Problema Li Tiri Meta L-Inqas Tistenniha
Ġejt imsejjaħ għal impjant tat-trattament tal-ilma madwar sitt snin ilu. L-operaturi kellhom problema li ma setgħux isolvu. Kull darba li tingħalaq il-pompa tat-trasferiment prinċipali, daqqa qawwija vjaġġata mill-pipeline-li tinstema' mill-kamra tal-kontroll. Ir-zkuk tal-manutenzjoni wrew li kienu ssostitwixxu tliet gauges tal-pressjoni, żewġ valvi ta 'kontroll, u sezzjoni waħda ta' pajp ta '200mm fit-tmintax-il xahar ta' qabel. Il-pajp ta 'sostituzzjoni kien ġie speċifikat eħxen mill-oriġinal, iżda t-thud kompla.
Il-problema kienet martell tal-ilma. Is-sistema kienet iddisinjata mingħajr tank ta 'żieda, u l-mewġa ta' pressjoni ġġenerata mill-għeluq tal-pompa kienet taqbeż il-klassifikazzjoni tal-pressjoni tal-pajp b'marġni sinifikanti. Il-pajp eħxen kien qed jittratta s-sintomu, mhux il-kawża. Installajna idropnewmatikutank tas-surgefil-header tad-discharge tal-pompa-daqs għar-rata tal-fluss tas-sistema u t-tul tal-pipeline-u t-thud sparixxa. Il-gauges waqfu jitkissru. Dan kien sitt snin ilu, u t-tank għadu fis-servizz.
Dan huwa t-tip ta 'problema li jsolvu t-tankijiet ta' żieda qawwija. Mhumiex apparati kumplessi, iżda l-għażla u d-daqs tagħhom jeħtieġu fehim ċar tad-dinamika tas-sistema, u l-konsegwenzi li wieħed iġib ħażin jistgħu jitkejlu f'ħsarat fit-tagħmir u ħin ta 'waqfien.
Il-Fiżika tal-Martell tal-Ilma
Il-mekkaniżmu huwa sempliċi. Fluwidu li jiċċaqlaq minn ġo pipeline għandu momentum. Meta jingħalaq valv jew tieqaf pompa, dak il-momentum jikkonverti fi pressjoni-mewġa ta' pressjoni li tivvjaġġa bil-veloċità tal-ħoss fil-fluwidu, tirrifletti mit-truf tal-pajpijiet u l-fittings sakemm tinħela. Il-kobor taż-żieda fil-pressjoni hija funzjoni tal-veloċità tal-fluwidu, it-tul tal-pajp, il-ħin tal-għeluq tal-valv, u l-proprjetajiet elastiċi kemm tal-fluwidu kif ukoll tal-ħajt tal-pajp.
L-ekwazzjoni klassika Joukowsky tagħti ż-żieda fil-pressjoni għall-għeluq istantanju tal-valv:
ΔP = ρ × a × ΔV
Fejn ΔP hija ż-żieda fil-pressjoni, ρ hija d-densità tal-fluwidu, a hija l-veloċità tal-mewġ (tipikament 1000 sa 1200 m/s għall-ilma fil-pajp tal-azzar), u ΔV hija l-bidla fil-veloċità tal-fluwidu.
ΔP = ρ × a × ΔV
Għal sistema tipika tal-ilma muniċipali b'veloċità tal-fluss ta '2 m/s, għeluq istantanju jipproduċi żieda fil-pressjoni ta' madwar 200 sa 240 metru ta 'ras-biżżejjed biex jinfaqa' l-biċċa l-kbira tas-sistemi tal-pajpijiet standard. Din mhix tħassib teoretiku. Spezzjonajt fallimenti fejn il-punt tal-pressjoni qabeż il-klassifikazzjoni tal-pajp bi 300%, qsim ta 'fittings u boltijiet tal-flanġ tal-shearing.
Tank ta' żieda jindirizza dan billi jipprovdi volum ta' fluwidu kompressabbli-tipikament arja jew nitroġenu, jew maqbud fit-tank jew separati minn bużżieqa-li jassorbi l-mewġa tal-pressjoni. Meta tasal il-mewġ, il-gass jikkompressa, jassorbi l-enerġija li kieku tiġi trażmessa lill-ħitan tal-pajpijiet.
Daqs: Fejn Jitgħodd is-Sentenza tal-Inġinerija
Id-daqs ta' tank ta' żieda hija kalkolu speċifiku ta' sistema-, mhux regola ġenerali. Jiddependi fuq it-tul u d-dijametru tal-pipeline, ir-rata tal-fluss, il-ħin tal-għeluq tal-valv, il-karatteristiċi tal-pompa, u l-limitu tal-pressjoni mixtieq.
