Приборы мониторинга хвостохранилищ: практическое руководство по выбору места эксплуатации

Хвостохранилища редко выходят из строя без предупреждения. Задолго до того, как произойдет что-то драматическое, показания начинают отклоняться. Поровое давление растет, скорость фильтрации меняется, пруд-отстойник расположен выше, чем предполагалось проектом, уклон перемещается на несколько миллиметров за сезон. Вся цель приборов мониторинга хвостохранилищ состоит в том, чтобы обнаружить эти заносы как можно раньше, чтобы у кого-то еще было время отреагировать.

В компании Wuxi Huihua Special Instrumentation мы производим промышленные приборы для измерения давления, уровня и температуры с 2001 года, в основном для негламурного завершения работы: датчики и преобразователи которым приходится продолжать работать в условиях пыли, вибрации, жары и длительных переездов, когда рядом с ними никто не стоит. Нижеследующее не является спецификацией геотехнического мониторинга. Это практический обзор семейств приборов, составляющих программу мониторинга хвостохранилищ, где каждый из них подходит и о чем стоит подумать, когда вы определяете их для объекта, находящегося в нескольких часах езды от ближайшего цеха.

Почему хвостохранилище требует больше инструментов, чем обычное предприятие

Хвостохранилище представляет собой сооружение, построенное из самого потока отходов, а затем снова возводимое, сезон за сезоном, по мере продолжения производства. Это не готовый объект с фиксированным сроком службы. Насыпь, которую вы контролируете в этом году, не совсем та, которую вы оснастили пятью годами ранее, и это меняет ваши ожидания от каждого датчика на ней.

Большинство из этих сайтов тоже далеко не все. Они расположены в пустынях с высоким уровнем ультрафиолетового излучения, в поясах тропических дождей, в замерзающих горных долинах, на побережьях, где соленый воздух разъедает разъемы. Приборам приходится выдерживать десятилетие такой нагрузки при периодическом внимании, что сильно отличается от требований к заводскому прибору, находящемуся в помещении с кондиционируемым климатом, и каждую смену мимо него проходит техник.

Сами сигналы медленные и небольшие: миллиметры движения, килопаскали порового давления, литры в секунду просачивания. Это означает, что дрейф, смещение и долговременная стабильность имеют такое же значение, как и точность, указанная в таблице данных. Инструмент, который прекрасно читается в первый день, но отклоняется на два процента в год, в конечном итоге скрывает реальную тенденцию внутри своей собственной ошибки.

Программы мониторинга обычно сочетают в себе два семейства оборудования. Геотехническая часть включает в себя пьезометры с вибрирующей проволокой, инклинометры, экстензометры, массивы фигур, призмы и станции GNSS. Промышленная часть включает в себя датчики давления, приборы для измерения уровня, датчики температуры, расходомеры, а также клапаны и аксессуары к ним. Эти два понятия пересекаются больше, чем люди ожидают, потому что пьезометр на стояке — это, в конце концов, столб воды, который кто-то должен измерить.

Параметры, которые имеют наибольшее значение

Таблица ниже представляет собой краткую версию типичного плана мониторинга. К каждой строке привязана тенденция, и именно эта тенденция, а не мгновенное значение, обычно вызывает разговор.

Поровое давление и просачивание: где инструменты измерения давления зарабатывают себе на жизнь

Поровое давление — это параметр, который заставляет инженеров нервничать, и это правильно. Давление воды внутри насыпи раздвигает зерна почвы и снижает эффективное напряжение, удерживающее склон вместе. Когда фреатическая поверхность поднимается, запас прочности падает, часто без каких-либо видимых изменений на поверхности.

Для внутренней части ядра плотины стандартным выбором остаются пьезометры с вибрирующей проволокой, поскольку они стабильны в течение длительного времени и выдерживают прокладку мокрого кабеля. Но есть большая часть территории, которую лучше обслуживать обычными промышленными инструментами: стояками, отстойниками для сбора сточных вод, дренажными трубами, дренажными колодцами и успокоительными колодцами. В таких местах датчик давления, установленный на известной глубине, или погружной датчик уровня, опущенный в стояк, обеспечивают непрерывную запись за небольшую часть стоимости.

Выбор в основном состоит из деталей. Решите, хотите ли вы манометрическое или абсолютное эталонное значение, и нужно ли вентилировать кабель. Обеспечьте себе запас давления выше ожидаемого вами максимального давления, поскольку датчик, работающий вблизи верхнего предела своего диапазона, — это датчик, который не прослужит долго. Если вода агрессивная, добавьте разделительную диафрагму с заполняющей жидкостью, соответствующей температуре. И держите импульсные линии короткими и самодренирующими; карман с захваченным воздухом в ватерлинии является одной из наиболее частых причин того, что показания постепенно перестают иметь смысл.

