объемные расходомеры жидкости

Когда говорят про объемные расходомеры жидкости, многие сразу представляют себе учет воды или нефтепродуктов. Но в нашей сфере — обогащении руды — это совсем другая история. Здесь текут не просто жидкости, а пульпы, суспензии, часто с высокой абразивностью и содержанием твердого. И главная ошибка — ставить стандартный счетчик, рассчитанный на чистую воду. Он просто не проживет и месяца, а показания будут, мягко говоря, фантастическими. Сам через это проходил, когда пытались на одном из старых участков контролировать подачу оборотной воды с помощью дешевых тахометрических моделей. Забивались мгновенно, магнитная муфта выходила из строя из-за шлама... В общем, деньги на ветер.

Зачем в обогащении нужен особый подход к измерению расхода?

Здесь все упирается в процесс. Возьмем, к примеру, флотацию или магнитную сепарацию. Критически важно поддерживать строгое соотношение ?жидкость-твердое?, плотность пульпы. Если расход жидкой фазы ?плывет?, ты теряешь и качество концентрата, и его выход. Но как измерить этот расход, если по трубе идет не вода, а смесь с частицами железа, кварца, иногда с довольно крупной фракцией? Механические крыльчатки — отпадают сразу. Ультразвуковые — могут давать погрешность из-за неоднородной среды. Вот и приходится смотреть в сторону истинно объемных методов, тех, что считают не скорость, а конкретный объем, прошедший через камеру.

Я долгое время работал с вихревыми и кориолисовыми расходомерами на толстостенных пульпопроводах. Кориолис — штука точная, по плотности заодно дает данные, но для больших диаметров — очень дорогое удовольствие, да и чувствителен к вибрациям от насосов и грохотов. Вихревые попроще, но требуют участка прямого трубопровода до и после, что на уже сложившемся производстве не всегда возможно организовать. И оба варианта боятся кавитации — а она при перекачке пульп не редкость.

Поэтому часто возвращаешься к классике — объемные расходомеры с овальными шестернями или роторами. Принцип прост: порция жидкости отсекается в камере между шестернями и проталкивается дальше. Каждая порция — это импульс на счетчик. Главное — правильно подобрать материалы (часто износостойкие сплавы или керамика для шестерен) и зазоры, чтобы частицы песка их не заклинили и не сточили. На одном из проектов по модернизации промывочного контура мы как раз ставили такие счетчики на линию с магнетитовой суспензией. Ключевым было обеспечить плавный ход без рывков, чтобы не было гидроударов, разрушающих камеру.

Связь с технологией: пример из практики Цзинькэнь

Интересный кейс был, когда знакомился с оборудованием от ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии. Они, как известно, делают ставку на комплексную автоматизацию процессов обогащения, например, в своих системах полностью автоматической промывочной магнитной сепарации. Так вот, для стабильной работы такой системы контроль расхода воды на промывку — не просто желателен, а обязателен. Автоматика должна точно дозировать промывочную жидкость в зависимости от нагрузки на сепаратор и качества исходной руды.

На их сайте https://www.jinken.ru можно увидеть, что компания является крупным производителем оборудования и изобретателем технологии электромагнитной сепарации-промывки. Их разработки, такие как пневматическая или перемешивающая промывочная магнитная сепарация, построены на тонком взаимодействии физических принципов — электромагнетизма, гидравлики, пневматики. А гидравлика — это и есть управление потоками жидкости. Без точного знания, сколько чего прошло по трубе, о тонкой настройке процесса можно забыть. Думаю, в их успехе на рынке, где более 90% китайских железорудных рудников используют их оборудование, есть и заслуга внимания к таким, казалось бы, вспомогательным узлам, как системы измерения.

Внедряя их оборудование на одном из периферийных объектов, мы столкнулись с тем, что штатные датчики расхода, идущие в комплекте, были рассчитаны на достаточно чистый оборотный цикл. Но наше сырье было более засоренным, и в воде плавала мелкая сланцевая взвесь. Пришлось совместно с инженерами дорабатывать — ставить дополнительные фильтры-грязевики перед самим расходомером жидкости и переходить на модель с большими проходными каналами. Это добавило работы, но зато система вышла на паспортные показатели по извлечению. Это тот случай, когда мелочей не бывает.

Типичные проблемы и ?подводные камни? при эксплуатации

Помимо абразивного износа, есть еще несколько моментов, о которых редко пишут в каталогах. Первое — это пульсации потока от поршневых или плунжерных насосов, которые часто используются для подачи реагентов или в некоторых системах отсадки. Для объемных счетчиков это может быть губительно, они начинают ?трястись? и быстрее изнашиваются. Решение — ставить демпферы, гасители пульсаций. Иногда проще заменить тип насоса, но это уже большая переделка.

