лопастной расходомер

Вот о чём часто забывают, когда речь заходит о лопастных расходомерах на магнитных фабриках: многие считают их простейшим, почти примитивным вариантом для грязных пульп. И в этом кроется главная ошибка. Да, конструктивно — это вращающаяся лопасть в трубе, но её поведение в потоке магнитного концентрата, особенно после сепараторов, вроде тех, что делает ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, — это отдельная история. Недооцениваешь — получаешь заклиненные лопасти или стёртые до основания подшипники за сезон. А переоцениваешь, пытаясь поставить ультраточную турбину на ту же абразивную среду, — выбрасываешь деньги на ветер. Нужен баланс, и он приходит только с косяками, которые уже где-то допустил.

Где и почему они ещё живучи

Несмотря на всеобщую моду на электромагнитные и ультразвуковые методы, лопастной расходомер в цехах магнитного обогащения — не реликт. Его ниша — участки с относительно стабильным, но важным для баланса фабрики потоком. Например, на подаче пульпы в отсадочные машины или на рециркуляционных линиях после флотации. Там, где точность в ±5% допустима, но критична надёжность и возможность ?ткнуть пальцем? — лопасть крутится, значит, поток есть. Электроника может ?заглючить?, а тут — механика.

Особенно это касается старых предприятий, которые постепенно модернизируют процессы. Установили, скажем, полностью автоматическую промывочную магнитную сепарацию от Цзинькэнь — процесс стал стабильнее, качество концентрата подскочило. Но на вспомогательных линиях, куда идёт уже сброс или промежуточный продукт, часто оставляют как раз лопастные расходомеры. Дешёво, и персонал к ним привык. Хотя, честно говоря, после внедрения их автоматических систем контроль расхода на ключевых узлах часто перекладывают на более современные средства, оставляя лопастные как дублирующие или аварийные указатели.

Проблема в том, что эту ?живучесть? путают с ?всесильностью?. Как-то на одном из рудников в Казахстане видел попытку поставить стандартный лопастной расходомер прямо на выходе из барабанного сепаратора, на поток с крупными частицами магнетита. Через две недели лопасть превратилась в обломок, а корпус был протёрт до дыр. Оказалось, что абразивность среды была на порядок выше расчётной. Вот тут и понимаешь, что знание технологии обогащения, той самой, что лежит в основе оборудования Цзинькэнь — электромагнетизм, гидравлика, — важно даже для выбора такого, казалось бы, простого измерительного прибора.

Подводные камни при интеграции в автоматизированные системы

Сейчас всё стремятся завязать на АСУ ТП. И тут лопастной расходомер с его простым аналоговым выходом (импульсы или 4-20 мА) вроде бы легко встраивается. Но нюансы начинаются на этапе калибровки. Его показания сильно зависят от плотности и вязкости пульпы. Если на воде его откалибровали, а в трубе пошла густая магнитная суспензия после сепаратора — показания поплывут. Причём нелинейно.

На одной из фабрик, где использовалось оборудование Цзинькэнь, была интересная история. После модернизации и установки их пневматической промывочной магнитной сепарации изменился гранулометрический состав хвостов. Пульпа стала более однородной, но мельче. Лопастные расходомеры на линии хвостов, которые раньше более-менее адекватно работали, начали хронически занижать показания. Оказалось, что мелкие частицы создавали иное гидродинамическое сопротивление для лопасти. Пришлось пересматривать таблицы калибровки, закладывая поправочные коэффициенты, которые вывели эмпирически, почти на глаз, методом проб и ошибок с параллельным замером объёма в отстойнике.

Ещё один момент — вибрация. На обогатительных фабриках её много. И если расходомер установлен жёстко на вибрирующем трубопроводе, это может давать ложные импульсы или, наоборот, приводить к ускоренному износу опорных подшипников лопасти. Иногда помогает гибкая вставка до и после прибора, но это не всегда возможно по компоновке.

Выбор модели и материалы: не всё так очевидно

Казалось бы, что сложного? Бери лопасть из износостойкой стали или карбида вольфрама для абразивных сред — и дело в шляпе. Но на практике с магнитными пульпами вылезают другие проблемы. Например, намагничивание. Если лопасть или ось сделаны из ферромагнитного материала, они могут начать притягивать мелкие частицы магнетита из потока. Образуется ?борода?, которая сначала искажает гидродинамику, а потом может просто заклинить механизм.

