расходомер с термометром

Вот смотришь на терморасходомер — кажется, что это просто комбинация двух приборов. Многие так и думают, особенно когда начинают внедрять автоматизацию на обогатительных фабриках. Но на практике, особенно в наших условиях с пульпой, магнитными концентратами и этой вечной взвесью твердого — это совсем другая история. Сам наступал на грабли, когда пытался взять стандартный вихревой с термопарой для контроля циркуляции в контуре мокрой магнитной сепарации. Показания по расходу вроде есть, температура вроде есть, а общая картина — нет. Потому что они, эти два параметра, в отрыве друг от друга часто теряют смысл. Их ценность — именно в совместном, синхронном анализе.

Где это стыкуется с реальным обогащением?

Возьмем, к примеру, процесс в автоматической промывочной магнитной сепарации, которые, к слову, активно продвигает ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии. Там ключевое — контроль плотности и температуры пульпы на входе в сепаратор. Если подача слишком холодная, вязкость меняется, тонкие фракции магнетита могут не успеть смачиваться и сепарироваться, уходя в хвосты. Если расход скачет — нарушается гидродинамика в зоне отмывки. Стандартный подход — ставить два отдельных прибора. Но задержки в синхронизации показаний, разные точки отбора — это головная боль для АСУ ТП. Вот тут и выходит на сцену расходомер с термометром как единый измерительный узел.

На одном из сибирских ГОКов, где как раз стояло оборудование Цзинькэнь, была попытка модернизировать систему подачи в пневматическую промывочную сепарацию. Инженеры решили контролировать подогрев воды для отмывки. Поставили отдельный термометр на трубопровод и электромагнитный расходомер. В теории — все логично. На практике возникли постоянные расхождения в логике контроллера: температура доходила до уставки, а расход из-за засорения сетчатого фильтра уже падал. Система не могла адекватно среагировать, потому что данные приходили с разных устройств, обрабатывались в разных циклах. Перешли на комбинированный прибор с одним выходным протоколом — проблема снялась. Управление стало не по двум разрозненным параметрам, а по их комбинации, что гораздо ближе к физике процесса.

Еще один нюанс, о котором редко пишут в спецификациях, но который бьет по карману — это калибровка. Калибровать один комбинированный узел, даже если это дорогой Coriolis-расходомер со встроенным измерением температуры, часто оказывается проще и дешевле в долгосрочной перспективе, чем обслуживать два независимых канала измерения. Меньше точек потенциального разгерметизации, меньше соединительных линий, которые могут забиться концентратом.

Ошибки выбора и ?не те? среды

Самая распространенная ошибка — выбирать прибор, ориентируясь только на диапазоны измерения. Скажем, нужен расход до 100 м3/ч и температура до 90°C. Нашел модель — и заказ. А потом оказывается, что сенсор температуры в этом расходомере с термометром вынесен на длинный щуп, который в потоке абразивной пульпы живет от силы полгода. Или наоборот, термопара встроена заподлицо в стенку трубы, но из-за низкой теплопроводности стенки и налипания шлама ее инерционность составляет несколько минут. Для быстрого контура регулирования это неприемлемо.

У нас был случай на экспериментальной установке с перемешивающей промывочной сепарацией. Нужно было точно дозировать горячий реагент-депрессор. Взяли ультразвуковой расходомер с термосопротивлением. Вроде бы бесконтактный метод, нет износа. Но не учли, что в жидкости будут пузырьки воздуха от интенсивного перемешивания. Ультразвук начал сбоить по расходу, а температура показывала значение с огромной погрешностью из-за того, что пузырьки скапливались вокруг датчика температуры, создавая термоизоляцию. Пришлось переделывать схему, выносить узел измерения на спокойный участок, что добавило лишних метров труб и задержку по времени. Потеряли в точности управления процессом.

Отсюда вывод, который сейчас кажется очевидным, но который приходит только с шишками: для сред обогащения, особенно с магнитным железняком, критичен не столько тип измерения расхода (электромагнитный, вихревой, кориолисовый), сколько конструктивное исполнение и расположение именно термометрического элемента. Он должен быть либо максимально интегрирован в зону измерения потока (как в хороших кориолисовых расходомерах), либо иметь такую конструкцию, которая исключает забивание и обеспечивает минимальную инерционность. Иногда проще и надежнее поставить два простых, но правильно расположенных прибора, чем один навороченный, но с компромиссной конструкцией.

