Существует огромное количество художественной литературы и фильмов о полицейских, бандитах, врачах, учителях и бизнесменах, но я не могу вспомнить ни одного - об инженерах. Хотя, казалось бы, работу инженера сопровождают ни чуть не меньшие конфликты, эмоции, взлеты и падения как и вышеперечисленные профессии.
Я, конечно, далеко не Артур Хейли, чтобы писать красивые производственные романы, но маленькую лепту все же внесу в популяризацию своей профессии в виде небольших "записок" (как это делал М. Булгаков с его записками юного врача и Л. Шейнин - с записками следователя).
Первая история будет о том, как же жестоко я однажды на своей работе накосячил и причинил ущерб.
Введение
Был это 2021 год, жаркий июль, последняя командировка перед отпуском, в котором меня ожидала очень приятная автомобильная поездка домой к родителям. Командировка была в один из северных регионов: красивая природа, полярный день, настроение отличное, задача тривиальная - обслужить оборудование и подписать пару бумажек - два дня работы. Что еще может быть лучше?
К слову сказать, работаю я в горно-обогатительной отрасли. Езжу на разные фабрики, где обогащается руда. Многие слабо представляют, что это такое, поэтому начнем с небольшого экскурса.
Обогатить руду - значит увеличить концентрацию полезных минералов путем удаления из нее пустой породы. Скажем, на входе есть порода, которую выкапывают из карьера или из шахт, в 1 тонне которой содержится 100 граммов меди (ничтожные 0,01 %), из нее убирается все лишнее и на выходе меди уже становится, допустим 18-20 % - порода становится обогащенной. Далее этот медный концентрат уже идет на другую фабрику, где из него получают чистую медь.
Обогащение производится при помощи различных технологий, одна из которых - флотация.
Работает это так. При помощи специальных мельниц руду, которая представляет из себя обыкновенные камни, размалывают в мелкую муку, смешивают с водой чтобы получилась суспензия (пульпа), которая может течь по трубам. Ее непрерывно качают в специальные чаны - флотомашины, оснащенные мешалками наподобие миксера (чтобы пульпа не оседала), через ротор (вращающуюся часть) этой мешалки на дно чана задувают воздух и добавляют специальную химию. Вся эта масса постоянно бурлит и наверху образуется пена. Смысл флотации в том, что при правильно подобранных и дозированных реагентах получается, что частицы содержащие медь становятся гидрофобными - не смачиваются водой, в результате чего прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются наверх, а частицы руды, которые медь не содержат остаются.
Таким образом, флотомашина дает 2 продукта: верхний (пена, с высоким содержанием меди) и нижний (камерный продукт или хвосты, с низким содержанием меди). Флотомашины обычно устанавливают в каскад, где камерный продукт перетекает снизу из первой флотомашины в следующую, а пена снимается со всех машин и течет в общем желобе.
Каскады этой флотации выглядят вот так:
Для того, чтобы этим процессом оптимально управлять, то есть правильно дозировать реагенты или задавать другие параметры этого процесса, необходимо в режиме реального времени понимать какое содержание меди содержится в питании этой флотации, какое содержание в пенном продукте и какое - в камерном. Это необходимо для того, чтобы повысить извлечение (чтобы ценные минералы не уходили в хвосты) и при этом чтобы концентрат был максимально богатым.
Для этой цели придуманы специальные автоматизированные системы аналитического контроля (АСАК) - сложные, высокотехнологичные комплексы, которые отбирают пробу с различных этапов обогащения, доставляют эту пробу в специальный анализатор и после анализа возвращают эту пробу обратно в процесс. Собственно, эти системы и есть моя работа. Я их монтирую, налаживаю, обслуживаю и обучаю им персонал заказчика.
Анализатор и система доставки и возврата пробы.
Мне приходится иметь дело с двумя типами подобных систем: анализаторы гранулометрического состава или гранулометры (которые измеряют крупность помола руды мельницами), а также более сложные анализаторы элементного состава (которые измеряют именно содержание элементов). В этом повествовании пойдет речь об анализаторе элементного состава, которые в свою очередь принципиально делятся тоже на два типа:
- Первый тип основан на методе РФА (рентгенофлуоресцентного анализа).