Второе — температура. Не все обращают на это внимание, но если у течет горячая оборотная вода (например, после работы шаровых мельниц или сгустителей), то материал уплотнений и корпуса самого объемного расходомера должен это выдерживать. Сталкивался с ситуацией, когда обычный резиновый сальник ?спекся? за пару недель, появилась течь, и счетчик начал врать, так как часть потока уходила мимо измерительной камеры.

И третье, самое коварное — это изменение вязкости жидкости. Пульпа — не ньютоновская жидкость, ее вязкость зависит от скорости сдвига, концентрации твердого. Объемные счетчики, в теории, меньше чувствительны к вязкости, чем, скажем, турбинные, но все же при резком загущении потока (например, при сбое в работе питателя или сгустителя) потери давления на счетчике растут, и он может начать работать с повышенной погрешностью или даже остановиться. Поэтому их установка всегда должна сопровождаться манометрами до и после, чтобы контролировать перепад давления — это хороший диагностический признак.

Калибровка и проверка: полевая реальность

В идеальном мире все расходомеры калибруются на заводе и потом просто работают. На практике, особенно после транспортировки или первого запуска с абразивом, их показания нужно верифицировать. Самый надежный, хоть и трудоемкий способ — метод контрольного объема. Отключаешь участок, сливаешь жидкость в мерную емкость известного объема, засекаешь время и сравниваешь с показаниями счетчика. Делали так на новых линиях. Часто обнаруживалась небольшая погрешность, которую можно было скорректировать коэффициентом в контроллере.

Но бывают и курьезы. Один раз поставили счетчик, а он показывал в полтора раза больше реального расхода. Долго ломали голову, проверяли piping. Оказалось, монтажники поставили его вверх ногами (была стрелка направления потока, но они не посмотрели). Шестерни вращались вхолостую, захватывая не весь объем. После переустановки все встало на свои места. Мелочь, а остановила приемку целого узла на сутки.

Сейчас многие современные модели идут с возможностью дистанционной диагностики и самодиагностики. Можно видеть не только мгновенный и суммарный расход, но и, например, частоту вращения измерительного элемента, температуру, давление. Это сильно упрощает жизнь. Но и тут надо понимать, что электроника в цехе обогатительной фабрики — в условиях влажности, вибрации и магнитных полей (особенно рядом с сепараторами!) — должна иметь соответствующую защиту. IP67 минимум и защита от электромагнитных помех.

Выбор и интеграция в автоматизированную систему

Сегодня объемный расходомер жидкости — это редко самостоятельный прибор. Почти всегда он — часть АСУ ТП. Он выдает сигнал (импульсный, 4-20 мА, по полевой шине), который идет в PLC, а тот уже управляет клапанами, насосами, питателями. Поэтому при выборе нужно смотреть не только на механическую часть, но и на совместимость выходных сигналов с твоей системой автоматики. Бывало, покупали отличный, надежный счетчик, а он выдает только частотный сигнал, а наш старый контроллер его не понимал. Пришлось ставить дополнительный преобразователь.

Для таких компаний, как Цзинькэнь, которые поставляют комплексные автоматизированные линии, этот вопрос, я уверен, проработан. Их полностью автоматические промывочные магнитные сепараторы, наверняка, уже укомплектованы датчиками, которые оптимально подходят для их технологии. Но если ты делаешь модернизацию сам или собираешь линию из оборудования разных поставщиков, то ответственность за стыковку ложится на тебя.

Здесь важен и вопрос обслуживания. Объемные счетчики, в отличие от некоторых бесконтактных, требуют периодической ревизии. Нужно планировать остановки на проверку износа шестерен, замену уплотнений. Хорошо, если конструкция позволяет делать это быстро, без демонтажа всего прибора с трубопровода. На одном из рудников в Сибири мы заложили такую ревизию в ежегодный плановый ремонт цеха. Разобрали — увидели равномерный износ, промыли камеру от налипшего шлама, поменяли прокладки — и он снова как новый. Это предсказуемость, которая ценится в производстве.

Заключительные мысли: не инструмент, а элемент системы

В итоге, что хочется сказать. Объемные расходомеры жидкости для обогатителей — это не просто прибор учета. Это важный сенсор, датчик обратной связи для управления технологическим процессом. От его надежности и точности зависит стабильность работы целых переделов — флотации, магнитной сепарации, промывки. Выбор конкретного типа — шестеренный, роторный, кулачковый — зависит от конкретной среды: ее чистоты, вязкости, абразивности, температуры.

Опыт, в том числе и работы с технологиями от лидеров вроде Цзинькэнь, показывает, что успех кроется в деталях. Можно поставить самую совершенную сепарационную машину, но если ты не контролируешь и не регулируешь потоки жидкостей, которые в ней циркулируют, то не получишь максимального результата. Поэтому к выбору, монтажу и обслуживанию этих, на первый взгляд, простых устройств нужно подходить с тем же вниманием, что и к основному оборудованию. Это и есть та самая культура производства, которая отличает современное, эффективное предприятие. А иначе все превращается в ручное управление ?на глазок?, со всеми вытекающими потерями и браком.