Измерение расхода закладочной смеси в шахте

[lostman]

Здравствуйте.
Возникла такая задача - необходимо контролировать целостность труб, подающих закладочную смесь в шахту. Закладочная смесь предназначена для заполнения пустот, образующихся при добыче руды. Состоит в основном из цемента, воды, известняка и шлака. Готовится на поверхности и по трубопроводам подаётся в шахту. Проблема в том, как своевременно обнаруживать порывы трубопровода. Постоянный визуальный контроль нереален.
Возникла идея на разных участках трубопровода поставить расходомеры - по отсутствию расхода можно определить участок, на котором был порыв. Собственно вопрос в том, какой расходомер можно использовать для такой среды.
Нашёл вот такой вариант: https://akvatek.ru/production/portativn ... flow-pulse. Но озвучили цену от 300000 руб, что несколько останавливает - расходомеров нужно минимум 5-6 штук. Опять же неизвестно насколько хорошо он будет работать с этой средой.
Можете посоветовать какие-нибудь расходомеры для этой цели?
И ещё есть идея - вместо расхода контролировать давление. Как я думаю, датчик давления с металлической мембраной вполне должен подойти под эту задачу. К примеру вот такой: https://www.bdsensors.ru/products/datch ... /DMP331PI/
Но у руководства есть сомнения - приводят аргумент, что смесь будет нарастать на датчик и он не будет работать.
Может кто-то решал подобную задачу?

[Sergy6661]

Собственно вопрос в том, какой расходомер можно использовать для такой среды.
Нашёл вот такой вариант: https://akvatek.ru/production/portativn ... flow-pulse. Но озвучили цену от 300000 руб

То, что показывает по ссылке, вообще ни как не ассоциируется ни с шахтой, ни с смесью воды, цемента и пр.

Проблема в том, как своевременно обнаруживать порывы трубопровода.

Нет ни какой возможности, только визуальный контроль.

И ещё есть идея - вместо расхода контролировать давление. Как я думаю, датчик давления с металлической мембраной вполне должен подойти под эту задачу. К примеру вот такой: https://www.bdsensors.ru/products/datch ... /DMP331PI/

Такой датчик придет в негодность за один сеанс прокачки абразивной смеси...

Постоянный визуальный контроль нереален

Ну...тогда задача не реальная...

[lostman]

Такой датчик придет в негодность за один сеанс прокачки абразивной смеси...

На подобной смеси на другой шахте датчик давления вполне работает - но как установлен и есть ли что-то разделительное между мембраной и средой пока не знаю.

[rwg]

Лет 20 назад участвовал в разработке ультразвукового доплеровского расходомера РУД-342. По крайней мере при цементировании (заполнении цементо-водяной смесью) газонефтяных скважин работает. У него излучатель и приёмник в одном корпусе, приложил датчик снаружи к трубе и знаешь, шевелится что-то в ней или нет. А если всё сложится удачно, то и расход, и объём залитой смеси будут известны. Но этот датчик выпускают специально для геофизиков, для подключения к их оборудованию. Другие доплеровские того же времени, даже с тем же излучателем-приёмником, с такими смесями справляются хуже. Поэтому его и разрабатывали тогда, с тех пор производят.

[lostman]

Лет 20 назад участвовал в разработке ультразвукового доплеровского расходомера РУД-342. По крайней мере при цементировании (заполнении цементо-водяной смесью) газонефтяных скважин работает. У него излучатель и приёмник в одном корпусе, приложил датчик снаружи к трубе и знаешь, шевелится что-то в ней или нет. А если всё сложится удачно, то и расход, и объём залитой смеси будут известны. Но этот датчик выпускают специально для геофизиков, для подключения к их оборудованию. Другие доплеровские того же времени, даже с тем же излучателем-приёмником, с такими смесями справляются хуже. Поэтому его и разрабатывали тогда, с тех пор производят.

Посмотрел, есть такие расходомеры - но не подойдут, там труба до 150 мм. У нас на 159. Попробую напишу всё-таки производителю - поинтересуюсь.

[rwg]

там труба до 150 мм. У нас на 159.

По моему это одна и та же труба. 150 внутренний, 159 наружный.

