ультразвуковой расходомер фланцевый

Когда говорят про ультразвуковой расходомер фланцевый, многие сразу представляют себе что-то суперсовременное для чистых сред вроде воды или нефтепродуктов. А вот на магнитных обогатительных фабриках, где пульпа с твердым иногда под 70%, идут разговоры, что ультразвук тут не жилец — забиется, сигнал не пройдет. Отчасти это так, если брать дешевые модели или неправильно ставить. Но именно на сложных средах и видна разница между игрушкой и инструментом. Сам долгое время скептически относился, пока не пришлось участвовать в модернизации линии на одном из комбинатов, где использовалось оборудование от ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии. Они, кстати, не производят расходомеры, но их полностью автоматические промывочные магнитные сепараторы требуют точного контроля расхода оборотной воды и пульпы на разных стадиях. Вот там и начались эксперименты.

Почему именно фланец, а не врезка

Начну с основного. Фланцевый исполнение в наших условиях — не прихоть, а часто необходимость. На существующих трубопроводах, особенно крупных диаметров от 150 мм и выше, которые идут на питание сепараторов или флотационных машин, врезка clamp-on датчиков — это лотерея. Состояние стенки трубы, налет, вибрации — все влияет. А фланец — это предсказуемость. Установил между фланцами с правильной прокладкой — и знаешь точное расстояние между преобразователями, угол, нет воздушных зазоров. Да, монтаж тяжелее, нужно останавливать линию. Но зато потом не бегаешь с диагностикой из-за ?поплывшего? нуля.

Ошибка, которую часто допускают — ставят фланцевый расходомер на прямой участок, но забывают про гидравлику до и после. На пульпопроводах после насосов бывает такая кавитация и завихрения, что даже V-образная трасса ультразвука не спасает. Нужно смотреть не только на паспортные 10 диаметров до и 5 после, а в полтора-два раза больше, особенно если после колена или задвижки. Сам видел, как на линии промывочной магнитной сепарации показания скакали на 15%, пока не перенесли метр на три метра дальше от отстойного насоса.

Еще момент — материал фланцев. Часто заказчик хочет сэкономить и ставит обычную сталь, хотя трубопровод может быть с резиновой футеровкой или из нержавейки для агрессивных сред. Гальваническая пара, коррозия… Через год-два фланцы ?прикипают? к расходомеру так, что при поверке или замене его только срезкой демонтировать. Поэтому теперь всегда настаиваю на том, чтобы материал корпуса расходомера и ответных фланцев максимально соответствовал материалу трубопровода. Даже если дороже.

Ультразвук в мире железа и шламов

Вот здесь и кроется главный страх. Магнитная пульпа, особенно с крупными частицами магнетита — это не однородная жидкость. Ультразвуковой сигнал затухает, рассеивается. Многие производители расходомеров честно пишут: ?не для суспензий с высокой концентрацией твердого?. Но ключ — в концентрации и в размере частиц. На этапе сгущения, где плотность высока, ультразвук действительно может не справиться. А вот на линиях подачи оборотной воды или на разбавленной пульпе перед сепарацией — вполне.

Интересный опыт был с контролем расхода промывочной воды на автоматических электромагнитных илоотделителях. Там требуется точная дозировка для эффективной промывки. Использовали механические турбинные счетчики — быстро выходили из строя из-за абразива. Перешли на ультразвуковой расходомер фланцевого типа с усиленными пьезоэлементами и алгоритмами обработки сигнала, адаптированными для шумных сред. Сработало. Но не сразу. Первые настройки по умолчанию давали шум. Пришлось вручную подбирать пороги фильтрации сигнала, увеличивать мощность излучения. Это к вопросу о том, что купить и повесить — полдела. Настройка под конкретную среду — это еще 50% успеха.

Была и неудача. Пытались поставить такой расходомер на выходе сгустителя, где пульпа хоть и жидкая, но содержит много мелкодисперсного шлама. Показания были нестабильные. Выяснилось, что в среде много микропузырьков воздуха, которые губительны для ультразвука. Пришлось вернуться к электромагнитному расходомеру для этого участка. Вывод: ультразвук боится не столько железа, сколько газовых включений. На магнитных фабриках это частая проблема.

