أوعية التمدد والخزانات المضغوطة في حلقات تبريد مراكز البيانات
تم إنشاؤها اليوم
أوعية التمدد والخزانات المضغوطة في حلقات تبريد مراكز البيانات
تحتاج حلقة المياه المبردة المغلقة إلى حد ضغط لثلاثة أسباب تسحب في اتجاهات متعاكسة: يتمدد الماء عند تسخينه، ويحتاج شفط المضخة إلى رأس موجب للبقاء فوق ضغط البخار، ويحتاج أعلى النظام إلى مسار تنفيس قبل أن يصل أقوى مكون إلى ضغطه المسموح به. تفرغ وعاء التمدد في الحلقة عند درجة حرارة منخفضة لتعويض الحجم الذي يتخلى عنه الماء أثناء انكماشه وتستعيده أثناء warming الحلقة. يتم تحديد الحجم على مرحلتين. المرحلة الأولى هي التغير الحجمي الحراري لإجمالي مياه النظام عبر نطاق درجة الحرارة التصميمي. المرحلة الثانية هي مسألة ضغط: يجب امتصاص ذلك الحجم بين ضغط الشحن المسبق للوعاء والضغط الأقصى المسموح به، والنسبة بين هذين الرقمين، وليس نطاق درجة الحرارة وحده، هي التي تحدد الحجم الفيزيائي للوعاء. يتبع الاختيار بين وعاء الحجاب الحاجز أو وعاء المثانة ووعاء ضغط مختوم بالكود من فئة الضغط تلك ومن لائحة معدات الضغط السارية حيث تعمل المنشأة لخزان التمدد للمياه المبردة
لماذا تحتاج الحلقة المغلقة إلى حد ضغط
لا يحتاج نظام برج التبريد المفتوح إلى وعاء ضغط في الحلقة، لأن حوض البرج عند الضغط الجوي والمضخة تولّد كامل الارتفاع. تُزيل الحلقة المغلقة هذا المرجع، لذا تظهر ثلاثة متطلبات دفعة واحدة ويجب تلبيتها بمستوى ضغط واحد عند كل نقطة في الدائرة للمياه المبردة في خزان التمدد
الأول هو تمدد الماء، الذي لا يجد مكانًا يذهب إليه في حلقة مغلقة. الثاني هو الحد الأدنى: عندما تكون المحطة باردة، أو يستنزف قسم ما، يجب أن يبقى سحب المضخة أعلى من ضغط بخار الماء عند أدنى درجة حرارة متوقعة. الثالث هو الحد الأعلى: مسار تنفيس فوق الضغط المسموح به لأضعف مكوّن. تحدد هذه النطاق الضغطي القابل للاستخدام للمياه المبردة في خزان التمدد
تحجيم وعاء التمدد من الحجم ونطاق درجة الحرارة
الحساب الأول هو حساب حراري. خذ الحجم الكلي للماء في النظام، بما في ذلك وعاء التمدد نفسه، والشبكة الأنبوبية، والمبادلات الحرارية وأي وعاء أو حوض متصل، واضربه في معامل التمدد الحجمي للماء على مدى نطاق التصميم. يأتي المعامل من الحجم النوعي للماء عند درجتي الحرارة: 1.000 لتر/كغ عند 5 مئوية و1.008 لتر/كغ عند 40 مئوية لخزان التمدد للماء المبرد
باستخدام مدخلات توضيحية فقط، ينتج نظام يحتوي على 1,000 م3 من الماء يُملأ عند 5 مئوية ومصمم لـ 40 مئوية حجم تمدد يبلغ حوالي 8.0 م3، وهو الحجم الذي يجب أن يستوعبه الوعاء ويعيده. يمتلك خليط الغليكول حجمًا نوعيًا مختلفًا، لذا تستخدم الحلقة المشحونة بالغليكول خصائص الغليكول لخزان التمدد للماء المبرد
المرحلة | المدخل | الطريقة | نتيجة توضيحية |
التغير الحجمي الحراري | إجمالي حجم مياه النظام | اضرب في معامل تمدد الماء | 1,000 م3 × 0.008 = 8.0 م3 |
