расходомер малых расходов

Если говорить про расходомер малых расходов, то сразу всплывает куча нюансов, которые в теории кажутся мелочью, а на практике губят весь учёт или автоматизацию. Многие, особенно на новых участках, думают — взял любой подходящий по диапазону, поставил и забыл. А потом удивляются, почему показания пляшут, или почему регулятор не может стабилизировать подачу реагента. Особенно это критично в процессах, где точность дозирования напрямую влияет на качество концентрата — как раз в нашей сфере магнитного обогащения.

Почему малые расходы — это отдельная история

Тут дело не только в низких цифрах — литры в час, иногда десятки миллилитров. Основная сложность в физике процесса. При малых расходах сильно влияет вязкость среды, наличие даже микроскопических взвесей, которые в больших потоках не играют роли, и, конечно, пульсации от насосов-дозаторов. Обычный вихревой или турбинный расходомер здесь может просто не заработать, не хватит энергии потока для создания устойчивого сигнала.

В нашем цехе, например, для дозирования флокулянтов и некоторых модификаторов в систему промывки долго мучились с электромагнитными расходомерами. Вроде бы универсальное решение, но на расходах менее 1.5 м3/ч начинались проблемы с нулевым дрейфом, особенно при изменении температуры жидкости. Пришлось разбираться, что не все электромагнитники одинаково хороши для низких скоростей потока. Нужна специальная конструкция измерительной трубки и очень стабильная электроника.

Опытным путём пришли к выводу, что для чистых, но малых потоков химических реагентов иногда надёжнее оказываются кориолисовые расходомеры. Да, дороже, но они измеряют массовый расход, что для дозирования часто даже удобнее. А главное — им не страшны пульсации. Но опять же, есть нюанс: если в реагенте будут пузырьки воздуха, показания тоже поплывут. Пришлось на всасывании дозаторов ставить дегазационные элементы.

Связь с оборудованием для промывки и сепарации

Вот здесь как раз к месту вспомнить про наших партнёров из Китая — ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии (сайт: https://www.jinken.ru). Они, как крупный производитель обогатительного оборудования, хорошо понимают важность точного контроля всех параметров процесса. В их комплексах полностью автоматической промывочной магнитной сепарации управление циклами промывки, подачей воды и сбросом хвостов завязано на точные измерения.

Когда мы тестировали у себя их установку пневматической промывочной магнитной сепарации, то отдельно смотрели на контур подачи воды под низким давлением для создания барботажа. Расход там небольшой, но должен быть стабильным. Использовали расходомер малых расходов с аналоговым выходом 4-20 мА, встроенный прямо в контур управления. Важно было, чтобы он не забивался от случайных частиц из оборотной воды. Выбрали модель с самоочищающимся сенсором.

Компания Цзинькэнь в своих решениях делает ставку на полную автоматизацию, а без точного измерения малых расходов реагентов для флотации или промывочной воды о стабильном качестве концентрата можно забыть. Их опыт на более чем 90% магнитных рудников Китая говорит о том, что они эту важность осознают и, насколько я знаю, рекомендуют проверенные типы расходомеров для интеграции в свои системы.

Типичные ошибки монтажа и наладки

Самая распространённая ошибка — неправильная обвязка. Для малых расходов длина прямых участков до и после расходомера критична. Производитель пишет, скажем, 5D до и 3D после. Но если поставить его сразу после колена или тройника, завихрения потока сведут на нет всю точность. У себя мы на одном из контуров дозирования флотационного реагента долго не могли добиться повторяемости. Оказалось, что недостаточно выпрямить поток — после расходомера был слишком резкий переход на меньший диаметр, создавался подпор.

Ещё один момент — настройка фильтров вторичного прибора или ПЛК. Сигнал с датчика малого расхода часто имеет больший уровень шума относительно полезного сигнала. Если взять стандартные настройки фильтра по умолчанию, можно получить или запоздалый отклик, или, наоборот, дергающиеся показания. Приходится подбирать эмпирически, наблюдая за поведением контура регулирования в реальном времени. Иногда помогает не аналоговый сигнал, а импульсный выход, если расходомер его имеет.

Нельзя забывать и про калибровку. Калибровка ?по воде? в цеху, а потом работа с более вязким реагентом — это гарантированная погрешность. Лучше, если есть возможность, проводить поверку на месте установки, проливая через систему точное количество реальной рабочей среды. Мы для критичных контуров завели такую практику, хоть и хлопотно.

