Ich bin durch Pumpstationen gelaufen, wo aAusgleichsbehälterhat zwanzig Jahre lang stillschweigend seinen Dienst getan, und ich habe Systeme gesehen, bei denen der Überspannungsschutz falsch dimensioniert war und eine Pumpenstörung eine Hauptleitung zum Bruch brachte. Auf einem P&ID sehen Ausgleichsbehälter einfach aus. In der Praxis gehören sie zu den Komponenten, bei denen man am leichtesten Fehler machen kann, da der Fehler nur während einer Übergangsphase auftritt und der Schaden dann bereits angerichtet ist. Lassen Sie mich also anstelle einer weiteren Liste von Vorteilen auflisten, was tatsächlich darüber entscheidet, ob der Tank seine Aufgabe erfüllt.
Was ein Ausgleichsbehälter wirklich leistet
Ein Ausgleichsbehälter ist ein Puffer gegen vorübergehenden Druck. Wenn eine Pumpe auslöst oder ein Ventil schließt, muss die kinetische Energie der sich bewegenden Flüssigkeit irgendwo hinfließen. Es entsteht eine Druckwelle, die durch das Rohr zurückläuft. Ohne einen Ort, an den diese Energie weitergeleitet werden kann, wird die Welle reflektiert, verstärkt und kann ein Rohr reißen, ein Ventil anheben oder eine Pumpe beschädigen.
Ein Ausgleichsbehälter gibt dieser Energie einen Ort, wo sie hingehen kann. Offene Tanks lassen Flüssigkeit in einer Säule auf- und absteigen. Geschlossene Tanks nutzen ein Druckgaskissen, um den Druck aufzunehmen und abzubauen. In jedem Fall handelt es sich bei dem Tank nicht um einen Vorratsbehälter im eigentlichen Sinne. Es handelt sich um ein dynamisches Gerät und seine Größe muss für den transienten, nicht für den stationären-Zustandsfluss ausgelegt sein.
Das ist das Erste, was die meisten Leute falsch machen. Die Größe des Tanks wird anhand der Druckstoßanalyse ermittelt, nicht anhand der Rohrgröße oder der Pumpenkurve.
Offen vs. geschlossen, klar ausgedrückt
Offene Druckausgleichsbehälter sind zur Atmosphäre hin offen und liegen in der Regel erhöht. Sie sind einfach, kostengünstig, leicht zu überprüfen und leicht zu warten. Sie funktionieren gut in Wassersystemen, Wasserkraftwerken und überall dort, wo die Flüssigkeit harmlos ist und für eine Erhöhung gesorgt werden kann. Die Grenzen sind real: Sie brauchen Höhe, sie brauchen Platz, sie sind Verschmutzung und Verdunstung ausgesetzt und sie können nicht mit Flüssigkeiten verwendet werden, die mit Luft reagieren oder unter Druck gehalten werden müssen.
Geschlossene Ausgleichsbehälter verwenden einen versiegelten Behälter mit einer Druckgasfüllung. Sie sind kompakt, können unter Druck gesetzt werden und halten die Flüssigkeit von der Atmosphäre isoliert. Sie sind der Standard in der Öl- und Gasindustrie, im Chemiesektor und überall dort, wo der Platz knapp ist. Auch die Grenzen sind real: Sie kosten mehr, die Gasladung muss beibehalten werden und das Gaspolsterverhalten muss richtig modelliert werden. Ein geschlossener Tank mit dem falschen Gasvolumen oder der falschen Vorladung schützt das System nicht, auch wenn es auf dem Datenblatt gut aussieht.
Die Wahl ist im Allgemeinen nicht offen oder geschlossen. Es kommt darauf an, welches der Flüssigkeit, dem Übergang, dem Standort und der Wartungsfähigkeit der Anlage entspricht.
Was eigentlich ausschlaggebend dafür ist, ob der Tank funktioniert
Das Datenblatt gibt Auskunft über das Volumen und die Druckstufe. Es wird Ihnen nicht die Dinge sagen, die darüber entscheiden, ob der Tank seine Aufgabe erfüllt.
- Die Surge-Analyse. Dies ist der wichtigste Input. Die Größe des Tanks muss für den tatsächlichen Übergang ausgelegt sein, sei es ein Pumpenausfall, ein Ventilschließen, ein Zuschlagen des Rückschlagventils oder ein Schwall. Wenn die Analyse nicht durchgeführt wird oder wenn sie mit den falschen Rohreigenschaften und Wellengeschwindigkeiten durchgeführt wird, hat der Tank die falsche Größe. Ich habe übergroße und unterdimensionierte Tanks gesehen, und beide verursachen Probleme.