نطاق الضغط | الضغط المسبق والضغط الأقصى المسموح به | اضبط النطاق الذي يعمل فيه الوعاء | 200 كيلو باسكال مطلق إلى 700 كيلو باسكال مطلق |
معامل القبول | الضغطان نفسهما | الحد الأقصى المسموح به مقسومًا على الفرق | 700 / (700 - 200) = 1.40 |
حجم الوعاء | حجم التمدد وعامل القبول | اضرب الرقمين | 8.0 × 1.40 = 11.2 م3 |
الشحن المسبق وضغط النظام وفحص القبول
الشحن المسبق هو ضغط وسادة الغاز في الوعاء عندما يكون مفصولًا عن النظام ولا يحتوي على ماء. يتم ضبطه من الضغط الساكن البارد عند ارتفاع الوعاء مضافًا إليه هامش، بحيث يكون الوعاء جاهزًا لاستقبال انكماش الحلقة أثناء تبريدها بدلًا من أن يُفرَّغ في كل بداية. لا يتم ضبطه أبدًا على ضغط تصريف المضخة لخزان التمدد للماء المبرد
فحص القبول هو مجموعة من القراءات وليس حسابًا، وهو المكان الذي يُكتشف فيه ضبط الوعاء بشكل خاطئ. مع امتلاء النظام وبرودته وتوقف المضخات، يجب أن تُقرأ الضغط عند الوعاء تقريبًا بقيمة الشحن المسبق. إذا كان أقل من ذلك، فقد فقد الوسادة الغازية ضغطها أو امتصت الماء؛ وإذا كان أعلى، فإن الضغط الساكن أعلى من المفترض لخزان التمدد بالماء المبرد
مقارنة بين أوعية الضغط ذات الغشاء والكيس والمشفرة
تختلف البنيتان غير المشفرتين في تفصيل واحد مهم للصيانة: مكان تثبيت الغشاء المرن. في وعاء الغشاء، يُلحم الغشاء بالغلاف وأغطية الأطراف، لذا فهو ليس جزءًا حاملًا للضغط ولا يؤدي الفقدان البطيء للغاز إلى مسار تسرب. في وعاء الكيس، يكون الغشاء كيسًا منفصلًا تثبته أغطية الأطراف لخزان التمدد بالماء المبرد
يمكن استبدال الكيس المطاطي دون لحام، ولهذا السبب هو شائع في الأوعية الأكبر حجمًا وحيث يكون استبدال الكيس الدوري جزءًا من خطة الصيانة، لكنه يمتص الماء بمرور الوقت عند السطح البيني ويجب تجديده مع ضبط الضغط المسبق الصحيح. وعاء الضغط المختوم وفق الكود هو منتج مختلف وليس نسخة أفضل: فهو مصمم ومصنّع ومختبر ومختوم ومسجل وفق كود أوعية الضغط لخزان التمدد للمياه المبردة
متى يُشترط وجود وعاء مطابق للكود وما يجب أن توضحه الوثائق
يُتخذ القرار على مرحلتين. الأولى تنظيمية: يتم التحقق من لائحة معدات الضغط في الولاية القضائية التي تعمل فيها المنشأة مقابل ضغط التصميم وحجم الوعاء وتصنيف السائل وأي إعفاء خاص بالخدمة. تحدد الجهات التنظيمية عادةً حدًا أدنى كمجموعة من الحجم والضغط، والوعاء الذي يتجاوز هذا الحد يخضع لشهادة التصميم لخزان التمدد بالماء المبرد
المرحلة الثانية هي الحد الأقصى لضغط العمل المسموح به للنظام، وليس الضغط الاسمي: قد تحتاج الحلقة التي يمكن أن تشهد ارتفاعًا مفاجئًا إلى 900 كيلو باسكال أثناء بدء تشغيل المضخة إلى وعاء مُرمَّز حتى لو كان ضغط التشغيل المستقر متواضعًا. وبالتالي فإن التوثيق هو قائمة محددة: بالنسبة لوعاء وفقًا لقسم ASME الثامن الفرع الأول، ختم U مع المُعرِّف ووكالة الفحص المعتمدة، وتسجيل المجلس الوطني، وتقرير النموذج U-1، والاختبار الهيدروستاتيكي عند 1.3 ضعف الحد الأقصى لضغط العمل المسموح به، وسجلات تتبع المواد للمياه المبردة في خزان التمدد