Интеллектуальный датчик давления YSZC-7 с цифровой компенсацией HART Цифровая компенсация и выход HART подходят для этого датчика давления для стабильных и проверяемых измерений на технологических линиях, где важны отклонения калибровки и доступ для технического обслуживания. Посмотреть продукт →

Интеллектуальные преобразователи с цифровой компенсацией хорошо подходят для этой работы, поскольку они лучше сохраняют калибровку при колебаниях температуры, а также потому, что HART или цифровой выход позволяют проверять электронику, не нарушая технологического соединения.

Уровни воды: сливной пруд, возвратная вода и сборники

Уровень — это место, где обитает самый широкий выбор технологий. Радарные и ультразвуковые приборы смотрят на сливной пруд с мачты или моста и никогда не касаются воды, что является реальным преимуществом, когда поверхность покрыта пеной или мусором. Волновой радар хорошо работает в успокоительных колодцах и узких стояках, где луч в свободном пространстве отражается от стен. Погружные датчики используются в отстойниках, скважинах, резервуарах, прудах с возвратной водой и везде, где можно провести кабель к точке измерения.

Для подводного маршрута практические вопросы просты. Защищен ли кабель механически на всем протяжении? Действительно ли корпус запечатан для длительного погружения в воду, а не для простого попадания брызг? Не оседает ли на диафрагме ил, песок или лед и можно ли чистить диафрагму на месте? Уровнемер, который приходится вытаскивать из отстойника каждый раз, когда он заиливается, незаметно выпадет из графика обслуживания.

Погружной преобразователь уровня с уплотнением IP68 и отдельным преобразователем Варианты герметизации IP68 и отдельного преобразователя делают этот погружной уровнемер подходящим для отстойников, где важны постоянное погружение и доступ для очистки. Посмотреть продукт →

На крупных объектах прокладка кабеля через хвостохранилище часто является самой большой статьей затрат в бюджете на мониторинг, и именно эта часть выходит из строя первой. Там, где прокладка траншей нецелесообразна, беспроводные датчики контроля процессов LoRaWAN позволяют вам разместить измерение давления или уровня там, где данные действительно важны, и собрать их на шлюзе рядом с офисом объекта. Относитесь к радиосвязи как к еще одному инструменту, который необходимо обслуживать: проверяйте батарею и уровень сигнала по тому же графику, что и при калибровке.

Технологическая сторона: пульпопроводы, циклоны и оборотная вода

Хвостохранилище также является действующим технологическим предприятием, и контроль его надежности во многом заимствован у обогатительной фабрики. Давление подачи циклона, давление в трубопроводе на выходе насоса, давление оборотной воды и перепад давления на фильтрах — все это показания, которые операторы проверяют ежедневно, и они служат ранним предупреждением для самой плотины. Падающее давление циклона или смещение кривой насоса обычно проявляются до того, как кто-либо заметит изменение геометрии пляжа.

Жидкость абразивна и наказывает стандартные инструменты. Мембранные манометры со встроенным или защищенным чувствительным элементом справляются со своей задачей гораздо лучше, чем голая трубка Бурдона, а манометры для тяжелых условий эксплуатации с усиленными механизмами являются правильным решением для стороны высокого давления гидравлического или насосного контура. Если среда также является коррозионной, материал диафрагмы и наполняющая жидкость влияют на срок службы больше, чем любое другое решение, которое вы примете.

Микроманометр с мембранной коробкой серии YE Мембранный коробчатый элемент подходит для измерения низкого давления чистого, неагрессивного газа или пара, а запорные клапаны делают техническое обслуживание практичным. Посмотреть продукт →

Здесь также следует упомянуть клапаны и коллекторы. Прибор для измерения давления эффективен настолько, насколько хороша изоляция перед ним. Правильные игольчатые клапаны и блоки коллектора позволяют технику прокачивать, выпускать воздух и заменять манометр, не отключая линию, что делает режим технического обслуживания реалистичным уже на шестом году, а не только на первом.

Температура, погода и показания, которые незаметно меняются

Температура выглядит наименее интересным показателем на хвостохранилище, пока что-то не пойдет не так. Температура пульпы и оборотной воды влияет на плотность и, следовательно, на любую интерпретацию давления и уровня, которую вы выполняете в нижнем течении. При минусовых температурах замерзают стояки, растрескиваются корпуса датчиков и изменяется поведение заполняющих жидкостей внутри мембранных разделителей. Высокая температура окружающей среды, особенно под прямыми солнечными лучами на незатененной подставке для приборов, смещает нули и сокращает срок службы электроники.

