Peneroka Tiub Cenderung Runtuh: 5 Punca Punca Pengumpulan Enapcemar dan 4 Pembaikan yang Menghalangnya

Musim panas 1993. Permintaan air puncak. Kerja air syarikat gentian kimia di Jiangsu sedang membaiki injap hembus. Tangki pemendapan dikosongkan - dan tanpa amaran, tiub condong runtuh. Bukan kendur perlahan. Bukan ubah bentuk secara beransur-ansur. Kegagalan struktur yang tiba-tiba dan lengkap. Apa yang ditemui oleh penyiasat bukanlah satu punca tetapi rantaian lima kegagalan yang saling berkaitan: enap cemar yang sepatutnya dilupuskan tetapi tidak, penyokong yang telah berkarat selama bertahun-tahun, pengendali injap takut berpusing, dan tangki menolak 18% melebihi beban reka bentuknya. Artikel ini membongkar setiap sebab dan empat langkah penyesuaian semula yang telah memastikan peneroka selamat sejak itu.

TUMBUHAN, SUNGAI, DAN RUNTUH

Kerja air telah ditauliahkan pada Mei 1991 dengan kapasiti reka bentuk sebanyak25,000 m³/d, menimba air mentah dari Sungai Wanggang - saluran keluar laut utama di kawasan Lixiahe di utara Jiangsu. Air mentah membentangkan dua cabaran: pencemaran hulu yang berat dan pengaruh pasang surut yang kuat di hilir. Semasa kejadian pencerobohan air laut, kepekatan NaCl mencapai1,000–10,000 mg/L. Kekeruhan tahunan berjulat antara 30 hingga 100 NTU, meningkat kepada 700 NTU semasa-tempoh hujan ribut pendek.

Selama dua tahun peneroka tiub cenderung beroperasi tanpa insiden besar. Kemudian, pada musim panas 1993, semasa tempoh permintaan-muncak, pengendali mengeringkan tangki untuk membaiki injap letupan. Tiub - yang dimuatkan dengan enap cemar terkumpul, disokong oleh keluli terhakis - memberi laluan.

1. MENGAPA Enapcemar TERKUMPUL DALAM TIUB CENGKONG

Dalam tiub condong yang dimuatkan dengan betul, boleh dilihatantara muka yang jelas-keruhborang. Di atasnya terdapat air yang jelas dari mana kebanyakan flok telah dipisahkan. Di bawahnya terdapat zon ampaian dalam flok pengendapan terhalang - berlanggar, mengikat zarah yang lebih halus dan berkembang menjadi agregat besar dan padat yang mendap ke permukaan tiub bawah dan menggelongsor ke bawah mengikut graviti ke dalam zon enapcemar.

Tetapi apabila halaju menaik dalam tiub meningkat - sama ada daripada operasi beban lampau atau penyelewengan aliran - imbangan ini runtuh. Flok yang sepatutnya mendap sebaliknya dibawa ke atas ke dalam zon air jernih. Mereka kemudiannya menetapdi atas tiub, membentuk pengumpulan enap cemar yang disifatkan oleh pengendali sebagai "awan cendawan" yang timbul daripada saluran keluar tiub. Lebih banyak beban, lebih tebal-enap cemar lapisan atas.

Terdapat komplikasi lanjut. Aliran di dalam tiub condong bukanlah lamina yang sesuai. Ia adalah acecair-pepejal dua{0}}aliran fasa- zarah yang lebih tumpat daripada air mengendap di bawah beratnya sendiri, mewujudkan gerakan relatif antara fasa. Pusaran yang sangat kecil terbentuk di kawasan bangun di belakang zarah flok, dan denyutannya mengganggu medan pemendapan. Hasilnya:-kecekapan pemendapan dunia sebenar adalah lebih rendah daripada jangkaan aliran laminar-dan enap cemar terkumpul di dalam tiub walaupun di bawah operasi "biasa".

