Estiu 1993. Pica de demanda d'aigua. La fàbrica d'aigua d'una empresa de fibra química a Jiangsu està reparant una vàlvula de purga. Es buida el dipòsit de sedimentació i, sense previ avís, els tubs inclinats s'enfonsen. Ni una baixada lenta. No és una deformació gradual. Una falla estructural sobtada i completa. El que van trobar els investigadors no va ser una única causa, sinó una cadena de cinc fallades interconnectades: fangs que s'haurien d'haver abocat però no ho van ser, suports que s'havien corroït durant anys, els operadors de vàlvules temien girar i un dipòsit va empènyer un 18% més enllà de la seva càrrega de disseny. Aquest article desempaqueta cada causa i les quatre mesures d'adaptació que han mantingut el colon segur des d'aleshores.
LA PLANTA, EL RIU I EL COL·LAPS
L'aigua es va posar en funcionament el maig de 1991 amb una capacitat de disseny de25,000 m³/d, extreu aigua bruta del riu Wanggang, la principal sortida al mar a la zona de Lixiahe, al nord de Jiangsu. L'aigua bruta presentava dos reptes: una forta contaminació aigües amunt i una forta influència de les marees aigües avall. Durant els esdeveniments d'intrusió d'aigua de mar, es van assolir concentracions de NaCl1.000–10.000 mg/L. La terbolesa anual oscil·lava entre 30 i 100 NTU, augmentant fins a 700 NTU durant les tempestes de curta durada.
Durant dos anys, el decantador de tubs inclinats va funcionar sense incidents importants. Llavors, a l'estiu de 1993, durant un període de màxima demanda, els operaris van drenar el dipòsit per reparar una vàlvula de purga. Els tubs -carregats amb fangs acumulats, suportats per acer corroït- van cedir.
1. PER QUÈ S'ACUMULEN ELS FANGS EN TUBS INCLINATS
En un tub inclinat ben carregat, un visibleinterfície clara i tèrbolformes. Per sobre hi ha aigua clarificada de la qual s'han separat la majoria de flocs. A sota hi ha una zona de suspensió en assentament obstaculitzat: els flocs xoquen, s'uneixen partícules més fines i creixen en agregats grans i densos que s'assenten a la superfície inferior del tub i llisquen per gravetat cap a la zona de fangs.
Però quan augmenta la velocitat ascendent dels tubs, ja sigui per una sobrecàrrega o per una mala distribució del flux, aquest equilibri s'ensorra. Els flocs que s'haurien d'assentar es transporten cap amunt cap a la zona d'aigua clara. Aleshores s'instal·lendamunt dels tubs, formant acumulacions de fangs que els operadors descriuen com a "núvols de bolets" que sorgeixen de les sortides del tub. Com més sobrecàrrega, més gruixut serà el fang de la capa superior.
Hi ha una complicació més. El flux dins dels tubs inclinats no és laminar ideal. És unflux bifàsic líquid-sòlid- Les partícules més denses que l'aigua s'instal·len sota el seu propi pes, creant un moviment relatiu entre fases. Els vòrtexs extremadament petits es formen a la regió d'estela darrere de les partícules de floc, i la seva pulsació pertorba el camp de sedimentació. El resultat: l'eficiència de la sedimentació del món real és inferior al que prediu el supòsit de flux laminar i el fang s'acumula dins dels tubs fins i tot en funcionament "normal".
2. LES CINQ CAUSES ARREL DE L'ENFORSACIÓ
2.1 Descàrrega de fangs: massa poc, massa tard
La pràctica estàndard requereix l'abocament de fangsdues vegades per torn- cada 4 hores - amb més freqüència i durada quan augmenta la terbolesa de l'aigua bruta o augmenta la producció. La inspecció posterior a l'accident va revelar que els fangs ja havien intruït des de la zona de distribució d'aigua als propis tubs (vegeu la figura 1). El calendari de descàrrega no s'havia ajustat per adaptar-se a l'augment de la terbolesa. Els fangs es van acumular progressivament, arribant a una profunditat d'aproximadament10 cm a sobre dels tubs- un pes mort per al qual el sistema de suport mai no va ser dissenyat.