- Второй на методе LIBS (Лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия).
Об анализаторах первого типа я расскажу как-нибудь другой раз. Эта же история будет именно об анализаторе с методом измерения LIBS.
Как это все работает? Процесс начинается с момента отбора пробы. В огромную трубу, по которой бежит пульпа, врезается пробоотборник - например, металлический короб нужного типоразмера, внутри которого установлена специальная щель (нож), которая пересекает по вертикали весь поток, и отсекает из него небольшую часть, которая будет вытекать, после открытия специального клапана подачи пробы. Далее эта проба попадает на насос доставки пробы, который качает ее по длинному трубопроводу с расходом, скажем, 400 литров в минуту и подает на мультиплексор.
Мультиплексор предназначен для того, чтобы принимать пробу с нескольких пробоотборников сразу, а на анализатор отправлять ее только с одного конкретного, нужного в данный момент, в виде небольшой тонкой струйки (20-30 литров в минуту). Все, что от пробоотборника до мультиплексора - это первичная проба, от мультиплексора до анализатора - вторичная проба.
Если более наглядно, то схема потока выглядит так:
На предложенной схеме - конфигурация анализатора с двумя мультиплексорами, десятью пробоотборниками и тремя насосами доставки пробы. Модуль проб самого анализатора находится в самом низу схемы слева (PRS), мультиплексоры чуть выше.
От правильности монтажа линий доставки и возврата пробы зависит 60-70 % успеха всей системы. К огромному сожалению, монтажники этим часто пренебрегают и в результате работа анализатора может превратиться в страшнейший геморрой.
Теперь перейдем к модулю проб самого анализатора. Снаружи он выглядит вот так:
Пульпа протекает сверху вниз через серого цвета измерительную ячейку, (вытекает из нее по синему шлангу, на фото), в это время внутри модуля стоит лазер, который "стреляет" прямо в пульпу (5 раз в секунду), пульпа нагревается до состояния плазмы и начинает светиться, этот свет проходит через спектрометр, где путь света удлиняется при помощи зеркал примерно до 2 метров и раскладывается на спектр, который считывает специальная камера.
Если очень простыми словами, то смысл в том, что каждый элемент светится определенным, присущим только ему спектром, который специальное программное обеспечение может разложить в виде графика:
Каждый узкий пик соответствует конкретному излучению конкретного элемента из таблицы Менделеева, содержащегося в пульпе и по интенсивностям этих пиков косвенно можно делать вывод о процентном содержании этих элементов. Некоторые пики некоторых элементов могут быть очень близко друг к другу, некоторые могут даже друг на друга накладываться, поэтому для того, чтобы вычислить точное содержание, например, меди, нужно учитывать интенсивности излучений и других элементов тоже. Для этого перед эксплуатацией анализатор специальным образом калибруется - определяется корреляция между фактическим содержанием меди и интенсивностями ее пиков и пиков других элементов, составляется уравнение множественной регрессии. Эта математическая процедура довольно мудреная и называется корреляционно-регрессионный анализ, но в этой истории речь не об этом.
Ближе к делу
Цель моего приезда на площадку была обслужить этот анализатор. Обслуживание такого рода устройств, фактически сводится только к внешнему осмотру, выявлению каких-то замечаний, составление акта технического состояния и, собственно, на этом все, кроме одной маленькой детали. А деталь такая: помимо всего прочего мне нужно было поменять лампу накачки лазера.
Это был твердотельный лазер типа Nd:YAG, американской фирмы Quantel, модель CFR 200. Nd:YAG означает, что рабочая среда этого лазера алюмо-иттриевый гранат, легированный ионами неодима. Звучит солидно, лазеры такого типа также используются и в медицине, насколько я знаю.
Лампа в лазере нужна для того, чтобы накачать эту рабочую среду (привести в состояние возбуждения) при помощи света. После того, как рабочая среда достаточно возбудится, срабатывает Q-Switch и лазер дает короткий, но очень мощный импульс, несоизмеримо более мощный, чем если бы лазер работал непрерывно.
