Проблема с дыхательным резервуаром
Большие резервуары для хранения-от 50 000 до 500 000 литров-дышат. При заполнении гидростатическое давление тысяч тонн жидкости выталкивает стенки резервуара наружу. Нижний слой корпуса расширяется в радиальном направлении на 5–15 мм, в зависимости от диаметра резервуара, высоты жидкости и толщины стенок. При опорожнении стенки сжимаются. Это радиальное движение происходит при каждом цикле наполнения-опорожнения. За срок службы резервуара стенки перемещаются внутрь и наружу тысячи раз.
Теплообменник, жестко связанный как со дном, так и со стенками резервуара, воспринимает это движение как вынужденное перемещение. Соединения раздвигаются, когда стена расширяется, и сжимаются, когда стена сжимается. Циклическое смещение утомляет соединения, что в конечном итоге приводит к утечке в местах соединения труб-с-коллектором или разрушению конструкции опорной рамы.
Теплообменники из ПТФЭ могут быть оснащены гибкими системами крепления, позволяющими компенсировать перемещение стенок резервуара, сохраняя при этом положение и ориентацию теплообменника. Гибкость интегрирована в опорную раму и инженерные соединения, изолируя пучок труб от структурных движений резервуара.
Гибкая система крепления
Опорная рама теплообменника крепится к дну резервуара только с одного-неподвижного конца. Фиксированный конец расположен вблизи центра резервуара, где радиальное перемещение во время наполнения минимально. Противоположный конец рамы-скользящий конец-поддерживается опорными подушками из ПТФЭ с низким- трением, которые позволяют раме скользить относительно пола резервуара при движении стенок резервуара.
Рама ни в каком месте не прикреплена к стенке резервуара. Скользящий конец опирается на дно резервуара, а опорные подушки компенсируют относительное перемещение. Рама направляется вертикальными стойками, которые предотвращают боковое смещение, обеспечивая при этом осевое скольжение. Стойки прикреплены к полу резервуара за пределами ширины рамы, поэтому они не мешают скольжению.
Соединения для подачи пара и возврата конденсата на проходе в стенке резервуара выполняются с помощью гибких шлангов с покрытием из ПТФЭ-или шарнирных шарнирных соединений, которые поглощают относительное перемещение между фиксированным проходом на стенке резервуара и подвижным коллектором теплообменника. Гибкие соединения имеют достаточную длину, чтобы выдерживать весь диапазон движений стены без чрезмерной -нагрузки на шланг или соединительные фитинги.
| Параметр гибкости | Спецификация |
|---|---|
| Максимальное радиальное смещение стенок резервуара | 5-25 мм (зависит от размера бака) |
| Фиксированное расположение якоря | Около центра резервуара (зона минимального радиального перемещения) |
| Материал подшипника скольжения | Подушка из ПТФЭ на направляющей из полированной нержавеющей стали или из ПТФЭ. |
| Коэффициент трения подшипника скольжения | 0,04-0,08 (ПТФЭ на гладкой поверхности) |
| Гибкий тип подключения к инженерным сетям | Шланг из нержавеющей стали с футеровкой из ПТФЭ-; минимальный радиус изгиба 10× диаметр шланга |
| Длина соединения | 3-5× максимальная дальность движения |
| Руководство по рамке | Вертикальные направляющие стойки со скользящим зазором |
| Нагрузка на пучок труб из-за движения стенок | Ноль (поглощается скользящей рамой и гибкими соединениями) |
Координация теплового расширения
Сам теплообменник из ПТФЭ расширяется при нагревании от температуры окружающей среды до рабочей температуры. Его тепловое расширение (приблизительно 120 × 10⁻⁶/градус или 12 мм на метр при повышении температуры на 100 градусов) должно быть скоординировано с движением стенки резервуара. Два движения:-тепловое расширение теплообменника и гидростатическое расширение бака-происходят одновременно во время наполнения и нагрева бака.
Скользящий конец рамы обеспечивает оба движения. Общее перемещение на скользящем конце представляет собой векторную сумму радиального перемещения стенки резервуара и дифференциального теплового расширения между рамой из ПТФЭ и стальным полом резервуара. Длина опорной подушки из ПТФЭ рассчитана таким образом, чтобы оставаться в полном контакте с полом во всем диапазоне комбинированного перемещения, с дополнительным запасом для допуска установки.
Проверка и обслуживание
Механизм скольжения проверяется при вводе в эксплуатацию путем заполнения резервуара водой и измерения фактического радиального перемещения стенки и смещения скольжения рамы. Измеренные значения сравниваются с расчетными. Если фактическое перемещение превышает расчетный диапазон, проверяются длина гибкого соединения и размеры опорной подушки.
Подушки подшипников скольжения проверяются ежегодно во время внутреннего осмотра резервуара. Колодки заменяются, если на них наблюдается чрезмерный износ или если из-за загрязнения поверхности увеличился коэффициент трения. Гибкие шланги проверяются на наличие признаков усталости или истирания и заменяются каждые 5 лет.
Краткое содержание
Теплообменники из ПТФЭ, предназначенные для больших резервуаров-хранилищ, включают в себя гибкие системы крепления, которые обеспечивают радиальное перемещение стенок резервуара во время циклов наполнения-опорожнения. Фиксированный анкер рядом с центром резервуара и скользящие подшипники из ПТФЭ на противоположном конце позволяют раме перемещаться вместе с конструкцией резервуара, не передавая смещение на пучок труб. Гибкие инженерные соединения поглощают относительное перемещение в месте проникновения в стенку резервуара. Конструкция исключает циклические нагрузки на трубные соединения, которые в противном случае могли бы привести к усталостному разрушению.
Инженерная поддержка для проектирования теплообменника из ПТФЭ для больших-резервуаров доступна после предоставления данных о диаметре и высоте резервуара, плотности жидкости, частоте цикла заполнения-пустоты, мощности нагрева, а также сведениях о существующей конструкции днища резервуара.
