мультифазный расходомер

Когда говорят про мультифазный расходомер в контексте обогатительных фабрик, особенно на магнитных железорудных проектах, многие сразу представляют себе нечто вроде универсального цифрового датчика, который ?всё видит?. На деле же — это часто головная боль. Потому что пульпа — это не просто жидкость с взвесью, это динамичная, абразивная, часто с переменной электропроводностью и магнитными свойствами среда. И измерять её расход, да ещё с разделением фаз (твёрдая, жидкая, иногда газ) — задача, где теория из каталогов расходится с практикой в цехах. Сам через это прошёл, и не раз.

Почему стандартные подходы дают сбой

Взяли, к примеру, электромагнитный расходомер — классика для шламов. Но на линии после крупной дробилки, где идёт пульпа с кусками магнетита до 2-3 мм и высокой плотностью, он начал ?врать? уже через пару недель. Обкладки изнашивались, да и магнитные свойства самой пульпы влияли на показания. Пытались калибровать по объёму в отстойнике — тоже ерунда получается, потому что плотность нестабильная. Вот тут и возникает потребность в истинно мультифазном расходомере, который заточен под такие условия. Но не всякий, что так называется, реально работает.

Один из проектов, где это стало критичным — внедрение полностью автоматической промывочной магнитной сепарации, подобной той, что разрабатывает ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии. Их технологии, основанные на комбинации электромагнетизма, гидравлики, пневматики, требуют точного контроля подачи пульпы на сепаратор. Если не знать точный расход и соотношение твёрдого к жидкому, эффективность сепарации падает, теряется концентрат. А их оборудование, кстати, стоит на более чем 90% магнитных рудников в Китае — значит, масштабы проблем тоже соответствующие.

Пробовали и ультразвуковые методы. В теории — хорошо, нет контакта с абразивом. Но на практике высокое содержание твёрдого (под 60-65%) и пузырьки воздуха от перемешивания создавали такие помехи, что сигнал терялся. Пришлось комбинировать: ставить после усреднительных ёмностей, где пульпа более однородна. Но это уже не pure мультифазный расходомер, а скорее гибридное решение. И это нормально — в реальных условиях идеальных приборов нет.

Ключевые параметры, которые все упускают

В спецификациях часто смотрят на точность измерения расхода жидкости. Но в пульпе главное — доля твёрдого (solid fraction) и гранулометрический состав. Если прибор не учитывает изменение размера частиц (скажем, от 100 микрон до 3 мм), его показания по объёмному расходу твёрдой фазы будут условными. Мы на одном из рудников в Перу (куда, к слову, Цзинькэнь поставляет оборудование) столкнулись с тем, что после замены футеровки мельницы помол стал мельче — и калибровка слетела. Прибор показывал рост расхода твёрдого, а на деле плотность пульпы упала.

Ещё момент — электропроводность. В магнитных пульпах она может ?плавать? в зависимости от содержания магнетита и химии воды. Некоторые кориолисовые расходомеры, которые позиционируются как мультифазные, чувствительны к этому. Пришлось встраивать дополнительный датчик проводимости и вносить поправки в реальном времени. Это не описано в мануалах, это приходит с опытом.

И конечно, абразивность. Даже самые стойкие сенсоры из карбида вольфрама или керамики требуют регулярной проверки. На одной фабрике в Сибири интервал между поверками сократили с 6 месяцев до 3-х именно из-за высокого содержания кремния в руде. И это не недостаток прибора — это особенность технологии. Если производитель, как Цзинькэнь, заявляет о полной автоматизации процесса, то надёжность измерителей — это часть уравнения. Без точного измерения расхода и фаз автоматическая промывочная сепарация превращается в ручное управление ?на глазок?.

Интеграция с системами управления: подводные камни

Допустим, прибор более-менее стабильно работает. Но его данные нужно вписать в АСУ ТП. И вот здесь начинается новая история. Часто протоколы передачи (типа Modbus) работают идеально в тестовых условиях, а в цеху с электромагнитными помехами от сепараторов теряются пакеты данных. Приходится экранировать линии, ставить повторители. Это мелочь, но на запуске объекта может задержать ввод на неделю.

