Лято 1993. Пиково търсене на вода. Водопроводът на компания за химически влакна в Дзянсу ремонтира вентил за продухване. Резервоарът за утаяване се изпразва - и без предупреждение наклонените тръби се срутват. Не бавно пропадане. Не е постепенна деформация. Внезапна, пълна структурна повреда. Това, което изследователите откриха, не беше една единствена причина, а верига от пет взаимосвързани повреди: утайка, която трябваше да бъде изхвърлена, но не беше, опори, които бяха корозирали от години, операторите на клапани се страхуваха от завъртане и резервоар, избутан с 18% над проектното си натоварване. Тази статия разопакова всяка кауза и четирите мерки за модернизация, които са запазили заселника в безопасност оттогава.
ЗАВОДЪТ, РЕКАТА И КОЛАПСЪТ
Водопроводът е пуснат в експлоатация през май 1991 г. с проектна мощност от25,000 m³/d, черпейки сурова вода от река Wanggang - главният морски изход в района Lixiahe в северната част на Дзянсу. Суровата вода представлява две предизвикателства: силно замърсяване нагоре по течението и силно приливно влияние надолу по течението. По време на събития на проникване в морска вода, концентрациите на NaCl достигнаха1000–10 000 mg/L. Годишната мътност варира от 30 до 100 NTU, достигайки до 700 NTU по време на краткотрайни дъждовни бури.
В продължение на две години наклоненият тръбен утаител работи без сериозни инциденти. След това, през лятото на 1993 г., по време на период на пиково търсене, операторите изпразниха резервоара, за да поправят вентила за продухване. Тръбите - натоварени с натрупана утайка, поддържани от корозирала стомана - поддадоха.
1. ЗАЩО УТАЙКАТА СЕ НАТРУПВА В НАКЛОНЕНИ ТРЪБИ
В правилно заредена наклонена тръба, видимачист-мътен интерфейсформи. Над нея има избистрена вода, от която са се отделили повечето флокули. Под нея има суспензионна зона със затруднено утаяване - флокулите се сблъскват, свързват по-фини частици и растат в големи, плътни агрегати, които се утаяват върху долната повърхност на тръбата и се плъзгат надолу под действието на гравитацията в зоната на утайката.
Но когато възходящата скорост в тръбите се повиши - независимо дали от операция на претоварване или неправилно разпределение на потока - този баланс се срива. Флокулите, които трябва да се утаят, вместо това се пренасят нагоре в зоната на чиста вода. След това се установяватотгоре на тръбите, образувайки натрупвания от утайки, които операторите описват като „гъбени облаци“, издигащи се от изходите на тръбите. Колкото по-голямо е претоварването, толкова по-дебела става горната утайка.
Има още едно усложнение. Потокът вътре в наклонени тръби не е идеален ламинарен. Това е адвуфазен поток течност-твърдо вещество- частиците с по-голяма плътност от водата се утаяват под собственото си тегло, създавайки относително движение между фазите. Изключително малки вихри се образуват в следната област зад флокулните частици и тяхната пулсация нарушава седиментационното поле. Резултатът: ефективността на утаяване в реалния свят е по-ниска от предположението за ламинарен поток и утайката се натрупва вътре в тръбите дори при „нормална“ работа.
2. ПЕТТЕ ОСНОВНИ ПРИЧИНИ ЗА КОЛАПСА
2.1 Изхвърляне на утайки – твърде малко, твърде късно
Стандартната практика изисква изхвърляне на утайкидва пъти на смяна- на всеки 4 часа - с повишена честота и продължителност при повишаване на мътността на суровата вода или увеличаване на производството. Проверката след аварията показа, че утайката вече е навлязла от зоната за разпределение на водата в самите тръби (виж Фигура 1). Графикът за изпускане не е коригиран, за да съответства на нарастващата мътност. Утайката се натрупва прогресивно, достигайки дълбочина от приблизително10 см отгоре на тръбите- мъртва тежест, която поддържащата система никога не е била проектирана да носи.
2.2 Без редовно промиване, без периодично изпразване на резервоара
Собствените разпоредби на завода бяха ясни: когато се появят утайки или пухкави водорасли по върховете на тръбите, източете под тръбите, разкрийте повърхностите и почистете с воден пистолет под високо налягане при60 градусов ъгълкъм тръбите. В крайбрежните райони с обилна слънчева светлина растежът на водорасли върху тръбите е бърз - работниците трябва да влязат в резервоара, да отстранят водораслите ръчно, да изплакнат многократно и да отворят вентилите за продухване, за да изхвърлят остатъците. На всеки три месеца резервоарът трябва да се изпразва изцяло, тръбите да се отстраняват частично, а зоната на утайката да се инспектира и почиства. Отломки като малки рибки и дървени блокове, блокиращи перфорираните тръби за утайки, трябва да бъдат отстранени. Тези процедури не са следвани последователно.
2.3 Грешни клапани - интензивност на труда, която обезсърчава работата
Оригиналните вентили за продухване бяхаобикновени шибъри за ниско налягане, Dg200 мм. Всеки цикъл на изпускане изискваше оператор да завърти всеки клапаннад седемдесет оборота- и четири такива клапана на цикъл. Физическите усилия бяха значителни. С течение на времето операторите не отваряха достатъчно клапани и изхвърлянето на утайката беше хронично непълно. Спецификацията на клапана, изглеждащ незначителен детайл на етапа на проектиране, се превърна в основна причина за срива.