Интеграция в существующие системы Цзинькэнь и других

Когда компания ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии разрабатывала свои полностью автоматические линии, они, по сути, создавали замкнутые технологические контуры. И в этих контурах контроль параметров потока — основа. В их патентах на серию промывочных машин магнитной флотации заложены определенные гидравлические режимы. И здесь расходомер с термометром становится не просто датчиком, а элементом, обеспечивающим соблюдение патентованной технологии. Если в систему, рассчитанную на определенную вязкость и температуру пульпы, подавать среду с другими параметрами, даже самая совершенная сепарация не выдаст паспортного качества концентрата.

На одном из предприятий, куда поставлялось оборудование Цзинькэнь, местные специалисты решили сэкономить и закупили для всех контуров однотипные комбинированные датчики от другого производителя. Формально — все подошло по техусловиям. Но при запуске выяснилось, что протокол связи у этих датчиков имеет слишком большую задержку для быстрых контуров регулирования в автоматических илоотделителях. Система управления от Цзинькэнь, настроенная на мгновенный отклик, работала с опозданием, что приводило к перерегулированию и колебаниям процесса. Пришлось в срочном порядке менять датчики на совместимые. Это к вопросу о том, что даже в, казалось бы, стандартизированной автоматике мелочей не бывает.

С другой стороны, когда интеграция сделана грамотно, эффект значительный. Например, при использовании в схеме с флотацией. Температура пульпы напрямую влияет на кинетику флотации и стабильность пены. Комбинированный контроль на подаче во флотационную машину позволяет оперативно корректировать дозировку реагентов-пенообразователей, основываясь не на абстрактной температуре в цехе, а на реальной температуре потока, который вот прямо сейчас идет в камеру. Это уже не просто контроль, а элемент предиктивной аналитики.

Про зарубежный опыт и неочевидные применения

Смотрю иногда на проекты для тех же австралийских или перуанских рудников, куда, кстати, тоже экспортирует свое оборудование Цзинькэнь. Там подход к приборам учета часто более консервативный, но при этом очень прагматичный. Например, на одной из фабрик в Латинской Америке видел применение расходомера с термометром не на основном технологическом потоке, а на системе охлаждения масла в приводах барабанных магнитных сепараторов, которые еще оставались в схеме. Казалось бы, мелочь. Но они отслеживали не просто температуру масла, а именно скорость его циркуляции при данной температуре. Падение расхода при нормальной температуре сигнализировало о начале засорения фильтра или износе насоса еще до срабатывания аварийных датчиков. Простое, но гениальное применение, которое спасло от нескольких серьезных простоев.

У нас же часто такой контроль относят к ?второстепенным? системам и экономят на нем. А потом платят ремонтом главного привода. Этот пример хорошо показывает, что область применения комбинированных приборов шире, чем просто технологические потоки пульпы или концентрата. Это любые циркуляционные контуры, системы теплообмена, где совместная динамика двух параметров несет больше информации, чем каждый по отдельности.

Еще один момент — подготовка воды. Качество воды для промывки в магнитной сепарации — отдельная большая тема. Часто ее подогревают. И здесь установка комбинированного датчика на линии подачи подготовленной горячей воды позволяет точно рассчитывать тепловую энергию, затраченную на подготовку, и оперативно корректировать работу теплообменника в зависимости от текущего расхода, а не от усредненного планового значения. Экономия, которая окупает сам прибор за сезон.

Вместо заключения: мысль вслух

Так к чему все это? Расходомер с термометром — это не панацея и не must-have для каждой точки. Это инструмент для конкретных задач, где связь ?расход-температура? — технологически значима. В схемах мокрого обогащения, особенно таких высокоэффективных и автоматизированных, как от Цзинькэнь, таких точек предостаточно. Но слепо ставить их везде — пустая трата денег.

Главный совет, который сам бы дал лет пять назад: прежде чем заказывать, нужно четко понять, как ты будешь использовать эти два потока данных. Будешь ли их перемножать, чтобы получить что-то вроде теплового потока? Сравнивать их тренды для диагностики состояния оборудования? Или просто выводить двумя столбцами в журнал? От ответа зависит и выбор типа прибора, и его конструктивное исполнение, и даже место установки.

И да, никогда не стоит недооценивать важность совместимости с существующей или проектируемой системой управления, будь то локальный шкаф на фабрике или централизованная АСУ ТП. Потому что сами по себе данные — ничто, а вот вовремя и в нужном формате доставленные данные для алгоритма — это уже реальный контроль над процессом. А в нашем деле, будь то магнитная сепарация, флотация или что-то еще, контроль — это и есть качество концентрата на выходе и деньги в конечном итоге.