Bejana Ekspansi dan Tangki Bertekanan dalam Loop Pendingin Pusat Data
Dibuat pada Hari ini
Bejana Ekspansi dan Tangki Bertekanan dalam Loop Pendingin Pusat Data
Sebuah loop air dingin tertutup memerlukan batas tekanan karena tiga alasan yang saling bertentangan: air memuai ketika dipanaskan, sisi isap pompa memerlukan head positif agar tetap di atas tekanan uap, dan bagian atas sistem memerlukan jalur pelepasan sebelum komponen terkuat mencapai tekanan yang diizinkan. Sebuah bejana ekspansi mengalir ke dalam loop pada suhu rendah untuk menggantikan volume yang dilepaskan air saat menyusut dan mengambilnya kembali saat loop menghangat. Penentuan ukuran dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama adalah perubahan volume termal dari total air sistem selama rentang suhu desain. Tahap kedua adalah pertanyaan tekanan: volume tersebut harus diserap antara tekanan pra-isi bejana dan tekanan maksimum yang diizinkan, dan rasio antara kedua angka tersebut, bukan rentang suhu semata, yang menentukan ukuran fisik bejana. Pilihan antara bejana diafragma atau bladder dan bejana tekan berstempel kode mengikuti kelas tekanan tersebut dan peraturan peralatan tekanan yang berlaku di tempat pabrik beroperasi untuk tangki ekspansi air dingin
Mengapa loop tertutup memerlukan batas tekanan
Sistem menara pendingin terbuka tidak memerlukan bejana bertekanan dalam sirkuit, karena bak menara berada pada tekanan atmosfer dan pompa menghasilkan seluruh head. Sirkuit tertutup menghilangkan referensi tersebut, sehingga tiga persyaratan muncul sekaligus dan harus dipenuhi oleh satu tingkat tekanan di setiap titik dalam sirkuit untuk air dingin tangki ekspansi
Yang pertama adalah pemuaian air, yang tidak memiliki tempat untuk pergi dalam sirkuit tertutup. Yang kedua adalah batas bawah: ketika instalasi dingin, atau suatu bagian dikuras, sisi isap pompa harus tetap di atas tekanan uap air pada suhu terendah yang diperkirakan. Yang ketiga adalah batas atas: jalur pelepasan di atas tekanan yang diizinkan dari komponen terlemah. Ini menetapkan pita tekanan yang dapat digunakan untuk air dingin tangki ekspansi
Menentukan ukuran bejana ekspansi dari volume dan rentang suhu
Perhitungan pertama adalah perhitungan termal. Ambil total volume air dalam sistem, termasuk tangki ekspansi itu sendiri, perpipaan, penukar panas, dan setiap bejana atau bak yang terhubung, lalu kalikan dengan faktor ekspansi volumetrik air pada rentang desain. Faktor tersebut berasal dari volume spesifik air pada dua suhu: 1,000 L/kg pada 5 C dan 1,008 L/kg pada 40 C untuk air dingin tangki ekspansi
Dengan menggunakan input ilustratif saja, sistem yang menampung 1.000 m3 air yang diisi pada 5 C dan dirancang untuk 40 C menghasilkan volume ekspansi sekitar 8,0 m3, yaitu volume yang harus diterima dan dikembalikan oleh bejana. Campuran glikol memiliki volume spesifik yang berbeda, sehingga loop yang diisi glikol menggunakan sifat glikol untuk air dingin tangki ekspansi
Tahap | Input | Metode | Hasil ilustratif |
Perubahan volume termal | Total volume air sistem | Kalikan dengan faktor ekspansi air | 1.000 m3 x 0,008 = 8,0 m3 |
Pita tekanan | Pra-isi dan tekanan maksimum yang diizinkan | Tetapkan pita tempat bejana bekerja | 200 kPa abs hingga 700 kPa abs |
Faktor penerimaan | Dua tekanan yang sama | Maksimum yang diizinkan dibagi dengan selisih | 700 / (700 - 200) = 1,40 |
Volume bejana | Volume ekspansi dan faktor penerimaan | Kalikan kedua angka tersebut | 8,0 x 1,40 = 11,2 m3 |
Pra-pengisian, tekanan sistem, dan pemeriksaan penerimaan
Pra-pengisian adalah tekanan bantalan gas di dalam bejana ketika bejana terputus dari sistem dan tidak berisi air. Nilai ini ditetapkan dari tekanan statis dingin pada ketinggian bejana ditambah margin, sehingga bejana siap menerima kontraksi loop saat mendingin alih-alih terkuras kosong pada setiap start. Nilai ini tidak pernah ditetapkan pada tekanan discharge pompa untuk tangki ekspansi air dingin
