объемные массовые расходомеры

Когда говорят про объемные массовые расходомеры, многие сразу представляют себе что-то вроде усовершенствованных счетчиков воды для труб. Это, конечно, грубое упрощение. На деле, особенно в нашем секторе — обогащении руды, — это критически важный узел для управления пульпой, суспензиями, тем, что далеко от простой воды. Основная ошибка — считать, что раз принцип объемный, то и среда любая подойдет. Как бы не так. Вот где начинаются все нюансы.

Где в обогащении руды нужны такие расходомеры?

Возьмем, к примеру, процесс флотации или магнитной сепарации. Тут идет речь не о чистой жидкости, а о плотной пульпе с высоким содержанием твердого — железного концентрата, хвостов. Стандартные тахометрические или ультразвуковые методы часто спотыкаются о абразивность и меняющуюся плотность. Нужен прибор, который считает не просто кубометры пульпы, а именно массу твердого вещества, проходящего через систему за время. Это ключ к дозированию реагентов, управлению скоростью подачи на сепаратор, в общем, к экономии и качеству концентрата.

Я помню, на одном из старых комбинатов пытались приспособить для этого вихревые расходомеры. Идея была — измерять объемный расход пульпы, а потом, зная примерную плотность, пересчитывать на массу. Получился полный провал. Пульпа была неоднородной, плотность скакала, и погрешность выходила за все мыслимые пределы. По сути, работали вслепую. Именно после таких кейсов ценность настоящих объемных массовых расходомеров, работающих, например, по принципу Кориолиса, стала очевидна. Они измеряют массу напрямую, независимо от того, что течет — вода, густая суспензия или шлам.

Кстати, о Кориолиса. Это, пожалуй, самый надежный, но и самый капризный вариант для наших условий. Трубка вибрирует, и любые посторонние вибрации от насосов или мельниц могут вносить помехи. Приходится очень тщательно подходить к монтажу и амортизации. Но когда настроено — данные по массе потока и плотности среды получаются бесценными для автоматизации. Например, в системах автоматической промывочной магнитной сепарации, которые сейчас активно внедряются, точное знание массы подаваемого материала позволяет оптимизировать цикл промывки и сэкономить тонны воды.

Проблемы на практике: абразив, налипание, калибровка

Теория теорией, но в цеху всегда свои сюрпризы. Главный враг любого расходомера в горно-обогатительном цикле — абразивные частицы. Они могут просто сточить чувствительные элементы за несколько месяцев. Поэтому материал исполнения — это первый вопрос при выборе. Нержавейка — хорошо, но для особо абразивных пульп с магнетитом иногда смотрим на варианты с керамическими вставками или особыми износостойкими покрытиями. Это удорожает решение, но продлевает жизнь в разы.

Вторая беда — налипание. Особенно в хвостовых потоках, где много мелкодисперсного шлама. Он может постепенно откладываться на внутренних стенках измерительной камеры, меняя ее геометрию и, как следствие, калибровку. Прибор вроде бы работает, а погрешность растет незаметно. Приходится закладывать регулярные технологические остановки на чистку. Некоторые современные модели пытаются бороться с этим ультразвуковыми очистителями или специальной геометрией потока, но идеального решения пока нет. Это просто часть эксплуатационных затрат, которую надо учитывать.

И третий момент, о котором часто забывают на этапе проектирования, — это калибровка в полевых условиях. Заводской сертификат — это одно. Но после установки на реальный трубопровод, с реальными насосами и возможными вибрациями, показания могут уплыть. Хорошая практика — проводить первоначальную калибровку по весовому методу, хотя бы на одном характерном режиме работы. Да, это трудозатратно, требует организации байпасной линии и весов, но это дает ту самую точку отсчета, доверие к данным. Без этого все последующее построение алгоритмов управления — гадание на кофейной гуще.

