Comprendere le sfide uniche della misura del flusso di liquami

Il sistema di flusso eterogeneo presenta difficoltà di misura che raramente si incontrano nelle applicazioni dei fluidi puliti. La frazione solida può variare da un minimo al 70% per peso, la distribuzione delle particelle va dai micron ai centimetri, e il liquame può mostrare viscosità non newtoniana, comportamento di regolazione dei costi e un significativo comportamento di un processo di elaborazione.

Fattori chiave nella selezione dei sensori di flusso per le lubrificazione

Dimensione delle particelle, forma e densità

Le dimensioni e la densità dei solidi sospesi influenzano fortemente il potenziale di erosione e il principio di misura. Le particelle grossolane e angolari (ad esempio, minerale schiacciato) accelerano l’usura su qualsiasi elemento del sensore bagnato che sporge nel flusso. Le particelle più piccole possono causare danni meno immediati, ma possono ancora abradere le fodera nel tempo.

Regime di Riologia e Flusso

Molti slittamenti minerali mostrano lo stress del rendimento e il comportamento di taglio, il che significa che la viscosità diminuisce con un aumento della velocità di taglio. Questa caratteristica non-Newtoniana può causare che il profilo di velocità sia più lusinghiero di quello dell'acqua, che influisce sul rapporto tra velocità media e segnale misurato. Inoltre, il flusso può passare tra l'omogeneità (completamente sospeso), l'eterogeneo (con un gradiente di concentrazione) e i regimi scorrevoli scorrevoli scorrevoli.

Gamma di portata e Riduzione

I processi di estrazione richiedono spesso una misurazione accurata su un ampio intervallo di flusso, da un basso flusso durante l'avvio o il carico parziale ad un alto flusso sotto normali operazioni. Il rapporto di riflusso – il rapporto tra il massimo e il minimo flusso misurabile con accuratezza accettabile – è una specifica chiave. I misuratori di flusso magnetici offrono tipicamente cambi di flusso di 100:1 o meglio, mentre i misuratori di vortice possono essere limitati a 10:1 o 20:1 in applicazioni di flusso a causati a causati di funzionamento troppo bassi

Diametro tubo e requisiti di corsa dritto

Ogni sensore di flusso ha raccomandato lunghezze di tubo rette a monte e a valle per garantire un profilo di velocità completamente sviluppato e privo di rotolo. In tubazioni di liquami, questi requisiti possono essere più severi perché i gomiti e le valvole possono esacerbare la segregazione di particella. Ad esempio, un gomito può produrre forze centrifughe che spingono particelle più pesanti all’esterno, creando la concentrazione asimmetrica e profili di velocità.

Compatibilità dei materiali e resistenza all'erosione

I materiali bagnati del sensore devono resistere sia all'attacco chimico che all'abrasione meccanica. Per le slitte acide (ad esempio, soluzioni di leach in rame), i rivestimenti in PTFE, PFA o poliuretano sono comuni. Per le slitte altamente abrasive (ad esempio, i coperchi di minerale di ferro), i rivestimenti in carburo di ceramica o tungsteno possono essere necessari.

Pratiche di installazione e manutenzione

I sistemi di accumulo di lurry sono spesso situati in aree remote o confinate. I sensori che possono essere installati senza tagliare il tubo (clamp-on) o che presentano l'inserimento a caldo riducono al minimo la disfunzione del processo. Tuttavia, qualsiasi dispositivo di inserimento deve essere progettato per resistere alla pressione dell'oleodotto e alla temperatura di slurry.

Tipi di sensori di flusso adatti per le tubature di liquami

Misuratori di portata elettromagnetici (magnotici)

I contatori di flusso elettromagnetici sono i cavalletti di lavoro della misurazione conduttiva delle liquami. Essi operano sulla legge di Faraday dell'induzione: un campo magnetico viene imposto attraverso il tubo, e una tensione proporzionale alla velocità media del flusso viene indotta nel liquido conduttivo. Poiché gli elettrodi sono a filo con il liner, non vi è alcuna ostruzione al flusso.

Misuratori di portata ultrasuoni

I misuratori a ultrasuoni non invasivi utilizzano trasduttori bloccati all'esterno del tubo, emettendo onde sonore che attraversano il liquame. Il principio più comune per il liquame è il differenziale di tempo di transito, ma che funziona bene solo quando il liquame è relativamente omogeneo e il carico di particelle è moderato (tipaticamente <5% solids by volume). For higher solids concentrations, Doppler ultrasonic meters are preferred – they measure the frequency shift of sound reflected off particles or bubbles. Clamp‑on meters have zero pressure drop, no moving parts, and no contact with the abrasive medium, making them virtually immune to erosion. Their main drawbacks are reduced accuracy (±1–3% of rate) and sensitivity to pipe material, wall thickness, and slurry aeration. They also require a straight section of pipe with good acoustic properties (e.g., carbon steel, stainless steel) and may need re‑calibration if the slurry composition changes significantly. I misuratori a ultrasuoni Rosemount di Emerson offrono modelli specificamente progettati per applicazioni svolgenti[F

Misuratori di portata di massa di Coriolis

I misuratori di liquami sono direttamente in grado di misurare il flusso di massa, rilevando la torsione indotta nei tubi vibranti, mentre i fanghi di liquami sono molto accurati, e la misurazione della densità simultanea, che è inestimabile per il controllo della concentrazione di liquami.