[AppCreator]

Какая протяженность трубопровода?
С учетом характера смеси возможно стоит смотреть в сторону системы мониторинга утечек. Один из вариантов - прокладка оптоволоконного кабеля по телу трубопровода и последующий спектроанализ сигнала, рассеиваемого оптоволокном в результате виброакустического воздействия с помощью специальных регистрирующих устройств (специализированные решения, зависят от производителя системы). Физический принцип - во время порыва меняется акустический фон возле оптоволокна, регистрирующие устройства выполняют анализ акустического фона на всей протяженности кабеля и фиксируют изменения с точностью 5-10 метров (зависит от конкретного производителя). Регистрирующие устройства обычно ставятся в начале и в конце контролируемого участка, при большой протяженности добавляются промежуточные точки контроля. В составе системы нередко используются нейросетевые классификаторы, что позволяет обучать систему точнее распознавать момент утечки.

[lostman]

там труба до 150 мм. У нас на 159.

По моему это одна и та же труба. 150 внутренний, 159 наружный.

Возможно - уточню

[Jackson]

Практический вопрос. А куда потечёт раствор в случае прорыва? Его там (куда потечёт) можно поймать?
Как на дизелях делают контроль прорыва трубок высокого давления: двойные трубки, то что из наружных трубок - стекает в отдельное место, там датчик наличия (можно по массе, можно любым другим способом, лишь бы определить что появилось топливо). Нормально там быть ничего не должно. Если топливо появилось - значит какую-то из внутренних трубок прорвало.
В шахте двойную трубу конечно делать не надо, но можно ловить протекший раствор где-то на выходе и сигнализировать, если он появился.

[lostman]

Практический вопрос. А куда потечёт раствор в случае прорыва? Его там (куда потечёт) можно поймать?
Как на дизелях делают контроль прорыва трубок высокого давления: двойные трубки, то что из наружных трубок - стекает в отдельное место, там датчик наличия (можно по массе, можно любым другим способом, лишь бы определить что появилось топливо). Нормально там быть ничего не должно. Если топливо появилось - значит какую-то из внутренних трубок прорвало.
В шахте двойную трубу конечно делать не надо, но можно ловить протекший раствор где-то на выходе и сигнализировать, если он появился.

В том и проблема, что в случае прорыва раствор потечёт в шахту - на горизонт. При последнем прорыве затопило приличную площадь - потому вопрос и подняли. На горизонтах труба горизонтальная - так что когда до выхода дойдёт, будет уже поздно.

Отправлено спустя 1 минуту 37 секунд:

Какая протяженность трубопровода?
С учетом характера смеси возможно стоит смотреть в сторону системы мониторинга утечек. Один из вариантов - прокладка оптоволоконного кабеля по телу трубопровода и последующий спектроанализ сигнала, рассеиваемого оптоволокном в результате виброакустического воздействия с помощью специальных регистрирующих устройств (специализированные решения, зависят от производителя системы). Физический принцип - во время порыва меняется акустический фон возле оптоволокна, регистрирующие устройства выполняют анализ акустического фона на всей протяженности кабеля и фиксируют изменения с точностью 5-10 метров (зависит от конкретного производителя). Регистрирующие устройства обычно ставятся в начале и в конце контролируемого участка, при большой протяженности добавляются промежуточные точки контроля. В составе системы нередко используются нейросетевые классификаторы, что позволяет обучать систему точнее распознавать момент утечки.

Видел про такие вещи, но зная наших шахтёров это вряд-ли применимо. Под потолком то наши кабеля рвут (и оптику в том числе), а на трубах явно долго не проживёт оптика.

[Jackson]

В том и проблема, что в случае прорыва раствор потечёт в шахту - на горизонт. При последнем прорыве затопило приличную площадь - потому вопрос и подняли. На горизонтах труба горизонтальная - так что когда до выхода дойдёт, будет уже поздно.

Понятно.

а на трубах явно долго не проживёт оптика.

Упростим конструкцию.

Систему защиты от протечек в квартиры знаете? По полу разбросаны датчики наличия воды, при срабатывании хотя бы одного - закрываем входной шаровый кран и включаем сирену. Срабатывание - сухой контакт.

В Вашем случае не будет ли возможности придумать такие датчики с контактным выходом? Датчики крепим к кабелю, каждый из них подключаем на две жилы кабеля параллельно. Ещё по двум жилам можно гнать питание, включив тоже параллельно. И разматываем эту ёлочную гирлянду на полу под трубой. Конструктивно это можно сделать на герметичных соед.коробках.
Тупо, не хай-тек, зато в эксплуатации понятно и просто.