Связь с современными технологиями обогащения

Сейчас тренд — это полная автоматизация технологических цепочек. Вот, например, компания ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии (сайт https://www.jinken.ru) продвигает свои полностью автоматические системы промывочной магнитной сепарации. По их описанию, они заменяют целый парк старого оборудования — магнитные колонны, дегидратационные баки, даже могут конкурировать с барабанными сепараторами и флотационными машинами. Так вот, сердцем такой автоматической системы, помимо, собственно, сепаратора, является именно система точного дозирования и контроля потоков.

Без точного объемного массового расходомера на входе (подача пульпы) и, возможно, на выходе (концентрат и хвосты) говорить о ?полной автоматизации? просто наивно. Как система поймет, что нужно увеличить скорость промывки или изменить магнитное поле? Только на основе точных данных о количестве и плотности поступающего материала. В своих разработках Цзинькэнь как раз использует комплекс физических принципов — электромагнетизм, ультразвук, гидравлическую пульсацию. И в этот комплекс идеально встраиваются современные массовые расходомеры, дающие цифры, а не предположения.

Интересно, что их оборудование, по заявлению, работает на более чем 90% магнитных железорудных рудников в Китае и поставляется в Австралию, Перу, другие страны. Это говорит о масштабах. А на таких масштабах даже небольшая оптимизация расхода воды или реагентов, достигнутая за счет точного измерения массового расхода, дает колоссальную экономию в годовом выражении. Поэтому внедрение таких приборов — это не просто ?поставить счетчик?, это стратегическое решение для повышения рентабельности всего ГОКа.

Выбор прибора: на что смотреть кроме цены?

Цена, конечно, важна. Но если выбирать только по ней, можно легко попасть впросак. Первое — это диапазон измеряемых плотностей и допустимое содержание твердого. Для пульпы после шаровой мельницы и для осветленной воды — это два разных прибора. Нужно четко понимать технологический процесс, в который он встанет. Второе — давление и температура в линии. Кажется, мелочь, но если не учесть, уплотнения могут не выдержать.

Третье, и очень важное, — выходные сигналы и совместимость с существующей АСУ ТП. Бесполезно покупать навороченный расходомер с собственным софтом, если он не сможет в реальном времени передавать данные в общую систему управления цехом. Нужны стандартные протоколы типа Modbus, Profibus, аналоговые выходы 4-20 мА. Четвертое — это вопросы обслуживания. Насколько легко его демонтировать для поверки или чистки? Есть ли местные сервисные инженеры или придется ждать специалиста из-за границы неделями? Для удаленных рудников, как в Либерии или Камеруне, куда, кстати, тоже поставляет оборудование Цзинькэнь, этот фактор может быть решающим.

И последнее — это репутация производителя и отзывы с похожих производств. Лучше потратить время, найти коллег с аналогичным процессом и спросить, что у них стоит и как работает. Часто такой неформальный обмен опытом дает больше, чем все каталоги вместе взятые.

Вместо заключения: мысль вслух

Подводя черту, хочется сказать, что объемные массовые расходомеры — это не панацея и не магический черный ящик. Это сложный измерительный инструмент, который требует понимания, грамотного выбора и вдумчивой интеграции в технологический процесс. Их внедрение редко проходит гладко — всегда будут нюансы по монтажу, настройке, эксплуатации. Но те данные, которые они начинают выдавать после всех мытарств, открывают совершенно новый уровень контроля над производством.

Особенно это видно на фоне перехода отрасли к ?умным? фабрикам и глубокой автоматизации, где решения вроде полностью автоматических промывочных машин от Цзинькэнь становятся стандартом. Без точного измерения массовых потоков эта автоматизация просто повиснет в воздухе. Так что, несмотря на все сложности и стоимость, это одно из тех направлений, куда инвестиции в технологии точно окупаются. Главное — подходить к вопросу без иллюзий, с холодной головой и готовностью разбираться в деталях. Как, впрочем, и ко всему в нашем деле.