熱可塑性二重構造を理解する

スティーブン・ドレイシ著その名前が示すように、二重壁配管システムは基本的に 1 つの配管システム内に別の配管システムが存在します。 内側のパイプは「プライマリ」パイプと呼ばれ、外側のパイプは「セカンダリ」または「格納」パイプと呼ばれます。 これらの二重壁アセンブリの目的は、一次配管で障害が発生した場合に二次配管が漏れた流体を封じ込めるフェールセーフ システムを構築することです。 さまざまな材質が用意されている二重壁配管システムは、多くの用途に最適です。

上下水処理施設に設置される二重壁配管システムの大部分は、米国環境保護庁 (EPA) によって義務付けられています。 この機関は国境以南を監視していますが、著者は二重封じ込めシステムに関する規制がカナダよりも米国の方がはるかに適切に定義されていることを発見しました。 言い換えれば、設計/建設の専門家は現地の規則や規制をすべて知っておく必要がありますが、EPA は優れた一般的なガイドを提供します。

同庁の下では、固形廃棄物処理法のサブタイトル C にリストまたは特定された有害廃棄物、またはそのような有害廃棄物と他の規制物質の混合物を搬送するすべての配管システムは、セクション 280.42「有害物質地下貯蔵タンクの要件 ( UST) システム。」 このセクションでは、地下配管には次のような二次封じ込めシステムを装備する必要があることを示します。

EPA は地上での二重壁システムの使用を要求していない可能性がありますが、カナダと米国では安全性の問題が深刻な懸念事項となっています。 訴訟、浄化、さらに厳格化する安全ガイドラインの複合コストにより、地上の危険な配管にはフェールセーフ二重壁アセンブリの使用が必要になっています。

自動漏れ検出 EPA の要件によれば、規制物質を圧力下で輸送する地下配管にも自動漏れ検出装置を装備する必要があります。 このようなシステムは、二重壁配管システム内の隙間空間を監視します。 完全に自動化されフェールセーフであるため、多くの場合、プラントのプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) または監視制御およびデータ収集 (SCADA) システムに統合して、コンピューター ベースの監視と制御を行うことができます。

一次パイプで漏れが発生すると、検出システムは視覚的および/または聴覚的アラームによってオペレーターに警告します。 利用可能な 2 つの最も一般的なシステムは、電子低点リーク検出と連続電子リーク検出です。

最初のカテゴリの背後にある動作理論には、二重壁システムでの「ゾーン」の作成が含まれます。 これは、指定された場所に漏れ検出ステーションを設置することで実現されます。 これらは基本的に、一次配管に漏れがあった場合に流体が蓄積する二次格納容器配管のドリップレッグです。

各漏れ検出ステーションは電子センサーで監視され、さまざまな検知システムが利用可能です。 ほとんどのシステムでは、アラームを送信するためにセンサーが漏れた液体に接触している必要があります。 流体に接触せずにパイプの壁を通して流体を検出できる近接センサーを採用したシステムもあります。 これらのセンサーは互換性の問題を排除し、機能を最適化し、センサーを再利用可能にして事実上メンテナンスフリーにします。

連続電子漏洩検出システムは、感知ケーブルを使用します。 ケーブルが液体と接触すると、ケーブルの電気的特性が変化します。 センサーケーブルは、設置後に配管の隙間を通って引っ張られ、二次配管の底に置かれます。 連続電子漏洩検出システムを使用する場合は、二次パイプのサイズを考慮することが重要です。間隙スペースは、感知ケーブルと関連コネクタを適切に取り付けるのに十分な大きさでなければなりません。

自動漏れ検出とともに視覚的な漏れ検出を組み込むことをお勧めします。 これにより、オペレータは是正措置を講じる前にアラームを視覚的に確認できます。 このような検出を地上システムで使用することも良い考えです。 透明なポリ塩化ビニル (PVC) を使用すると、瞬時に視覚的に漏れを検出でき、直ちに是正措置を確実に講じることができます。

材質オプション二重壁配管システムでは、エンジニアは 2 つの別個の単壁システムを設計するのではなく、2 つの組み合わせを設計します。 二重壁システムの一次配管と二次配管は相互に関係しており、変化する条件が両方の配管に継続的に影響を及ぼします。 したがって、二重壁システムは経験豊富なエンジニアによって専門的に設計され、信頼できるメーカーによって工場で組み立てられることが重要です。

熱可塑性二重壁配管システムには、PVC や塩素化ポリ塩化ビニル (CPVC) からポリプロピレン (PP)、ポリエチレン (PE)、ポリフッ化ビニリデン (PVDF) まで、さまざまな材料が使用できます。 一次システムと二次システムの両方に適切な材料を選択することは、圧力、温度、使用流体との適合性に依存します。

PVC および CPVC は、水および廃水処理施設の一次および二次格納配管材料として指定されることがよくあります。 消毒用の次亜塩素酸ナトリウムなどの水処理化学薬品は、多くの場合、貯蔵システムやポンプ システムから地下に輸送されます。 周囲環境への漏れや流出の可能性を防ぐために、二重壁配管システムが必要です。

