Transcript Erdgasanlagen auf Werksgelände und im Bereich betrieblicher

Erdgasanlagen auf Werksgelände und im
Bereich betrieblicher Gasverwendung
Betriebliche
Gas-Druckregel- und Meßanlagen
Autor + © :
Dipl.-Ing. Dipl.- Wirt.-Ing. Volker Ollesch
RWE Westfalen Weser Ems Netzservice GmbH, Bielefeld
Netzfließbild Industrie
mit Gas-Druckregelund Meß- Anlagen
Erdgasanlagen auf Werksgelände und im Bereich betrieblicher Gasverwendung
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Regelwerks-Kriterium : Eingangs-Druckstufe
- Eingangsdruckstufe bis PN 1 (Installations - Bereich)
TRGI (DVGW-Arbeitsblatt G 600):
- Auslegungsdurchfluß  200 m³/h und
Eingangsdruckstufe  5 bar DVGW-Arbeitsblatt G 459-2:
“Gas-Druckregelung mit Eingangsdrücken bis 4 bar für Gas-Installationen“
-Auslegungsdurchfluß  650 m³/h und Eingangsdruckstufe  5 bar
DVGW-Arbeitsblatt G 491
“Gas-Druckregelanlagen für Eingangsdrücke bis einschließlich 100 bar;
Planung, Fertigung, Errichtung, Prüfung, Inbetriebnahme und Betrieb“
unter Berücksichtigung der „vereinfachten Unterbringung“ der GDRM-Anlage.
(G 491, Abschnitt 7.1.1)
-Alle anderen Anlagen bis Eingangsdruckstufe PN 100 und alle Leistungen
DVGW-Arbeitsblatt G 491.
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GasHL-VO
Bei Eingangsdrücken über 16 bar:
Vorschriften der Verordnung über Gas-Hochdruckleitungen (GasHL-VO) beachten.
GasHL-VO regelt aus behördlicher Sicht die
Anforderungen an Leitungs- und Anlagensystemen > 16 bar.
Gasmeßeinrichtungen
DVGW Arbeitsblätter
G 685 Gasabrechnung
G 492 Gas-Meßanlagen für einen Betriebsdruck bis einschließlich
100 bar; Planung, Fertigung, Errichtung, Prüfung, Inbetriebnahme,
Betrieb und Instandhaltung.
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Grund - Funktionalität von Gas- Druckregel- und Meßanlagen:
• die Druckregelung
• die Druckabsicherung
• die Gasmessung
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Parallelschienige
GDRM - Anlage
Turbinenradzähler
Sicherheits - Absperrventile
Gas-Druckregelgerät
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Aufstellräume
GDRM – Anlagen Eingangsdrücke bis 5 bar
(nach DVGW-Arbeitsblatt G 491 / 492)
dürfen in Werkshallen und in Aufstellräumen von Wohngebäuden
installiert sein.
Bei GDRM-Anlagen mit Eingangsdrücken über 5 bar (nach G 491 / 492)
besondere Anforderungen an den Aufstellraum:
• der Aufstellraum muß unmittelbar vom Freien aus zugänglich sein,
• die Anlage darf nicht in Wohngebäude einbezogen werden,
• Nebenräume dürfen nicht Wohn- oder Versammlungszwecken dienen,
• die elektrischen Einrichtungen müssen EX-geschützt ausgeführt sein.
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Gasfilter
sind im Eingang der GDRM - Anlage montiert.
Schutz gegen z.B. Flugrost, Stäube usw..
Übliche Abscheidegrade: 2m Korngröße bei 98 % Abscheidung.
Gasvorwärmer
Bei der Druckreduzierung kühlt sich das Erdgas aufgrund des Joule - Thomson –
Effektes um ca. 0,4 - 0,5 °C je bar Druckdifferenz ab.
Bei Druckgefällen ab ca.  p  25 bar ist das Erdgas vorzuwärmen,
um Temperatureinflüsse auf die der Regelung nachgeschalteten Bauteile
(z.B. Meßeinrichtungen) auszuschließen.
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Filter und Vorwärmer in einer
GDRM - Anlage
Erdgasvorwärmer
Erdgasfilter
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Gas-Druckregelgeräte ohne Hilfsenergie
Die zum Verstellen erforderliche Kraft wird direkt aus der Vorspannung der Feder bezogen.
