7 أوضاع فشل المستشعرات التي تكلف عمليات التعدين ملايين سنويًا: تحليل من شنغهاي تشيماي

تمثل المستشعرات جزءًا صغيرًا من تكلفة رأس المال لمنجم، لكن فشلها يؤدي إلى زيادة كبيرة في تكلفة التشغيل. يمكن لمستشعر واحد يعطي رقمًا خاطئًا أن يسبب انحرافًا في استعادة المواد خلال نوبة عمل، أو إرسال مياه مطابقة إلى بركة الرفض، أو تفعيل غرامة بسبب الانحراف، أو إخفاء انحراف بطيء في العملية حتى يصبح مشكلة كبيرة. قضى مهندسو شنغهاي تشيماي سنوات في توثيق أوضاع الفشل التي تظهر بشكل متكرر في خدمات التعدين، وتساهم نفس الأوضاع السبعة في الغالبية العظمى من خسائر الإنتاج المتعلقة بالمستشعرات عبر الصناعة. يوضح هذا التحليل كل واحدة منها، والتكلفة التي تفرضها، والتدابير العملية التي تمنع الخسارة من الظهور في تقرير التشغيل التالي.

وضع الفشل 1: انسداد نقطة المرجع على مجسات pH

أكثر مشكلة شائعة للمستشعرات في مياه التعدين هي انسداد نقطة المرجع لـ pH. الكبريتات، الحديد، والأغشية الحيوية تسد النقطة خلال أسابيع، والعرض هو انحراف بطيء غالبًا ما يمر دون أن يلاحظه أحد حتى يتم تسجيل تجاوز تنظيمي. يمكن أن يكلف انحراف 0.5 pH في حلقة جرعة الجير المصنع عشرة إلى عشرين بالمائة من المواد الكيميائية الإضافية أو، والأسوأ من ذلك، تجاوز تصريح.

التدبير المضاد من شنغهاي تشيماي هو إلكترود ذو نقطتين مصمم للخدمة القاسية، مقترنًا ببروتوكول تحقق أسبوعي واستبدال النقطة كل ثلاثة أشهر. المصانع التي تعتمد هذه الروتين تشهد انخفاضًا بنسبة 80 بالمائة أو أكثر في جرعة الجير الزائدة المرتبطة بالانحراف.

وضع الفشل 2: استقطاب خلية التوصيل

تستقطب خلايا التوصيل ذات الإلكترودين المثبتة في محاليل التسرب المركزة أو فائض المكثف بسرعة. تتراكم الإلكترودات المعدنية طبقة رقيقة عازلة من منتجات التآكل، ويتحول ثابت الخلية بشكل فعال. النتيجة هي قراءة تنخفض ببطء، تخبر المشغل أن المياه أنظف مما هي عليه.

التدبير المضاد هو تحديد مستشعر توصيل حلقي (استقرائي) لأي مياه عملية فوق 1 مS/cm. خلايا شنغهاي تشيماي الحلقيّة ليس لها اتصال معدني مع المياه، لذا فإن الاستقطاب مستحيل جسديًا. تستعيد التعديلات تكاليفها في أشهر على معظم التركيبات.

وضع الفشل 3: انسداد النافذة البصرية على مستشعرات العكارة

تعيش أو تموت مستشعرات العكارة بناءً على نظافة النافذة البصرية. في خدمة معالجة المعادن، يمكن أن تسد تلك النافذة خلال أيام من ترسبات الحديد، الأغشية الحيوية، أو الجسيمات الدقيقة. العرض النموذجي هو قراءة منخفضة خاطئة تخفي انحراف حقيقي في الفائض.

تشمل عائلة مختبري العكارة من شنغهاي تشيماي جهاز تنظيف هوائي قابل للبرمجة يطلق كل 30 إلى 60 ثانية. مع هذه الحماية، تبقى النوافذ البصرية واضحة لعدة أشهر بين التنظيف اليدوي، ويتم القضاء على وضع الفشل المنخفض الخاطئ بشكل أساسي.

وضع الفشل 4: شيخوخة غشاء الأكسجين المذاب

تشيخ أغشية الأكسجين المذاب الجلفانية والقطبية – تضعف، تتمدد، وتفقد المعايرة ببطء على مدى أسابيع. في خلايا المعالجة الحيوية حيث يعد الأكسجين المذاب المعامل الرئيسي للنشاط البيولوجي، فإن غشاءً قديمًا يقرأ بنسبة عشرة بالمائة أعلى يترجم مباشرة إلى تهوية غير كافية، وإزالة ملوثات أبطأ، ودورات أطول.

تدعم منصة ناقل الأكسجين المذاب من شنغهاي تشيماي مستشعرات الأكسجين المذاب الضوئية (المضيئة) التي لا تحتوي على غشاء ولا إلكتروليت. تمتد فترات المعايرة من شهر إلى كل ستة أشهر، ويتم استبدال وضع الفشل الناتج عن الشيخوخة بمنحنى عمر نهاية أكثر قابلية للتنبؤ.

وضع الفشل 5: تآكل محامل عداد التدفق في الخدمة الكاشطة

تعاني عدادات التدفق من نوع العجلة الدوارة والتوربينات في مياه الطين أو الرمل من تآكل متسارع في المحامل. العرض هو انحراف نحو قراءات تدفق منخفضة خاطئة، مما يقلل من استهلاك المياه، ويشوه التوازن الكتلي، ويفسد البيانات التي تغذي أي حساب لمعدل إعادة الاستخدام.