Misuratori di portata (DP)

Gli elementi di flusso DP – le piastre orifiziose, i tubi venturi, i misuratori di cuneo – creano una caduta di pressione che si riferisce alla portata attraverso il principio dei capi di Bernoulli. Nel servizio di liquami, la sfida primaria è l’erosione del bordo dell’elemento, che cambia il coefficiente di scarico nel tempo. I contatori di cuneo sono una scelta popolare perché la cuneo è meno sensibile all’erosione dei bordi e fornisce un’erodinamica e fornisce un’azione.

Misuratori di flusso Vortex (con attenzione)

I misuratori Vortex misurano il flusso rilevando la frequenza dei vortici capannoni da un corpo bluff posizionato nel flusso. Nei liquidi puliti, i contatori di vortice forniscono una buona precisione e un'alta resa. Nelle tubazioni di liquami, il corpo di sfocatura è soggetto a erosione e fouling, e la barra di scorrimento può essere rivestita con solidi fibrosi o appiccico, alterando la sua scia e conducendo alla deriva.

Misuratori di portata di massa termica (Uso misto)

I misuratori di dispersione termica sono utilizzati principalmente per la misurazione del flusso di gas. Nelle tubazioni di liquami, sono raramente adatti perché la conducibilità termica e la capacità termica del cambiamento di liquami senza pretese con frazione di solidi, e la pulsione sugli elementi del sensore provoca una forte deriva.

Migliori pratiche di installazione per i sensori di flusso di liquami

Selezione della posizione Meter

Posizionare il sensore in una sezione verticale di tubo con flusso verso l'alto, se possibile. Il flusso verticale verso l'alto aiuta a mantenere una distribuzione più omogenea dei solidi perché la gravità agisce per mantenere le particelle sospese, mentre nelle particelle di tubi orizzontali possono stabilirsi sul fondo, portando a scivolare velocità e errori di misura. Se l'installazione verticale non è fattibile, scegliere una sezione tubo orizzontale con il misuratore orientato in modo che gli elettrodi (per i contatori) sono orizzontali per evitare l'accumulo di scarico inferiore a 15

Proper messa a terra e schermatura

I contatori di flusso magnetici richiedono un adeguato terreno elettrico per terra attraverso la tubazione di processo. Le tubazioni di liquami hanno spesso guarnizioni isolanti o protezione catodo che possono rompere il percorso di terra. Gli anelli di messa a terra o gli elettrodi dedicati sono essenziali per garantire una misurazione accurata del potenziale. I misuratori ultrasonici possono avere un'attenta schermatura del cavo e routing per evitare interferenze elettromagnetiche da unità di frequenza variabile.

Isolamento termico e Tracing termico

In climi freddi, le tubazioni di liquami possono congelare se il flusso si ferma. Alcuni sensori di flusso, in particolare i misuratori a ultrasuoni a morsetto con accoppiamento gel, sono sensibili alla temperatura. Il tracciamento e l’isolamento termico devono essere applicati in modo da non surriscaldare l’elettronica del sensore. Per i misuratori magnetici, assicurarsi che il materiale di rivestimento possa resistere agli estremi di temperatura locali.

Strategie di manutenzione e calibrazione

Ispezione pianificata delle parti bagnate

Per l'inserimento dei contatori, la sonda può essere ritirata per controllare la condizione della punta del sensore. Mantenere un registro di rilevamento della deriva di misura – un cambiamento graduale dell'indicazione del flusso a velocità costante della pompa può segnalare lo sviluppo dell'usura. Molti metri moderni offrono funzioni diagnostiche (ad esempio, la misurazione dell'impedenza dell'elettrodo, il monitoraggio del livello di rumore) che possono essere segnalate.

Verifica zero-Point e calibrazione

I sensori di flusso di liquami dovrebbero avere il loro punto zero verificato in condizioni di flusso zero (ad esempio, quando la pompa è spenta e il tubo è pieno di liquami statici). Poiché le fanghie possono sistemarsi, il punto zero può cambiare come pacchetto di solidi intorno al sensore. Per i contatori a peso ridotto, la condizione di flusso zero è particolarmente difficile – il metro può ancora rilevare il flusso causato dalla convezione termica nel tubo.

Procedure di pulizia e di smerigliatura

L'accumulazione dei solidi sulle pareti all'interno del tubo (buildup) può ridurre l'area trasversale effettiva e alterare il profilo di flusso. In slitte di calce, per esempio, i depositi di scala possono formare. In code polimeriche-flocculate, agglomerati appiccicosi possono accumularsi sugli elettrodi. Dove si prevede l'accumulo, specificare i metri con robusti porte di scarico o meccanismi di pulizia in linea (ad esempio, soluzione di lavaggio ultrasuoni per elettrodi).

Conclusioni

La scelta del sensore di flusso giusto per le tubazioni di liquami nell’estrazione mineraria e nella lavorazione dei minerali è una decisione multi-parametro che influisce direttamente sull’efficienza del processo, sui costi di manutenzione e sulla disponibilità delle piante.