Pemeriksaan penerimaan adalah serangkaian pembacaan, bukan perhitungan, dan di sinilah bejana yang salah penyetelannya tertangkap. Dengan sistem penuh, dingin, dan pompa dihentikan, tekanan pada bejana seharusnya terbaca kira-kira sebesar pra-pengisian. Di bawah itu, bantalan gas telah kehilangan tekanan atau kemasukan air; di atasnya, tekanan statis lebih tinggi daripada yang diasumsikan untuk air dingin tangki ekspansi
Bejana tekanan diafragma, kandung kemih, dan berkode dibandingkan
Kedua konstruksi non-berkode berbeda dalam satu detail yang penting untuk pemeliharaan: di mana membran fleksibel ditahan. Pada bejana diafragma, membran dilas ke cangkang dan ke penutup ujung, sehingga bukan bagian yang menahan tekanan dan hilangnya gas secara perlahan tidak menciptakan jalur kebocoran. Pada bejana kandung kemih, membran adalah kantong terpisah yang ditahan oleh penutup ujung untuk air dingin tangki ekspansi
Kandung kemih dapat diganti tanpa pengelasan, itulah sebabnya hal ini umum pada bejana yang lebih besar dan di mana penggantian kandung kemih berkala merupakan bagian dari rencana pemeliharaan, tetapi kandung kemih menyerap air seiring waktu pada antarmuka dan harus diperbarui dengan pengisian awal yang benar. Bejana tekan berstempel kode adalah produk yang berbeda bukan versi yang lebih baik: bejana ini dirancang, difabrikasi, diuji, distempel, dan didaftarkan di bawah kode bejana tekan untuk tangki ekspansi air dingin
Kapan bejana berkode diperlukan dan apa yang harus ditunjukkan oleh dokumentasi
Keputusan dibuat dalam dua tahap. Yang pertama bersifat regulasi: peraturan peralatan bertekanan di yurisdiksi tempat pabrik beroperasi diperiksa terhadap tekanan desain, volume bejana, klasifikasi fluida, dan pengecualian khusus layanan apa pun. Regulator umumnya menetapkan ambang batas sebagai kombinasi volume dan tekanan, dan bejana di atasnya termasuk dalam sertifikasi desain untuk tangki ekspansi air dingin
Tahap kedua adalah tekanan kerja maksimum yang diizinkan dari sistem, bukan tekanan nominal: sebuah loop yang dapat melihat lonjakan 900 kPa selama start pompa mungkin memerlukan bejana berkode bahkan di mana tekanan operasi tunak relatif rendah. Dokumentasinya kemudian berupa daftar spesifik: untuk bejana ASME Section VIII Div 1, stempel U dengan penanda dan badan inspeksi yang berwenang, registrasi National Board, laporan Form U-1, uji hidrostatik pada 1,3 kali tekanan kerja maksimum yang diizinkan, dan catatan ketertelusuran material untuk air dingin tangki ekspansi
Venting, penghilangan udara, dan urutan komisioning
Bejana ekspansi yang belum pernah dibuang udaranya dengan benar adalah penyebab paling umum dari sistem yang memiliki tekanan tetapi bejana ekspansinya tidak berfungsi. Udara yang terperangkap berada di atas kolom air di dalam bejana, udara tersebut terkompresi persis seperti cara bantalan gas seharusnya terkompresi, dan bejana kemudian berperilaku seolah-olah hanya sebagian kecil dari ukuran yang dinyatakan. Gejalanya adalah tekanan sistem yang naik perlahan dengan gelembung gas panas untuk air dingin tangki ekspansi
Urutan pengujian mengikuti urutan fisik sistem. Loop diisi dari titik sambungan dengan ventilasi titik tertinggi terbuka, sehingga udara terdorong ke depan bukan terperangkap. Bejana kemudian diisolasi dan dibuang udaranya di bagian atas sisi air untuk memverifikasi tekanan sisi gas terhadap pra-pengisian dan diisi ulang jika telah turun, dan tekanan pada bejana dibaca dalam kondisi statis dingin untuk air dingin tangki ekspansi
Di mana bejana berada dalam loop dan bagaimana ia diisolasi
Bejana tersebut berada di sisi isap pompa, terhubung ke header isap pada titik terendah yang tersedia. Di sisi isap, bejana ini mengalami tekanan terendah dalam sistem, yang memungkinkan pra-pengisian yang moderat untuk menjaga pompa terlindung dari pembentukan uap, dan di sinilah air yang dibuangnya mencapai saluran masuk pompa. Bejana pada sisi buang pompa juga dapat digunakan, tetapi bejana tersebut kemudian mengalami head pompa penuh untuk air dingin tangki ekspansi