التنفيس وإزالة الهواء وتسلسل التشغيل
الوعاء التمددي الذي لم يتم تهويته بشكل صحيح أبدًا هو السبب الأكثر شيوعًا لنظام لديه ضغط ولا يوجد به وعاء تمدد يعمل. يجلس الهواء المحتجز فوق عمود الماء داخل الوعاء، وينضغط بنفس الطريقة التي يُفترض أن تنضغط بها وسادة الغاز، ثم يتصرف الوعاء كما لو كان جزءًا صغيرًا من حجمه المعلن. العَرَض هو ارتفاع بطيء في ضغط النظام مع فقاعة غاز ساخنة للتمدد في الماء المبرد
تتبع تسلسل التشغيل الترتيب الفيزيائي للنظام. تُملأ الحلقة من نقطة الاتصال مع فتح فتحات التهوية العليا، بحيث يُزاح الهواء إلى الأمام بدلاً من احتجازه. ثم يُعزل الوعاء ويُفرَّغ من الهواء عند الجزء العلوي من جانب الماء للتحقق من ضغط جانب الغاز مقابل الشحن المسبق وإعادة شحنه إذا انخفض، ويُقرأ الضغط عند الوعاء في ظروف ساكنة باردة للتمدد في الماء المبرد
مكان وضع الوعاء في الحلقة وكيفية عزله
يجب أن يكون الوعاء على جانب الشفط من المضخات، متصلاً بمجمع الشفط عند أدنى نقطة متاحة. على جانب الشفط، يتعرض لأدنى ضغط في النظام، وهو ما يسمح بشحن مسبق متواضع للحفاظ على حماية المضخة من تكوّن البخار، وهو المكان الذي يصل فيه الماء الذي يصرفه إلى مدخل المضخة. يمكن أيضًا استخدام وعاء على مخرج المضخة، لكنه عندئذ يتعرض لكامل ضغط المضخة لخزان التمدد للمياه المبردة
تفاصيل التوصيل أهم من الموضع على الرسم. يحتاج كل وعاء إلى صمامات عزل حتى يمكن إزالته دون تصريف الحلقة، وصمام تصريف عند أدنى نقطة حتى يمكن تفريغ الوعاء وتغيير المثانة أو الحجاب الحاجز، وتوصيل شحن وتنفيس على جانب الغاز لضبط الشحن المسبق. يجب أيضًا تحديد حجم التوصيل بحيث لا يقيّد التدفق إلى الوعاء أثناء التمدد لخزان التمدد الماء المبرد
جودة المياه والتوافق مع الجليكول والتآكل
السائل في الحلقة يحدد عدة أمور في آنٍ واحد: معامل التمدد المستخدم في تحديد السعة، وسلوك التآكل للمواد الملامسة للسائل، وتوافق الغشاء مع السائل الموجود داخله. يجب تحديد سعة الحلقة المشحونة بالجليكول باستخدام خصائص الجليكول، ويجب أن يكون الغشاء مصنّفاً لتلك النوعية من الجليكول عند تركيز التصميم ودرجة الحرارة. يتحلل الجليكول بمرور الوقت وتكون نواتج التحلل أكثر عدوانية، لذا فإن حزمة المثبطات وفترة استبدال السائل تنتمي إلى برنامج جودة المياه الخاص بالمياه المبردة في خزان التمدد
مسألة التآكل منفصلة عن توافق السوائل. في الحلقة المغلقة، يكون دخول الأكسجين هو المحفز المعتاد، ولهذا تُحفظ الحلقات تحت ضغط وتُهوَّى عبر جهاز يمنع دخول الهواء. وحيث يكون التعبئة عبر وصلة تعويض مفتوحة، يجب معالجة بدل التآكل والاختيار بين الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ. وبالنسبة للوعاء المطلي، يجب أن يكون الطلاء متوافقًا مع السائل ويتم التحقق منه قبل التعبئة لمياه التبريد في خزان التمدد
قائمة المواصفات وقائمة التحقق قبل التشغيل
