Thermoplastisches Doppel verstehen

Von Steven Dolejsi Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei einem doppelwandigen Rohrleitungssystem im Wesentlichen um ein Rohrleitungssystem in einem anderen. Das Innenrohr wird als „Primärrohr“ bezeichnet, während das Außenrohr als „Sekundär-“ oder „Containment“-Rohr bezeichnet wird. Das Ziel dieser doppelwandigen Baugruppen besteht darin, ein ausfallsicheres System zu schaffen, bei dem die sekundären Rohrleitungen jegliche austretende Flüssigkeit auffangen, wenn in den primären Rohrleitungen ein Fehler auftritt. Doppelwandige Rohrleitungssysteme sind in verschiedenen Materialien erhältlich und für viele Anwendungen ideal.

Die meisten doppelwandigen Rohrleitungssysteme, die in Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen installiert werden, sind von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) vorgeschrieben. Während dieses Gremium südlich der Grenze die Aufsicht hat, hat dieser Autor festgestellt, dass die Vorschriften für Doppeleindämmungssysteme in den Vereinigten Staaten weitaus besser definiert sind als in Kanada. Mit anderen Worten: Während der Design-/Baufachmann alle örtlichen Regeln und Vorschriften kennen muss, bietet die EPA einen guten allgemeinen Leitfaden.

Gemäß der Agentur müssen alle Rohrleitungssysteme, die gefährliche Abfälle befördern, die in Untertitel C des Gesetzes über die Entsorgung fester Abfälle aufgeführt oder identifiziert sind, oder eine Mischung aus solchen gefährlichen Abfällen und anderen regulierten Stoffen Abschnitt 280.42 „Anforderungen für unterirdische Lagertanks für gefährliche Stoffe“ erfüllen. UST-Systeme.“ In diesem Abschnitt wird darauf hingewiesen, dass unterirdische Rohrleitungen mit sekundären Rückhaltesystemen ausgestattet sein müssen, die:

Auch wenn die EPA den Einsatz oberirdischer Doppelwandsysteme möglicherweise nicht vorschreibt, sind Sicherheitsfragen in Kanada und den Vereinigten Staaten zu einem ernsten Problem geworden. Die kombinierten Kosten für Rechtsstreitigkeiten, Aufräumarbeiten und zunehmend strengere Sicherheitsrichtlinien haben den Einsatz ausfallsicherer doppelwandiger Baugruppen für oberirdische gefährliche Rohrleitungen erforderlich gemacht.

Automatische Leckerkennung Gemäß den EPA-Anforderungen müssen auch unterirdische Rohrleitungen, die regulierte Stoffe unter Druck transportieren, mit einer automatischen Leckerkennung ausgestattet sein. Solche Systeme überwachen den Überwachungsraum in einem doppelwandigen Rohrleitungssystem. Sie sind vollautomatisch und ausfallsicher und können häufig in die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder das SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition) einer Anlage zur computergestützten Überwachung und Steuerung integriert werden.

Wenn im Primärrohr ein Leck auftritt, warnt das Erkennungssystem den Bediener durch einen visuellen und/oder akustischen Alarm. Die beiden gebräuchlichsten verfügbaren Systeme sind die elektronische Tiefpunkt-Leckerkennung und die kontinuierliche elektronische Leckerkennung.

Die Betriebstheorie hinter der ersten Kategorie beinhaltet die Schaffung von „Zonen“ in einem Doppelwandsystem. Dies wird durch die Installation von Lecksuchstationen an bestimmten Standorten erreicht. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um einen Tropfzweig in der Sekundärrohrleitung, in der sich Flüssigkeit ansammelt, wenn in der Primärrohrleitung ein Leck aufgetreten ist.

Jede Lecksuchstation wird mit einem elektronischen Sensor überwacht, es stehen verschiedene Sensorsysteme zur Verfügung. Bei den meisten Systemen muss der Sensor Kontakt mit der ausgetretenen Flüssigkeit haben, um einen Alarm auszulösen. Es gibt auch Systeme mit einem Näherungssensor, der Flüssigkeit durch die Rohrwand hindurch erkennen kann, ohne mit der Flüssigkeit in Kontakt zu kommen. Diese Sensoren beseitigen Kompatibilitätsprobleme, optimieren die Funktionalität und machen die Sensoren wiederverwendbar und nahezu wartungsfrei.