Отправлено спустя 3 минуты 27 секунд:
А чтобы шахтёры не баловались, отключая эту систему, выходы в датчиках сделать нормально возбуждёнными: замкнут при потере питания или срабатывании, разомкнут при наличия питания и несрабатывании.

Самонесущий кабель с прочными коробками. Осталось сами датчики придумать. Хранить это всё в смотанном виде на катушке, катушка на тележке. В начале трубы подключил концы (разъёмом лучше) и иди вдоль трубы, разматывай катушку. Надо увеличить длину - вторую такую же катушку притащил, разъёмами соединил с первой частью и разматывай дальше. Наоборот кабель длиннее чем труба - разматывай не до конца, пусть остаток в смотанном виде на катушке так и стоит рядом. Гирлянды ёлочные точно также продаются фрагментами и стыкуются друг с другом разъёмами.

[rwg]

в случае прорыва раствор потечёт в шахту - на горизонт. При последнем прорыве затопило приличную площадь

А под каким давлением подают раствор? Наверное падение давления при прорыве должно быть хорошо заметно, особенно если не глазами смотреть, а это поручить какому-нибудь контроллеру... На буровых и бурят, и цементный раствор в скважину закачивают под давлением 200-250 атмосфер, а автоматы кое-где за доли секунды по форме пульсаций этого давления пытаются ставить диагнозы.

[Jackson]

При последнем прорыве затопило приличную площадь - потому вопрос и подняли.

Когда шахтёры будут ругаться что вот им ещё лишняя заморочка с этой гирляндой - а пусть как хотят контролируют, если не гирляндой то хоть сами на трубе сидят и смотрят непрерывно, выбор способа за ними. Ну или затапливайте шахту раствором.

Отправлено спустя 2 минуты 44 секунды:

Наверное падение давления при прорыве должно быть хорошо заметно

Не факт. Зависит от размера прорыва. Но это автору виднее, бывает ли у них не полный разрыв трубы, а где-то неплотное соединение на стыках.

На буровых и бурят, и цементный раствор в скважину закачивают под давлением 200-250 атмосфер

Я так понял, тут не скважина куда надо дуть со всей дури, а надо просто доставить раствор по трубе на полкилометра. Тут давление-то на порядок-два поменьше

[lostman]

в случае прорыва раствор потечёт в шахту - на горизонт. При последнем прорыве затопило приличную площадь

А под каким давлением подают раствор? Наверное падение давления при прорыве должно быть хорошо заметно, особенно если не глазами смотреть, а это поручить какому-нибудь контроллеру... На буровых и бурят, и цементный раствор в скважину закачивают под давлением 200-250 атмосфер, а автоматы кое-где за доли секунды по форме пульсаций этого давления пытаются ставить диагнозы.

Поэтому я и предложил использовать датчики давления. Но шахтёров не вдохновило - типа пробовали, не работает. Как оказалось, пробовали ставить манометры с мембранами. Как цепляли (через разделительную среду или напрямую) - надо уточнять.
Сейчас закинул удочки насчёт расходомера РУД-342 - вполне может быть окажется хорошим вариантом.

Отправлено спустя 2 минуты 52 секунды:

Когда шахтёры будут ругаться что вот им ещё лишняя заморочка с этой гирляндой - а пусть как хотят контролируют, если не гирляндой то хоть сами на трубе сидят и смотрят непрерывно, выбор способа за ними. Ну или затапливайте шахту раствором.

Такой номер вряд-ли пройдёт - они тут цари и боги, все остальные вспомогательное производство.

Отправлено спустя 1 минуту 16 секунд:

Не факт. Зависит от размера прорыва. Но это автору виднее, бывает ли у них не полный разрыв трубы, а где-то неплотное соединение на стыках.

Это да, по всякому бывает. Но как я понимаю при больших порывах падение давления будет заметно.

[Jackson]

Такой номер вряд-ли пройдёт - они тут цари и боги

Тогда пусть разработают технологию. И изготовят. И внедрят. И используют. :)
Или придётся что-то поменять в этом порядке.

при больших порывах падение давления будет заметно

Если датчик будет работать.

[lostman]

Если датчик будет работать.

Само собой. Пока что подбираем расходомер.