Влияние среды и эксплуатационные сложности

В обогащении редко приходится иметь дело с идеально чистыми жидкостями. Даже вода оборотного цикла несёт взвесь. Для расходомер малых расходов это выливается в риск засорения или абразивного износа чувствительного элемента. Для ультразвуковых, к примеру, отложения на стенках трубки фатально сказываются на точности. Приходится либо закладывать регулярную промывку, либо ставить предфильтры, которые сами могут создавать дополнительное сопротивление и влиять на расход.

С химически агрессивными реагентами своя история. Материал измерительной камеры и сенсора должен быть совместим. Однажды столкнулись с тем, что уплотнительные кольца в одном из расходомеров разбухли от органического реагента, заклинив подвижную часть. Производитель заверял о совместимости, но, видимо, с конкретной маркой реагента не проверяли. Теперь для любой новой среды запрашиваем у поставщика расходомера письменное подтверждение о химической стойкости или сами проводим тесты на образцах.

Температурная компенсация — ещё один скрытый камень. Многие расходомеры калибруются на 20°C. А если трубопровод проходит в цеху, где летом +35, а жидкость из бака подаётся с температурой +10, погрешность может быть существенной. Особенно для кориолисовых и тепловых расходомеров. Нужно смотреть, встроена ли автоматическая компенсация в конкретной модели, и как она работает.

Интеграция в АСУ ТП и обратная связь

Сегодня мало просто измерить расход. Нужно, чтобы данные надёжно и быстро поступали в систему управления. Для малых расходов это часто означает необходимость высокой дискретности опроса. Если ПЛК опрашивает аналоговый вход раз в секунду, а процесс дозирования требует более быстрой реакции, могут быть проблемы. Иногда лучше использовать специализированный контроллер самого расходомера с цифровым интерфейсом (HART, Profibus, Modbus), который сам обрабатывает первичный сигнал и передаёт уже усреднённое и отфильтрованное значение.

В автоматизированных линиях, подобных тем, что производит Цзинькэнь, где несколько промывочных машин магнитной флотации работают в каскаде, согласованность дозирования реагентов между ступенями — ключ к эффективности. Расходомер малых расходов здесь выступает не просто датчиком, а источником обратной связи для контура регулирования. Стабильность его работы определяет стабильность всего технологического цикла. Если сигнал ?шумный? или имеет dead band (мёртвую зону), регулятор будет постоянно ?охотиться?, что приведёт к перерасходу реагента или ухудшению сепарации.

Из нашего опыта: успешная интеграция всегда была результатом совместной работы технолога, знающего процесс, и инженера АСУ ТП, понимающего возможности и ограничения датчика. Нельзя просто бросить ТЗ ?поставь расходомер? и забыть. Нужно обсуждать и среду, и диапазон, и требуемую точность, и динамику изменения расхода, и способ интеграции в управление. Только тогда оборудование, будь то сепаратор или дозирующая станция, будет работать как часы.

Выводы и неочевидные критерии выбора

Итак, подбирая расходомер малых расходов для обогатительной фабрики, смотришь не только на цену и диапазон. Первое — это реальная, а не паспортная точность в условиях конкретной среды и конкретного монтажного положения. Второе — ремонтопригодность и доступность сервиса. Сломался датчик на критичном контуре — остановка линии. Насколько быстро можно его починить или заменить? Есть ли на складе запасные части?

Третье — удобство поверки и диагностики. Современные модели имеют встроенные диагностические функции, которые могут предупредить о начинающихся проблемах (например, зарастание электродов у электромагнитных). Это бесценно для предиктивного обслуживания. Четвёртое — унификация. Если на объекте стоят десятки расходомеров, лучше, чтобы они были одной или двух совместимых моделей от одного-двух производителей. Это упрощает обучение персонала, запасные части и интеграцию.

В конечном счёте, правильный выбор такого, казалось бы, вспомогательного прибора, как расходомер для малых расходов, — это инвестиция в стабильность всего технологического процесса. Особенно когда речь идёт о высокотехнологичных комплексах, будь то отечественные или, как в случае с оборудованием от ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, импортные. Точное измерение — основа точного управления, а без этого ни о каком высоком качестве концентрата и оптимальном расходе реагентов речи быть не может. Мелочей в этом деле нет.