Я прошел через насосные станции, гдерасширительный бакспокойно выполнял свою работу в течение двадцати лет, и я видел системы, в которых защита от перенапряжения была рассчитана неправильно, и из-за отключения насоса шла трещина в магистрали. Уравнительные резервуары на P&ID выглядят просто. На практике это один из компонентов, в которых проще всего ошибиться, поскольку отказ проявляется только во время переходного процесса, и к этому времени уже нанесен ущерб. Поэтому вместо очередного списка преимуществ позвольте мне изложить то, что на самом деле определяет, выполняет ли танк свою работу.
Что на самом деле делает уравнительный резервуар
Расширительный бак является буфером против переходного давления. Когда насос отключается или закрывается клапан, кинетическая энергия движущейся жидкости должна куда-то деваться. Это становится волной давления, которая движется обратно по трубе. Если этой энергии некуда деваться, волна отражается, усиливается и может треснуть трубу, поднять клапан или повредить насос.
Расширительный резервуар дает этой энергии место, куда она может направиться. Открытые резервуары позволяют жидкости подниматься и опускаться столбиком. В закрытых резервуарах используется подушка сжатого газа для поглощения и сброса давления. В любом случае, резервуар не является резервуаром для хранения в обычном смысле этого слова. Это динамическое устройство, и его размер должен быть рассчитан на переходный, а не на установившийся-поток.
Это первое, что большинство людей ошибается. Размер резервуара определяется на основании анализа помпажа, а не размера трубы или характеристики насоса.
Открытое и закрытое, изложенное прямо
Открытые уравнительные резервуары открыты для атмосферы и обычно расположены на возвышении. Они просты, дешевы, их легко проверять и легко обслуживать. Они хорошо работают в системах водоснабжения, гидроэлектростанциях и везде, где жидкость неопасна и можно обеспечить подъем. Ограничения реальны: им нужна высота, нужно пространство, они подвержены загрязнению и испарению, и их нельзя использовать с жидкостями, которые реагируют с воздухом или которые необходимо держать под давлением.
В закрытых уравнительных резервуарах используется герметичный резервуар с заправкой сжатым газом. Они компактны, могут работать под давлением и изолируют жидкость от атмосферы. Они используются по умолчанию в нефтегазовой, химической отрасли и везде, где мало места. Ограничения тоже реальны: они дороже, заряд газа надо поддерживать, поведение газовой подушки правильно моделировать. Закрытый бак с неправильным объемом газа или неправильная предварительная заправка не защитят систему, хотя в паспорте все выглядит нормально.
Выбор не открытый или закрытый вообще. Это тот, который соответствует жидкости, переходному режиму, месту эксплуатации и возможностям технического обслуживания станции.
Что на самом деле определяет, работает ли танк
В таблице данных указан объем и номинальное давление. Он не расскажет вам о вещах, от которых зависит, выполнит ли танк свою работу.
- Анализ скачков. Это самый важный вклад. Размер резервуара должен быть рассчитан с учетом фактического переходного процесса, будь то отключение насоса, закрытие клапана, удар обратного клапана или пробка. Если анализ не выполнен или выполнен с неправильными свойствами трубы и скоростью волны, то размер резервуара будет неправильным. Я видел танки слишком большого размера и танки меньшего размера, и оба вызывают проблемы.
- Скорость волны и свойства трубы. Скорость пульсационной волны зависит от материала трубы, толщины стенки, плотности жидкости и модуля объемного сжатия, а также наличия свободного воздуха. Сделайте это неправильно, и весь анализ окажется неправильным.
- Проверьте поведение клапана. Обратный клапан, который захлопывается, создает гораздо худшие переходные процессы, чем тот, который закрывается контролируемым образом. Расширительный бак и обратный клапан должны проектироваться вместе, а не отдельно.
- Заправка газом и предварительная заправка. Для закрытых резервуаров поведение резервуара определяется давлением предварительной зарядки и объемом газа. Если предварительная заправка неправильная или со временем она вытекает, бак перестает работать. Это наиболее распространенный вид отказа, который я наблюдаю в закрытых уравнительных резервуарах, и его полностью можно предотвратить с помощью регулярного технического обслуживания.
- Подключение и расположение. Резервуар должен быть подсоединен близко к точке переходного процесса, с соединением, достаточно большим, чтобы обеспечить требуемый поток внутрь и наружу. Резервуар, подключенный через маленькое сопло, не будет реагировать достаточно быстро, чтобы защитить систему.
Что спросить перед покупкой
Не принимайте предложение, в котором указаны объем и номинальное давление и ничего больше. Попросите:
- Анализ скачков напряжения, включая рассмотренные переходные случаи
- Используемые свойства трубы, скорость волны и свойства жидкости.
- Предполагаемое поведение обратного и регулирующего клапана
- Заправка и объем газа для закрытых резервуаров
- Размер и расположение соединения
- Материал конструкции и совместимость жидкостей.
- План технического обслуживания, включая проверку газовой заправки закрытых резервуаров
Если поставщик не может показать вам анализ скачков напряжения, предложение не завершено. Сам по себе объем бака ничего не говорит о том, защищена ли система.
Установка и эксплуатация
Большинство проблем с расширительными баками, которые я видел, были проблемами установки или обслуживания, а не проблемами конструкции.
Резервуар должен быть подсоединен в нужной точке, с правильным размером соединения и поддерживаться так, чтобы не нагружать трубопровод. Для открытых резервуаров размеры вентиляционного и переливного отверстий должны быть рассчитаны на максимальный скачок, а не на установившийся-поток. Для закрытых резервуаров заправка газа должна быть правильно установлена при вводе в эксплуатацию и проверяться через определенные промежутки времени.
После ввода в эксплуатацию рутина имеет большее значение, чем оборудование. Для закрытых резервуаров проверка заправки газа является наиболее важным этапом технического обслуживания, поскольку медленная утечка незаметно выведет из строя защиту. Для открытых резервуаров важны проверка на загрязнение, защита от замерзания и контроль уровня. В обоих случаях к защите от перенапряжения следует возвращаться при каждом изменении системы, поскольку новый насос, новый клапан или изменение рабочего процесса могут изменить переходный процесс и сделать недействительными первоначальные параметры.
Итог
Расширительные резервуары являются хорошей инвестицией, если их размеры соответствуют реальному анализу перенапряжений, правильно подключены и обслуживаются по определенному графику. Это пустая трата денег, когда размер уже угадан, когда заправка газа никогда не проверяется или когда система меняется и защита от перенапряжения не рассматривается повторно.
Если вы выбираете расширительный бак, сначала проведите правильный анализ перенапряжения. Затем правильно определите тип и детали подключения. Затем правильно настройте заправку газом и порядок технического обслуживания. Тогда беспокойтесь о цене. В таком порядке.