Электрический конический клапан

Когда говорят про электрический конический клапан, многие сразу представляют себе какую-то универсальную запорную арматуру, чуть ли не для любых сред. А на практике, особенно в нашем деле — обогащении руды — эта штука оказывается куда капризнее. Не каждый конический клапан, даже с электрическим приводом, потянет работу с пульпой, где есть и абразив, и магнитные частицы, и постоянные перепады давления. Слишком острый угол конуса — забивается мгновенно, слишком пологий — плохо держит плотное закрытие. И вот этот баланс — это уже не по учебнику, а чисто опытным путём.

Где в цепи обогащения он вообще нужен?

Если взять типовую схему, скажем, после нашей полностью автоматической промывочной магнитной сепарации, нужно чётко разделить потоки: концентрат — в одну сторону, хвосты — в другую. Раньше часто ставили задвижки или шаровые краны. Но с густой, неоднородной пульпой они быстро изнашиваются, под них забиваются твёрдые частицы, клинят. Электрический конический клапан здесь выигрывает за счёт самой геометрии: конус, входящий в седло, как пробка, срезает налипшие частицы, меньше забивается.

Но и это не панацея. Помню, на одном из комбинатов попробовали поставить такие клапаны на линию сброса шламов после флотации. Среда — мелкодисперсная, с остатками реагентов. И что вы думаете? Клапаны, которые отлично работали на магнитном концентрате, здесь начали ?залипать?. Конус покрывался липким налётом, привод срабатывал, но полного закрытия не происходило, была течь. Пришлось разбираться. Оказалось, материал уплотнения конуса не подходил — обычная резина набухала от реагентов. Заменили на полиуретан с другой формулой — проблема ушла. Вот такой нюанс, о котором в паспорте на клапан редко пишут.

Поэтому сейчас, когда мы в ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии проектируем комплекс, например, под ту же пневматическую промывочную магнитную сепарацию, вопрос выбора арматуры прорабатываем отдельно. Нельзя просто взять ?клапан электрический конический? из каталога. Нужно смотреть на состав пульпы, температуру, циклограмму работы. Часто идём на компромисс: на основных, критичных линиях подачи пульпы ставим более дорогие клапаны с дополнительной системой промывки седла, а на вспомогательных — более простые модели, но с увеличенным ресурсом по материалу конуса.

Проблема управления: плавность хода и ?мёртвые зоны?

С электрическим приводом тоже не всё гладко. Казалось бы, поставил сервопривод с контроллером — и регулируй поток как хочешь. Но в реальности, когда нужно не просто открыть/закрыть, а именно дозировать пульпу с определённой плотностью, начинаются сложности. Ход конуса должен быть очень плавным, особенно в первых 10-15% открытия. Резкий рывок — и поток срывается, нарушается стабильность питания следующей ступени сепарации, например, того же илоотделителя.

Видел случаи, когда для экономии ставили обычные общепромышленные электроприводы с редуктором. Они для воды или воздуха сгодятся, а для нашей среды — нет. Редукторный люфт, даже минимальный, приводит к тому, что точное позиционирование конуса становится невозможным. Клапан то недодаёт, то переливает. В итоге автоматика всей технологической цепочки работает вразнобой. Приходится либо переходить на приводы с прямолинейным движением (типа электромеханических штоковых), либо закладывать в систему управления поправки, что сложно и ненадёжно.

На нашем сайте jinken.ru в описаниях комплексов мы не всегда углубляемся в такие детали, но для инженеров на объекте это ключевые моменты. Успех всей ?полностью автоматической промывочной магнитной сепарации? может зависеть от корректной работы десятка таких, казалось бы, вспомогательных электрических конических клапанов. Если они сбоят, то и качество железного концентрата на выходе будет плавать.

Связь с общей автоматизацией: не просто ?исполнительный механизм?

Современный завод — это единая АСУ ТП. Электрический конический клапан в ней — не изолированный элемент. Он должен отдавать сигналы о своём положении (конечные выключатели, а лучше — датчики позиции), принимать команды не только ?открыть/закрыть?, но и ?открыть на 37%?. И здесь кроется ещё одна ловушка — совместимость протоколов.

