Ik ben langs pompstations gelopen waar agolftankdeed al twintig jaar stilletjes zijn werk, en ik heb systemen gezien waarbij de overspanningsbeveiliging de verkeerde maat had en een uitschakeling van de pomp een leiding scheurde. Surge-tanks zien er eenvoudig uit op een P&ID. In de praktijk zijn ze een van de gemakkelijkste componenten om fout te gaan, omdat de storing pas optreedt tijdens een transiënt en tegen die tijd is de schade al aangericht. Dus in plaats van nog een lijst met voordelen, wil ik opschrijven wat feitelijk bepaalt of de tank zijn werk doet.
Wat een Surge Tank echt doet
Een buffertank is een buffer tegen voorbijgaande druk. Wanneer een pomp uitschakelt of een klep sluit, moet de kinetische energie van de bewegende vloeistof ergens heen. Het wordt een drukgolf die terug door de pijp gaat. Als de energie niet ergens naartoe kan, reflecteert de golf, versterkt ze en kan ze een pijp doen barsten, een klep omhoog bewegen of een pomp beschadigen.
Een surge tank geeft die energie een plek om naartoe te gaan. Open tanks laten vloeistof in een kolom stijgen en dalen. Gesloten tanks gebruiken een gecomprimeerd gaskussen om de druk te absorberen en vrij te geven. Hoe dan ook, de tank is geen opslagvat in de normale zin van het woord. Het is een dynamisch apparaat, en het moet geschikt zijn voor de tijdelijke stroom, niet voor de stabiele- stroom.
Dat is het eerste waar de meeste mensen de fout in gaan. De tank wordt gedimensioneerd op basis van de piekanalyse, niet op basis van de leidingmaat of de pompcurve.
Open versus gesloten, duidelijk vermeld
Open surge-tanks staan open voor de atmosfeer en zijn meestal verhoogd. Ze zijn eenvoudig, goedkoop, gemakkelijk te inspecteren en gemakkelijk te onderhouden. Ze werken goed in watersystemen, waterkrachtcentrales en overal waar de vloeistof goedaardig is en de hoogte kan worden bereikt. De grenzen zijn reëel: ze hebben hoogte nodig, ze hebben ruimte nodig, ze zijn blootgesteld aan vervuiling en verdamping, en ze kunnen niet worden gebruikt met vloeistoffen die reageren met lucht of die onder druk moeten worden gehouden.
Gesloten buffertanks maken gebruik van een afgesloten vat met een vulling van gecomprimeerd gas. Ze zijn compact, kunnen onder druk worden gezet en houden de vloeistof geïsoleerd van de atmosfeer. Ze zijn de standaard in de olie- en gassector, de chemische dienstverlening en overal waar de ruimte krap is. De grenzen zijn ook reëel: ze kosten meer, de gasvulling moet behouden blijven en het gaskussengedrag moet correct worden gemodelleerd. Een gesloten tank met het verkeerde gasvolume of de verkeerde voorvulling beschermt het systeem niet, ook al ziet het er op de datasheet goed uit.
De keuze is in het algemeen niet open versus gesloten. Het is welke past bij de vloeistof, de transiënt, de locatie en het onderhoudsvermogen van de installatie.
Wat bepaalt feitelijk of de tank werkt
Op het gegevensblad vindt u het volume en de drukwaarde. Het vertelt u niet de dingen die bepalen of de tank zijn werk doet.
- De piekanalyse. Dit is de allerbelangrijkste input. De tank moet worden gedimensioneerd ten opzichte van de daadwerkelijke transiënt, of dat nu een pomptrip, een klepsluiting, een terugslagklep of een slak is. Als de analyse niet wordt uitgevoerd, of als deze wordt uitgevoerd met de verkeerde buiseigenschappen en golfsnelheid, zal de tank de verkeerde maat hebben. Ik heb tanks gezien die te groot waren en tanks die te klein waren, en beide veroorzaken problemen.