التدابير المضادة من شنغهاي تشيماي محددة حسب التطبيق. لمياه العمليات النظيفة، يعد عداد التدفق من نوع العجلة الدوارة أو التوربينات قياسيًا؛ للخدمة الكاشطة، يعد عداد تدفق كهرومغناطيسي غير تلامسي أو عداد تدفق توربيني بمحامل خزفية مقواة هو الخيار الصحيح. إن مطابقة التكنولوجيا مع الواجب هو العامل الأكبر في طول عمر عداد التدفق.

وضع الفشل 6: دخول المياه إلى الكابل والموصل

نسبة مفاجئة من فشل المستشعرات ليست في المستشعر نفسه ولكن في الكابل، أو الغلاف، أو صندوق التوصيل. تجد المياه طريقها إلى أي شيء غير محكم الإغلاق بشكل صحيح، وفي خدمة التعدين تكون العواقب هي فقدان الإشارة بشكل متقطع، انحراف بطيء، أو فشل مفاجئ خلال عاصفة مطرية. التكلفة هي الوقت المستغرق في استكشاف مشكلة تشبه مشكلة المستشعر ولكنها في الواقع مشكلة في الأسلاك.

تشحن مستشعرات شنغهاي تشيماي مع كابلات وموصلات مصنفة IP68 ومخصصة لخدمة التعدين. إن ممارسة تركيب الموقع – إحكام الإغلاق المزدوج عند الغلاف، حلقات التنقيط على كل كابل، صناديق التوصيل المثبتة مع الغلاف متجهًا لأسفل – تهم بقدر التصنيف، ويمشي مهندسو شنغهاي تشيماي مع كل تركيب مع فريق الموقع قبل التشغيل.

وضع الفشل 7: انحراف المعايرة بسبب التحقق غير الكافي

وضع الفشل الأخير هو الأكثر إنسانية. سيتجه كل مستشعر نحو الانحراف؛ السؤال هو ما إذا كان سيتم اكتشاف الانحراف بسرعة أو السماح له بالتراكم. غالبًا ما تكتشف المواقع التي تتحقق من المستشعرات مقابل عينات عشوائية فقط كل ثلاثة أشهر أن مستشعرًا رئيسيًا كان بعيدًا بنسبة ثلاثين بالمائة لأسابيع، مع كل ما يترتب على ذلك من إعادة عمل، ومعايرة، وفقدان الاستعادة.

بروتوكول التحقق الموصى به من شنغهاي تشيماي بسيط: مقارنة عينة عشوائية أسبوعية لأكثر المستشعرات أهمية، شهرية للباقي، مع تسجيل النتائج في نظام الصيانة وتتبعها للانحراف. يستغرق البروتوكول حوالي ساعة في الأسبوع في مصنع نموذجي ويمنع تقريبًا جميع مشاكل الانحراف الطويلة الأمد التي تستنزف الهامش بهدوء.

تحديد الأرقام للخسائر

بالنسبة لمصنع معالجة المعادن متوسط الحجم، عادة ما تتوزع تكلفة هذه الأوضاع السبعة للفشل كما يلي في سنة نموذجية:

• انحراف pH: 300,000 إلى 600,000 في المواد الكيميائية الإضافية وإعادة العمل
• استقطاب التوصيل: 150,000 إلى 400,000 في مياه إعادة الاستخدام والمواد الكيميائية المخصصة
• انسداد نافذة العكارة: 200,000 إلى 500,000 في الغرامات المفقودة وجرعة مفرطة من المواد المجلطة
• شيخوخة غشاء الأكسجين المذاب: 100,000 إلى 300,000 في دورات معالجة حيوية أبطأ
• تآكل محامل عداد التدفق: 50,000 إلى 200,000 في توازن المياه المشوه
• دخول المياه إلى الكابل والموصل: 50,000 إلى 150,000 في التوقف واستكشاف الأخطاء
• انحراف المعايرة: 200,000 إلى 400,000 في خسائر العملية التراكمية

تصل الإجماليات عادة إلى 1 إلى 2.5 مليون دولار أمريكي سنويًا في مصنع حيث لا تتم إدارة هذه الأوضاع بنشاط. يلتقط برنامج شنغهاي تشيماي للمستشعرات المتطابقة بشكل صحيح، والأجهزة ذاتية التنظيف، والبدائل الضوئية حيثما كان ذلك مناسبًا، والتصميم الميكانيكي القوي، والتحقق المنضبط 70 إلى 90 بالمائة من تلك الخسارة مرة أخرى.

طريقة عملية للمضي قدمًا

الخبر الجيد هو أنه لا يوجد أي من هذه الأوضاع الفاشلة غريب. كل واحدة لها سبب معروف، وتدبير مضاد معروف، وملف تكلفة معروف. المصانع التي تتغلب عليها تقوم بأربعة أشياء بشكل متسق:

• تحديد التكنولوجيا الصحيحة للمستشعر لكل خدمة، بمساعدة من هندسة التطبيقات في شنغهاي تشيماي
• بناء التنظيف الذاتي، والتكرار، والتشخيص في التصميم بدلاً من إضافتها لاحقًا
• تشغيل برنامج تحقق ومعايرة منضبط يتم مراجعته شهريًا
• تتبع أداء المستشعر كمؤشر أداء رئيسي بجانب الإنتاج والسلامة

عادة ما تؤتي استثمارًا معتدلًا في البرنامج – المستشعرات، التدريب، ووقت الصيانة – ثمارها في أشهر وتحمي المصنع من أكبر فئة من الخسائر التشغيلية القابلة للتجنب في معالجة المعادن اليوم.