2.4 Поддържаща система, която е корозирала без контрол
Оригиналната система за поддържане на тръби беше минимална: в ан8 m × 7 mрезервоар за утаяване, само две вградени железни котви в краищата на резервоара, с кръгли стоманени пръти Dg16 mm и затегатели, затегнати на интервали от 250 mm. По време на навлизането на морска вода средата с високо съдържание на хлорид ускорява корозията на кръглата стомана. Приложена е само рутинна антикорозионна обработка - без годишен преглед, без график за смяна. Когато резервоарът беше пълен с вода, плаваемостта частично компенсира натоварването на утайката. Когато резервоарът беше изпразнен за ремонт на клапана, цялото тегло на натоварените с утайки тръби се прехвърли върху корозиралите опори и те се повредиха.
2.5 Операция на претоварване - 18% надхвърли проектното и флокулите не можаха да се справят
Лятното търсене накара завода да работи118% от проектния капацитет. В решетъчния резервоар за флокулация повишената скорост на потока затруднява образуването на големи, плътни флокулации - и дори образуваните преди това флокулации се разпадат. Операторите наблюдават точно това, което теорията предвижда: високата скорост нагоре в тръбите помита флокулите в зоната на чиста вода, където те се установяват отново върху върховете на тръбите на слоеве, надвишаващи 10 см. Междувременно самите тръби се напълниха с утайка отдолу. Комбинираното натоварване отгоре и отдолу претовари това, което остана от носещата конструкция.
3. ЧЕТИРИТЕ МЕРКИ ЗА МОДЕРНИЗИРАНЕ
3.1 Бързо отварящи се вентили за продухване
Обикновените шибъри за ниско налягане бяха заменени сръчно управлявани лостови бързо отварящи се вентили за продухване. Това, което някога изискваше седемдесет и повече завъртания, сега изисква едно хвърляне на лоста. Драматичното намаляване на интензивността на труда означава, че операторите вече не са склонни да извършват изхвърляне на утайки - и когато го правят, клапаните се отварят напълно. Ефективността на изхвърляне на утайки от перфорираните тръби се подобри незабавно.
3.2 Разбъркване на вода под високо налягане над тръбите за утайки
A Водопровод за високо налягане Dg40 mmбеше инсталиран на 30 cm над перфорираните тръби за утайки (вижте Фигура 2). Преди всяко изхвърляне на утайки, вода под високо налягане се насочва под ъгъл от 90 градуса по оста на перфорираните тръби за 2 минути, за да разбърка утаената утайка. Това просто спомагателно устройство за разбъркване предотвратява втвърдяването и уплътняването на утайката, което прави изхвърлянето надолу по веригата значително по-ефективно.
3.3 Забрана за претоварване и наложена дисциплина при почистване
Операцията при претоварване беше забранена - твърдо правило, а не насока - за запазване на реакционните условия в решетъчния флокулационен резервоар и поддържане на възходящите скорости в тръбите в рамките на тяхната проектна обвивка. Едновременно с това беше въведен задължителен график за почистване:повърхностите на тръбите се почистват най-малко веднъж месечно, пълно изпразване на резервоара и проверка на всяко тримесечие. Без изключения.
3.4 Укрепени тръбни опори с опъващи пръти
Към оригиналната поддържаща система бяха добавени обикновени опъващи пръти (вижте Фигура 2), прехвърляйки част от теглото на тръбния възел към събирателните корита. Това разпредели пътя на товара - това, което беше носено изцяло от две вградени анкери и корозираща кръгла стомана, сега беше споделено между множество структурни елементи.
ДВЕ ГОДИНИ ПО-КЪСНО: КАКВО ГОВОРЯТ ДАННИТЕ
Тези четири мерки вече действат почти две години без инциденти. Преоборудването не изискваше препроектиране на заселника или подмяна на основно оборудване - то беше адресиранооперативна дисциплина, ергономичност на клапаните, управление на утайки и структурно резервиране. Уроците са ясни, но лесно се пренебрегват по време на проектирането и въвеждането в експлоатация:
1. Хардуерът за изхвърляне на утайки има значение.Ако един клапан се отвори със седемдесет завъртания, операторите в крайна сметка ще го отворят по-малко от напълно. Бързо отварящите се вентили не са лукс - те са оперативна необходимост.
2. Поддържащите системи корозират в крайбрежни среди.Проникването на морска вода означава, че нивата на хлорид достигат 1000–10 000 mg/L. Кръглата стомана и вграденото желязо изискват годишна проверка и бюджет за подмяна - само рутинното антикорозионно покритие не е достатъчно.
3. Претоварването има комбиниран ефект.Работата с 18% над дизайна повишава скоростта нагоре, разбива флокулите, отлага утайки върху горните части на тръбите и увеличава мъртвото натоварване върху вече напрегнатите опори. Това не е един проблем - това са четири проблема, предизвикани от едно решение.
4. Натрупването на утайка е предвидимо.Моделът на интерфейса ясно-мътно ви казва кога и къде ще се отложи утайката. Ако операторите видят "гъбени облаци", издигащи се от тръбите, скоростта нагоре е твърде висока - намалете натоварването или увеличете изхвърлянето на утайки. Не чакайте утайката от горния слой да достигне 10 см.
5. Routine cleaning is cheaper than a collapse.Месечното повърхностно почистване и тримесечното изпразване на резервоара може да се почувства като бреме - но подмяната на сгънат тръбен възел и свързаният с него престой струват много повече.
Надграждане или отстраняване на неизправности при наклонен тръбен утаител?
Juntai доставя PVC и PP наклонена тръбна утаителна среда с пълна инженерна поддръжка - включително проверка на хидравличния дизайн, преглед на поддържащата система, оформление за изхвърляне на утайки и планиране на модернизация. Ако вашият утаител не работи добре, показва признаци на натрупване на утайка или е необходимо структурно надграждане, ние можем да ви помогнем да диагностицирате проблема и да посочите правилното решение.
| Продуктови спецификации на Tube Settler | Поискайте инженерна поддръжка | Пълна продуктова гама |