Поэтому для потоков с высоким содержанием магнитного железа часто ищут варианты с лопастями из нержавеющих аустенитных сталей (типа AISI 316) или даже из специальных полимеров типа PEEK. Но полимеры не всегда хороши против крупных абразивных частиц. Получается палка о двух концах. Видел удачное решение на одном из китайских рудников, который как раз закупал оборудование у Цзинькэнь. Там использовали лопастной расходомер с лопастью, покрытой тонким слоем полиуретана по металлическому сердечнику. И износостойкость неплохая, и магнитные частицы не липнут. Правда, срок службы покрытия — вопрос, его надо периодически проверять.

Корпус — отдельная тема. Чугун не всегда подходит из-за коррозии. Нержавейка дорога. Иногда ставят с футеровкой из резины или полиуретана, особенно если корпус сам по себе является участком трубы. Но тут важно, чтобы футеровка не отслоилась и не попала в последующее оборудование, ту же флотационную машину.

Случай из практики: когда ?простое? решение подвело

Хочу привести пример неудачи, который многому научил. На небольшом руднике решили автоматизировать учёт воды в цикле оборотного водоснабжения. Поставили стандартный лопастной расходомер на трубу большого диаметра. Среда — вроде бы просто вода с небольшим количеством взвеси. Но не учли гидроудары, которые периодически возникали при включении насосных станций. Лопасть и датчик оборотов были рассчитаны на определённый момент. А при гидроударе лопасть получала такой импульс, что срывала шпонку на валу и проворачивалась. Показания, естественно, сбивались. А обнаружили это не сразу, только когда возникли расхождения в балансе воды по фабрике.

Пришлось ставить дополнительный демпфер перед расходомером и переходить на соединение лопасти с валом через жёсткую сварку вместо шпонки, что, в свою очередь, усложнило возможный ремонт. История банальная, но показательная: даже для воды в ?спокойном? контуре нужно глубоко анализировать режимы работы всей системы, а не просто врезать прибор в трубу. Что уж говорить о магнитных пульпах с их сложным поведением.

Кстати, после этого случая на том же объекте для ключевых потоков пульпы после магнитных сепараторов стали рассматривать другие варианты, но лопастные оставили на нескольких линиях, где риски гидроударов были исключены. Инженеры с фабрики даже консультировались со специалистами по обогатительному оборудованию, в том числе задавали вопросы по совместимости тем же китайским коллегам из Цзинькэнь, ведь их технологии магнитной сепарации-промывки задают основные параметры среды на многих участках.

Взгляд вперёд: есть ли у них будущее?

Списать со счетов лопастные расходомеры рано. Да, для точного учёта и контроля реагентов, для подачи питания во флотацию нужны более совершенные приборы. Но там, где нужна грубая, но надёжная индикация наличия потока в тяжёлых условиях (запылённость, влажность, вибрация), они останутся. Их будущее, на мой взгляд, не в усложнении, а в адаптации материалов и подшипговых узлов под конкретные типы пульп.

Интересно было бы увидеть гибридные решения. Например, лопастной механизм как первичный преобразователь, но с дополнительной возможностью коррекции показаний по сигналу от датчика плотности той же пульпы. Это могло бы резко повысить его адекватность в изменяющихся условиях обогатительного процесса, особенно на комбинированных фабриках, где используются и магнитные, и флотационные методы, как это часто бывает при применении технологий от ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии.

В итоге, возвращаясь к началу, хочу сказать: лопастной расходомер — это не ?прошлый век?, а вполне рабочий инструмент с чётко очерченной областью применения. Его эффективность на 90% определяется не паспортными данными, а правильным выбором места установки, материалов исполнения и пониманием тех процессов обогащения, в контуре которых он будет работать. Ошибки в этом выборе дорого обходятся, но именно они и формируют тот самый практический опыт, который не заменишь никакими каталогами. Главное — не считать его панацеей и не пытаться пристроить куда попало, а относиться к нему как к специализированному решению для конкретных, часто ?грубых? задач на производстве.