дроссель расходомер

Когда говорят про дроссель расходомер, многие сразу представляют себе обычную сужающую диафрагму или сопло, вставленное в трубу для измерения перепада давления. Но на практике, особенно в контурах с пульсирующими или загрязненными средами — как раз в обогатительных процессах на железорудных фабриках — это упрощение может дорого обойтись. Самый частый промах — считать, что установил стандартный дроссель по каталогу, и всё будет работать вечно. Реальность куда капризнее: эрозия, отложения шлама, изменение гранулометрии пульпы — и вот уже показания плывут, а технологи теряют управление над циклом. Я не раз сталкивался с ситуациями, когда на входе в магнитный сепаратор расходомер показывал одно, а по факту сепаратор работал в неоптимальном режиме из-за забитого дросселя. И это не дефект прибора, это — непонимание среды.

Где в обогащении прячется дроссель и почему он ?нервничает?

Возьмем типичную схему мокрого магнитного обогащения. После дробления и измельчения рудная пульпа — это не вода, это абразивная взвесь с частицами разной крупности и магнитной восприимчивости. Установка дроссель расходомера на подаче в сепаратор — ключевая точка для контроля нагрузки. Но если дроссельное устройство выбрано без учета абразивности, через пару месяцев работы кромки сужающего устройства изнашиваются, геометрия меняется, и тарировка летит в тартарары. Видел на одной из фабрик, где использовали стандартные диафрагмы из нержавейки для пульпы с магнетитом. Через полгода погрешность по расходу достигала 15%, что напрямую било по извлечению. Перешли на керамические вставки — ситуация улучшилась, но появилась другая головная боль: чувствительность к крупным кускам породы, которые иногда прорываются с питанием.

Еще один тонкий момент — пульсации потока от насосов. Особенно на старых фабриках, где стоят поршневые или плунжерные насосы для подачи пульпы под давлением. Классический дроссель расходомер, рассчитанный на установившийся ламинарный или турбулентный поток, в таких условиях выдает бешеные колебания сигнала дифференциального давления. Приходится ставить демпфирующие камеры или длинные прямые участки до и после дросселя, что не всегда возможно в стесненных условиях реконструируемых цехов. Иногда проще отказаться от метода переменного перепада на критичных участках в пользу, скажем, электромагнитных расходомеров, но и у них есть свои ограничения по минимальной электропроводности пульпы.

Здесь как раз к месту вспомнить опыт китайских коллег из ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии. На их сайте jinken.ru подробно описаны технологии обогащения, где контроль параметров пульпы — основа основ. Внедряя свои полностью автоматические промывочные магнитные сепараторы, они, по сути, вынуждены были решать и задачу точного дозирования и контроля потоков на входе и выходе аппаратов. Неточность в расходе промывочной воды или исходной пульпы сразу сказывается на качестве концентрата. Думаю, их инженеры на практике прошли через все ?детские болезни? с измерительной техникой, включая капризы дроссельных устройств в агрессивных средах.

Практические ловушки: установка, обслуживание, интерпретация

В теории монтаж дросселя прост: врезался в трубу, соблюл прямые участки — и работай. На деле же, особенно при модернизации старых линий, идеальные условия — роскошь. Помню случай на фабрике в Казахстане: нужно было поставить расходомер на питание секции магнитных колонн. Место — после колена и задвижки, прямой участок всего 3 диаметра трубы вместо рекомендованных 10. Поставили по-быстрому, оттарировались на месте эмпирически. Работало сносно, пока не меняли режим работы задвижки. Как только степень ее открытия уходила от калибровочного положения, показания начинали врать. Пришлось в итоге переделывать обвязку, переносить узел учета, что влетело в копеечку простоев.

Обслуживание — отдельная песня. В системах с оборотной водой, где в пульпе может быть всякая химия от флотации, на поверхности дросселя и в отборных импульсных трубках образуются отложения. Если их не чистить регулярно, импульсные линии забиваются, и дифференциальный манометр ?залипает? на одном значении. Автоматическая продувка помогает, но не панацея. Иногда помогает установка разделительных мембранных сосудов, но это удорожает систему и добавляет точек потенциальных протечек. Самый надежный, хотя и трудоемкий способ — это регулярный ручной осмотр и промывка в рамках регламентных работ. Без этого никакая, даже самая дорогая, аппаратура не живет.

А еще есть проблема интерпретации данных. Современные системы АСУ ТП снимают показания с датчиков перепада давления, пересчитывают в расход и строят красивые графики. Но если в настройках прибора неверно заложена плотность среды, а она у пульпы, напомню, непостоянна и зависит от плотности твердого, то все эти графики — просто красивая картинка. Нужно периодически отбирать пробы и проверять калибровку ?по ведрам?. Старая добрая методика с мерной емкостью и секундомером до сих пор выручает, когда нужно проверить сомнительные показания электроники.