Die Änderung des Ventilhubes ist proportional zur Federwegsänderung.
Einsatz: Hausdruckregelgeräte, Sonderabnehmer, kleinere Bezirks-Druckregelanlagen.
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Gas-Druckregelgeräte mit Hilfsenergie
Die zum Verstellen erforderliche Kraft wird aus Druckgefälle zwischen Ein- und
Ausgangsdruck erzeugt.
Einsatz: Bezirksregelanlagen, Übernahmestationen, größere Sonderabnehmer
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Sicherheitsabsperrventile
Absicherung des nachgeschalteten Netzes gegen
unzulässige Druck- Über- oder (in Einzelfällen) -Unterschreitung.
Je nach Verhältnis der Eingangs- zur Ausgangsdruckstufe
sind ein oder zwei Sicherheitsabsperrventile vorzusehen.
Hauptsicherheitseinrichtung: immer ein Sicherheitsabsperrventil
Alternativ zum ggf. notwendigen zweiten Sicherheitsabsperrventil auch:
-ein Gasdruckregelgerät (Monitorregler) oder
- eine Sicherheitsabsperrarmatur
(Armatur, die bei Erreichen eines bestimmten Druckwertes automatisch schließt)
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Sicherheitsabsperrventile
Kriterium für 2 Sicherheitseinrichtungen
nach DVWG -Arbeitsblatt G 491
MOPu – MOPd > 16 bar und MOPu > STPd
Abkürzung
dabei muß gelten STP >= 1,3 * MOP
Englisch
Deutsch
u
upstream
Eingangsdruckseite
d
downstream
Ausgangsdruckseite
MOP
maximum operating pressure
maximal zulässiger Betriebsdruck
STP
strength test pressure
Festigkeitsprüfdruck
Kriterium für 2 Sicherheitseinrichtungen somit:
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Sicherheitseinrichtungen an Vorwärmern
Gas und Warmwasser in getrennten Systemräumen bei
u.U. unterschiedlichen Druckstufen.
Die beiden Systemräume werden durch spezielle
Sicherheitsabsperrventile oder Sicherheitsabblaseinrichtungen
gegen Bündeldefekt abgesichert.
Bei Nullabnahme oder geschlossenen Gas-Armaturen und gleichzeitig
hohen Vorwärmer-Vorlauftemperaturen erfolgt
Druckerhöhung der im Vorwärmer eingeschlossenen Gasmenge:
Absicherung mit gasseitigen Sicherheitsabblaseventilen.
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Vorwärmer –Absicherungskonzept: Wasser - SAVs
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Vorwärmer-Absicherungskonzept: Wasser - SBV
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Grund - Funktionalität von Gas-
Sicherheitsabblaseventile
Sicherheistabblaseventile haben die Aufgabe, unzulässigen Druckerhöhungen
durch Abblasen des Mediums entgegenzuwirken.
In Gasdruckregelanlagen werden SBV's an verschiedenen Punkten eingesetzt:
- zur Abführung von Leckgasmengen hinter Gasdruckregelgeräten,
- zur gasseitigen Absicherung von Vorwärmern,
- zur wasserseitigen Absicherung von Vorwärmern,
- als Vollhubventile als Zweitgeräte zusammen mit einem SAV (in der Praxis selten)
Leckgas-Sicherheitsabblaseventile sollen bei zeitweiser Nullabnahme
und nicht dicht schließendem Gasdruckregelgerät kleine Gasmengen
(bis ca. 5% der Leistung des Regelgerätes) ins Freie abführen.
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Turbinenrad-Gaszähler
Turbinenradgaszähler sind Strömungsgaszähler.
Einlaufstrecke je nach Bauart bis 5 • D.
Bei intermittierendem Betrieb (Verbraucher Ein- und Aus)
sollten sie nicht eingesetzt werden.
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Drehkolben-Gaszähler
Drehkolben-Gaszähler sind Verdrängungsgaszähler.
Ein- und Auslaufstrecken werden konstruktiv nicht benötigt.
Sie sind auch für intermittierenden Betrieb (ein/aus) geeignet.
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Sonstige Zählerbauarten
• Balgengaszähler
• Wirbelgaszähler
• Wirkdruckgaszähler
• Ultraschallgaszähler
Balgengaszähler werden zur Messung
kleinerer Gasmengen bei
niedrigen Meßdrücken eingesetzt
(2,5 – 40 m³ / h, pmax 1 bar)
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Grund - Funktionalität von Gas-
Umgangsleitungen
…sind sicherheitstechnisch besonders relevant,
da bei unsachgemäßem Betrieb unzulässig hohe Drücke
im nachgeschalteten Rohrnetz auftreten können.