В автоматических линиях, подобных тем, что создаёт Цзинькэнь, где несколько аппаратов (промывочные магнитные сепараторы, илоотделители) работают в каскаде, синхронизация по расходу критична. Если на первом сепараторе расход завышен, а на втором — занижен, происходит перегруз или недозагрузка. Мультифазный расходомер здесь выступает как сенсор обратной связи. Но его время отклика должно быть адекватно скорости процесса. На практике выяснилось, что некоторые модели дают усреднённые данные за 10-15 секунд — для быстрых изменений состава пульпы это слишком долго. Пришлось переходить на приборы с частотой обновления 1-2 Гц.

Ещё один нюанс — калибровка в полевых условиях. Заводская калибровка по воде или эталонной пульпе — это одно. А когда на объекте в Либерии (куда, согласно информации, Цзинькэнь также экспортирует оборудование) вода имеет высокую минерализацию, а руда — переменные магнитные свойства, нужна локализованная калибровка. Мы делали её методом остановки потока и замеров в накопительных ёмкостях — процесс трудоёмкий, но без него погрешность зашкаливала.

Пример из практики: неудача, которая научила

Был у нас проект на среднем руднике в Казахстане. Поставили современный мультифазный расходомер на питание флотационной машины (хотя флотация — не основной профиль Цзинькэнь, но их серия промывочных машин магнитной флотации как раз использует комбинированные принципы). Прибор был дорогой, с возможностью измерения трёх фаз (жидкость, твёрдое, воздух). Но не учли, что в пульпе перед флотацией добавляются реагенты, создающие пену. Пена — это фактически четвёртая фаза, с другими диэлектрическими свойствами. Прибор начал интерпретировать её как ?воздух?, искажая данные по твёрдой фазе.

Решение оказалось не в замене прибора, а в изменении точки отбора. Установили его не на напорном трубопроводе, а в открытом лотке после усреднителя, где пена частично разрушалась. Плюс добавили простой механический пеногаситель перед измерением. Это снизило общую точность, но сделало показания стабильными и пригодными для управления. Иногда практическая адекватность важнее теоретической точности.

Этот случай подтвердил простую истину: технология обогащения, будь то магнитная сепарация, флотация или отсадка (все эти физические методы использует в своих разработках Цзинькэнь), диктует требования к измерительной технике. Нельзя взять универсальный мультифазный расходомер и ждать, что он будет работать везде. Его нужно подбирать и адаптировать под конкретный процесс, среду и даже под конкретный тип оборудования в технологической цепочке.

Взгляд вперёд: что действительно нужно отрасле

Сейчас много говорят про Industry 4.0 и цифровизацию ГОКов. Но фундамент цифровизации — это достоверные данные с нижнего уровня. Мультифазный расходомер в этом смысле — ключевой сенсор. Но ему нужно стать более ?умным? и адаптивным. Не просто выдавать цифры, но и анализировать тренды, сигнализировать об изменениях в гранулометрии или аномальном содержании магнетита, которые могут говорить, например, о сбое в работе дробилки или мельницы выше по потоку.

Интересно было бы увидеть более тесную интеграцию производителей обогатительного оборудования, таких как ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, и разработчиков измерительной техники. Потому что они лучше всех знают нюансы своих процессов — той же полностью автоматической промывочной магнитной сепарации или пневматической промывочной сепарации. Совместная разработка специализированного расходомера, ?заточенного? под конкретные параметры их аппаратов и типичных пульп, могла бы дать синергетический эффект.

В итоге, возвращаясь к началу. Мультифазный расходомер — это не волшебная палочка, а сложный инструмент. Его успех зависит не от бренда или цены, а от глубины понимания техпроцесса, где он будет работать. Ошибки и неудачи в его внедрении — такая же часть опыта, как и успешные пуски. Главное — чтобы эти ошибки вели к решениям, а не к разочарованию в самой технологии. В обогащении, где каждый процент извлечения на счету, точное измерение — это не роскошь, а необходимость. И пусть решения пока далеки от идеала, двигаться в этом направлении точно нужно.