Связь с технологией обогащения: почему это системный вопрос

Казалось бы, дроссель расходомер — элемент КИПиА, а не обогатительного оборудования. Но в современных автоматизированных комплексах эта граница стирается. Взять, к примеру, те же аппараты от Цзинькэнь Технологии. Их полностью автоматические промывочные магнитные сепараторы и илоотделители завязаны на точную подачу и отвод потоков. Датчики расхода — это ?глаза? системы, а исполнительные механизмы (те же заслонки, насосы с ЧРП) — ?руки?. Если ?глаза? врут из-за неправильной работы дроссельного устройства, то и ?руки? работают вхолостую, тратя энергию и ухудшая технологический результат.

Компания позиционирует себя как изобретатель технологии электромагнитной сепарации-промывки и крупный производитель оборудования. Их успех в замене устаревших магнитных колонн и барабанных сепараторов во многом обязан не только новой физике процесса, но и грамотному встраиванию в технологическую цепочку, где контроль параметров каждого потока — обязательное условие. На их оборудовании, которое работает на более чем 90% магнитных рудников Китая и экспортируется в Австралию, Перу и другие страны, наверняка стоят не какие-то абстрактные расходомеры, а устройства, подобранные или адаптированные под конкретные условия работы с магнитной пульпой.

Это системный подход. Нельзя купить лучший в мире сепаратор, поставить на входе первый попавшийся дроссель из каталога и ждать рекордных показателей. Нужно рассматривать узел измерения расхода как часть технологического аппарата, который так же подвержен износу, требует специфичных материалов исполнения и своего графика обслуживания. Часто экономия на этом узле или невнимание к нему со стороны технологов оборачивается потерями, которые в разы перекрывают стоимость самого измерительного комплекса.

Альтернативы и гибридные решения: что, если дроссель не подходит?

Бывают ситуации, где от дросселя лучше отказаться. Например, на потоках с очень низким расходом или с крайне высокой вязкостью (густые шламы, хвосты после сгустителей). Там перепад давления может быть слишком мал для надежного измерения, или же дроссель будет создавать непозволительно большое гидравлическое сопротивление, требующее увеличения мощности насосов. В таких случаях смотрят в сторону вихревых, ультразвуковых или кориолисовых расходомеров. Но и у них есть свои ахиллесовы пяты: вихревые — чувствительны к вибрациям, ультразвуковые — к пузырькам воздуха и взвеси, кориолисовые — дороги и требовательны к монтажу.

Иногда работает гибридный подход. На одной фабрике видел решение: на основном потоке питательной пульпы стоит электромагнитный расходомер для оперативного контроля, а для периодической точной поверки и тарировки в байпасную линию врезан калибровочный дроссель расходомер с высокоточным дифманометром. Раз в смену поток переключают на байпас, снимают эталонные показания и корректируют поправочный коэффициент для основного прибора. Трудоемко, но дает очень хорошую точность в долгосрочной перспективе и позволяет отслеживать износ основного расходомера.

Выбор всегда — компромисс между точностью, надежностью, стоимостью и ремонтопригодностью. В условиях удаленного рудника, как в Либерии или Камеруне, куда, кстати, тоже поставляет оборудование ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, фактор ремонтопригодности и доступности запасных частей может перевесить. Простой дроссель из износостойкой керамики или карбида вольфрама, который можно механически очистить и который не содержит сложной электроники, может оказаться надежнее на десятилетие, чем самый навороченный цифровой прибор, который некому и нечем починить на месте.

Выводы, которые не пахнут теорией

Так что же, дроссель расходомер — это архаика? Вовсе нет. Это рабочий инструмент, который в своих нишах незаменим. Его сила — в простоте принципа, относительной дешевизне и возможности работы в тяжелых условиях. Его слабость — в зависимости от состояния среды и необходимости грамотного применения. Ключ — в понимании того, что ты измеряешь. Не ?расход жидкости?, а ?расход пульпы с твердым 40%, плотностью 1.8 г/см3, содержащей магнетит и кварц, с пульсациями от поршневого насоса?. Когда спецификация звучит так, выбор сужающего устройства, его материала, конфигурации и схемы обслуживания перестает быть гаданием по каталогу и становится инженерной задачей.

Опыт таких компаний, как Цзинькэнь, которые выросли на решении практических задач обогащения, это подтверждает. Их оборудование работает по всему миру не потому, что в нем стоят какие-то волшебные датчики, а потому, что вся система — от дробилки до узела учета концентрата — проектируется с учетом реальных, а не идеальных условий работы. И дроссель расходомер в этой системе занимает свое законное место, но только тогда, когда он правильно выбран, установлен и обслуживается. В противном случае он превращается из измерительного прибора в источник технологических проблем и постоянной головной боли для обогатителей. А в нашей работе и так хватает сложностей, чтобы создавать их себе самим непродуманным выбором железа.