L-approċċ tad-disinn tipikament jibda bid-determinazzjoni tal-volum ta 'żieda meħtieġ. Għal sistema ta 'ippumpjar sempliċi, dan jinvolvi l-kalkolu tal-massa tal-fluwidu li għandha tiġi deċelerata u ż-żieda fil-pressjoni li sseħħ mingħajr protezzjoni kontra t-tlugħ, imbagħad tiddetermina l-volum tat-tank meħtieġ biex tinżamm il-pressjoni taħt limitu magħżul.
Approċċ konservattiv juża l-qafas li ġej:
- Stabbilixxi l-pressjoni operattiva normali u l-pressjoni massima permissibbli.
- Ikkalkula l-pressjoni ta 'żieda mingħajr protezzjoni billi tuża analiżi temporanja idrawlika.
- Daqs it-tank biex jassorbi d-differenza bejn il-pressjoni għolja u l-pressjoni permissibbli.
- Speċifika l-pressjoni tal-precharge tal-gass (tipikament 80-90% tal-pressjoni operattiva normali għat-tankijiet tal-bużżieqa tal-awrina).
- Ivverifika d-daqs magħżul billi tuża softwer ta' simulazzjoni temporanju.
Rajt proġetti fejn id-daqs kien ibbażat fuq it-tabella ta' "daqs wieħed għal kulħadd" ta' manifattur. F'każ wieħed, dan irriżulta f'tank li kien 40% taħt daqs. Iż-żidiet tal-pressjoni waqt l-istartjar baqgħu għoljin biżżejjed biex jikkawżaw ħsara fis-sedil tal-valv. L-operatur installat it-tieni tank b'mod parallel sitt xhur wara-l-ispiża totali kienet kważi d-doppju ta' dak li kien jiswa bil-quddiem tank ta' daqs tajjeb.
Tankijiet tal-bużżieqa tal-awrina, Tankijiet Idro-pnewmatiċi, u Tankijiet Miftuħa
It-tliet tipi ewlenin iservu applikazzjonijiet differenti, u kull wieħed għandu l-karatteristiċi tiegħu fis-servizz.
- It-tankijiet ta 'żieda miftuħa huma sempliċi u affidabbli. Huma essenzjalment reċipjenti miftuħa konnessi mal-pipeline, li jippermettu li l-fluwidu jidħol u joħroġ biex jassorbi l-bidliet fil-pressjoni. Dawn huma l-aktar adattati għal sistemi bi pressjoni relattivament baxxa u fejn il-kwalità tal-ilma tippermetti espożizzjoni atmosferika. L-iżvantaġġ huwa li jeħtieġu elevazzjoni biex jiffunzjonaw-għandhom ikunu pożizzjonati 'l fuq mill-pipeline biex jipprovdu passaġġ ta' ritorn tal-gravità.
- It-tankijiet tal-bużżieqa tal-awrina huma l-aktar tip komuni fis-sistemi tal-ilma muniċipali u industrijali. Bużżieqa flessibbli tifred il-gass mill-ilma, u tevita li l-gass jinħall fl-ilma. Dan inaqqas il-manutenzjoni u jżomm prestazzjoni konsistenti maż-żmien. Il-materjal tal-bużżieqa għandu jkun kompatibbli mal-kimika tal-fluwidu-EPDM għall-ilma, Viton għall-idrokarburi, u komposti speċjalizzati għal kimiċi aggressivi.
- It-tankijiet idro-pnewmatiċi jużaw volum ta' gass maqbud f'kuntatt dirett mal-ilma. Huma kost-effettivi u sempliċi iżda jeħtieġu riforniment perjodiku tal-gass, peress li jinħall fl-ilma maż-żmien. Rajt tankijiet idro-pnewmatiċi f'servizz kontinwu għal 25 sena bi kontrolli annwali ta' rutina u top-ups tal-gass-impenn ta' manutenzjoni li huwa maniġġabbli iżda mhux fakultattiv.
Għażla tal-Materjal: Aktar Minn Sempliċement Azzar
It-tank tas-surge innifsu huwa reċipjent taħt pressjoni, u d-disinn tiegħu għandu jikkonforma mal-kodiċi xieraq-ASME Taqsima VIII fl-Amerika ta' Fuq, EN 13445 fl-Ewropa, u GB 150 fiċ-Ċina. Iżda l-kodiċi waħdu ma jiddeterminax l-għażla tal-materjal.