Что касается технологического процесса, термометры сопротивления и термопары измеряют температуру раствора, воды и трубопровода, в то время как биметаллические термометры остаются надежным средством местной проверки, когда кто-то стоит у клапана и ищет второе мнение. Для точек, которые являются горячими, зарытыми или недоступными по другим причинам, капиллярные дистанционные термометры помещают шкалу в такое место, где человек действительно может ее прочитать.

Что бы вы ни установили, заштрихуйте это. Простой солнцезащитный козырек и правильно герметичный корпус обеспечивают большую долговременную точность на открытом пространстве, чем повышение класса точности, и стоят гораздо меньше, чем повторная калибровка, которую они предотвращают.

Выбор инструментов для сайта, который далек от всего

Окружающая среда должна определять спецификацию больше, чем каталог. Если передатчик будет стоять на стояке в сезон дождей, степень защиты от проникновения, которая действительно выдержит проливной дождь и пыль, не является обязательной. Если он будет установлен рядом с топливным складом, мастерской или линией подачи углеводородов, ему потребуется соответствующая сертификация для опасной зоны, причем сертификат должен относиться именно к той модели и температурному классу, которые вы заказываете, а не к аналогичной модели из того же семейства.

Мощность и сигнал заслуживают такой же честности. Солнечные и аккумуляторные системы на удаленном объекте не потерпят прибора, который потребляет больше, чем позволяет бюджет, а длинные кабели, идущие к отстойнику на дальней стороне пляжа, не выдержат сигнала, которому нужна чистая земля, которую вы не можете обеспечить. Где участок открыт круглый год, Уличные приборы с классом защиты IP68 устраняет категорию неисправностей, которые в противном случае приходилось бы устранять каждый сезон дождей.

Наконец, не меняйте модели в середине жизни ради небольшой экономии. Тенденции считываются по годам, и аналогичная замена обеспечивает сопоставимость исторических данных. Если вам необходимо изменить модель, диапазон или уплотнительную жидкость, запишите это и отметьте дату в таблице.

Привычки обслуживания, которые обеспечивают честность сети мониторинга

Приборы на хвостохранилище обычно не обслуживаются специалистами по приборостроению. Их обслуживает тот, кто находится на месте на этой неделе, поэтому процедуры должны быть достаточно простыми, чтобы выжить в этой реальности.

1. Запишите базовую линию в состоянии установки, включая смещение нуля, при известных исходных условиях и сохраните ее вместе с номером метки.
2. Калибруйте по фиксированному графику, а не тогда, когда показания кажутся странными, и сохраняйте сертификат для прибора, а не для папки проекта.
3. Перекрестно проверьте дублирующие приборы друг с другом, особенно если пьезометр и стояк наблюдают за одной и той же зоной.
4. При каждом посещении проверяйте скучные вещи: конденсат в корпусах, забитые импульсные линии, гнезда насекомых в вентиляционных отверстиях, перетертые кабели, ослабленные сальники.
5. Держите в магазине сайта запчасти той же модели и ассортимента, потому что трехнедельная доставка — это трехнедельный пробел в учете.
6. Регистрируйте каждое изменение модели, диапазона, заполняющей жидкости или глубины установки, чтобы будущий рецензент мог отличить реальное движение от замены оборудования.

Правильная сторона инструмента

Чтобы внести ясность в отношении того, что мы делаем и чего не делаем: мы не производим пьезометры, инклинометры или оборудование GNSS с вибрирующей проволокой. Наша работа — это слой промышленных измерений вокруг них, приборы давления, уровня и температуры, которые контролируют трубопроводы, отстойники, пруды, стояки и технологические потоки, а также аксессуары, которые позволяют изолировать, вентилировать и обслуживать эти приборы. Имея за плечами более тридцати серий продуктов и несколько тысяч спецификаций, большая часть того, что мы поставляем, адаптирована к конкретной среде, соединению или монтажному положению, а не взята с полки.

Если вы составляете план мониторинга хвостохранилища, самое полезное, что вы можете нам прислать, — это рабочее состояние: какая среда, какова ожидаемая дальность, как будет монтироваться прибор и что с ним будет делать объект за год. После этого выбор инструмента становится очевидным, а оставшиеся аргументы — те, которые стоит иметь.