2.2 Sense rentat regular, sense buidatge periòdic del dipòsit
Les normes pròpies de la planta eren clares: quan apareixen fangs o algues esponjoses a la part superior dels tubs, escorreu per sota dels tubs, deixeu al descobert les superfícies i netegeu amb una pistola d'aigua a alta pressió aangle de 60 grausals tubs. A les zones costaneres amb abundant llum solar, el creixement d'algues als tubs és ràpid: els treballadors han d'entrar al tanc, eliminar les algues manualment, esbandir-se repetidament i obrir les vàlvules de purga per descarregar els residus. Cada tres mesos, s'ha de buidar completament el dipòsit, retirar parcialment els tubs i inspeccionar i netejar la zona de fangs. S'han d'eliminar restes com ara peixos petits i blocs de fusta que bloquegen les canonades de fangs perforades. Aquests procediments no es van seguir de manera coherent.
2.3 Les vàlvules equivocades - intensitat de treball que desincentiva el funcionament
Les vàlvules de purga originals erenVàlvules de comporta de baixa pressió ordinàries, Dg200 mm. Cada cicle de descàrrega requeria que un operador girés cada vàlvulamés de setanta voltes- i quatre d'aquestes vàlvules per cicle. L'esforç físic va ser important. Amb el temps, els operaris van obrir les vàlvules de manera insuficient i l'abocament de fangs era crònicament incomplet. L'especificació de la vàlvula, un detall que semblava menor en l'etapa de disseny, es va convertir en la causa principal del col·lapse.
2.4 Un sistema de suport que es va corroir sense control
El sistema de suport del tub original era mínim: en un8 m × 7 mtanc de decantació, només dos ancoratges de ferro incrustats a les vores del dipòsit, amb barres d'acer rodones Dg16 mm i tensors tensats a intervals de 250 mm. Durant la intrusió d'aigua de mar, l'entorn alt en clorur va accelerar la corrosió de l'acer rodó. Només es va aplicar un tractament anticorrosió rutinari: sense inspecció anual, sense programa de substitució. Quan el dipòsit estava ple d'aigua, la flotabilitat compensava parcialment la càrrega de fangs. Quan es va buidar el dipòsit per a la reparació de la vàlvula, el pes total dels tubs carregats de fangs es va transferir als suports corroïts i van fallar.
2.5 Operació de sobrecàrrega - 18% més enllà del disseny, i els flocs no van poder fer front
La demanda de l'estiu va empènyer la planta a funcionar a118% de la capacitat de disseny. Al tanc de floculació de la reixeta, l'elevada velocitat del flux va dificultar la formació de flocs grans i densos, i fins i tot els flocs formats anteriorment es van trencar. Els operadors van observar exactament el que prediu la teoria: l'alta velocitat ascendent dels tubs va arrossegar flocs a la zona d'aigua clara, on es van tornar a instal·lar a la part superior del tub en capes superiors als 10 cm. Mentrestant, els propis tubs s'omplien de fang des de baix. La càrrega combinada superior i inferior va aclaparar el que quedava de l'estructura de suport.
3. LES QUATRE MESURES DE RETROFIT
3.1 Vàlvules de purga d'obertura ràpida
Es van substituir les vàlvules de comporta de baixa pressió ordinàriesVàlvules de purga d'obertura ràpida de tipus palanca d'accionament manual. El que abans requeria més de setanta voltes, ara requereix un sol llançament de palanca. La reducció dramàtica de la intensitat de la mà d'obra va fer que els operadors ja no fossin reticents a realitzar la descàrrega de fangs, i quan ho van fer, les vàlvules es van obrir completament. L'eficiència de descàrrega de fangs de les canonades perforades va millorar immediatament.
