飲料水およびプロセス用水用円筒形鋼製水タンク
作成日 03.06
飲料水およびプロセス用水向け円筒形鋼製水タンク
円筒形の鋼製水槽は、大量貯水の標準的な形状です。円形は1立方メートルあたりの殻面積が最も小さく、一定の直径に対してフープ応力も最も低くなるからです。工学上の課題はどの場合も同じです。水槽の高さを直径に対してどの程度にするか、どの内面が水の化学的性質に耐えるか、そして30年の設計寿命を確実に守るにはどのような検査間隔が必要か、ということです。飲料用と工業用は幾何学的形状を共有しますが、承認の面では分かれます。飲料水にはNSF/ANSI 61およびWRASで評価されたライニングとガスケットが必要ですが、工業用水は耐食性のみで済む場合があります。
ほとんどの貯水槽は円筒形であり、苦労の多くはその形状が隠す細部にある。誰も点検しない喫水線の鋼帯、3年の日光で硬化したガスケット、凍結や沈泥を起こしたオーバーフロー、そして水ではなく泡を読み始めたレベル計。円筒形タンクは説明するのは簡単だが、間違えやすい。主な理由は、仕様が外殻で止まっているからだ。本稿では、幾何学、内部、そして点検の側面を掘り下げ、仕様が実際に故障する箇所を網羅できるようにする。
形状、直径、高さ
高さと直径の比率は、構造上の決定である前に、コストと施工性の決定です。広く浅いタンクは、立方メートルあたりの底板と側板のコストを抑え、内部を歩きやすくしますが、敷地を広く取り、水が固形物を含む場合は長い沈降距離または沈殿距離が必要になります。高く細いタンクは敷地を節約し、分配に対するより良い重力ヘッドを与え、流路を短縮しますが、その代償としてより高いクレーンとより厳しい風荷重ケースが必要になります。圧力用途には球形やその他の形状が存在しますが、大気圧の水貯蔵ではコストの面で円筒形が勝り、実用的な手順は、ノズルと敷地に合うように直径を固定し、体積が収まるまで高さを追加することです。ボルト締め構造は約1.2mのパネル幅のリングを積み重ねるため、高さの変更が容易です。溶接構造は、コースを追加することによってのみ高さが変わります。
喫水線の問題
水槽の通常運転水位における壁面の帯状部分は、水槽が朽ちる場所である。そのラインより上では鋼材が酸素豊富な結露にさらされ、下では溶存二酸化炭素や塩素を含む可能性のある水にさらされ、まさにそのライン上では湿乾帯ですべてが濃縮されるサイクルが起きる。現場で施工されたコーティングは、まずここで失敗する。ガラス融着鋼タンクは、工場で820～930 °Cでエナメルをパネルに融着させ、0.25～0.45 mmの層を3,450 N/cm²以上と評価し、pH 1～14の範囲で不活性であり、出荷前に各パネルを1500 V DCでスパークテストする。これにより、水位ラインの問題を屋内に移し、試験可能にする。表面仕上げはRa 0.8 µm未満であり、これは飲料水および食品接触用として承認されている同じ仕上げ系統であり、さもなければ貯留水柱を濁らせるバイオフィルムに耐える。
内装オプションと認証
内面を水質に合わせ、次に承認を用途に合わせます。飲料水には、NSF/ANSI 61およびWRASで評価されたライニングとガスケットが必要で、水が食品プロセスに供される場合はFDAまたはLFGBも必要です。防火用水には、NFPAのサイジング原則と、多くの場合FMの位置づけが求められます。中程度の塩化物を含む冷却水またはプロセス水には、AWWA C550に基づく180～280 µmのエナメルまたは溶融結合エポキシが通常十分です。海水やブラインなどの高塩化物には、孔食が支配的な破損要因となるため、316Lまたはエナメルを使用します。GB/T 13912-2020に基づく溶融亜鉛めっきは、清浄水および防火用水には経済的ですが、亜鉛の溶出のため飲料水接触には適さず、酸性水や高塩化物水にも適しません。
技術仕様
パラメータ | 標準値／範囲 | 備考 |
琺瑯融着温度 | 820～930 °C | 工場で鋼板に融着 |
琺瑯コーティング厚さ | 0.25～0.45 mm | 不活性内面、pH 1～14 |
琺瑯層強度 | ≥ 3,450 N/cm² | 曲げおよび衝撃抵抗 |
スパークテスト電圧 | 1500 V DC | 出荷前のパネルごと |
表面粗さ | Ra < 0.8 µm | 飲料水および食品接触用仕上げ |
FBEエポキシ皮膜厚さ | 180～280 µm | 代替内装、AWWA C550 |
ボルト等級 | 8.8 | 組立時に記録されたトルク |
設計寿命 | ≥ 30年 | 指定された内装システムの場合 |
検査間隔と確認すべき事項