Detail sambungan lebih penting daripada posisi pada gambar. Setiap bejana memerlukan katup isolasi agar dapat dilepas tanpa menguras loop, katup pembuangan di titik terendah agar bejana dapat dikosongkan dan kantong atau diafragma diganti, serta sambungan pengisian dan pembuangan udara di sisi gas untuk mengatur pra-isi. Sambungan juga harus berukuran sedemikian rupa sehingga tidak membatasi aliran ke dalam bejana selama ekspansi untuk air dingin tangki ekspansi
Kualitas air, kompatibilitas glikol, dan korosi
Fluida dalam loop menentukan beberapa hal sekaligus: faktor ekspansi yang digunakan dalam penentuan ukuran, perilaku korosi material yang terbasahi, dan kompatibilitas membran dengan fluida di dalamnya. Loop yang diisi glikol harus diukur dengan properti glikol, dan membran harus dinilai untuk glikol tersebut pada konsentrasi dan suhu desain. Glikol terdegradasi seiring waktu dan produk degradasinya lebih agresif, sehingga paket inhibitor dan interval penggantian fluida termasuk dalam program kualitas air untuk air dingin tangki ekspansi.
Pertanyaan korosi terpisah dari kompatibilitas fluida. Dalam loop tertutup, masuknya oksigen adalah pemicu yang biasa, itulah sebabnya loop dijaga tetap bertekanan dan di ventilasi melalui perangkat yang mencegah masuknya udara. Jika pengisian merupakan koneksi make-up terbuka, kelonggaran korosi dan pilihan antara baja karbon dan stainless steel harus ditangani. Untuk bejana berlapis, lapisan harus kompatibel dengan fluida dan diverifikasi sebelum pengisian untuk air dingin tangki ekspansi
Daftar spesifikasi dan checklist pra-commissioning
Spesifikasi bejana bertekanan harus menetapkan rentang tekanan sebelum menamai bejana tersebut, karena semua hal di hilir bergantung padanya. Permintaan penawaran harga harus mencantumkan total volume air sistem termasuk perpipaan, suhu pengisian dan suhu maksimum desain, fluida dan konsentrasinya, tekanan statis pada elevasi bejana saat pengisian dingin, tekanan kerja maksimum yang diizinkan dari loop, peraturan lokal dan jalur sertifikasi, serta pengaturan isolasi dan ventilasi untuk air dingin tangki ekspansi.
Daftar periksa pra-komisioning kemudian menutup celah antara perhitungan dan bejana yang terpasang, dan ini singkat: identifikasi bejana dan pelat nama terhadap desain, pra-pengisian yang dicatat sebelum dan sesudah koneksi, pembacaan tekanan pengisian dingin terhadap pra-pengisian, pembuangan udara dari bejana dan titik tertinggi loop, pengaturan relief yang dikonfirmasi, dan posisi serta penguncian setiap katup isolasi untuk air dingin tangki ekspansi
· Total volume air sistem, termasuk perpipaan, penukar panas dan setiap bak untuk air dingin tangki ekspansi
· Suhu maksimum pengisian dan desain, serta fluida beserta konsentrasinya untuk air dingin tangki ekspansi
· Tekanan statis pada elevasi bejana saat pengisian dingin, digunakan untuk menetapkan pra-pengisian tangki ekspansi air dingin
· Tekanan kerja maksimum yang diizinkan untuk loop, dan pengaturan relief untuk tangki ekspansi air dingin
· Faktor penerimaan antara pra-pengisian dan tekanan maksimum yang diizinkan untuk tangki ekspansi air dingin
· Jalur sertifikasi: peraturan lokal dan stamping yang diperlukan untuk tangki ekspansi air dingin
· Spesifikasi material yang terbasahi dan material membran beserta rating fluida dan suhunya untuk tangki ekspansi air dingin
· Katup isolasi, katup drainase, koneksi pengisian dan titik ventilasi pada bejana untuk tangki ekspansi air dingin
· Catatan verifikasi pelapisan, termasuk uji kebocoran, sebelum pengisian untuk tangki ekspansi air dingin
Studi Kasus Proyek
Referensi pengiriman untuk tugas ini, dikutip dari pustaka proyek yang terverifikasi. Tingkat kecocokan C. Sebuah bejana tekan las yang dirancang sesuai EN 13445, dalam ASTM A516 Gr.70, dengan lapisan epoksi C5M untuk lingkungan semi-marin. Ini membuktikan kemampuan rekayasa dan fabrikasi bejana tekan. Ini bukan bejana bersertifikat ASME Section VIII, sehingga tidak digunakan sebagai kasus ASME dalam artikel ini, sebagaimana dirinci untuk tangki ekspansi air dingin.