- L-azzar tal-karbonju huwa l-għażla awtomatika għall-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet tal-ilma u fluwidu nadif. Huwa kost-effettiv u weldjabbli. Il-wiċċ intern għandu jkun protett mill-korrużjoni, jew permezz ta' kisja epoxy ta' grad ta' l-ikel-jew permezz ta' konċessjoni ta' korrużjoni fid-disinn.
- L-istainless steel huwa speċifikat fejn il-fluwidu huwa korrużiv jew fejn l-istandards tal-kwalità tal-ilma jeħtieġuh. Jien speċifikajt 304L għal applikazzjonijiet ta 'ilma tax-xorb fejn il-klijent kien jeħtieġ uċuħ imxarrbin li ma jissaddadx sħaħ, u 316L għal applikazzjonijiet b'kontenut ta' klorur 'il fuq minn 200 ppm. Il-primjum tal-ispiża huwa tipikament 2.5 sa 3 darbiet l-azzar tal-karbonju, iżda l-ħajja tas-servizz tista 'tiġi rduppjata jew ittriplikata.
- Tankijiet komposti huma dejjem aktar disponibbli. Huma joffru iffrankar ta 'piż u reżistenza għall-korrużjoni iżda ġeneralment huma limitati għal pressjonijiet aktar baxxi u dijametri iżgħar. Jien użajt tankijiet ta' żieda ta' FRP f'impjant kimiku fejn il-fluwidu kien kemmxejn aċiduż, u t-tank kien installat f'elevazzjoni-l-iffrankar tal-piż iġġustifika l-ispiża tal-unità ogħla.
Il-Mistoqsija tal-Pressjoni ta' -ċarġ
Dettall wieħed li ta' spiss iżżejjed lill-operaturi huwa l-pressjoni tal--iċċarġjar tal-gass. Għat-tankijiet tal-bużżieqa tal-awrina, il-pressjoni tal--ċarġ għandha tkun issettjata għal bejn wieħed u ieħor 80% sa 90% tal-pressjoni tas-sistema normali. Jekk il--ħlas minn qabel huwa għoli wisq, it-tank ma jaċċettax ilma waqt żidiet; jekk baxxi wisq, il-bużżieqa tolqot qabel iż-żmien.
Niftakar f'każ fejn ekwipaġġ tal-manutenzjoni reġa' ċċarġja tank tal-bużżieqa tal-awrina ta' 500-litru għal pressjoni ħażina - issettjawh għal 6 bar meta s-sistema ħadmet fi 8 bar. It-tank aċċetta l-ilma matul l-ewwel żieda qawwija u mbagħad il-bużżieqa tal-awrina niżlet il-qiegħ, u ma offra l-ebda protezzjoni ulterjuri minn żieda qawwija. Is-sistema esperjenzat avveniment martell tal-ilma li għamel ħsara lil valv ta 'kontroll. L-avveniment ġie rreġistrat, u l-iżball ġie kkoreġut, iżda l-ispiża tas-sostituzzjoni tal-valv qabżet il-baġit tal-manutenzjoni għas-sena kollha.
Dettalji tal-Installazzjoni Dik Jgħoddu
It-tank għandu jkun pożizzjonat biex jaqbad iż-żieda qabel ma tilħaq tagħmir sensittiv. Dan tipikament ifisser installazzjoni fil-header ta 'skarika tal-pompa, 'l isfel mill-valv ta' verifika. Il-pajpijiet ta 'konnessjoni għandhom ikunu qosra u dritti kemm jista' jkun, mingħajr liwjiet qawwija li jistgħu joħolqu telf ta 'pressjoni jew restrizzjonijiet tal-fluss.
Rajt installazzjonijiet fejn il-pajp ta 'konnessjoni kien ta' daqs żgħir. Iż-żieda mxerrda fit-tank, iżda r-restrizzjoni fil-pajp ikkawżat tnaqqis fil-pressjoni li naqqset l-effettività tat-tank. Il-manifattur kien speċifikat daqs minimu ta 'konnessjoni ta' 80mm; l-installatur uża 50mm għax kien irħas u aktar faċli biex jitwaħħal. Ir-riżultat kien sistema li għadha esperjenzat biżżejjed spikes tal-pressjoni biex tagħmel ħsara lis-sits tal-valvi.
Standards tal-Industrija u Konformità tal-Kodiċi
Fl-Amerika ta 'Fuq, API 650 u API 620 jipprovdu l-qafas għal disinn ta' tank ta 'żieda kbira. Taqsima VIII, Diviżjoni 1 ta' l-ASME hija l-kodiċi applikabbli għal tankijiet ta' surge ta' reċipjenti ta' pressjoni iżgħar. Fl-Ewropa, EN 13445 hija r-referenza standard. Fiċ-Ċina, GB 150 ikopri tankijiet taħt pressjoni.
