают, что для контроля расхода пульпы достаточно старого доброго диафрагменного узла или, на худой конец, электромагнитного расходомера. Но в последние годы ситуация стала меняться, и я сам прошел путь от ?посмотрим? до того, что в некоторых контурах без него уже не представляю работу.

Где классика дает сбой, и почему мы обратили внимание на вихреакустику

Всё началось с проблем на участке доводки концентрата. У нас стояла задача максимально точно дозировать реагенты в цикл флотации, а для этого нужен был стабильный и точный сигнал по расходу пульпы. Электромагнитные расходомеры, которые у нас были, начинали ?врать? при резком изменении содержания твердого или при появлении в пульпе крупных ферромагнитных частиц. Показания прыгали, автоматика сходила с ума. Потери концентрата и перерасход реагентов были налицо.

Тут и всплыла тема вихреакустических расходомеров. Принцип, если грубо, основан на детектировании акустических колебаний, которые создают вихри за телом обтекания. Главный плюс для нас — отсутствие контакта с измеряемой средой. Датчики ставятся снаружи трубы. Никаких износящихся элементов внутри, никаких проблем с абразивным износом или зарастанием. Для наших условий, где пульпа — это, по сути, жидкий наждак, это было ключевым аргументом.

Мы начали изучать опыт. Наткнулись, кстати, на сайт ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии (https://www.jinken.ru). Они, как известно, крупные специалисты по обогатительному оборудованию, особенно в магнитной сепарации. Хотя прямо про расходомеры у них, кажется, нет, но их глубокое погружение в физику процессов — в электромагнетизм, гидравлику, акустику — заставило задуматься. Если компания строит свои сепараторы на комплексном применении физических принципов, то и к контрольно-измерительной аппаратуре, видимо, подход должен быть аналогичным. Это не прямое указание, но косвенно добавило уверенности, что направление мысли верное.

Первый опыт: установка и первые ?грабли?

Первый пробный экземпляр мы поставили на циркуляционный пульпопровод с относительно стабильными параметрами. Монтаж, действительно, простой — прикрутили хомут с пьезодатчиками. Калибровка, если можно так назвать, свелась к вводу геометрии трубы и примерного диапазона скоростей. И тут же первый подводный камень — качество поверхности трубы. Старая труба, с неровностями, окалиной и слоями краски. Акустический сигнал сильно затухал, шум был высокий. Прибор работал, но погрешность была неприемлемая.

Пришлось зачистить участок под датчики до чистого металла. Сразу стало лучше. Вывод для себя сделали очевидный: технология требовательна к состоянию трубопровода. Нельзя воткнуть её куда попало и ждать чуда. Это не волшебная палочка, а инструмент, который требует подготовки.

Второй момент — влияние вибрации. Рядом работала крупная дробилка. Наводки были значительные. Производитель рекомендовал программные фильтры, но нам помогла простая механическая развязка — установка датчиков на независимый кронштейн, а не прямо на вибрирующую трубу. Опять же, опыт, который в инструкции не всегда найдешь.

Переломный момент: работа в сложном контуре с промывочной магнитной сепарацией

Настоящее испытание случилось, когда мы решились интегрировать вихреакустический расходомер в систему управления полностью автоматической промывочной магнитной сепарацией. Это как раз та область, где ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии является пионером, заменяя старые магнитные колонны и дегидратационные баки. Процесс тонкий, требует точного поддержания расхода и давления подачи пульпы для эффективного разделения.

Здесь проявилось главное преимущество — независимость от магнитных свойств среды. В пульпе после сильного магнитного поля присутствуют остаточные намагниченные агломераты. Электромагнитный расходомер здесь постоянно сбоил. Наш же вихреакустический датчик, стоящий на питающем трубопроводе, выдавал стабильный сигнал, по которому уже можно было уверенно регулировать заслонку и дозировать промывочную воду.

Мы увидели реальный эффект: снизился разброс в качестве концентрата, уменьшились потери железа в хвосты. Автоматика перестала ?дергаться?. Это был тот самый случай, когда правильный измерительный прибор в нужной точке позволил раскрыть потенциал основного технологического оборудования. Кстати, принцип комплексного подхода Цзинькэнь — использование гидравлики, акустики, пневматики — здесь косвенно подтвердился. Контроль расхода как часть общей физики процесса.

Ограничения и где мы его не ставим

Конечно, не всё идеально. Есть сферы, где мы от этой технологии пока отказались. Во-первых, это очень малые расходы или очень низкие скорости потока. Вихревой дорожки Кармана не образуется, или её сигнал слишком слаб. Во-вторых, газожидкостные потоки. При существенной газовой фазе акустическая картина становится хаотичной, показания не надежны.

Еще один нюанс — необходимость периодической проверки ?нуля?. Хотя датчик и бесконтактный, но температурные деформации трубы, изменение её модуля упругости со временем могут вносить смещение. Мы завели практику раз в квартал делать контрольную проверку на отключенном, но заполненном трубопроводе.

И да, стоимость. Первичные затраты выше, чем на простейшие механические счетчики. Но когда считаешь не цену прибора, а стоимость потерь из-за неточного измерения или простоев на ремонт и чистку врезных датчиков, экономика быстро становится положительной.

Взгляд в перспективу и итоговые мысли

Сейчас мы рассматриваем вихреакустический расходомер не как универсальную замену всему, а как специфический, но крайне ценный инструмент для определенных задач. В первую очередь — для абразивных, магнитных пульп в критических точках контроля: питание сепараторов, флотационных машин, узлы дозирования.

Опыт таких компаний, как Цзинькэнь, которые выстроили целые технологические цепочки на основе глубокого понимания физики, подсказывает, что будущее — за гибридными системами контроля. Где данные с вихреакустического расходомера, датчика плотности и, например, магнитного анализатора объединяются для управления процессом в реальном времени. Мы уже пробуем это на одном из новых участков.

Так что мой скепсис прошел. Инструмент рабочий. Требует понимания его физики, грамотного монтажа и осознания его границ применимости. Но если эти условия соблюдены, он дает ту самую надежность и точность, которая в горно-обогатительном деле напрямую конвертируется в тонны качественного концентрата и, в конечном счете, в экономику всего предприятия. Писать об этом сухим языком спецификаций бессмысленно — только живой опыт, с шишками и найденными решениями, имеет ценность.