Konstruktive Anforderungen nach G 491:
• Eingangsarmatur
• Sicherheitsabsperrventil
• Handregulierventil
• Manometer
• Ausgangsarmatur (eingangsdruckfest)
Umgangsleitungen in Altanlagen entsprechen u. U. nicht diesem Standard.
Auch wenn die Altanlagen unter bestimmte Bedingungen Bestandsschutz genießen,
sollten die Umgänge demontiert oder durch eine Regelschiene ersetzt werden.
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Umgangsleitung
Aufbauschema nach DVGW-Arbeitsbatt G 491
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Außenliegende Absperreinrichtungen
Gas-Druckregel- und Meßanlagen müssen eingangsseitig und
im Falle einer Rückströmmöglichkeit auch ausgangsseitig abgesperrt werden können.
Bei Eingangsdrücken > 5 bar (Anlagen nach G 491) müssen die Absperreinrichtungen
außerhalb des Anlagenraumes untergebracht werden.
Die Absperreinrichtungen sollen so angeordnet sein, daß sie auch
bei Störungen der GDRM- Anlage sicher betätigt werden können.
Die Absperreinrichtungen sollten durch Hinweisschilder gekennzeichnet
und gegen unberechtigten Zugriff gesichert sein.
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Betriebsschiene
Reserveschiene
SAV, Überdruckabsicherung
SAV, Überdruckabsicherung
Parallelschienige Anlagen
Bei parallelschienigen Anlagen
übernimmt im Fall eines Defektes
der Betriebschiene
die Reserveschiene die Versorgungsfunktion.
Auf der Grafik ist die Druckstaffelung
(Sollwerteinstellung) einer
parallelschienigen GDR -Anlage dargestellt.
Leckgas - SBV
Geräte- und
verfahrensstechnisch
bedingte
Toleranzen
Leckgas - SBV
Gas - Druckregelgerät
Gas - Druckregelgerät
SAV, Druckmangelabsicherung
SAV, Druckmangelabsicherung
Druckniveau
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Abnahmeprüfungen
Prüfungen an GDRM – Anlagen:
● während der Fertigung und
● nach der betriebsfertigen Errichtung.
Zu unterscheiden sind:
• Zerstörungsfreie Prüfungen (z. B. Durchstrahlung) der Schweißnähte
• Festigkeitsprüfung
• Dichtheitsprüfung
• Funktionsprüfung der Armaturen, Regelgeräte und Sicherheitseinrichtungen.
Abnahmeprüfung am Aufstellungsort:
Hierbei werden Dokumentationsunterlagen, Dichtheit und Gerätefunktion überprüft.
Prüfzuständigkeiten je nach Eingangsdruckstufe :
bis MOP 5bar: Sachkundige nach G 491.
über MOP 5 bar: Sachverständige, bestellt durch
• den DVGW (DVGW-Sachverständige),
• die Technischen Überwachungsorganisationen (TÜO-Sachverständige),
• die öffentlich-rechtlichen Materialprüfungsanstalten (MPA-Sachverständige)
(> 16 bar Anerkennung des Sachverständigen nach GasHL-VO notwendig).
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Instandhaltungsmaßnahmen
Überwachungsmaßnahmen
- Inspektion
- Funktionsprüfung
Wartungsmaßnahmen
.
Instandsetzungsmaßnahmen
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Anforderungen an Instandhaltungsunternehmen
Instandhaltungsunternehmen müssen eine Zulassung
nach DVGW-Arbeitsblatt G 493 II
„Qualifikationskriterien für Unternehmen zu Instandhaltung
von Gas-Druckregel- und Meßanlagen“ besitzen.
Das Zulassungsverfahren überprüft u.a. folgende Voraussetzungen:
• betriebsinternes Qualtätsmanagement
• Haftpflichtversicherung
• Tätigkeitsnachweise
• verantwortlicher Fachmann
• Qualifikation der Mitarbeiter
• Werkstatt und gerätechnische Ausrüstungen
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Einteilung der Instandhaltungsunternehmen:
Instandhaltungsunternehmen werden nach G 493 II in zwei Gruppen eingeteilt:
Gruppe 1:
Organisation, Vorbereitung, Ausführung und Kontrolle von Instandhaltungsarbeiten
durch das Instandhaltungs - Unternehmen.
