вихревой электромагнитный расходомер

Когда говорят про вихревой электромагнитный расходомер, многие сразу думают о стандартных электромагнитных расходомерах для воды или пульпы. Но это не совсем так, и в этом кроется частая ошибка. В нашем деле, связанном с обогащением, особенно на магнитных железорудных предприятиях, где мы постоянно имеем дело с абразивными суспензиями, магнитными концентратами и сложными двухфазными потоками, классические модели часто отказывают. Вихревой электромагнитный расходомер здесь — это попытка решить проблему измерения в условиях сильного загрязнения электродов и переменной электропроводности среды. Но из своего опыта скажу: не все так однозначно, и слепо верить паспортным данным — прямой путь к ошибкам в учете продукта.

Где теория сталкивается с практикой на промывочных сепараторах

Вот смотрите. Мы внедряли систему автоматического контроля расхода оборотной воды и пульпы на линии с полностью автоматической промывочной магнитной сепарацией. Заказчик — один из крупных комбинатов, который как раз использует оборудование от ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии. Их сайт хорошо описывает принцип работы их сепараторов, где ключевое — это точное дозирование воды для промывки. Казалось бы, идеальное место для электромагнитного расходомера. Поставили стандартные. И начались проблемы.

Пульпа после дробления и измельчения содержала не просто мелкие частицы магнетита, а еще и шлам, который постепенно, буквально за несколько суток, налипал на внутреннюю поверхность измерительной трубы и, что критично, на электроды. Показания начинали ?плыть?. Тут и пришла мысль попробовать вихревой принцип. Идея в том, что он косвенно измеряет скорость потока по частоте вихрей, срывающихся с обтекаемого тела, а не по напряженности магнитного поля, наведенному на электродах. Меньше чувствительность к налипанию — звучит здорово.

Но и здесь подвох. Само тело обтекания — тот самый ?стержень?, вокруг которого формируются вихри Кармана, — тоже подвержено абразивному износу и вибрациям. На одной из линий с перемешивающей промывочной магнитной сепарацией, где гидродинамика потока нестабильна из-за работы мешалок, мы получили сильный шум сигнала. Частота вихрей начинала хаотично меняться не из-за изменения расхода, а из-за кавитации и турбулентности. Пришлось долго возиться с местом установки, выносить его за зону прямого воздействия мешалки, что не всегда возможно по технологии.

Опыт с автоматическими илоотделителями и ложные срабатывания

Другой интересный кейс — интеграция с полностью автоматическими электромагнитными илоотделителями. Здесь задача — точно знать момент, когда нужно сбросить шлам, основываясь в том числе на изменении расхода или плотности потока через аппарат. Мы пробовали поставить вихревой расходомер на выходную магистраль. Логика: если сепаратор забивается шламом, проток уменьшается, вихревая частота падает — даем команду на промывку.

На бумаге схема работала. На практике же, когда в потоке появлялись крупные, случайные агломераты шлама или куски породы (бывает и такое), они не меняли средний расход кардинально, но, проходя мимо тела обтекания, вызывали резкий единичный скачок частоты. Контроллер интерпретировал это как кратковременное падение потока и давал ложную команду. Получили холостые срабатывания, перерасход промывочной воды и сбой графика. Пришлось вводить сложный алгоритм усреднения и анализа тренда, а не мгновенных значений. Это, кстати, хорошо описано в материалах от Цзинькэнь — они делают акцент на стабильности процесса, и наш косяк с ложными срабатываниями как раз эту стабильность нарушал.

Из этого вынес урок: для таких сред, возможно, лучше комбинированная система. Например, вихревой датчик для основного измерения, но с дублирующим, пусть и менее точным, но более надежным в плане забивания, методом — скажем, по перепаду давления на сужающем устройстве, которое хотя бы можно механически прочистить без остановки линии. Хлопотно, но надежнее.

