Колапс нагнуте цеви за таложење: 5 основних узрока акумулације муља и 4 решења која су то спречила

Лето 1993. Врхунска потражња за водом. Водовод компаније за хемијска влакна у Ђангсуу поправља вентил за издувавање. Таложник се испразни - и без упозорења нагнуте цеви се сруше. Не полако пада. Није постепена деформација. Изненадни, потпуни квар конструкције. Оно што су истражитељи открили није био један узрок, већ ланац од пет међусобно повезаних кварова: муљ који је требало да буде испуштен, али није, носачи који су годинама кородирали, оператери вентила су се плашили окретања, а резервоар је гурнуо 18% изнад пројектованог оптерећења. Овај чланак распакује сваки узрок и четири мере реконструкције које од тада чувају насељеника безбедним.

БИЉКА, РЕКА И КОЛАПС

Водовод је пуштен у рад маја 1991. године са пројектним капацитетом од25,000 m³/d, црпећи сирову воду из реке Ванганг -, главног испуста мора у области Ликсиахе у северном Ђангсуу. Сирова вода представљала је два изазова: тешко узводно загађење и снажан утицај плиме и осеке низводно. Током догађаја упада у морску воду, концентрације НаЦл су достигле1.000–10.000 мг/Л. Годишња замућеност се кретала у распону од 30 до 100 НТУ, са порастом на 700 НТУ током краткотрајних кишних олуја-.

Две године коси цевни таложник је радио без већих инцидената. Затим, у лето 1993, током периода највеће-потребе, оператери су испразнили резервоар да би поправили вентил за издувавање. Цеви - напуњене нагомиланим муљем, подупрте кородираним челиком - су попустили.

1. ЗАШТО СЕ МУЉ НАКУПЉА У КОШИМ ЦЕВИ

У правилно напуњеној косој цеви, видљивојасан-мутан интерфејсформе. Изнад њега је прочишћена вода из које се одвојила већина флокула. Испод ње је зона суспензије у отежаном таложењу - флокуле се сударају, везују ситније честице и расту у велике, густе агрегате који се таложе на доњу површину цеви и гравитацијом клизе доле у ​​зону муља.

Али када се узлазна брзина у цевима повећа - било због операције преоптерећења или неправилне дистрибуције протока -, ова равнотежа се урушава. Уместо тога, флоскуле које би требало да се слегну носе се нагоре у зону чисте воде. Они се тада намирујуна врху цеви, формирајући акумулације муља које оператери описују као „облаке печурке“ који се дижу из отвора цеви. Што је више преоптерећења, горњи-слој муља постаје дебљи.

Постоји још једна компликација. Проток унутар косих цеви није идеалан ламинаран. То је адвофазни ток течност–чврста материја- честице гушће од воде таложе се под сопственом тежином, стварајући релативно кретање између фаза. У будном подручју иза честица флока формирају се екстремно мали вртлози, чије пулсирање ремети поље седиментације. Резултат: стварна-ефикасност седиментације у свету је нижа него што предвиђа претпоставка ламинарног-тока, а муљ се акумулира унутар цеви чак и под „нормалним“ радом.

2. ПЕТ КОРЕНСКИХ УЗРОКА КОЛАПСА

2.1 Испуштање муља - премало, прекасно

Стандардна пракса захтева испуштање муљадва пута по смени- свака 4 сата - са повећаном учесталошћу и трајањем када замућеност сирове воде расте или производња расте. Инспекција након{4}}удеса је открила да је муљ већ ушао из зоне дистрибуције воде у саме цеви (види слику 1). Распоред пражњења није био прилагођен тако да одговара растућој замућености. Муљ се акумулирао прогресивно, достижући дубину од отприлике10 цм на врху цеви- терет који систем подршке никада није дизајниран да носи.

2.2 Нема редовног испирања, нема периодичног пражњења резервоара

Сопствени прописи фабрике су били јасни: када се муљ или пахуљасте алге појаве на врховима цеви, исцедите испод цеви, откријте површине и очистите пиштољем за воду под високим{0}}притиском наУгао од 60 степенидо цеви. У обалним областима са обилном сунчевом светлошћу, раст алги на цевима је брз - радници морају да уђу у резервоар, ручно уклоне алге, више пута испирају и отворе вентиле за издувавање да би испустили остатке. Свака три месеца резервоар треба испразнити у потпуности, цеви делимично уклонити, а зону муља прегледати и промешати. Остаци попут ситне рибе и дрвених блокова који блокирају перфориране цеви за муљ морају се уклонити. Ове процедуре се нису доследно поштовале.

2.3 Интензитет рада погрешних вентила - који је обесхрабрио рад

Оригинални вентили за издувавање су билиобични засуни{0}}ниског притиска, Дг200 мм. Сваки циклус пражњења захтевао је од оператера да окрене сваки вентилпреко седамдесет окрета- и четири таква вентила по циклусу. Физички напор је био велики. Током времена, оператери су недовољно отварали вентиле, а испуштање муља је било хронично непотпуно. Спецификација вентила, мали-детаљ који се чинио у фази пројектовања, постао је основни узрок колапса.