Kontinuierliche elektronische Leckerkennungssysteme verwenden ein Sensorkabel. Bei Kontakt mit einer Flüssigkeit verändern sich die elektrischen Eigenschaften des Kabels. Das Sensorkabel wird nach der Installation durch den Überwachungsraum der Rohrleitung gezogen und liegt auf der Unterseite der Sekundärrohrleitung auf. Beim Einsatz kontinuierlicher elektronischer Leckerkennungssysteme ist es wichtig, die Größe des Sekundärrohrs zu berücksichtigen – der Zwischenraum muss groß genug sein, damit das Sensorkabel und die zugehörigen Anschlüsse ordnungsgemäß installiert werden können.

Es empfiehlt sich, neben der automatischen Leckerkennung auch eine visuelle Leckerkennung zu integrieren. Dadurch kann ein Bediener Alarme visuell überprüfen, bevor er Korrekturmaßnahmen ergreift. Auch in oberirdischen Systemen bietet sich der Einsatz einer solchen Erkennung an. Durchsichtiges Polyvinylchlorid (PVC) kann zur sofortigen visuellen Leckerkennung eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass sofort Korrekturmaßnahmen ergriffen werden.

Materialoptionen Bei doppelwandigen Rohrleitungssystemen entwerfen Ingenieure nicht zwei separate einwandige Systeme, sondern eine Kombination aus beiden. Die primären und sekundären Rohrleitungen von Doppelwandsystemen sind miteinander verbunden, wobei sich ständig ändernde Bedingungen auf beide Rohre auswirken. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass Doppelwandsysteme von einem erfahrenen Ingenieur professionell entworfen und im Werk von einem vertrauenswürdigen Hersteller montiert werden.

Für thermoplastische doppelwandige Rohrleitungssysteme stehen verschiedene Materialien zur Verfügung, von PVC und chloriertem Polyvinylchlorid (CPVC) bis hin zu Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und Polyvinylidenfluorid (PVDF). Die Auswahl des richtigen Materials für das Primär- und Sekundärsystem hängt vom Druck, der Temperatur und der Kompatibilität mit der Betriebsflüssigkeit ab.

PVC und CPVC werden häufig als primäre und sekundäre Rohrmaterialien für die Eindämmung in Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen spezifiziert. Chemikalien zur Wasseraufbereitung – wie Natriumhypochlorit zur Desinfektion – werden häufig aus Lager- oder Pumpsystemen unterirdisch transportiert. Doppelwandige Rohrleitungssysteme sind erforderlich, um mögliche Lecks oder Verschüttungen in die Umgebung zu verhindern.

Bei vielen Anwendungen wird für das Primär- und Sekundärrohr das gleiche Material verwendet, für das Sekundärrohr wird jedoch eine dünnere Wand verwendet, um Materialeinsparungen zu ermöglichen. Ein Beispiel wäre ein CPVC Schedule 80 x CPVC Schedule 40 Doppelwandsystem. Diese Vorgehensweise ist oft akzeptabel, da das Sekundärrohr nicht über einen längeren Zeitraum unter Druck betrieben werden muss.

Es ist auch möglich, unterschiedliche Materialien für die Primär- und Sekundärleitungen zu verwenden, um maximale Leistung zu erzielen und gleichzeitig die Materialkosten weiter zu minimieren. Beispielsweise kann ein primäres CPVC-Rohr gemäß Schedule 80 in einem sekundären PVC-Rohr gemäß Schedule 40 enthalten sein, wobei das CPVC mit einer Chemikalie unter Druck oder bei erhöhten Temperaturen kompatibel ist und das PVC nur bei Entwässerungsdrücken und Umgebungstemperatur kompatibel ist.

Fallstudie Die GE Booth (Lakeview) Abwasseraufbereitungsanlage wurde ursprünglich in den späten 1950er Jahren für einen durchschnittlichen täglichen Durchfluss von 7,57 Millionen Litern (2 Millionen Gallonen) gebaut und ist eine wichtige Anlage für die Peel-Region der Greater Toronto Area (GTA). Im Jahr 2009 wurde die Anlage um 260 Millionen US-Dollar erweitert, um 518,6 Millionen L (137 Millionen Gallonen) von mehr als 1,3 Millionen Einwohnern und 90.000 Gewerbebetrieben im östlichen Teil von Mississauga, Brampton, Bolton und Caledon East zu behandeln.

Die erweiterte Lakeview-Anlage soll nun voraussichtlich bis mindestens 2031 den Abwasserbehandlungsbedarf der Region effektiv decken und umfasst eine neue Kopfwerksanlage, eine verbesserte Nitrifikation, eine neue Anlage zur Behandlung von Biofeststoffen und zusätzliche Verbrennungskapazität. Nach Abschluss des Projekts wurde Lakeview zur größten Lochplatten-Siebanlage in Nordamerika und zur größten Wirbelschicht-Biofeststoff-Verbrennungsanlage der Welt.

