вставной электромагнитный расходомер

Когда говорят про вставной электромагнитный расходомер, многие сразу представляют себе что-то универсальное, ?поставил и забыл?. Особенно в нашей сфере — обогащении руд, где потоки пульпы, взвеси, абразивные среды. Сразу скажу: главное заблуждение — что его можно воткнуть в любую трубу и он будет работать десятилетиями. На деле, если не учесть электропроводность среды, однородность потока до и после вставки, а также правильность монтажа самого сенсора, показания будут плавать, а то и вовсе выйдет из строя довольно быстро. Сам через это проходил.

Где и почему они реально нужны

В нашем деле, на магнитных обогатительных фабриках, часто возникает задача точечного контроля расхода в уже существующих трубопроводах большого диаметра. Полная замена участка на фланцевый расходомер — это остановка производства, резка, сварка. Вставной электромагнитный расходомер здесь спасает — монтаж через шаровой кран или сварную бобышку. Но ключевое слово ?точечный?. Он измеряет скорость в конкретной точке сечения, и это его ахиллесова пята.

Помню проект на одном из сибирских ГОКов. Нужно было контролировать подачу оборотной воды с хвостов в процесс магнитной сепарации. Труба старая, чугунная, диаметром 500 мм. Заказчик хотел сэкономить и поставить одну вставку. Уговорил их на две, в разных точках по диаметру, после длинного прямого участка. Почему? Потому что после насоса и двух отводов профиль скорости был искаженным. С одной сенсорной парой погрешность зашкаливала бы за 5-7%, что для расчета баланса воды неприемлемо. С двумя — удалось выйти на стабильные 2.5%, что для технологического контроля сошло.

Именно в таких технологических линиях, где применяется, например, полностью автоматическая промывочная магнитная сепарация, точный учет воды или жидкой фазы пульпы критически важен для эффективности промывки. Недостаток воды — снижение качества концентрата, избыток — перерасход энергии на перекачку и обезвоживание. Здесь вставной датчик — это часто оптимальный компромисс между точностью и ценой внедрения.

Подводные камни монтажа и калибровки

Теперь про монтаж. Казалось бы, просверлил отверстие, установил патрубок, вкрутил зонд. Ан нет. Глубина ввода — это отдельная наука. Если электрод зонда не окажется точно на нужном расстоянии от стенки, он будет ?чувствовать? не ту скорость. В инструкциях пишут ?в 1/8 диаметра трубы?. Но когда труба старая, с отложениями внутри, этот расчет летит в тартарары. Приходится чистить участок, а лучше — использовать вставку с возможностью регулировки глубины погружения уже после монтажа. Такие есть, но они дороже.

Еще один нюанс — заземление. Для классического электромагнитного расходомера заземляется трубопровод. Для вставного — сам корпус датчика должен быть надежно заземлен через монтажный узел. Если контакт плохой, набегают помехи, особенно рядом с мощными приводами сепараторов или обогатительных столов. Была история, когда показания скакали синхронно с пуском двигателя шаровой мельницы. Долго искали, оказалось — плохой контакт на заземляющей шине патрубка. Почистили контакты — все устаканилось.

Калибровка в полевых условиях — это вообще отдельный разговор. Заводская калибровка на воде — это одно. А пульпа с мелкодисперсным магнетитом — другое. Электропроводность другая, да и абразивный износ электродов со временем меняет характеристики. Идеально — калибровать по факту, весовым или объемным способом, на реальной рабочей среде. Но это редко кто делает, обычно ограничиваются вводом поправочного коэффициента из паспорта для суспензий. Это источник ошибки, но часто на него сознательно идут, потому что организация эталонного участка для калибровки на действующем производстве — та еще головная боль.

Связь с технологиями обогащения: пример из практики

Вот здесь стоит сказать про компании, которые глубоко в теме управления жидкими фазами в процессах обогащения. Возьмем, к примеру, ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии (сайт — https://www.jinken.ru). Они известны как разработчики комплексных решений для магнитной сепарации, где гидродинамика потока — один из ключевых факторов. Их полностью автоматические промывочные магнитные сепараторы и илоотделители по сути являются высокоэффективными аппаратами для разделения фаз. И для их оптимальной работы нужно точно дозировать и контролировать потоки воды на промывку, потоки пульпы на входе.