2.4 Систем подршке који је непроверено кородирао

Оригинални систем носача цеви био је минималан: у ан8 m × 7 mталожник, само два уграђена гвоздена анкера на ивицама резервоара, са округлим челичним шипкама Дг16 мм и затезачима затегнутим у интервалима од 250 мм. Током продора морске воде, окружење са високим садржајем хлорида убрзало је корозију округлог челика. Примењен је само рутински третман против -корозије - без годишњег прегледа, без распореда замене. Када је резервоар био пун воде, узгон је делимично надокнадио оптерећење муља. Када је резервоар испражњен ради поправке вентила, пуна тежина цеви-натоварених муљем прешла је на кородиране носаче и оне су отказале.

2.5 Операција преоптерећења - 18% изнад пројектованог, а флокуле нису могле да се изборе

Летња потражња је натерала фабрику да ради118% пројектованог капацитета. У решеткастом резервоару за флокулацију, повећана брзина протока је отежавала формирање великих, густих флокула -, па су се чак и претходно формиране флокуле распале. Оператери су приметили управо оно што теорија предвиђа: велика брзина нагоре у цевима однела је комаде у зону чисте воде, где су се поново-таложиле на врх цеви у слојевима већим од 10 цм. У међувремену, саме цеви су испуњене муљем одоздо. Комбиновано горње-и-доње оптерећење је преплавило оно што је остало од потпорне структуре.

3. ЧЕТИРИ МЕРЕ РЕТРОФУНКЦИЈЕ

3.1 Брзо{1}}отварајући вентили за издувавање

Замењени су обични вентили ниског притиска{0}}вентили за издувавање са ручним покретањем{0}}тип за брзо отварање. Оно што је некада захтевало седамдесет-плус окрета, сада је потребно бацање једне полуге. Драматично смањење интензитета рада значило је да оператери више нису оклевали да изврше испуштање муља - и када су то учинили, вентили су се потпуно отворили. Ефикасност испуштања муља из перфорираних цеви је одмах побољшана.

3.2 Мешање воде под високим-притиском изнад цеви за муљ

A Дг40 мм високо{1}}цевовод за водупостављен је 30 цм изнад перфорираних муљних цеви (види слику 2). Пре сваког испуштања муља, вода под високим{3}}притиском се усмерава под углом од 90 степени дуж осе перфорираних цеви у трајању од 2 минута да би се исталожени муљ мешао. Овај једноставан помоћни уређај за мешање спречава стврдњавање и сабијање муља, чинећи низводно пражњење знатно ефикаснијим.

3.3 Забрана преоптерећења и наметнута дисциплина чишћења

Операција преоптерећења је била забрањена - тврдо правило, а не смерница - за очување реакционих услова у резервоару за флокулацију мреже и задржавање брзина нагоре у цевима унутар њиховог пројектованог оквира. Истовремено, уведен је обавезујући распоред чишћења:Површине цеви се чисте најмање једном месечно, потпуно пражњење резервоара и провера тромесечно. Без изузетака.

3.4 Ојачани носачи цеви са затезним шипкама

Једноставне затезне шипке су додате оригиналном систему потпоре (види слику 2), преносећи део тежине склопа цеви на корита за сакупљање. Ово је дистрибуирало путању оптерећења - оно што су у потпуности носила два уграђена анкера и кородирајући округли челик сада је подељен на више структурних елемената.

ДВЕ ГОДИНЕ КАСНИЈЕ: ШТА КАЖУ ПОДАЦИ

Ове четири мере сада функционишу скоро две године без инцидената. Реконструкција није захтевала редизајн насеља или замену главне опреме - на коју се односиоперативну дисциплину, ергономију вентила, управљање муљем и структурну редундантност. Лекције су једноставне, али се лако занемарују током пројектовања и пуштања у рад:

1. Хардвер за испуштање муља је важан.Ако се вентил отвори седамдесет окретаја, оператери ће га на крају отворити мање него до краја. Вентили за брзо{1}}отварање нису луксуз - већ су оперативна потреба.

2. Системи подршке кородирају у приобалним срединама.Продор морске воде значи да нивои хлорида достижу 1.000–10.000 мг/Л. Округли челик и уграђено гвожђе захтевају годишњу инспекцију, а само замена буџетских - рутинских анти-премаза није довољна.

3. Преоптерећење има ефекат мешања.Рад од 18% изнад дизајна повећава брзину навише, разбија косма, таложи муљ на врхове цеви и повећава оптерећење на већ{1}}напрегнутим носачима. То није један проблем - већ четири проблема покренута једном одлуком.

4. Акумулација муља је предвидљива.Јасан{0}}модел замућеног интерфејса вам говори када и где ће се таложи муљ. Ако оператери виде „облаке печурке“ како се дижу из цеви, брзина нагоре је превисока - смањује оптерећење или повећава испуштање муља. Немојте чекати да муљ горњег{4}}слоја достигне 10 цм.

5. Рутинско чишћење је јефтиније од колапса.Месечно чишћење површине и тромесечно пражњење резервоара могу да изгледају као терет -, али замена склопљене цеви и повезано време застоја коштају много више.