私はポンプ場を歩いてきました。サージタンクは 20 年間、静かにその役割を果たしてきましたが、サージ保護のサイズが間違っていて、ポンプのトリップにより主電源に亀裂が入ったシステムを見てきました。 P&ID ではサージタンクはシンプルに見えます。実際には、これらは最も間違いやすいコンポーネントの 1 つです。故障は過渡時にのみ発生し、その時点で損傷が完了しているためです。そこで、メリットを列挙する代わりに、タンクがその役割を果たすかどうかを実際に決定するものを書き留めておきます。
サージタンクは実際に何をしているのか
サージタンクは過渡的な圧力に対する緩衝器です。ポンプが作動したり、バルブが閉じたりすると、移動する流体の運動エネルギーがどこかへ行かなければなりません。それは圧力波となり、パイプ内を逆戻りします。そのエネルギーの行き場がないと、波は反射、増幅し、パイプに亀裂を入れたり、バルブを持ち上げたり、ポンプを損傷したりする可能性があります。
サージタンクはそのエネルギーの行き場を与えます。開放タンクでは、液体が柱内で上昇および下降します。密閉タンクでは、圧縮ガスクッションを使用して圧力を吸収および解放します。いずれにしても、タンクは通常の意味での貯蔵容器ではありません。これは動的デバイスであり、定常状態の流れではなく、過渡状態に合わせてサイズを設定する必要があります。-
それがほとんどの人が最初に誤解することです。タンクのサイズは、パイプ サイズやポンプ曲線ではなく、サージ解析によって決定されます。
オープンとクローズの明確な説明
オープンサージタンクは大気に開放されており、通常は高くなっています。シンプルで安価、点検もメンテナンスも簡単です。これらは、水道システム、水力発電所、および流体が良性で標高が提供できる場所ならどこでもうまく機能します。制限は現実のものです。高さが必要で、スペースが必要で、汚染や蒸発にさらされ、空気と反応する液体や圧力下に維持する必要がある液体には使用できません。
密閉サージタンクは、圧縮ガスを充填した密閉容器を使用します。コンパクトで、加圧可能で、流体を大気から隔離します。これらは、石油とガス、化学サービス、およびスペースが狭い場所ではデフォルトです。限界も現実のものです。コストが高くつき、ガス充填量を維持する必要があり、ガス クッションの動作を正しくモデル化する必要があります。密閉タンクのガス量が間違っていたり、プリチャージが間違っていたりすると、データシート上では問題がないように見えても、システムは保護されません。
一般に、選択肢はオープンかクローズかというものではありません。流体、過渡現象、現場、プラントのメンテナンス能力に応じてどれが適しているかです。
タンクが機能するかどうかを実際に決定するもの
データシートには、容量と圧力定格が記載されています。タンクがその役割を果たすかどうかを決定するものは教えてくれません。
- サージ解析。これは最も重要な入力です。タンクは、ポンプのトリップ、バルブの閉鎖、逆止弁の閉まり、またはスラグなど、実際の過渡状態に合わせてサイズを決定する必要があります。解析が行われていない場合、または間違ったパイプ特性と波の速度で解析が行われた場合、タンクのサイズは間違ったものになります。私は大きすぎるタンクと小さすぎるタンクを見てきましたが、どちらも問題を引き起こします。
- 波の速度とパイプの特性。サージ波の速度は、パイプの材質、壁の厚さ、流体の密度と体積弾性率、および自由空気の存在によって異なります。これらを間違えると、分析全体が間違ってしまいます。
- バルブの動作をチェックしてください。逆止弁がバタンと閉まると、制御された方法で閉じる場合よりもはるかに悪い過渡現象が発生します。サージタンクとチェックバルブは別々に設計するのではなく、一緒に設計する必要があります。
- ガスチャージとプリチャージ。密閉タンクの場合、プリチャージ圧力とガス量によってタンクの動作が決まります。プリチャージが間違っていたり、時間の経過とともに漏れたりすると、タンクは機能しなくなります。これは密閉型サージタンクで最もよく見られる故障モードであり、定期的なメンテナンスで完全に防ぐことができます。
- 接続と場所。タンクは、必要な流れの出入りを可能にするのに十分な大きさの接続で、過渡現象のポイントの近くに接続する必要があります。小さなノズルを介して接続されたタンクは、システムを保護するのに十分な速さで応答しません。
購入前に尋ねるべきこと
体積と圧力定格のみを示す見積書を受け入れないでください。尋ねる:
- 考慮された過渡的なケースを含むサージ解析
- 使用されるパイプの特性、波の速度、および流体の特性
- 逆止弁と調節弁の想定動作
- 密閉タンクのガスの事前充填と量
- 接続サイズと位置
- 構造材質と流体適合性
- 密閉タンクのガス充填点検を含むメンテナンス計画
サプライヤーがサージ解析を提示できない場合、見積もりは完了していません。タンクの容積だけでは、システムが保護されているかどうかについては何もわかりません。
設置と操作
私がこれまでに見たサージタンクの問題のほとんどは、設計上の問題ではなく、設置またはメンテナンスの問題でした。
タンクは適切な位置で適切な接続サイズで接続され、配管に負荷がかからないようにサポートする必要があります。開放タンクの場合、ベントとオーバーフローは、定常状態の流れではなく、最大サージに合わせてサイズを設定する必要があります。-。密閉タンクの場合、ガス充填量は試運転時に正しく設定され、定義された間隔でチェックされる必要があります。
一度稼働すると、ハードウェアよりもルーチンが重要になります。密閉タンクの場合、ガス充填検査は最も重要なメンテナンス項目です。ゆっくりと漏れると保護機能が静かに無効になるためです。オープンタンクの場合は、汚染の検査、凍結防止、レベル管理が重要です。どちらの場合も、新しいポンプ、新しいバルブ、または操作手順の変更により過渡現象が変化し、元のサイジングが無効になる可能性があるため、システムを変更するたびにサージ保護を再検討する必要があります。
結論
サージ タンクは、実際のサージ解析に基づいてサイズ設定され、正しく接続され、定義されたスケジュールに従って保守される場合、優れた投資となります。サイジングが推測された場合、ガス充填量がまったくチェックされなかった場合、またはシステムが変更されてサージ保護が再考されなかった場合、それらはお金の無駄になります。
サージタンクを指定する場合は、まずサージ解析を正しく行ってください。次に、タイプと接続の詳細を正しく取得します。次に、ガスの充填とメンテナンスのルーチンを正しく行います。それから気になるのは価格。その順番で。