2. LIMA PUNCA KERUNTUHAN

2.1 Pelepasan enap cemar - terlalu sedikit, terlalu lewat

Amalan standard memerlukan pelepasan enap cemardua kali setiap syif- setiap 4 jam - dengan peningkatan kekerapan dan tempoh apabila kekeruhan air mentah meningkat atau pengeluaran meningkat. Pemeriksaan-pasca kemalangan mendedahkan enap cemar telah menceroboh dari zon pengagihan air ke dalam tiub itu sendiri (lihat Rajah 1). Jadual pelepasan tidak diselaraskan untuk menyamai kekeruhan yang semakin meningkat. Enapcemar terkumpul secara beransur-ansur, mencapai kedalaman kira-kira10 cm di atas tiub- berat mati sistem sokongan tidak pernah direka bentuk untuk dibawa.

2.2 Tiada pembilasan biasa, tiada pengosongan tangki berkala

Peraturan loji itu sendiri adalah jelas: apabila enap cemar atau alga gebu muncul di bahagian atas tiub, longkang di bawah tiub, dedahkan permukaan dan bersihkan dengan -pistol air tekanan tinggi padasudut 60 darjahkepada tiub. Di kawasan pantai yang mempunyai cahaya matahari yang banyak, pertumbuhan alga pada tiub adalah pantas - pekerja mesti memasuki tangki, mengeluarkan alga secara manual, membilas berulang kali dan membuka injap hembus untuk mengeluarkan serpihan. Setiap tiga bulan, tangki hendaklah dikosongkan sepenuhnya, tiub dikeluarkan sebahagiannya, dan zon enapcemar diperiksa dan dikacau bersih. Serpihan seperti ikan kecil dan bongkah kayu yang menghalang paip enapcemar berlubang mesti dialihkan. Prosedur ini tidak diikuti secara konsisten.

2.3 Injap yang salah - keamatan buruh yang tidak menggalakkan operasi

Injap blowdown asal ialahinjap pintu tekanan-rendah biasa, Dg200 mm. Setiap kitaran nyahcas memerlukan operator untuk memutarkan setiap injaplebih tujuh puluh pusingan- dan empat injap sedemikian setiap kitaran. Usaha fizikal adalah besar. Dari masa ke masa, pengendali membuka injap tidak mencukupi, dan pelepasan enap cemar tidak lengkap secara kronik. Spesifikasi injap, yang kelihatan-perincian kecil pada peringkat reka bentuk, menjadi punca keruntuhan.

2.4 Sistem sokongan yang terhakis tanpa disekat

Sistem sokongan tiub asal adalah minimum: dalam satu8 m × 7 mtangki pengendap, hanya dua penambat besi tertanam di tepi tangki, dengan bar keluli bulat Dg16 mm dan buckle diketatkan pada selang 250 mm. Semasa pencerobohan air laut, persekitaran klorida yang tinggi mempercepatkan kakisan keluli bulat. Hanya rawatan anti-karat rutin digunakan - tiada pemeriksaan tahunan, tiada jadual penggantian. Apabila tangki penuh dengan air, daya apungan mengimbangi sebahagian beban enap cemar. Apabila tangki dikosongkan untuk pembaikan injap, berat penuh tiub-enapcemar dipindahkan ke penyokong yang terhakis, dan ia gagal.

2.5 Operasi lebihan - 18% melebihi reka bentuk, dan floc tidak dapat mengatasinya

Permintaan musim panas mendorong kilang itu beroperasi118% daripada kapasiti reka bentuk. Dalam tangki pemberbukuan grid, halaju aliran yang tinggi menyukarkan pembentukan flok yang besar dan padat - malah flok yang terbentuk sebelum ini pecah. Operator memerhati dengan tepat apa yang diramalkan oleh teori: halaju ke atas yang tinggi dalam tiub menyapu flok ke dalam zon air jernih, di mana ia-mendap semula pada bahagian atas tiub dalam lapisan melebihi 10 cm. Sementara itu, tiub itu sendiri dipenuhi dengan enap cemar dari bawah. Gabungan pemuatan atas-dan-bawah mengatasi struktur sokongan yang tinggal.

3. EMPAT LANGKAH RETROFIT

3.1 Cepat-membuka injap hembusan

Injap pintu tekanan rendah-biasa telah digantikan dengantuil yang dikendalikan secara manual-taip cepat-membuka injap blowdown. Apa yang pernah memerlukan tujuh puluh-belok tambah kini memerlukan satu lontaran tuas. Pengurangan mendadak dalam intensiti buruh bermakna pengendali tidak lagi keberatan untuk melakukan pelepasan enap cemar - dan apabila mereka melakukannya, injap terbuka sepenuhnya. Kecekapan pelepasan enap cemar daripada paip berlubang bertambah baik serta-merta.