多くの用途では、一次パイプと二次パイプの両方に同じ材料が使用されますが、材料を節約するために二次パイプには薄い壁が採用されています。 一例としては、CPVC Schedule 80 x CPVC Schedule 40 の二重壁システムがあります。 二次パイプは長期間にわたって圧力下で動作する必要がないため、この方法は多くの場合許容されます。

材料コストをさらに最小限に抑えながら最大のパフォーマンスを得るために、一次配管と二次配管に異なる材料を使用することも可能です。 たとえば、一次 CPVC スケジュール 80 パイプを二次 PVC スケジュール 40 パイプに含めることができます。この場合、CPVC は加圧下または高温で化学薬品と適合し、PVC は排水圧力および周囲温度でのみ適合します。

ケーススタディ GE ブース (レイクビュー) 廃水処理プラントは、1 日平均 757 万 L (200 万ガロン) の流量を処理するために 1950 年代後半に建設された、グレーター トロント エリア (GTA) のピール地域の重要な施設です。 2009 年、この施設は、ミシサガ東部、ブランプトン、ボルトン、カレドンイーストの 130 万人以上の住民と 90,000 の商業施設からの 5 億 1,860 万 L (1 億 3,700 万ガロン) を処理するために 2 億 6,000 万ドルの拡張工事が行われました。

拡張されたレイクビュー施設には、少なくとも 2031 年までこの地域の廃水処理ニーズを効果的に満たすことが期待されており、新しい頭首工施設、強化された硝化施設、新しいバイオソリッド処理施設、追加の焼却炉能力が含まれています。 プロジェクトの完了により、レイクビューは北米最大の多孔板スクリーニング施設となり、世界最大の流動床バイオソリッド焼却施設となりました。

同施設では、11基の最初沈殿池を流れる排水と曝気槽で塩化第一鉄を混合し、過剰なリンを固形化して除去している。 二次浄化装置によって廃水から追加の固形物が除去された後、さらに消毒されてから堰を越え、最終的にオンタリオ湖に放流されます。 拡散パイプ システムは海岸から湖底まで 1.25 km (0.8 マイル) 以上に達しています。 安全性と信頼性を確保するために、搬送水で希釈した塩化第一鉄を輸送する薬液供給システムは二重構造になっており、漏れや流出を防ぎます。

「化学物質供給システムは、地下トンネルを通る長いパイプ システムであり、塩化第一鉄は非常に腐食性の化学物質です」と、Peel の廃水処理/資本工事のマネージャーであり、AECOM Canada Ltd の元シニア プロジェクト エンジニアである Vlad Petran 氏は説明します。 、システムを設計した。 「漏れがあると、安全上の危険が生じるだけでなく、トンネル内を通るコンクリート構造物やその他のシステムに損傷を与える可能性があります。二重封じ込めシステムを使用することで、漏れのないシステムが保証され、信頼性が向上します。」

レイクビュー プロジェクトの初期設計段階で、配管メーカーは設計者と協力して、100 mm (4 インチ) スケジュール 40 の内側に 50 mm (2 インチ) スケジュール 80 PVC キャリア パイプを備えた二重封じ込めシステムに取り組みました。 PVC封じ込めパイプ。 システムの設置とメンテナンスのコストを削減するために、キャリアパイプを格納容器配管内の中心に完璧に保ちながら、システムを全長 6.1 m (20 フィート) で設置できる独自の設計を特徴としています。 このシステムは、特定の用途設計に応じてスプールピースの製造でも利用できます。

「PVC 二重封じ込めシステムを選択したのは、必要な耐食性があり、最も費用対効果の高い選択肢だったためです」と Petran 氏は言います。 「メーカーはまた、トンネル内の季節的な温度変化に対応するために伸縮継手を備えたシステムを設計する最も経済的な方法を見つけるために私たちと協力しました。」

システムの設置は Maple Reinders Constructors Ltd. によって行われました。 プロジェクトマネージャーのリンドン・グロヴムは、作業前に適切な溶剤溶接やその他の設置手順を強調するために、配管設置業者向けの現場トレーニングをコーディネートしました。

視覚的漏れ検出ステーションは、透明な PVC S40 パイプを使用して作成されました。

「プラントの運用スタッフは、システム内の漏れを検出することに懸念を抱いていました。さらなる安心感と心配のないシステムを提供するために、メーカーは潜在的な漏れに気づくシステム内の目に見える低い位置に透明なチューブを提供しました」とペトラン氏は言います。 。 「これらの検出ポイントは定期的に検査されています。システムは意図したとおりに機能しています。2009 年に設置されて以来、漏洩は一度も発生していません。」

結論安全性と環境への懸念は、今日の世界的な課題の最優先事項です。 排出量の削減、エネルギーの節約、地下水汚染の防止などは、地球資源の利用と開発の間の重要な境界線を規制がますます定義する分野の一部です。 アプリケーションでフェイルセーフで漏れのない配管システムが必要な場合、二重壁配管システムが理想的です。

Steven Dolejsi は、オンタリオ州ミシソーガにある IPEX USA LLC のアプリケーション エンジニアです。 彼はライヤーソン大学で機械工学の学士号を取得しました。 Dolejsi は、熱可塑性プラスチック配管システムの設計と適用において 8 年の経験があります。 彼は材料の選択を支援し、複数の上水および廃水処理施設の設計を行ってきました。 連絡先は [email protected] です。