ID Proyek | Negara | Produk | Kapasitas | Jumlah tangki | Dimensi | Penyelesaian | Ruang lingkup pasokan |
MT-PRESS-2.29 | Malta | Bejana Tekanan | 2,29 m3 | 2 | ID1240 × 1840 mm dan ID1200 × 1665 mm | Tidak tercatat dalam sumber yang tersedia | Tidak tercatat |
Sebuah bejana tekan las yang dirancang sesuai EN 13445, dalam ASTM A516 Gr.70, dengan lapisan epoksi C5M untuk lingkungan semi-laut. Ini membuktikan kemampuan rekayasa dan fabrikasi bejana tekan. Ini bukan bejana bersertifikat ASME Section VIII, sehingga tidak digunakan sebagai kasus ASME dalam artikel ini, sebagaimana dirinci untuk tangki ekspansi air dingin.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Q1. Mengapa loop tertutup memerlukan batas tekanan?
Loop tertutup kehilangan referensi atmosfer yang disediakan oleh sistem menara terbuka, sehingga tiga persyaratan harus dipenuhi oleh tingkat tekanan saja: air memuai saat menghangat, hisapan pompa memerlukan head positif agar tetap di atas tekanan uap saat pabrik dingin, dan titik tertinggi memerlukan jalur pelepasan di atas tekanan yang diizinkan dari komponen terlemah untuk tangki ekspansi air dingin
Q2. Bagaimana cara menentukan ukuran bejana ekspansi?
Dalam dua tahap. Pertama, ekspansi termal dari total air sistem selama rentang desain dihitung dari volume spesifik air, memberikan volume yang harus diterima oleh bejana. Kedua, volume tersebut harus diserap antara pre-charge dan tekanan maksimum yang diizinkan, dan rasio keduanya memberikan faktor penerimaan untuk air dingin tangki ekspansi
Q3. Apa hubungan antara pre-charge dan tekanan sistem?
Pre-charge diatur dari tekanan statis dingin pada elevasi bejana ditambah margin yang mencakup variasi head statis dan penurunan tekanan perpipaan, sehingga bejana siap menerima kontraksi daripada dikosongkan pada setiap start. Ini tidak pernah diatur ke tekanan discharge pompa. Pemeriksaan penerimaan membaca tekanan bejana pada pengisian dingin untuk air dingin tangki ekspansi
Q4. Bagaimana bejana diafragma dipilih dibandingkan bejana kandung kemih?
Diafragma dilas ke cangkang dan penutup ujung, sehingga bukan merupakan bagian penahan tekanan dan kehilangan gas secara perlahan tidak menjadi jalur kebocoran. Bladder adalah kantong tertutup terpisah yang ditahan oleh penutup ujung, dan merupakan elemen penahan tekanan, yang membuatnya dapat diganti tanpa pengelasan tetapi berarti ia menyerap untuk air dingin tangki ekspansi
Q5. Kapan bejana berkode ASME diperlukan?
Ketika peraturan peralatan tekanan lokal menempatkan bejana di atas ambang sertifikasinya, yang biasanya ditentukan oleh kombinasi tekanan desain, volume bejana, dan klasifikasi fluida, atau ketika spesifikasi pemilik, penanggung asuransi, atau klien mensyaratkan sertifikasi terlepas dari ambang tersebut. Pemeriksaan dilakukan terhadap tekanan kerja maksimum yang diizinkan, bukan tekanan nominal untuk air dingin tangki ekspansi
Q6. Bagaimana cara commissioning ventilasi dan pembuangan udara?