Il-konformità ma 'dawn il-kodiċijiet mhix fakultattiva. Minbarra l-istandards tad-disinn, it-tank għandu jiġi ttimbrat bil-marka taċ-ċertifikazzjoni applikabbli-Tambru ASME U- fl-Amerika ta 'Fuq, marka CE fl-Ewropa.
Ħdimt fuq proġetti fejn id-disinn kien speċifikat għall-API 650 iżda l-fabbrikazzjoni kienet f'pajjiż fejn il-konformità tal-API ma kinitx normalment infurzata. Il-kwalità tal-weldjatura kienet inkonsistenti, u d-dokumentazzjoni tal-NDT ma kinitx kompluta. Kellna nirrifjutaw l-ewwel tank u nerġgħu niffabbrikaw il-bastiment, u nżidu sitt ġimgħat mal-proġett.
Analiżi Transitorja: Is-simulazzjoni li tiffranka l-flus
L-approċċ tradizzjonali għad-daqs tat-tank tal-mewġa-bl-użu ta' formuli empiriċi u marġini ta' sikurezza-ġie sostitwit fil-biċċa l-kbira minn analiżi transitorja komputazzjonali. Pakketti tas-softwer bħal HAMMER, AFT Impulse, u Flowmaster jissimulaw l-imġiba tas-sistema, jimmudellaw il-ħinijiet tal-għeluq tal-valvi, kurvi tal-bidu tal-pompa-up, u karatteristiċi tal-pajpijiet biex ibassru żidiet fil-pressjoni bi preċiżjoni.
Fi proġett wieħed, pipeline ta '3 km bi stazzjon ta' booster intermedju ġie mmudellat f'HAMMER. L-analiżi wriet li tank wieħed ta' surge ta' 3,000-litru fl-istazzjon tal-pompa jista' jikkontrolla żidiet fil-pressjoni fis-sistema kollha. Mingħajr is-simulazzjoni, il-klijent kien ippreparat biex jinstalla tliet tankijiet f'punti differenti tul il-pipeline. Is-simulazzjoni vverifikat li wieħed kien biżżejjed u pożizzjonat bl-aħjar mod. L-ispiża tat-tank kienet madwar $18,000; l-approċċ ta 'tliet tankijiet kien jiswa $ 45,000 flimkien ma' pajpijiet addizzjonali.
Dan mhuwiex każ eċċezzjonali. L-analiżi transitorja m'għadhiex għodda speċjalizzata għal proġetti kbar-hija proċedura ta' inġinerija standard li għandha tkun parti minn kwalunkwe speċifikazzjoni ta' surge tank.
Żamma ta 'Tank ta' Żieda Matul il-Ħajja tas-Servizz tiegħu
It-tank tas-surge innifsu huwa komponent ta' manutenzjoni baxx-. Il--charge tal-gass għandha tiġi ċċekkjata kull tliet xhur u aġġustata kif meħtieġ. Il-bużżieqa tal-awrina (jekk preżenti) għandha tiġi spezzjonata waqt għeluq skedat-il-manifattur tat-tank jipprovdi intervall ta' spezzjoni rakkomandat, tipikament kull sentejn sa tliet snin.
Rajt tankijiet tal-bużżieqa tal-awrina li damu għal għaxar snin mingħajr l-ebda spezzjoni, u l-bużżieqa kienet saret fraġli, żviluppat xquq li ppermettew il-gass jaħrab. It-tank baqa’ jiffunzjona iżda b’kapaċità mnaqqsa. Sakemm il-kwistjoni ġiet skoperta waqt aġġornament tas-sistema, it-tank kien qed jopera b'madwar 40% tal-kapaċità nominali ta' assorbiment tas-surge tiegħu.
Il-pajpijiet u l-valvi li jgħaqqdu jeħtieġu spezzjoni perjodika għall-korrużjoni u l-ilbies. Il-valv ta 'iżolament għandu jiġi eżerċitat kull sena biex jiġi żgurat li jagħlaq għal kollox. Il-gauge tal-pressjoni għandu jiġi kkalibrat kontra standard ta 'referenza, u l-valv ta' ħelsien tas-sigurtà għandu jiġi ttestjat fil-pressjoni stabbilita, tipikament kull sena jew sentejn.