При помощи увеличения или уменьшения задержки срабатывания этого Q-Switch можно регулировать мощность импульса. Новая лампа дает импульс с энергией близкой к 200 мДж. Когда лампа "садится", то энергия лазера уменьшается.
Для штатной работы анализатора требуется энергия лазера в 120 мДж. Эта энергия значительно меньше, чем 200 мДж и это означает, что анализатор в состоянии работать даже с довольно сильно изношенной лампой. Износ лампы автоматически компенсируется уменьшением времени задержки Q-Switch. Энергия лазера при этом измеряется при помощи специально датчика.
Согласно регламента от производителя лазера, эта лампа меняется раз в полгода, но фактически, она абсолютно точно может работать гораздо дольше, в условиях анализатора.
Наверное, эта история станет чуть интереснее, если я озвучу стоимость такого технического обслуживания. Один визит специалиста обходился заказчику примерно в сумму, соизмеримую с полугодовым-годовым доходом среднего гражданина нашей страны. В эту стоимость входили авиабилеты, такси, гостиница и два дня моей работы по 8 часов, из которых 3 часа уходило на замену лампы, 3-5 часов на осмотр всего остального оборудования и оформление бумаг, а остальное время - разговоры с местным персоналом, чай, буфет, столовая и тому подобное.
И вот, начался мой первый день визита...
Замена лампы накачки лазера - процедура хоть и не особо сложная, но все равно более рискованная, чем любая другая из всего перечня работ. Это означает, что ее нужно выполнять в первый день. Я думаю, это не надо объяснять почему.
За мной заехал в гостиницу и привез меня на фабрику начальник службы, которая занимается аналитическими системами этого производства, хороший, рассудительный, очень адекватный человек. Десять минут езды, полчаса оформления пропуска и мы зашли к нему в отдел. Там меня уже ждали местные, доброжелательные ребята, которые следят за всем этим оборудованием. Обменялись приветствиями, уточнили все ли готово к замене лампы. Для замены лампы принципиально требуются 4 вещи:
- Сама лампа.
- Деионизирующий картридж.
- Дистиллированная вода.
- Баллон с азотом.
Все было предоставлено. Можно приступать.
Мы всей толпой пришли в помещение, где установлен анализатор. Я не видел его, наверное, больше года. Договор на техническое обслуживание своевременно не был заключен по причинам мне сейчас не известным и лампа не менялась почти полтора года.
Анализатор находился в работе. Первым делом я посмотрел на энергию лазера во время измерения пробы - показывало что-то в районе 118 мДж - это абсолютная норма. Эх, в этот момент я еще даже и не подумал о золотом правиле "Работает - не лезь". Ну что ж, ладно...
Начинаем менять лампу
Первым делом нужно снять энергетическую характеристику старой лампы. Это делается элементарно. Анализатор выключается, запускается специальный скрипт и лазер начинает делать по 50 выстрелов, изменяя задержку Q-Switch от 70 до 350 миллисекунд и фиксируя энергию при каждой задержке. Получается такой график:
Для примера, чтобы получить энергию в 120 мДж, на старой лампе задержка будет примерно 250 миллисекунд, а на новой - около 300.
Из этого графика хорошо видно, что синие точки для той лампы, которая стоит на данный момент еще далеко не опустились до 120 и лампа может еще работать и работать. Зачем ее менять?
Надо менять - я и меняю. Делаю все как положено. Взял пульт управления от этого лазера, отсоединил этот дебильный расширительный бачок системы охлаждения лазера, включил насос на слив и начал сливать старую воду. Вроде слил, больше не течет. Отключил кабели питания от лазера, отсоединил шланги системы охлаждения. На место одного из них через специальные переходники подключил баллон с азотом, на другой конец подсоединил просто пневмотрубку. Задача была в том, чтобы продуть азотом и удалить всю влагу из полости, в которой находится лампа. Делаю все как положено. Жду минут 10-15.