Связь с автоматизацией процесса обогащения

Современные линии, такие как разработанные Цзинькэнь, — это комплексные системы. Полностью автоматическая промывочная магнитная сепарация — это не просто аппарат, это контур с насосами, клапанами, датчиками. Расходомер здесь — не для учета, а для управления. Сигнал с него идет в контроллер, который регулирует скорость подающего насоса или степень открытия клапана. Если расходомер ?врет? или имеет большую задержку, вся автоматика идет вразнос.

Здесь преимущество хорошего ультразвукового прибора — быстрота отклика и отсутствие подвижных частей. Для систем с гидравлической пульсацией или отсадкой, которые компания также использует в своих комбинированных технологиях, это критично. Механика просто не успеет. Но опять же, нужно выбирать модели с высокой частотой обновления выходного сигнала (не раз в секунду, а десятки раз в секунду).

В одном из проектов для зарубежного рудника (кажется, в Либерии) стояла задача дистанционного мониторинга. Фланцевые ультразвуковые расходомеры с выходом 4-20 мА и цифровым интерфейсом (HART или Modbus) позволили встроить их в общую SCADA-систему обогатительной фабрики. Это дало возможность операторам видеть баланс потоков по всей цепочке: от дробления до сепарации. Интеграция прошла нормально, но были сложности с настройкой протокола обмена — производитель расходомеров и поставщик АСУ ТП говорили на разных ?языках?. Пришлось повозиться с конфигураторами.

Практические тонкости монтажа и обслуживания

Казалось бы, установил и забыл. Не тут-то было. Даже фланцевый вариант требует внимания. Первое — температурные расширения. Трубопровод на улице, от -30 зимой до +40 летом. Фланцевые соединения ?играют?. Если расходомер жестко закреплен, могут возникнуть напряжения, влияющие на точность. Нужно предусматривать компенсаторы или независимые опоры.

Второе — засорение. Хотя датчики стоят заподлицо со стенкой, в пульпе с высоким содержанием магнетита может происходить постепенное ?налипание? тонкого слоя на поверхность преобразователя. Особенно если есть зоны застоя. Толстый слой начинает экранировать сигнал. Поэтому в регулярное ТО включается проверка, а в идеале — периодическая промывка линии или, если конструкция позволяет, механическая очистка без демонтажа. Некоторые модели имеют функцию диагностики затухания сигнала, которая как раз и предупреждает о таких проблемах.

Третье — поверка. Снять фланцевый расходомер для поверки — это минимум останов участка на несколько часов. Поэтому все чаще склоняются к метрологическому обслуживанию на месте, с помощью переносных эталонов. Но для этого должны быть предусмотрены штатные отводы для установки поверочного расходомера. Это нужно закладывать на этапе проектирования линии. К сожалению, часто об этом вспоминают потом, и приходится выдумывать нестандартные решения с временными врезками.

Взгляд в будущее и место в технологической цепочке

Куда все движется? Тенденция — интеграция. Не просто ультразвуковой расходомер как отдельный прибор, а как интеллектуальный датчик в составе блока управления насосной станцией или сепаратором. Уже есть разработки, где он измеряет не только объемный расход, но и оценивает скорость звука в среде, что косвенно может говорить о плотности или концентрации твердого. Для обогатителей это двойная польза.

Если вернуться к компании Цзинькэнь и их технологиям, то точный контроль потоков — это прямой путь к оптимизации расхода воды и реагентов, а значит, к снижению себестоимости. Замена барабанных сепараторов или флотационных машин на их комплексные промывочные аппараты — это как раз история про повышение эффективности. И без надежного, адекватного условиям измерительного оборудования тут не обойтись. Будь то вода, пульпа или реагенты.

В итоге, фланцевый ультразвуковой расходомер — не панацея, а очень специфичный инструмент. На магнитных обогатительных фабриках он найдет свою нишу не везде, а там, где правильно оценены условия среды, грамотно выполнен монтаж и настройка. Его сила — в бесконтактности и быстром отклике. Слабость — в чувствительности к посторонним включениям в потоке. Как и любой инструмент, он требует понимания. Слепо верить паспорту нельзя, нужно смотреть, пробовать, а иногда и ошибаться, чтобы найти то самое рабочее решение для конкретного участка трубы, по которому течет не просто жидкость, а будущий концентрат.