يجب أن يحدد مواصفات الوعاء المضغوط نطاق الضغط قبل تسمية الوعاء، لأن كل ما يليه يعتمد عليه. يجب أن يتضمن طلب عرض السعر إجمالي حجم مياه النظام بما في ذلك شبكة الأنابيب، ودرجات حرارة التعبئة والتصميم القصوى، والسائل وتركيزه، والضغط الساكن عند منسوب الوعاء عند التعبئة الباردة، والحد الأقصى لضغط التشغيل المسموح به للحلقة، واللائحة المحلية ومسار الاعتماد، وترتيب العزل والتهوية لمياه التبريد في خزان التمدد
ثم تسد قائمة التحقق قبل التشغيل الفجوة بين الحساب والوعاء المركّب، وهي قصيرة: تعريف الوعاء ولوحة الاسم مقابل التصميم، والشحن المسبق المسجّل قبل التوصيل وبعده، وقراءة ضغط الملء البارد مقابل الشحن المسبق، وتفريغ الهواء من الوعاء والنقاط العالية في الحلقة، وتأكيد ضبط التصريف، وموضع كل صمام عزل وقفله للمياه المبردة في خزان التمدد
· إجمالي حجم مياه النظام، بما في ذلك الأنابيب والمبادلات الحرارية وأي حوض للمياه المبردة في خزان التمدد
· درجة الحرارة القصوى للتعبئة والتصميم، والسائل مع تركيزه للمياه المبردة في خزان التمدد
· الضغط الساكن عند منسوب الوعاء عند التعبئة الباردة، يُستخدم لضبط الضغط المسبق لخزان التمدد الخاص بالمياه المبردة
· الحد الأقصى لضغط التشغيل المسموح به للحلقة، وإعداد صمام التنفيس لخزان التمدد الخاص بالمياه المبردة
· معامل القبول بين الضغط المسبق والحد الأقصى للضغط المسموح به لخزان التمدد الخاص بالمياه المبردة
· مسار الاعتماد: اللوائح المحلية والختم المطلوب لخزان التمدد الخاص بالمياه المبردة
· مواصفات المواد الملامسة للسائل ومواد الغشاء مع تصنيفها للسائل ودرجة الحرارة لخزان التمدد الخاص بالمياه المبردة
· صمامات العزل وصمام التصريف ووصلة الشحن ونقطة التهوية عند الوعاء لخزان التمدد الخاص بالمياه المبردة
· سجلات التحقق من الطلاء، بما في ذلك اختبار التسرب، قبل التعبئة لخزان التمدد الخاص بالمياه المبردة
دراسة حالة المشروع
مرجع التسليم لهذه المهمة، مستشهد به من مكتبة المشاريع المعتمدة. مستوى المطابقة C. وعاء ضغط ملحوم مصمم وفق EN 13445، من ASTM A516 Gr.70، مع طلاء إيبوكسي C5M لبيئة شبه بحرية. وهو يثبت القدرة على هندسة وتصنيع أوعية الضغط. وهو ليس وعاءً معتمدًا وفق ASME Section VIII، لذلك لا يُستخدم كحالة ASME في هذه المقالة، كما هو مفصل لخزان التمدد للمياه المبردة.
معرّف المشروع | البلد | المنتج | السعة | عدد الخزانات | الأبعاد | الإكمال | نطاق التوريد |
MT-PRESS-2.29 | مالطا | وعاء الضغط | 2.29 م3 | 2 | ID1240 × 1840 مم و ID1200 × 1665 مم | غير مسجل في المصدر المتاح | غير مسجل |
وعاء ضغط ملحوم مصمم وفقًا لمعيار EN 13445، من مادة ASTM A516 Gr.70، مع طلاء إيبوكسي C5M لبيئة شبه بحرية. وهو يُظهر قدرة هندسية وتصنيعية في مجال أوعية الضغط. وهو ليس وعاءً معتمدًا وفقًا لقسم ASME Section VIII، لذلك لا يُستخدم كحالة ASME في هذه المقالة، كما هو مفصل بشأن خزان التمدد للمياه المبردة.