Была история на одном из зарубежных объектов, в Либерии, кажется. Наше обогатительное оборудование Цзинькэнь поставили, а арматуру закупали локально, чтобы сэкономить на логистике. Клапаны были вроде бы подходящие, но их контроллеры ?разговаривали? по какому-то устаревшему протоколу. В итоге пришлось городить промежуточные шлюзы для преобразования сигналов, что добавило точек отказа. Задержки в передаче команд всего в полсекунды приводили к рассинхронизации: сепаратор уже перешёл в другой режим, а клапан на подаче пульпы ещё не успел среагировать. Пришлось в срочном порядке везти ?родные? модули управления. С тех пор для критичных узлов мы всегда рекомендуем либо полный комплект от одного вендора, либо тщательную предварительную проверку стыковки всех систем.

Этот опыт напрямую касается и наших разработок, например, серии промывочных машин магнитной флотации. Там управление потоками воздуха, воды и пульпы должно быть виртуозным. И если электрический конический клапан на линии подачи пульпы сработает с опозданием, вся тонкая настройка флотации пойдёт насмарку, пена будет не та, селективность упадёт.

Материалы: износ от абразива и коррозия

Пожалуй, самая очевидная, но вечная проблема — ресурс. Конус и седло — это основные точки износа. Работа с железорудным концентратом — это постоянный контакт с твёрдыми, острыми частицами. Чугун или обычная сталь 45-ка здесь могут не вытянуть и года. Мы экспериментировали с разными покрытиями: напыление карбида вольфрама, керамические вставки.

Керамика хороша по износостойкости, но хрупкая. На одном из сибирских комбинатов, где в пульпе попадались крупные куски породы, были случаи скола керамического седла. Пришлось переходить на высокохромистые чугуны или на легированные стали с последующей объёмной закалкой. Дороже, но надёжнее. Важный момент — пара трения. Нельзя делать и конус, и седло сверхтвёрдыми, иначе при малейшей несоосности они просто разобьют друг друга. Обычно делают твёрдым конус, а седло — из более вязкого, но стойкого материала.

Коррозия — отдельная песня. Если в процессе, как у нас часто бывает, используется морская вода или реагенты, то нержавейка 12Х18Н10Т — это must have. Но и её стойкость не абсолютна. Помогает правильная конструкция — отсутствие застойных зон вокруг штока конуса, где может скапливаться агрессивная среда. Иногда, для особо сложных условий, рассматриваем титан, но это уже запредельная стоимость, которая оправдана далеко не всегда.

Ремонтопригодность в полевых условиях

Идеальный клапан, который никогда не ломается, — это миф. Поэтому на первое место выходит вопрос: как быстро его можно починить, не останавливая всю линию? Конструкция электрического конического клапана в этом плане должна быть модульной.

Самый удачный вариант, который я встречал — это когда приводной узел (электродвигатель, редуктор) крепится на фланце, и его можно демонтировать, не трогая сам корпус клапана, встроенный в трубопровод. А сам конус со штоком — это собранный картридж, который вынимается с фронтальной стороны после снятия привода и крышки. На одном из предприятий, где используется наше оборудование, техники за 40 минут меняют такой картридж, имея на складе запасной. Без сварки, без сложных центровок. Просто вынул старый, вставил новый, подключил провода.

Это критично для наших заказчиков, будь то в Австралии или в Камеруне. Остановка обогатительной фабрики — это огромные убытки. И возможность быстрого, силами местного персонала, ремонта такой, в общем-то, простой механики, как электрический конический клапан, напрямую влияет на общую оценку надёжности всего технологического комплекса от ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии.

Вместо заключения: не главный, но незаменимый

В итоге, о чём всё это? Электрический конический клапан — это не та деталь, о которой гремят заголовки в рекламных брошюрах. На фоне инновационных сепараторов или систем автоматизации он кажется простой железкой. Но именно из таких ?железок? складывается бесперебойная, стабильная работа всего завода. Его выбор, установка и обслуживание — это та самая инженерная культура, которая отличает хорошо работающее производство от проблемного.

Когда мы сейчас дорабатываем конструкцию новой перемешивающей промывочной магнитной сепарации, мы отдельное совещание посвящаем подбору и расстановке всей запорно-регулирующей арматуры. Потому что понимаем: можно создать гениальный сепаратор, но если подача пульпы на него будет нестабильной из-за капризного клапана, то весь гений пойдёт прахом. Это и есть та самая ?кухня?, невидимая для посторонних, но абсолютно необходимая для результата. И в этом, пожалуй, и заключается настоящая профессиональная работа.