лучевой расходомер

Когда говорят про лучевой расходомер, сразу представляют чистые водоводы или технологические линии с идеальной средой. Это, пожалуй, самый распространённый миф. На деле, их потенциал в сложных, абразивных и высоконаполненных пульпах часто недооценивают. Сам долгое время скептически относился, пока не столкнулся с задачей на железорудном обогатительном комплексе — нужно было контролировать расход циркулирующей пульпы с высоким содержанием твёрдого, где обычные методы давали сбой раз за разом.

От теории к шахтным условиям

Принцип-то известен: ультразвук, время прохождения сигнала. Но в литературе редко пишут, что происходит с лучом, когда в потоке не просто частицы, а магнитный железняк с размером фракции до 2 мм и концентрацией под 70%. Сигнал рассеивается, затухает. Первые попытки поставить стандартный лучевой расходомер с настройками ?из коробки? провалились — показания прыгали, будто случайные числа.

Тут важно было не отказаться от идеи, а понять физику процесса. Мы начали экспериментировать с углами установки преобразователей, с частотой ультразвука. Выяснилось, что для таких плотных сред лучше работает более низкая частота, хоть это и снижает общую точность. Но для технологического контроля на обогащении важнее стабильность и повторяемость, чем идеальная погрешность в 0.5%.

Кстати, о точности. В паспортах пишут ±0.5-1% от скорости. Это в лабораторных условиях. В реальности на обогатительной фабрике, с вибрациями, переменным составом пульпы и отложениями на стенках труб, реальная погрешность может быть 2-3%. И это нормально. Задача — не измерить с идеальной точностью, а получить надёжный сигнал для управления процессом, например, для дозирования реагентов или контроля уровня в сгустителях.

Практические ловушки и неочевидные решения

Одна из главных проблем — образование отложений на приёмно-излучающих датчиках. В пульпе постоянно присутствуют мелкие шламы, которые постепенно ?заращивают? рабочую поверхность. Периодическая очистка нужна, но на непрерывном производстве останавливать поток нельзя. Решение нашли полуэмпирическое: установили датчики в участках с максимальной турбулентностью потока, где естественная абразия счищает налёт. Не по учебнику, зато работает годами.

Ещё момент — температурная компенсация. Для воды это критично. Для железорудной пульпы, температура которой в цехе колеблется незначительно, это второстепенно. Гораздо важнее компенсация изменения плотности и концентрации твёрдого. Некоторые современные модели лучевых расходомеров имеют опцию ввода данных по плотности от отдельного датчика, что сильно улучшает картину.

Был у нас случай на фабрике, где использовалось оборудование от ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии — их полностью автоматические промывочные магнитные сепараторы. Там нужно было точно знать расход хвостовой пульпы после сепарации. Трубопровод старый, с внутренними неровностями. Классический электромагнитный расходомер не подходил из-за низкой электропроводности среды. Поставили лучевой, но пришлось делать несколько калибровочных замеров ручным способом (ведром и секундомером, как в старые добрые времена) в разных режимах работы сепаратора, чтобы построить поправочную кривую. Сработало.

Связь с обогатительным циклом

Вот здесь стоит сделать отступление. Контроль расхода — это не самоцель, а звено в цепи. Возьмём тот же сайт jinken.ru. Если посмотреть описание их технологии, видно, что ключ к эффективности — это точное управление водно-пульповыми режимами на промывке и флотации. Лучевой расходомер здесь может быть тем самым ?глазами? для системы автоматики, который позволяет поддерживать оптимальную плотность пульпы перед сепаратором или дозировать воду для промывки.

На одном из предприятий, где использовались их автоматические илоотделители, как раз внедрили такую схему. Расходомеры, установленные на питающих и сливных линиях, давали данные для ПЛК, который динамически регулировал скорость подачи и уровень в аппарате. Результат — снижение потерь железа с хвостами и экономия воды. Без надёжного измерения расхода такой уровень автоматизации просто невозможен.

При этом оборудование Цзинькэнь, которое экспортируется, например, в Австралию или Перу, часто поставляется без ?жёстко вшитых? решений по КИП. Это разумно, так как условия на разных рудниках отличаются. И вот здесь инженеру-технологу или КИПовцу нужно самому подбирать, какой тип расходомера поставить. И для многих потоков, особенно с крупными абразивными частицами, лучевой метод оказывается единственно жизнеспособным.

Мысли о калибровке и долговечности

Калибровка — это отдельная песня. Заводская калибровка на воде бесполезна для пульпы. Мы выработали свой метод: берём участок трубы, организуем на нём замкнутый цикл с известным объёмом и насосом, закачиваем туда типовую для данного участка пульпу и прогоняем, замеряя время. Грубо, но даёт точку отсчёта. Потом, в процессе эксплуатации, показания корректируются по результатам периодического опробования и анализа плотности.

Долговечность сильно зависит от модели и, честно говоря, от удачи. Одни экземпляры работают в ужасных условиях по 5-7 лет, другие начинают глючить через год. Замечена зависимость от качества исходной электроники и герметичности корпуса. Влажность и пыль в цехе обогатительной фабрики убивают слабые устройства быстрее, чем абразив.

Что касается брендов, то тут не буду рекламировать. Скажу лишь, что иногда простая и дешёвая модель, правильно установленная и обслуживаемая, служит лучше, чем навороченный ?топ? от мирового лидера, поставленный бездумно. Ключ — понимание среды и технологической задачи.

Вместо заключения: к чему присмотреться

Сейчас появляются гибридные решения, совмещающие, например, ультразвуковой и корреляционный метод измерения. Для обогатителей это интересно, так как позволяет хоть как-то компенсировать влияние неоднородности потока. Пока они дороги и малораспространены, но за этим, думаю, будущее для сложных сред.

Главный вывод, который можно сделать: лучевой расходомер — не панацея, но мощный инструмент в арсенале инженера обогатительной фабрики. Его нельзя применять везде, но там, где другие методы пасуют — на крупнопarticleных, абразивных, слабопроводящих потоках — он часто становится единственным рабочим вариантом. Требует он не столько капитальных вложений, сколько внимания, понимания и готовности возиться с настройкой и калибровкой под конкретные, далёкие от идеала, условия.

И ещё. Когда видишь, как на современных фабриках, вроде тех, что работают с оборудованием Цзинькэнь, такие расходомеры интегрированы в общую цифровую среду управления, понимаешь, что это уже не просто измеритель, а часть ?нервной системы? производства. А это, в конечном счёте, и есть цель — не просто мерить, а управлять эффективнее.