В это время меня окружают местные КИПовцы. Им это все в диковинку, отвлекают меня, мешают, но я в хорошем настроении, отпуск скоро, лето. Вот пришел их начальник. Даже начальник начальника. Взгрустнул немного, мол они сами хотели менять эту лампу, но побоялись брать на себя ответственность, вот и заключили договор на обслуживание, дороговато, говорит... Да, да - думаю - сами вы поменяете ее, конечно. В СНГ есть всего два человека, которые эту лампу могут поменять, я - один из них, а у другого на пол года вперед все расписано... И мне все весело, травлю всякие шутеечки, говорю, вот сломаю сейчас случайно эту лампу и хана вашему анализатору...
Смех смехом, а это действительно так. Лампа похожа на карандаш, только стеклянный и более тонкий. Доставать старую и вставлять новую нужно очень аккуратно, а условия очень стесненные и неудобные. Если поведешь ее на излом и она треснет, то ты ее уже не вытащишь и лазеру конец. А без лазера анализатор - груда металла. О том, что нужно быть предельно осторожным в этом вопросе, нас учили еще в Финляндии и предупреждали о страшных последствиях. Если лампа ломается - лазер восстановлению не подлежит.
Беда случилась
Откручиваю крышку лазера, отсоединяю клемму от красного провода лампы, аккуратно беру за проводок узкими плоскогубцами и вынимаю. Вот она - лампа! Красивая! Безупречно чистый, хрупкий стеклянный стержень, стоимостью около 600 долларов США.
Достаю новую из полиэтиленового пакетика. Обрезаю красный провод, чтобы длиной был такой же как у старой лампы. Руками трогать лампу нельзя. Только за проводок или в перчатках. Поливаю ее дистиллированной водой, помещаю ее в специальную пластиковую направляющую и сквозь уплотнение, довольно туговато вставляю ее в полость. В самом конце этого движения лампа идет еще туже. В этот момент катод лампы заходит в зажим. Лампу нужно вставлять до конца. На пластиковой направляющей с помощью которой эту лампу вставляешь есть специальная риска, которая должна совпасть с торцом лазера.
Это самый волнительный момент. Так, хорошо, лампа встала на место. Закрываю крышку, завинчиваю шестигранники, теперь надо снова продуть все азотом, ищу этот кран, который накручивается на ниппель с обратным клапаном на корпусе лазера.
Нет стоп! У меня появились сомнения в том, что я вставил лампу до конца. С такими сомнениями продолжать процедуру психологически тяжеловато. Принято решение - разбирать и вставлять заново.
Снимаю крышку, достаю лампу, беру направляющую, заряжаю и вставляю снова. Почти вставил, осталось последнее движение, последние пять миллиметров...
Щелчок...
Причем я даже не напрягся. Я просто не мог поверить, что со мной такое может случиться. Вроде вставил. Закрыл крышку, поменял деионизирующий картридж, подсоединил шланги охлаждения, подсоединил азот для продувки, в верхней части лазера отвинтил специальную пробку, чтобы азоту было куда выходить с другой стороны и начал продувку. По инструкции во время этой продувки должно быть определенное давление и определенный расход азота, но конечно же как это всегда и бывает, на баллоне не было ни нормального редуктора, ни ротаметра.
Надо сказать, пробка, которая была открыта для выхода азота - это самое идиотское решение, какое можно себе представить. Это был обычный винт под отвертку, только утопленный в глубокий паз сантиметров 5. Все это так располагается, что туда никак не заглянуть и когда откручиваешь этот винт, нужно сделать ровно 7 оборотов, если сделаешь больше, то винт выкрутится полностью и вкрутить его обратно будет практически нереально.
Я задуваю азот и не понимаю выходит он у меня или нет. Может я винт недостаточно выкрутил? Не чувствую никакого дуновения из отверстия. Хорошо, давай открою кран посильнее. Открываю, не дует. Еще сильнее, странно... Вижу, начал надуваться расширительный бачок системы охлаждения. Такого не может быть вообще никак. Он не должен надуваться! Та полость, ведь, куда я качаю азот никак не сообщается с системой охлаждения. Что вообще происходит?
Как оказалось, в этот момент лазер еще можно было спасти...
Моя картина мира, в которой я не могу сломать лампу, уже столкнулась с двумя фактами, которые в нее не укладываются: непонятный щелчок и какая-то аномалия с азотом. Два факта подряд игнорировать уже было нельзя, но я их проигнорировал...