3.2 Air tekanan tinggi-berkacau di atas paip enap cemar

A Dg40 mm tinggi-paip air bertekanantelah dipasang 30 cm di atas paip enapcemar berlubang (lihat Rajah 2). Sebelum setiap pelepasan enap cemar, air bertekanan tinggi-dihalakan pada sudut 90 darjah di sepanjang paksi paip berlubang selama 2 minit untuk mengacau enap cemar termendap. Peranti kacau tambahan mudah ini menghalang pengerasan dan pemadatan enap cemar, menjadikan pelepasan hiliran dengan ketara lebih berkesan.

3.3 Larangan berlebihan dan disiplin pembersihan yang dikuatkuasakan

Operasi beban lampau adalah dilarang - peraturan keras, bukan garis panduan - untuk mengekalkan keadaan tindak balas dalam tangki pemberbukuan grid dan mengekalkan halaju menaik dalam tiub dalam sampul reka bentuknya. Pada masa yang sama, jadual pembersihan yang mengikat telah dimulakan:permukaan tiub dibersihkan sekurang-kurangnya setiap bulan, pengosongan tangki lengkap dan pemeriksaan setiap suku tahun. Tiada pengecualian.

3.4 Penyokong tiub yang diperkuatkan dengan rod penegang

Rod penegang mudah telah ditambah pada sistem sokongan asal (lihat Rajah 2), memindahkan sebahagian daripada berat pemasangan tiub ke palung pengumpulan. Ini mengagihkan laluan beban - yang telah dibawa sepenuhnya oleh dua penambat tertanam dan keluli bulat yang menghakis kini dikongsi merentas berbilang elemen struktur.

DUA TAHUN KEMUDIAN: APA YANG DATA DIKATAKAN

Empat langkah ini kini telah beroperasi selama hampir dua tahun tanpa sebarang insiden. Pengubahsuaian tidak memerlukan mereka bentuk semula peneroka atau menggantikan peralatan utama - yang ditanganinyadisiplin operasi, ergonomik injap, pengurusan enap cemar, dan lebihan struktur. Pelajaran adalah mudah tetapi mudah diabaikan semasa reka bentuk dan pentauliahan:

1. Perkara perkakasan pelepasan enap cemar.Jika injap mengambil masa tujuh puluh pusingan untuk dibuka, pengendali akhirnya akan membukanya kurang daripada sepenuhnya. Injap-membuka pantas bukanlah satu kemewahan - ia adalah keperluan operasi.

2. Sistem sokongan terhakis di persekitaran pantai.Pencerobohan air laut bermakna paras klorida mencapai 1,000–10,000 mg/L. Keluli bulat dan besi terbenam memerlukan pemeriksaan tahunan dan bajet penggantian - salutan anti-karat rutin sahaja tidak mencukupi.

3. Beban berlebihan mempunyai kesan pengkompaunan.Beroperasi 18% di atas reka bentuk meningkatkan halaju ke atas, memecahkan flok, memendapkan enap cemar pada bahagian atas tiub dan meningkatkan beban mati pada sokongan yang sudah-tekan. Ia bukan satu masalah - tetapi empat masalah yang dicetuskan oleh satu keputusan.

4. Pengumpulan enap cemar boleh diramal.Model antara muka yang jelas-keruh memberitahu anda bila dan di mana enap cemar akan memendap. Jika pengendali melihat "awan cendawan" naik dari tiub, halaju menaik terlalu tinggi - mengurangkan beban atau meningkatkan pelepasan enap cemar. Jangan tunggu sehingga enapcemar-lapisan atas mencapai 10 cm.

5. Pembersihan rutin lebih murah daripada runtuh.Pembersihan permukaan bulanan dan pengosongan tangki setiap suku tahun mungkin terasa seperti membebankan - tetapi menggantikan pemasangan tiub yang runtuh dan masa henti yang berkaitan memerlukan kos yang jauh lebih tinggi.