- Golfsnelheid en buiseigenschappen. De golfsnelheid is afhankelijk van het buismateriaal, de wanddikte, de vloeistofdichtheid en bulkmodulus, en de aanwezigheid van vrije lucht. Als je deze fout hebt, klopt de hele analyse niet.
- Gedrag van de terugslagklep. Een terugslagklep die dichtslaat, genereert een veel ergere transiënt dan een terugslagklep die op een gecontroleerde manier sluit. De buffertank en de terugslagklep moeten samen worden ontworpen, en niet afzonderlijk.
- Gasladen en voorladen. Bij gesloten tanks bepalen de voordruk en het gasvolume hoe de tank zich gedraagt. Als de voorlading verkeerd is, of als deze na verloop van tijd lekt, stopt de tank met werken. Dit is de meest voorkomende storingsmodus die ik tegenkom in gesloten buffertanks, en kan volledig worden voorkomen met een onderhoudsroutine.
- Verbinding en locatie. De tank moet dicht bij het punt van de transient worden aangesloten, met een aansluiting die groot genoeg is om de vereiste in- en uitstroom mogelijk te maken. Een tank die via een klein mondstuk is aangesloten, reageert niet snel genoeg om het systeem te beschermen.
Wat u moet vragen voordat u koopt
Accepteer geen offerte die u een volume- en drukwaarde geeft en niets anders. Vraag naar:
- De piekanalyse, inclusief de beschouwde voorbijgaande gevallen
- De gebruikte buiseigenschappen, golfsnelheid en vloeistofeigenschappen
- Er wordt aangenomen dat het terugslagklep- en regelklepgedrag wordt aangenomen
- De gasvoorvulling en het volume, voor gesloten tanks
- De verbindingsgrootte en -locatie
- Het constructiemateriaal en de vloeistofcompatibiliteit
- Het onderhoudsplan, inclusief gasvulinspectie voor gesloten tanks
Als een leverancier u de piekanalyse niet kan laten zien, is de offerte nog niet klaar. Alleen al het tankvolume zegt niets over de vraag of het systeem beveiligd is.
Installatie en bediening
De meeste problemen met de buffertank die ik heb gezien, waren installatie- of onderhoudsproblemen, geen ontwerpproblemen.
De tank moet op het juiste punt worden aangesloten, met de juiste aansluitmaat, en zo worden ondersteund dat de leidingen niet worden belast. Voor open tanks moeten de ontluchting en de overloop zijn gedimensioneerd voor de maximale stroomstoot, niet voor de stabiele- stroom. Voor gesloten tanks moet de gasvulling bij de inbedrijfstelling correct worden ingesteld en op een bepaald interval worden gecontroleerd.
Eenmaal in gebruik is de routine belangrijker dan de hardware. Voor gesloten tanks is inspectie van de gasvulling het allerbelangrijkste onderhoudsitem, omdat een langzaam lek de beveiliging stilletjes zal uitschakelen. Bij open tanks zijn inspectie op vervuiling, vorstbescherming en niveaucontrole van belang. In beide gevallen moet de overspanningsbeveiliging opnieuw worden bekeken wanneer het systeem verandert, omdat een nieuwe pomp, een nieuwe klep of een wijziging in de bedieningsprocedure de transiënt kan veranderen en de oorspronkelijke maatvoering ongeldig kan maken.
Kortom
Surge-tanks zijn een goede investering als ze zijn afgestemd op een echte surge-analyse, correct zijn aangesloten en volgens een bepaald schema worden onderhouden. Ze zijn geldverspilling als de maatvoering wordt geraden, als de gasvulling nooit wordt gecontroleerd of als het systeem verandert en de overspanningsbeveiliging niet opnieuw wordt bekeken.
Als u een buffertank specificeert, voer dan eerst de piekanalyse goed uit. Zorg er dan voor dat het type en de verbindingsdetails goed zijn. Zorg er vervolgens voor dat de gasvul- en onderhoudsroutine goed is. Maak je dan zorgen over de prijs. In die volgorde.