- Wellengeschwindigkeit und Rohreigenschaften. Die Geschwindigkeit der Schwallwelle hängt vom Rohrmaterial, der Wandstärke, der Flüssigkeitsdichte und dem Kompressionsmodul sowie dem Vorhandensein freier Luft ab. Wenn man das falsch macht, ist die ganze Analyse falsch.
- Ventilverhalten prüfen. Ein Rückschlagventil, das zuschlägt, erzeugt einen viel schlimmeren Übergang als eines, das kontrolliert schließt. Der Ausgleichsbehälter und das Rückschlagventil müssen gemeinsam und nicht getrennt konstruiert werden.
- Gasladung und Vorladung. Bei geschlossenen Tanks bestimmen der Vorfülldruck und das Gasvolumen das Verhalten des Tanks. Wenn die Vorladung falsch ist oder es mit der Zeit zu Undichtigkeiten kommt, funktioniert der Tank nicht mehr. Dies ist der häufigste Fehlermodus, den ich in geschlossenen Ausgleichsbehältern sehe, und er kann durch eine Wartungsroutine vollständig verhindert werden.
- Verbindung und Standort. Der Tank muss in der Nähe des Übergangspunkts angeschlossen werden, mit einer Verbindung, die groß genug ist, um den erforderlichen Zu- und Abfluss zu ermöglichen. Ein über eine kleine Düse angeschlossener Tank reagiert nicht schnell genug, um das System zu schützen.
Was Sie vor dem Kauf fragen sollten
Akzeptieren Sie kein Angebot, in dem nur Volumen und Druck angegeben werden und sonst nichts. Fragen Sie nach:
- Die Stoßanalyse, einschließlich der berücksichtigten Übergangsfälle
- Die verwendeten Rohreigenschaften, Wellengeschwindigkeit und Flüssigkeitseigenschaften
- Das Verhalten des Rückschlagventils und des Steuerventils wird angenommen
- Die Gasvorladung und das Gasvolumen für geschlossene Tanks
- Die Verbindungsgröße und -position
- Das Konstruktionsmaterial und die Flüssigkeitsverträglichkeit
- Der Wartungsplan, einschließlich der Inspektion der Gasfüllung für geschlossene Tanks
Wenn ein Lieferant Ihnen die Schwallanalyse nicht zeigen kann, ist das Angebot nicht fertig. Das Tankvolumen allein sagt nichts darüber aus, ob das System geschützt ist.
Installation und Betrieb
Die meisten Probleme mit Ausgleichsbehältern, die ich gesehen habe, waren Installations- oder Wartungsprobleme, keine Konstruktionsprobleme.
Der Tank muss an der richtigen Stelle mit der richtigen Anschlussgröße angeschlossen und so abgestützt werden, dass er die Rohrleitungen nicht belastet. Bei offenen Tanks müssen Entlüftung und Überlauf für den maximalen Druckstoß dimensioniert sein, nicht für den stationären Durchfluss. Bei geschlossenen Tanks muss die Gasfüllung bei der Inbetriebnahme richtig eingestellt und in definierten Abständen überprüft werden.
Im Einsatz ist die Routine wichtiger als die Hardware. Bei geschlossenen Tanks ist die Inspektion der Gasfüllung der wichtigste Wartungspunkt, da ein langsames Leck den Schutz stillschweigend außer Kraft setzt. Bei offenen Tanks kommt es auf die Inspektion auf Kontamination, den Frostschutz und die Füllstandskontrolle an. In beiden Fällen sollte der Überspannungsschutz bei jedem Systemwechsel überprüft werden, da eine neue Pumpe, ein neues Ventil oder eine Änderung des Betriebsverfahrens den Übergang verändern und die ursprüngliche Dimensionierung ungültig machen können.
Fazit
Ausgleichsbehälter sind eine gute Investition, wenn sie anhand einer tatsächlichen Druckstoßanalyse dimensioniert, richtig angeschlossen und nach einem festgelegten Zeitplan gewartet werden. Sie sind Geldverschwendung, wenn die Dimensionierung geschätzt wird, wenn die Gasfüllung nie überprüft wird oder wenn das System geändert wird und der Überspannungsschutz nicht überprüft wird.
Wenn Sie einen Druckausgleichsbehälter spezifizieren, führen Sie zunächst die Druckausgleichsanalyse durch. Dann wählen Sie den Typ und die Anschlussdetails richtig aus. Dann sorgen Sie für die richtige Gasfüllung und Wartungsroutine. Dann kümmern Sie sich um den Preis. In dieser Reihenfolge.