Loop diisi dari titik koneksi dengan ventilasi titik tinggi terbuka sehingga udara terdorong ke depan. Bejana kemudian diisolasi dan dikuras di bagian atas untuk membandingkan tekanan sisi gas dengan pre-charge dan diisi ulang jika telah turun, dan tekanan pada bejana dibaca dalam kondisi statis dingin untuk air dingin tangki ekspansi
Q7. Di mana bejana berada dalam loop dan bagaimana cara mengisolasinya?
Di sisi isap pompa, terhubung ke header isap pada titik terendah yang tersedia, sehingga merasakan tekanan terendah dalam sirkuit dan dapat melindungi pompa terhadap pembentukan uap pada pra-pengisian rendah. Setiap bejana memerlukan katup isolasi, katup pembuangan untuk penggantian kandung kemih, dan koneksi pengisian dan pembuangan udara di sisi gas untuk air dingin tangki ekspansi
Q8. Apa yang dibutuhkan oleh kualitas air dan korosi?
Fluida menentukan faktor ekspansi yang digunakan dalam perhitungan ukuran, perilaku korosi material yang terbasahi, serta kompatibilitas dan rating suhu membran. Loop glikol diukur dengan properti glikol, dan paket inhibitor serta interval penggantian fluida termasuk dalam program kualitas air, seperti yang dijelaskan secara rinci untuk air dingin tangki ekspansi.
Tekanan desain dan suhu desain harus ditetapkan sebelum bejana ekspansi apa pun dipilih, karena rentang tekanan antara pra-pengisian dan tekanan maksimum yang diizinkan menentukan ukuran fisik bejana, dan peraturan peralatan tekanan setempat menentukan apakah bejana tersebut merupakan bejana tekanan bertanda stempel atau bagian tekanan non-kode. Urutan tersebut adalah seluruh isi topik ini: bejana yang ditentukan hanya berdasarkan rentang suhu akan memiliki ukuran yang salah, dan bejana yang ditentukan berdasarkan tekanan nominal akan memiliki kelas sertifikasi yang salah. Dua tahap perhitungan, pemeriksaan penerimaan pra-pengisian dan urutan pengujian komisioning, adalah yang mengubah spesifikasi menjadi bejana yang dapat diverifikasi sebagai menjalankan fungsinya sesuai tujuan pembeliannya untuk tangki ekspansi air dingin
Bicara dengan Insinyur
Untuk bejana ekspansi atau tangki bertekanan dalam loop air dingin, kirimkan total volume air sistem termasuk perpipaan dan penukar panas, suhu pengisian dan suhu maksimum desain, fluida dan konsentrasinya, tekanan statis pada elevasi bejana saat pengisian dingin, tekanan kerja maksimum yang diizinkan dari loop dan pengaturan relief yang dimaksudkan, peraturan peralatan tekanan setempat dan jalur sertifikasi yang diperlukan, serta pengaturan isolasi dan ventilasi. Kami akan mengembalikan studi penentuan ukuran yang menunjukkan volume ekspansi termal, faktor penerimaan, volume bejana yang dihasilkan, pre-charge yang akan diatur dan pembacaan penerimaan yang akan dicatat, rekomendasi material dan membran, serta daftar periksa pra-komisioning untuk lokasi untuk tangki ekspansi air dingin
Tentang Center Enamel
Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) adalah produsen profesional yang berdedikasi pada desain dan fabrikasi tangki penyimpanan baut sejak 2008. Rentang produk meliputi tangki Glass-Fused-to-Steel (GFS), tangki Fusion-Bonded Epoxy (FBE), tangki baja tahan karat, tangki baja galvanis dan atap kubah geodesik aluminium, bersama dengan dukungan teknis EPC dan aksesori tangki. Produksi berjalan di bawah ISO 9001, ISO 14001 dan ISO 45001, dan rentang produk bersertifikat NSF/ANSI 61, WRAS, CE dan EN 1090, ISO 28765, AWWA D103-09 dan NFPA di mana aplikasi membutuhkannya. Perusahaan memiliki hampir 200 paten enamel, menjalankan basis produksi seluas 150.000 m2, memproduksi sekitar 300.000 pelat baja berlapis enamel per tahun, telah menyelesaikan lebih dari 30.000 proyek terpasang dan telah mengirimkan tangki ke lebih dari 100 negara. Kemampuan desain teknik mencakup volume tangki hingga 60.000 m3, seperti yang dirinci untuk tangki ekspansi air dingin.
WhatsApp