Meta Tank Żieda Mhux Biżżejjed
Hemm sitwazzjonijiet fejn tank ta 'żieda waħdu ma jipprovdix protezzjoni adegwata. Pipelines twal bi stazzjonijiet booster multipli spiss ikollhom imġieba idrawlika kumplessa. F'dawn l-applikazzjonijiet, it-tankijiet tas-surge jistgħu jiġu kkombinati ma 'apparati ta' protezzjoni oħra.
- Il-valvoli ta 'ħelsien mill-mewġ jinfetħu meta l-pressjoni taqbeż il-punt stabbilit, u jiddevjaw il-fluss lejn ġibjun jew żona ta' konteniment. Huma jaġixxu-veloċi, jiftħu f'millisekondi, iżda ma jassorbux l-enerġija kif jagħmel tank.
- Valvoli ta 'l-arja f'punti għoljin fil-pipeline jipprevjenu l-formazzjoni tal-vakwu waqt avvenimenti temporanji. Huma kritiċi f'sistemi b'bidliet sinifikanti fl-elevazzjoni.
- L-għeluq tal-valv ikkontrollat kultant huwa speċifikat biex jippermetti li l-valv jingħalaq fuq perjodu ta 'sekondi aktar milli b'mod istantanju. Dan ma jeħtieġx tank iżda ħafna drabi huwa kkombinat ma 'tankijiet ta' żieda qawwija għal protezzjoni komprensiva.
Nota Finali dwar il-Ġustifikazzjoni tal-Ispejjeż
Il-każ tan-negozju għat-tankijiet tas-surge mhuwiex ibbażat fuq l-ispiża tal-pajpijiet biss. Hija bbażata fuq l-ispiża ta 'waqfien mhux ippjanat, tiswijiet tat-tagħmir, u x-xogħol meħtieġ biex jirrispondu għal fallimenti tas-sistema.
Rajt impjant wieħed fejn l-installazzjoni tat-tank tas-surge swiet $20,000. It-tnaqqis mistenni fis-sostituzzjonijiet tal-valvi u t-tiswijiet tal-pajpijiet kien stmat għal $5,000 fis-sena. Il-perjodu ta’ ħlas lura kien ta’ erba’ snin. Iżda l-impjant qabel ma kienx isegwi l-ispejjeż tal-waqfien. Meta l-maniġer tal-manutenzjoni beda jilloggja l-fallimenti, sab li l-avvenimenti tal-martell tal-ilma kkontribwew għal medja ta’ 3 għeluq mhux ippjanati fis-sena, kull wieħed jiswa madwar $4,000 f’produzzjoni mitlufa u xogħol ta’ tiswija. It-tank tas-surge ġie installat, l-għeluq waqaf, u l-perjodu ta 'tpattija kien ftit aktar minn sena.
In-numri huma differenti għal kull sistema, iżda l-aritmetika hija konsistenti. Il-protezzjoni kontra t-tlugħ mhix spiża; huwa investiment kapitali fl-affidabilità tas-sistema.
Ħsibijiet Għeluq
Ġejt imsejjaħ f'wisq impjanti biex insib li t-tank tat-tlugħ tħalla barra mid-disinn, jew li t-tank li kien installat kien ta' daqs jew miżmuma ħażin. F'kull każ, in-nuqqas ma kienx sorveljanza teknika-kienet nuqqas li wieħed jifhem id-dinamika tas-sistema, u l-konsegwenzi ta' dak in-nuqqas tkejlu fl-ispejjeż tat-tiswija u l-produzzjoni mitlufa.
Tank ta 'żieda mhux mezz kumpless. L-għażla tagħha teħtieġ għarfien tas-sistema: it-tul tal-pipeline, ir-rati tal-fluss, il-karatteristiċi tal-għeluq tal-valv, u l-limiti aċċettabbli tal-pressjoni. Meta dawn il-fatturi jitqiesu sew, it-tank iwettaq il-funzjoni tiegħu bil-kwiet u b'mod affidabbli għal għexieren ta 'snin.
Jekk qed tispeċifika sistema b'riskju ta' żieda qawwija, tħallix l-għażla tat-tank f'idejn il-fornitur tat-tagħmir mingħajr ma tipprovdilhom dejta sħiħa tas-sistema. Tużax "regola ġenerali" sakemm ma tkunx lest li taċċetta l-konsegwenzi ta' deċiżjoni ħażina. U jekk qed tevalwa sistema li diġà qed tesperjenza martell tal-ilma, tipposponix l-investigazzjoni. Il-punt tal-pressjoni li jmiss jista 'jkun dak li jikkawża falliment kbir.