3.2 Aigua a alta pressió agitada per sobre de les canonades de fangs
A Tub d'aigua d'alta pressió Dg40 mmes va instal·lar 30 cm per sobre de les canonades de fangs perforades (vegeu la figura 2). Abans de cada descàrrega de fangs, l'aigua a alta pressió es dirigeix en un angle de 90 graus al llarg de l'eix de les canonades perforades durant 2 minuts per agitar els fangs sedimentats. Aquest senzill dispositiu d'agitació auxiliar evita l'enduriment i la compactació dels fangs, fent que la descàrrega aigües avall sigui significativament més eficaç.
3.3 Prohibició de sobrecàrrega i disciplina de neteja obligada
Es va prohibir l'operació de sobrecàrrega -una regla dura, no una pauta- per preservar les condicions de reacció al tanc de floculació de la xarxa i mantenir les velocitats ascendents als tubs dins del seu embolcall de disseny. Paral·lelament, es va establir un calendari de neteja vinculant:Neteja de superfícies de tubs almenys mensualment, buidatge complet del dipòsit i inspecció trimestral. Sense excepcions.
3.4 Suports de tubs reforçats amb barres de tensió
Es van afegir barres de tensió senzilles al sistema de suport original (vegeu la figura 2), transferint part del pes del conjunt de tubs als abeuradors de recollida. Això va distribuir el camí de càrrega: el que havia estat transportat completament per dos ancoratges incrustats i l'acer rodó corroït ara es compartia entre múltiples elements estructurals.
DOS ANYS DESPRÉS: QUÈ DIU LES DADES
Aquestes quatre mesures ja fa gairebé dos anys que funcionen sense incidents. La modificació no va requerir el redisseny del colon ni la substitució d'equips importants: va abordardisciplina operativa, ergonomia de vàlvules, gestió de fangs i redundància estructural. Les lliçons són senzilles, però fàcils de passar per alt durant el disseny i la posada en marxa:
1. El maquinari de descàrrega de fangs és important.Si una vàlvula triga setanta voltes a obrir-se, els operadors eventualment l'obriran menys que completament. Les vàlvules d'obertura ràpida no són un luxe, són una necessitat operativa.
2. Els sistemes de suport es corroeixen en ambients costaners.La intrusió d'aigua de mar significa que els nivells de clorur arriben entre 1.000 i 10.000 mg/L. L'acer rodó i el ferro incrustat requereixen una inspecció anual i un pressupost de substitució: el recobriment anticorrosió de rutina no és suficient.
3. La sobrecàrrega té un efecte compost.El funcionament del 18% per sobre del disseny augmenta la velocitat ascendent, trenca flocs, diposita fangs a la part superior dels tubs i augmenta la càrrega morta en suports ja tensats. No és un problema, sinó quatre problemes provocats per una sola decisió.
4. L'acumulació de fangs és previsible.El model d'interfície clar tèrbol us indica quan i on es dipositarà el fang. Si els operadors veuen "núvols de bolets" pujant dels tubs, la velocitat ascendent és massa alta: redueix la càrrega o augmenta la descàrrega de fangs. No espereu que el fang de la capa superior arribi als 10 cm.
5. La neteja de rutina és més barata que un col·lapse.La neteja mensual de la superfície i el buidatge trimestral del dipòsit poden semblar una càrrega, però la substitució d'un conjunt de tubs col·lapsat i el temps d'inactivitat associat costa molt més.
Actualitzar o solucionar problemes d'un assentador de tubs inclinats?
Juntai subministra suports de decantació de tubs inclinats de PVC i PP amb suport complet d'enginyeria, inclosa la verificació del disseny hidràulic, la revisió del sistema de suport, la disposició de la descàrrega de fangs i la planificació de la modificació. Si el vostre assentador té un rendiment inferior, mostra signes d'acumulació de fangs o s'ha de millorar l'estructura, podem ajudar-vos a diagnosticar el problema i especificar la solució correcta.
| Especificacions del producte Tube Settler | Sol·licitar suport d'enginyeria | Gamma completa de productes |