Проблема калибровки в полевых условиях

Это, пожалуй, самый больной вопрос. Заводская калибровка вихревого электромагнитного расходомера обычно проводится на воде. А у нас — пульпа с массовой концентрацией твердого до 60-65%, да еще и с магнитными свойствами. Как это влияет на формирование вихрей? Теоретически, частота должна зависеть только от скорости и геометрии. Но на деле вязкость среды меняется, а частицы магнетита могут влиять на локальную гидродинамику вокруг тела обтекания.

Однажды мы пытались сделать полевую калибровку ?дедовским? способом — методом контрольных объемов. Останавливали поток, замеряли время наполнения известной емкости. Трудоемко, грязно, и главное — ты никогда не уверен, что в рабочий момент условия те же. Полученные поправочные коэффициенты работали неделю, а потом снова расходились. Видимо, из-за изменения гранулометрического состава сырья. Компания ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, как крупный производитель обогатительного оборудования, в своих процессах, наверное, сталкивается с подобным, но их решения заточены под оптимизацию сепарации, а не под расходометрию. Это смежные, но разные задачи.

В итоге пришли к выводу, что для критически важных точек учета, например, при подаче пульпы в голову процесса или при учете конечного концентрата, нужна не калибровка, а принципиально иная, более прямая методика. Возможно, бесконтактная ультразвуковая, но там свои сложности с неоднородностью среды.

Случай на экспортном проекте в Либерии

Интересный опыт был на одном из зарубежных проектов, куда, кстати, поставлялось оборудование Цзинькэнь. Климатические условия — высокая влажность, температура, агрессивная атмосфера. Мы устанавливали электромагнитный вихревой расходомер на линию подачи промывочной воды (уже относительно чистой) к пневматической промывочной магнитной сепарации. Казалось бы, легкие условия.

Но не учли качество самой воды. Она была с повышенным содержанием солей и взвесей, которые откладывались не на электродах (их тут нет), а на самом теле обтекания и на пьезоэлектрическом датчике, который как раз и считывает колебания давления от вихрей. Образовался твердый микрослой налета, который изменил геометрию тела и притупил чувствительность сенсора. Расходомер начал хронически занижать показания. Обнаружили не сразу, только когда заметили дисбаланс в водопотреблении цеха. Чистка помогла, но вопрос периодичности обслуживания встал ребром. В паспорте такого нет — там все идеально.

Этот случай заставил задуматься о материале исполнения. Нержавейка — не панацея. Возможно, для таких условий нужны специальные покрытия или более гладкие материалы, снижающие адгезию отложений. Но это удорожает проект, а заказчики часто экономят на ?второстепенных?, как им кажется, датчиках.

Мысли вслух: будущее или нишевое решение?

Так что же, вихревой электромагнитный расходомер — это тупик для горно-обогатительной отрасли? Думаю, нет. Это просто очень специфичный инструмент. Он не универсален. Его сила — в работе с относительно чистыми, но электропроводящими жидкостями, где есть риск загрязнения, но нет сильной абразивности и резких пульсаций. Например, для контроля расхода реагентов или циркуляционной воды в некоторых контурах.

В контексте же технологий, которые продвигает Цзинькэнь — а это комплексная оптимизация процесса обогащения с помощью автоматических промывочных, флотационных и сепарационных машин — точный и надежный учет потоков критически важен. Но, на мой взгляд, здесь нужен системный подход. Не просто вставить датчик в трубу, а проектировать измерительный участок как часть технологии: с условиями стабилизации потока, с возможностью легкого обслуживания, с резервным каналом измерения.

Возможно, следующим шагом станет интеграция датчиков непосредственно в конструкцию самих сепарационных аппаратов. Чтобы производитель, такой как Цзинькэнь, поставлял уже укомплектованные узлы с предустановленными и настроенными под конкретную среду измерительными системами. Это снизило бы головную боль для обогатителей на местах. Пока же приходится экспериментировать, ошибаться и набивать шишки, понимая, что идеального расходомера для всех случаев, увы, не существует. Главное — четко знать границы применимости каждого метода и не ждать от него чуда.