الأسئلة الشائعة
س1. لماذا تحتاج الحلقة المغلقة إلى حد ضغط؟
تفقد الحلقة المغلقة المرجع الجوي الذي يوفره نظام البرج المفتوح، لذلك يجب تلبية ثلاثة متطلبات بمستوى الضغط وحده: يتمدد الماء أثناء تسخينه، ويحتاج شفط المضخة إلى رأس موجب للبقاء فوق ضغط البخار عندما تكون المنشأة باردة، وتحتاج أعلى نقطة إلى مسار تنفيس فوق الضغط المسموح به لأضعف مكون لخزان التمدد بالماء المبرد
س2. كيف يتم تحديد حجم الوعاء التمددي؟
على مرحلتين. أولاً، يُحسب التمدد الحراري لإجمالي ماء النظام على مدى نطاق التصميم من الأحجام النوعية للماء، مما يعطي الحجم الذي يجب أن يستوعبه الوعاء. ثانياً، يجب امتصاص ذلك الحجم بين الضغط المسبق والضغط الأقصى المسموح به، وتعطي نسبة الاثنين معامل القبول لخزان التمدد للماء المبرد
س3. ما العلاقة بين الضغط المسبق وضغط النظام؟
يُضبط الضغط المسبق من الضغط الساكن البارد عند ارتفاع الوعاء مضافاً إليه هامش يغطي تغير الارتفاع الساكن وفقدان الضغط في الشبكة الأنبوبية، بحيث يكون الوعاء جاهزاً لاستيعاب الانكماش بدلاً من أن يُفرَّغ في كل بدء تشغيل. ولا يُضبط أبداً على ضغط تصريف المضخة. ويقرأ فحص القبول ضغط الوعاء عند الملء البارد لخزان التمدد للماء المبرد
س4. كيف يُختار وعاء الحجاب الحاجز على وعاء المثانة؟
يتم لحام الحجاب الحاجز بالغلاف وأغطية الأطراف، لذا فهو ليس جزءًا محتفظًا بالضغط ولا يصبح الفقدان البطيء للغاز مسار تسرب. المثانة عبارة عن كيس مغلق منفصل تثبته أغطية الأطراف، وهي العنصر المحتفظ بالضغط، مما يجعلها قابلة للاستبدال دون لحام ولكن يعني أنها تمتص لخزان التمدد للمياه المبردة
س5. متى يكون الوعاء المطابق لمعايير ASME مطلوبًا؟
عندما يضع تنظيم معدات الضغط المحلي الوعاء فوق حد الشهادة الخاص به، والذي يُحدَّد عادةً بمزيج من ضغط التصميم وحجم الوعاء وتصنيف السائل، أو عندما تتطلب مواصفات المالك أو المؤمِّن أو العميل الشهادة بغض النظر عن ذلك الحد. يتم إجراء الفحص مقابل أقصى ضغط عمل مسموح به، وليس الضغط الاسمي للمياه المبردة في خزان التمدد
س6. كيف يتم تشغيل التهوية وإزالة الهواء؟
تُملأ الحلقة من نقطة التوصيل مع فتح فتحات التهوية في أعلى النقاط بحيث يُزاح الهواء إلى الأمام. ثم يُعزل الوعاء ويُفرَّغ من الهواء عند القمة لمقارنة ضغط جانب الغاز مع الضغط المسبق وإعادة الشحن إذا انخفض، ويُقرأ الضغط عند الوعاء في ظروف ساكنة باردة لمياه التبريد في خزان التمدد
س7. أين يقع الوعاء في الحلقة وكيف يتم عزله؟
على جانب الشفط للمضخات، متصلًا بمجمع الشفط عند أدنى نقطة متاحة، بحيث يرى أقل ضغط في الدائرة ويمكنه حماية المضخة من تكوّن البخار عند الشحن المسبق المنخفض. يحتاج كل وعاء إلى صمامات عزل، وصمام تصريف لتبديل الحجاب، ووصلة شحن وتفريغ على جانب الغاز للمياه المبردة في خزان التمدد
س8. ماذا تتطلب جودة المياه والتآكل؟
يحدد السائل عامل التمدد المستخدم في تحديد الحجم، وسلوك التآكل للمواد الملامسة للسائل، والتوافق وتصنيف درجة الحرارة للغشاء. تُحدد حلقات الجليكول بأبعادها باستخدام خصائص الجليكول، وينتمي مزيج المثبط وفترة استبدال السائل إلى برنامج جودة المياه، كما هو مفصل للمياه المبردة في خزان التمدد.