[Sergy6661]

в случае прорыва раствор потечёт в шахту - на горизонт. При последнем прорыве затопило приличную площадь - потому вопрос и подняли. На горизонтах труба горизонтальная - так что когда до выхода дойдёт, будет уже поздно.

А почему бы не сделать так, чтобы трубы не рвались??? Это конечно подход еретический, но единственно правильный.
Вот сам подход- трубы рвутся и содержимое выливается и затапливает площадь посему КИПовцы пусть придумают прибор сигнализатор, полностью аналогично Валентина Матвиенко в бытность главою Санкт Питербурга в разгар зимней войны с сосульками предлагала лазырем сосули сбивать...

[Jackson]

А почему бы не сделать так, чтобы трубы не рвались???

Потому что это шахта. Там вечно что-то куда-то таскают, роняют, что-то падает, смещается, соединения по 300 раз разбираются и собираются... В любом случае, это уже не наш вопрос.

Отправлено спустя 5 минут 30 секунд:

[+]

Валентина Матвиенко в бытность главою Санкт Питербурга в разгар зимней войны с сосульками предлагала лазырем сосули сбивать...

Это вовсе не она предлагала, а какой-то идиот пулю запустил, как всегда. Бездельников полно, кто готов любую ерунду раздуть до космических масштабов. Тут и ПВО от бакланов уже предлагали и памятник Миллеру при жизни. К реальной деятельности это всё никакого отношения не имеет.

[Ryzhij]

Если очень надо, то...
Поскольку смесь подаётся в трубу агрегатом "а-ля бетоносос", то и расход на выходе можно контролировать чем-то "а-ля прувер".
И затем сравнивать расходы с "бетонососа" и через "прувер".
(Произведения частот импульсов на объёмы соответствующих камер)
А уж стоит ли "овчинка выделки" и пойдут ли на такие навороты - шахтёрам виднее.

[Jackson]

Если очень надо, то...

Точно, как продольная диф.защита в энергетике.
Только нюансы.
1. Расходомер на том конце трубы надо как-то питать и сигнал от него как-то передавать, на те же 300-500 метров. Кабель, а кабели, как сказано выше, там имеют свойство рвать. Просто вырубят эту систему когда порвут кабель - вот и вся эффективность.
2. Тонкая настройка нужна, чтобы ложно не беспокоило. А до тех пор будут ложные срабатывания. В итоге загрубят чтобы не отвлекала от работы, итог тот же что и выше.
3. Расходомер ещё устанавливать/снимать надо - если кабели будут рвать то и прибор сшибут.

Поэтому я бы довёл дело до проработки двух разных решений, а может трёх, описал бы на бумаге и передал начальству с выводом "обслуживание системы возложить на шахтёров". Задача поставлена - отвечать надо. А поскольку тут самое слабое звено - это шахтёр - то не хотелось бы самому в шахтах поселиться чтобы их к аккуратности приучать. Пусть почитают и сами ткнут пальцем: как делать, или вообще не делать. Им эксплуатировать.

Как в энергетике видел: постоянно срабатывает диф.защита, задолбала уже - и что вы сделали - уставку её подняли до 50% номинала и время побольше, и не беспокоит - а генератор просушить не пробовали? мегером проверить - не? наверное диф.защита не просто так срабатывает - да что ему будет, работает же, нам идти надо, не до этого... Но формально блок стоит, включен, цепи кинуты - начальство не придирается. А по факту - нет никакой защиты.

[lostman]

Поэтому я бы довёл дело до проработки двух разных решений, а может трёх, описал бы на бумаге и передал начальству с выводом "обслуживание системы возложить на шахтёров". Задача поставлена - отвечать надо. А поскольку тут самое слабое звено - это шахтёр - то не хотелось бы самому в шахтах поселиться чтобы их к аккуратности приучать. Пусть почитают и сами ткнут пальцем: как делать, или вообще не делать. Им эксплуатировать.

Именно это мы в итоге и сделаем - огласим варианты, а там пусть решают. Пока что как оказалось проблема подобрать расходомер - то, что предварительно присмотрели (РУД-342) как оказалось не подходит.
Кто-нибудь имел дело с Взлёт ЭМ эксперт М или ADMAG CA? По описаниям вроде подходят. Запрос отправил в техподдержку, жду, что ответят.

[Jackson]

Именно это мы в итоге и сделаем - огласим варианты, а там пусть решают.