Probe power ON, ключ на старт, заливаю дистиллированную воду в бачок, закачиваю в систему, завинчиваю пробку, отсоединяю азот...
Запускаю скрипт, тот самый - энергетической характеристики. Q-Switch щелкает, слышу. Хм... странно, а лазер-то не стреляет и энергия по нолям. Странновато как-то...
Софт этой системы, бывает, очень сильно глючит. Надо перезапускать. Перезапускаю. Грузится минут 15 - очень долго, раздражают эти перезапуски страшно, замучаешься ждать. Жду. Загрузилось. Запускаю скрипт снова - энергия по нолям. Ну что ж, надо вскрывать лазер и смотреть.
Местные спрашивают, все ли нормально. Отвечаю, все ок, идите на обед, сам разберусь. Никогда не говорю о каких-то проблемах заказчику, пока нет окончательного диагноза и пока еще не умерли все надежды...
Делаю всю заново: сливаю воду, откидываю шланги охлаждения, снова все все продуваю азотом. Открываю крышку лазера, и... оттуда выливается пол стакана воды! Вода оказалась в той полости лазера, где не должна была оказаться ну вообще никак! Надежда, на то, что лазер будет жить - тает на глазах. Ну что, достаю лампу...
Лампа треснута, но она вытаскивается!
Это значит, что шанс еще есть и лазер может жить!
Звоню начальнику службы, говорю, сломал лампу, давай другую. Он сказал лампа есть, приходи, бери.
Взял, поставил - не работает. Лазер умер...
Последствия
Несколько дней я пытался его реанимировать. Сушил его от воды, бесконечно выдувал оттуда все до капли при помощи азота. Выдул огромный баллон, мне принесли второй - последний. Разбирал-собирал все раз 10. Доложил руководителю. Звонил коллеге, целый день на связи с финном, одним из разработчиков этого девайса, проверяли все, что только можно, все до последнего предохранителя, хотя оба понимали, что это мертвому припарки.
Заказчик собрал серьезное совещание. В один день информация дошла чуть ли не до совета директоров компании заказчика и до нашего самого главного руководства. В принципе никто не ругался, все понимали, что случился форс-мажор и никакой руганью тут уже никак не поможешь. Виноватых и искать не надо, очевидно, это был я. В основном поднимались вопросы как решить уже существующую проблему. Наиболее важные потоки проб перевели на другие анализаторы, худо-бедно, но как-то обошлись.
Подстава для заказчика, конечно, это была знатная. Они отгружали товарную продукцию - готовый концентрат. Работать приходилось вслепую. Анализатор был очень нужен для того, чтобы понимать соответствует ли этот концентрат требованиям. Если пробы отдавать в лабораторию, то результат только через сутки - целые вагоны уже могут быть загружены не тем, что надо. Сроки поставки лазера - космические, вплоть до полугода. Изготавливают его в США, затем везут в Германию, где его доукомплектовывают, потом в Финляндию и только потом сюда.
В итоге, доставили его где-то в ноябре-декабре, через 4 месяца, я потом его и устанавливал снова, доделал все-таки то техническое обслуживание и подписал акты. Расходы как-то списали на проект, сумма вырисовывалась порядка 60 тысяч евро. Во сколько обошелся простой оборудования заказчику мне не известно, думаю, что гораздо больше, хотя вряд ли там кто-то считал эти деньги. Сейчас от такого типа лазера уже ушли. Последние анализаторы уже делают с лазерами не с ламповой, а с диодной накачкой, говорят, так лучше - они не обслуживаемые и более надежные.
Кому бы я эту историю не рассказал, все сразу спрашивают, а меня-то хоть как-то наказали, спрашивают, возмещал ли я ущерб. Нет, никак не наказали - в этом не было бы никакого смысла, скорее даже пожалели. Все необходимые уроки и так понятно, что я извлек. Самая неприятная эмоция - это осознание того, что я - не особо-то полезный работник (хотя это вопрос спорный и философский). Ущерб с сотрудников нормальные компании тоже не взыскивают. Предполагается, что работник не виноват - просто конструкция устройства разработана так, что такие риски имеются. Вот и все...