يجب تحديد ضغط التصميم ودرجة حرارة التصميم قبل اختيار أي وعاء تمدد، لأن نطاق الضغط بين الضغط المسبق والضغط الأقصى المسموح به يحدد الحجم الفيزيائي للوعاء، كما تحدد لائحة معدات الضغط المحلية ما إذا كان الوعاء وعاء ضغط مختومًا أو جزء ضغط غير مشفّر. هذا الترتيب هو المحتوى الكامل لهذا الموضوع: فالوعاء المحدد على أساس نطاق درجة الحرارة وحده سيكون بالحجم الخاطئ، والوعاء المحدد على أساس ضغط اسمي سيكون بفئة الاعتماد الخاطئة. ومرحلتا الحساب، أي فحص قبول الضغط المسبق وتسلسل التشغيل، هما ما يحوّلان المواصفات إلى وعاء يمكن التحقق من أنه يؤدي الوظيفة التي اشترُي من أجلها لخزان التمدد للمياه المبردة
تحدث إلى مهندس
بالنسبة لوعاء التمدد أو الخزان المضغوط في حلقة المياه المبردة، أرسل إجمالي حجم مياه النظام بما في ذلك الشبكة الأنبوبية والمبادلات الحرارية، ودرجة حرارة التعبئة ودرجة الحرارة القصوى التصميمية، والسائل وتركيزه، والضغط الساكن عند منسوب الوعاء عند التعبئة الباردة، والحد الأقصى لضغط التشغيل المسموح به للحلقة وإعداد تصريف الضغط المقصود، ولوائح معدات الضغط المحلية ومسار الاعتماد المطلوب، وترتيب العزل والتهوية. سنعيد دراسة تحجيم تُظهر حجم التمدد الحراري، ومعامل القبول، وحجم الوعاء الناتج، والضغط المسبق الذي يجب ضبطه وقراءات القبول التي يجب تسجيلها، وتوصية المواد والغشاء، وقائمة التحقق قبل التشغيل للموقع الخاص بخزان التمدد للمياه المبردة
حول Center Enamel
شركة شيجياتشوانغ تشنغتشونغ للتكنولوجيا المحدودة (سنتر إنامل) هي شركة تصنيع متخصصة مكرسة لتصميم وتصنيع خزانات التخزين المثبتة بمسامير منذ عام 2008. تشمل مجموعة المنتجات خزانات الزجاج المدمج بالصلب (GFS)، وخزانات الإيبوكسي المدمج بالانصهار (FBE)، والخزانات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، والخزانات المصنوعة من الفولاذ المجلفن، وأسقف القباب الجيوديسية المصنوعة من الألومنيوم، إلى جانب الدعم الفني لنظام EPC وملحقات الخزانات. يتم الإنتاج وفقًا لمعايير ISO 9001 وISO 14001 وISO 45001، ومجموعة المنتجات معتمدة وفقًا لمعايير NSF/ANSI 61 وWRAS وCE وEN 1090 وISO 28765 وAWWA D103-09 وNFPA حيثما يتطلب التطبيق ذلك. تمتلك الشركة ما يقرب من 200 براءة اختراع في مجال الطلاء بالمينا، وتدير قاعدة إنتاج بمساحة 150,000 م2، وتنتج حوالي 300,000 لوح فولاذي مطلي بالمينا سنويًا، وقد أكملت أكثر من 30,000 مشروع مركّب وشحنت خزانات إلى أكثر من 100 دولة. تغطي قدرة التصميم الهندسي أحجام خزانات تصل إلى 60,000 م3، كما هو مفصل لخزان التمدد للمياه المبردة.
واتساب