Вариант с кабелем и гирляндой датчиков "протечки" я бы тоже использовал.

[lostman]

Вариант с кабелем и гирляндой датчиков "протечки" я бы тоже использовал.

Собственно варианты озвучу все, а там видно будет.
По давлению в трубопроводе - как сказали, раствор самотёком спускается на 150 метров вниз и дальше идёт по горизонтальным трубам.
А насчёт того, что сделать так, чтобы трубы не рвались - я думаю исключить это не получится. Особенно зная раздолбайство шахтёров. Понятно, что им прилетит в этом случае - но порыв то уже произойдёт.

[Sergy6661]

проблема подобрать расходомер

Проблема не только совместимость со средой, но и параметры расхода, т.к все расходомеры работают от мин. до макс. расхода, а вы, как я понял, этих параметров не знаете. И еще один нюанс он же вопрос- что даст вам расходомер? При разрыве трубы расход может увеличится, а может и нет, нюансов много, а в вашем случае при условии-

По давлению в трубопроводе - как сказали, раствор самотёком спускается на 150 метров вниз и дальше идёт по горизонтальным трубам

скорее всего установка расходомера ничего вам не даст.

Ну и идея - система видеонаблюдения с ПО, которое фиксирует несанкционированный розлив и прочие непотребства...хотя опять же будет шахтерами уничтожена

[Jackson]

все расходомеры работают от мин. до макс. расхода, а вы, как я понял, этих параметров не знаете.

Легко спросят размер бочки/ёмкости и за какое время она закачивается в трубу.
Расход топлива я считал: бочку 300 литров дизель высосал за 18 минут. Расход = 1000 л/час, 1 куб.м. в час. (и это на холостом ходу - немелкий такой дизель)

[+] А на Руси всё мерили водкой

Бо́чка (мерная бочка, сороковая бочка) — русская дометрическая единица измерения объёма, равная 40 вёдрам (491,96 л) [ 1 ]. 1 бочка = 40 вёдер = 160 четвертей = 400 штофов = 4000 чарок = 8000 шкаликов = 800 водочных (пивных) бутылок = 640 винных бутылок.

И еще один нюанс он же вопрос- что даст вам расходомер?

Их нужно два. А дальше как диф.защита: сколько втекло на входе - столько же должно вытечь на выходе. Если вытекло меньше чем втекло - утекает налево, т.е. ищи прорыв. При прорыве расход на выходе уменьшится, на входе - может даже увеличиться.
Но такой метод не позволит ловить мелкие утечки из-за неплотностей. А мелкие протечки хуже чем прорыв, потому что они как бомбьа с часовым механизмом. Где-то копится пролитое, а потом перелилось дотекло - и все такие "о блин! У нас течёт уже давно!", а оно за это время растеклось везде где смогло и давай застывать.

Вариант с кабелем и гирляндой датчиков "протечки" я бы тоже использовал.

Причём датчики нужны по сути только рядом со стыками труб. Если участок труб длиной максимум 5 метров, то кабеля между ними надо примерно 5,5 - 6 метров (запас нужен на то что кабель не растянут в струну). Герметичная СЯшка, в неё кабель вошёл на входные клеммы, соединился с выходными, к выходным следующий кусок кабеля, и как-то ещё придумать что-то торчащее, что почувствует утечку снаружи, как я Выше писал.

Ну и идея - система видеонаблюдения с ПО, которое фиксирует несанкционированный розлив и прочие непотребства

Ну, фиксировать она не будет - в темноте протечка не настолько будет видна чтобы её как объект распознать. Хотя попробовать можно. Ну или человека перед телевизором посадить, на который вывести все камеры - обычный охранный видео-комплекс, он ещё и записывать видео будет с регистрацией времени. Только для него ещё будка нужна, и, чувствую, это проблема.

хотя опять же будет шахтерами уничтожена

Это смотря кто за неё отвечать будет. Если сами шахтёры - конечно отключат. А если отдельный человек, ответственный за безопасность, учёт раб.времени и т.п. - его ещё подкупить надо.

Я поэтому и развил идею с гирляндой датчиков. На выходе сухой контакт типа NE. Его забайпасить - надо перемычку куда-то воткнуть, а это уже влезание в какие-то цепи, которое административным ресурсом можно сделать наказуемым. Я ж писал, самое слабое звено тут - шахтёр. Его тоже надо учитывать в технологии.