In der Anlage wird das Abwasser, das durch 11 Vorklärbecken fließt, in Belebungsbecken mit Eisenchlorid vermischt, um überschüssigen Phosphor zu verfestigen und zu entfernen. Nachdem sekundäre Klärbecken die zusätzlichen Feststoffe aus dem Abwasser entfernt haben, wird es weiter desinfiziert, bevor es über Wehre fließt und schließlich in den Ontariosee eingeleitet wird. Das Diffusionsrohrsystem erstreckt sich über mehr als 1,25 km (0,8 Meilen) vom Ufer bis zum Seegrund. Um Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist das Chemikalienzufuhrsystem, das das mit Trägerwasser verdünnte Eisenchlorid transportiert, doppelt umschlossen, um mögliche Lecks oder Verschüttungen zu verhindern.

„Das Chemikalienzufuhrsystem ist ein langes Rohrsystem, das durch unterirdische Tunnel verläuft, und Eisenchlorid ist eine sehr ätzende Chemikalie“, erklärt Vlad Petran, Peels Manager für Abwasseraufbereitung/Kapitalbauarbeiten und ehemaliger leitender Projektingenieur bei AECOM Canada Ltd. , der das System entworfen hat. „Jegliche Lecks können ein Sicherheitsrisiko darstellen und möglicherweise die Betonkonstruktion oder andere durch die Tunnel verlaufende Systeme beschädigen. Die Verwendung eines Doppelbehältersystems gewährleistet ein auslaufsicheres System und eine höhere Zuverlässigkeit.“

Während der ersten Entwurfsphase des Lakeview-Projekts arbeitete der Rohrleitungshersteller mit Designern an einem Doppelbehältersystem, bestehend aus 50 mm (2 Zoll) Schedule 80-PVC-Trägerrohren in einem 100 mm (4 Zoll) Schedule 40 PVC-Auffangrohr. Um die Installations- und Wartungskosten des Systems zu senken, verfügt es über ein proprietäres Design, das die Installation des Systems mit vollen 6,1 m (20 Fuß) Längen ermöglicht, während das Trägerrohr perfekt innerhalb der Sicherheitsrohrleitung zentriert bleibt. Das System ist auch in Spulenstückfertigung entsprechend spezifischer Anwendungsdesigns erhältlich.

„Wir haben uns für das PVC-Doppelbehältersystem entschieden, weil es die von uns benötigte Korrosionsbeständigkeit bot und die kostengünstigste Option war“, sagt Petran. „Der Hersteller arbeitete auch mit uns zusammen, um die wirtschaftlichste Möglichkeit zu finden, das System mit Dehnungsfugen zu konzipieren, um den saisonalen Temperaturschwankungen in den Tunneln Rechnung zu tragen.“

Die Systeminstallation wurde von Maple Reinders Constructors Ltd. durchgeführt; Projektmanager Lyndon Grovum koordinierte die Vor-Ort-Schulung für Rohrleitungsinstallateure, um sich vor der Arbeit auf das richtige Quellschweißen und andere Installationsverfahren zu konzentrieren.

Visuelle Leckerkennungsstationen wurden mit durchsichtigen PVC-S40-Rohren erstellt.

„Das Betriebspersonal der Anlage war besorgt darüber, etwaige Lecks im System zu erkennen. Um zusätzliche Sicherheit und ein sorgenfreies System zu gewährleisten, stellte der Hersteller durchsichtige Rohre an sichtbaren Tiefpunkten im System bereit, an denen potenzielle Lecks bemerkt werden würden“, sagt Petran . „Diese Erkennungspunkte werden regelmäßig überprüft. Das System funktioniert wie vorgesehen – wir haben seit der Installation im Jahr 2009 keine Lecks festgestellt.“

Abschluss Sicherheits- und Umweltbelange haben auf der heutigen globalen Agenda höchste Priorität. Reduzierung von Emissionen, Energieeinsparung und Vermeidung von Grundwasserverschmutzung sind einige der Bereiche, in denen Vorschriften zunehmend eine wichtige Grenze zwischen Nutzung und Ausbeutung der Ressourcen unseres Planeten festlegen. Wenn Anwendungen ein ausfallsicheres, leckagefreies Rohrleitungssystem erfordern, könnte ein doppelwandiges Rohrleitungssystem ideal sein.

Steven Dolejsi ist Anwendungsingenieur bei IPEX USA LLC in Mississauga, Ontario. Er erhielt einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau von der Ryerson University. Dolejsi verfügt über acht Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Anwendung thermoplastischer Rohrleitungssysteme. Er hat bei der Materialauswahl geholfen und mehrere Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen entworfen. Er kann unter [email protected] erreicht werden.