30年の設計寿命は保守計画であり、保証ではありません。引き渡しの日から点検を作業手順に組み込んでください。外殻、基礎リング梁、アンカーボルト、屋根排水受けの年次外部点検で、安価に済む問題を捕捉できます。計画的空槽時の内部点検——飲料水用では通常3～5年ごと、腐食性の強い水ではより頻繁に——では、ライニングのピンホールや剥離、ガスケット座、ノズル貫通部、トップリングを確認すべきです。修理のために取り外したパネルに1500 V DCスパークテストを行えば、周囲のエナメルがまだ健全かどうか即座にわかります。何より、レベル計を実測深度と照合してください。計器が認識しているより10パーセント多く入っているタンクは溢れ、認識よりわずかに少ないタンクはポンプを静かに空運転させます。
プロジェクト事例
プロジェクト | 所在地 | 製品 | 容量 | 範囲 |
大口径貯水 | ナミビア | GFSタンク | 44,900 m³ | 供給＋監督 |
消防予備水 | 中国四川省 | GFSタンク、2基 | 8,930 m³ | 供給＋設置指導 |
飲料水貯蔵 | インドネシア | GFSタンク | 21,099 m³ | 供給＋監督 |
Center Enamelのエンジニアリング能力
センターエナメル（石家荘正中科技有限公司）は、2008年からボルト締め貯蔵タンクの設計と製造を行っています。中国初のガラス融着鋼（GFS）タンクメーカーとして、同社は約200件のエナメル関連特許を保有し、年間約30万枚のエナメルコーティング鋼板を生産し、30,000件以上の設置プロジェクトを完了し、100カ国以上にタンクを供給しています。生産能力を高めるために新たに150,000 m²の生産拠点が追加され、単一タンクは最大60,000 m³まで供給可能です。製造はISO 9001およびISO 45001の下で運用され、製品認証にはNSF/ANSI 61、WRAS、FDA、LFGB、CE（EN 1090）、ISO 28765、FM、BSCI、EUROCODEが含まれ、用途に応じてAWWA D103-09、AWWA C550、NFPAを参考に設計されています。
円筒形の貯水の場合、これは上記のエナメルおよびエポキシ内装、高さと直径のオプション、および30年の耐用年数を支えるパネル検査記録を対象とします。
よくある質問
Q1：なぜ貯水には円筒形が標準なのですか？
A1：円形は単位体積あたりの殻表面積が最も小さく、所定の直径に対してフープ応力が最も低くなるため、立方メートルあたりの鋼材コストが最小になり、風荷重および基礎のケースも管理しやすくなります。
Q2：同じ容量の場合、タンクは高くすべきですか、それとも広くすべきですか？
A2：それは設置場所によります。広くて浅いと地面とヘッドを節約でき、高くて細いと土地を節約し配水により多くの重力ヘッドを与えますが、クレーンと風荷重の要件が増えます。
Q3：ボルト締め円筒形タンクは飲料水の要件を満たしますか？
A3: はい、承認されたライニングとガスケットを使用しています。NSF/ANSI 61およびWRASは接触材料を対象とし、ISO 9001は工場を対象としており、0.8 µm未満の滑らかなRaのエナメル表面は、FDAおよびLFGBの下で食品接触に使用される仕上げファミリーと同じものです。
Q4: 給水タンクの内部点検はどのくらいの頻度で行うべきですか？
A4: 飲料水用途では3～5年ごと、水が腐食性である場合やタンクにライニングのピンホールの履歴がある場合はより頻繁に、その間には年1回の外観点検を行ってください。
Q5: ボルト締めタンクの漏洩の最も一般的な原因は何ですか？
A5: 組立時のフランジの位置ずれ、または基礎の沈下によりジョイントが開くことです。どちらも、組立時にボルトのトルクを記録し、最初のリングを設置する前にリングビームを測量することで発見できます。
Q6: 1つのタンクで飲料水とプロセス水の両方に対応できますか？
A6: 物理的な分離または厳密に順序付けられた運用がある場合に限ります。飲料水供給をプロセス用水または防火用水予備タンクに混合することは通常、規制上の問題となるため、通常は別々の容器または明確に区画されたコンパートメントになります。
円筒形鋼製水槽は、大量の水を貯めるための実証済みで低コストな方法であり、その長期的な性能は外殻の形状ではなく、内装材、認証、および検査計画にかかっている。溶融ホーローは水面部と広いpH範囲に対応し、パネルごとの試験記録を伴う。亜鉛めっきは予算を抑えた清浄水の消防予備水源に対応し、ステンレスは塩化物に対応する。直径と高さを設置現場に合わせて決定し、引き渡し時に検査間隔を明記すれば、この資産は30年の期待寿命を達成するだろう。
エンジニアに相談する
水の種類とpHおよび塩化物含有量、必要な容量と直径の制限、飲料水または防火用水予備の用途、現場の風・雪・土壌データ、および予定される検査アクセスをお送りください。直径と高さのオプション、内装の推奨、承認リスト、および完全な図面と認証パッケージを受け取ることができます。
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