На одном из предприятий, где внедряли их оборудование — серию промывочных машин магнитной флотации, — встал вопрос о модернизации системы учета. Старые механические счетчики на воде забивались, на пульпопроводах изнашивались за неделю. Предложили схему с вставными электромагнитными расходомерами. Особенность была в средах: на входе — грубая пульпа после дробления, на линии промывки — вода с реагентами. Для абразивной пульпы выбрали модели с износостойкими электродами (тантал) и повышенной частотой возбуждения поля для компенсации возможных шумов от частиц магнетита.

Результат? Точность контроля возросла, появилась возможность тонко настраивать водо-твердое отношение в сепараторах Цзинькэнь, что в итоге дало прирост в качестве концентрата. Важный момент: сами технологи ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии не производят расходомеры, но их инженеры хорошо знают, какие параметры потоков критичны для их оборудования. И в своих рекомендациях по оснащению они часто указывают на необходимость надежного и правильно подобранного расходомерного узла, в том числе и вставного типа, особенно для реконструируемых производств.

Когда не стоит их ставить: границы применимости

Есть ситуации, где от вставного электромагнитного расходомера лучше отказаться сразу. Первое — это полностью незаполненная труба или постоянное наличие воздушных пробок. Датчик будет ?молчать? или выдавать хаотичные данные. Второе — среды с очень низкой электропроводностью, например, некоторые органические растворители или химически чистая вода. Электромагнитный принцип здесь не сработает в принципе.

Третье, и очень важное для горно-обогатительных комбинатов, — потоки с крупными включениями или волокнами. Крупный кусок породы может ударить по зонду и погнуть его или оторвать электрод. А волокна (бывает в сточных водах) могут намотаться на выступающую часть, полностью исказив картину. В таких случаях иногда смотрят в сторону ультразвуковых или вихревых вставных датчиков, но у них свои ограничения.

Был печальный опыт на фабрике по переработке техногенных отвалов. Пульпа содержала не только мелкий магнетит, но и обрывки старых тросов, куски резины. Вставной электромагнитный расходомер проработал месяц, после чего сигнал пропал. При вскрытии обнаружили, что стальной тросик намотался на нижнюю часть зонда и, вибрируя в потоке, попросту отломал один из электродов. Пришлось ставить защитную клетку перед датчиком, что, конечно, внесло дополнительное гидравлическое сопротивление и исказило профиль потока. Выходит, лечение было хуже болезни.

Взгляд в будущее: интеграция и ?умные? функции

Сейчас тренд — это интеграция любого контрольно-измерительного оборудования в общую АСУ ТП. Современные вставные электромагнитные расходомеры уже редко идут просто с аналоговым выходом 4-20 мА. Чаще это цифровой интерфейс типа HART, Profibus PA или даже беспроводной. Это удобно для построения распределенных систем на больших фабриках, где, как у той же Цзинькэнь, оборудование работает в единой технологической цепи: сепарация, промывка, флотация.

Появились функции самодиагностики. Датчик может отслеживать состояние электродов (степень загрязнения, эрозию), контролировать целостность катушки возбуждения, сигнализировать о падении электропроводности среды ниже пороговой. Для обслуживающего персонала это огромный плюс — не нужно постоянно снимать показания вручную и гадать, работает ли прибор или врет.

Думаю, что в связке с системами управления технологическими процессами, например, на том же полностью автоматическом промывочном сепараторе, такие ?умные? вставные датчики расхода позволят выйти на новый уровень оптимизации. Можно будет в реальном времени корректировать режимы промывки не просто по таймеру или косвенным признакам, а по точному балансу входящих и исходящих потоков, рассчитанному на основе данных с нескольких таких точек измерения. Это уже не далекое будущее, а то, что потихоньку внедряется на передовых предприятиях.

В итоге, возвращаясь к началу. Вставной электромагнитный расходомер — не панацея, а специфический, но очень ценный инструмент в арсенале инженера-технолога или метролога на горно-обогатительном производстве. Его успех на 90% зависит от правильного выбора места установки, монтажа и понимания физики измеряемого процесса. Если все сделать с умом, учитывая горький опыт прошлых ошибок, он станет надежным помощником, а не источником постоянных проблем и неточных данных. Главное — не верить в миф о его простоте и вседоступности.