Gruppe 2:
Lediglich Ausführung von Instandhaltungsarbeiten durch das
Instandhaltungs - Unternehmen, die Verantwortung für die Arbeitsvorbereitung
und Qualitätssicherung liegt beim Auftraggeber.
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Personalqualifikation
Hinsichtlich der notwendigen Qualifikation der für die jeweiligen Arbeiten
eingesetzten Mitarbeiter sind die Festlegungen des DVGW-Arbeitsblattes G 495
zu beachten:
Art der Arbeit
benötigte Mitarbeiterzahl
erforderliche
Mitarbeiterqualifikation
Inspektion
mindestens 1 Mitarbeiter
Fachkraft oder Sachkundiger
Funktionsprüfung
mindestens 2 Personen
davon mindestens
1 Sachkundiger
Wartung
mindestens 2 Personen
davon mindestens
1 Sachkundiger
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Instandhaltungsfristen
Grundlage für die Festlegung der Instandhaltungsfristen:
● die Empfehlungen des DVGW-Arbeitsblattes G 495,
● für Durchleitungsdruckbehälter die Fristen des DVGW-Arbeitsblattes G 498,
● die Betriebsanweisungen der Anlagen- und Gerätehersteller,
● betriebliche Erfahrungswerte.
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Empfohlene Instandhaltungsfristen nach G 498
Eingangsdruck
V max
Inspektion
Funktionsprüfung-
Wartung
bar
m³/h
nach Bedarf
nach Bedarf
nach Bedarf
<= 100
nach Bedarf
zwölfjährlich
nach Bedarf
> 100
nach Bedarf
vierjährlich
achtjährlich
<= 100
nach Bedarf
sechsjährlich
nach Bedarf
> 100
nach Bedarf
zweijährlich
vierjährlich
> 4 bis 16
halbjährlich
jährlich
zweijährlich
> 16 bis 100
vierteljährlich
halbjährlich
zweijährlich
bis 0,1
> 0,1 bis 1
>1 bis 4
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Zustandsorientierte Instandhaltung
Durch Novellierungen des DVGW-Arbeitsblattes G 495
wird die Möglichkeit zustandsorientierter Instandhaltung eröffnet.
Statistische Beurteilungsgrößen in Abhängigkeit von:
●Anlagenkonzept (ein- bzw. parallelschienig)
●Alter der Anlage
●versorgungstechnischer Bedeutung (Inselversorgung oder redundante Einspeisung)
●Anlagenbelastung
●bisheriger Störungsstatistik
●gerätetechnischer Besonderheiten (z.B. SAVs ohne Membranbruchsicherung)
führen zu einem Bewertungsfaktor der Anlage.
Ergebnis:
bis zum max.2-fache Streckung, bei kritischen Anlagen aber 0,5 fache Kürzung der Fristen.
Dies gilt nicht für die Funktionsprüfung der Sicherheitseinrichtungen,
hier ist weiter die Tabelle nach G 495 anzuwenden.
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Durchleitungsdruckbehälter
• Filter
• Abscheider
• Vorwärmer.
Technische Regel: DVGW-Arbeitsblatt G 498
„Durchleitungsdruckbehälter in Anlagen und Leitungen der öffentlichen Gasversorgung“
Das DVGW-Arbeitsblatt G 498 regelt
•Herstellung,
•Aufstellung,
•Inbetriebnahme,
•Instandhaltung und Prüfung
von Durchleitungsdruckbehältern.
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Prüfung von Durchleitungs - Druckbehältern
Mit Hilfe von Prüfklassen wird festgelegt:
•Umfang der durchzuführenden Prüfungen
•Anforderungen an das Prüfpersonal werden.
Definition der Prüfklasse:
Produkt aus dem zulässigen Betriebsdruck (Druckstufe) in bar und
Rauminhalt des Druckraumes in Litern wird als Druckliterprodukt „p*V“ bezeichnet.
Bei der Berechnung des Behältervolumens werden feste Einbauten abgezogen.
Prüfklasse
Definition
Druck
Druckliterprodukt
A
0,1 bar < p  16 bar
16 < p*V  400
B
p > 0,1 bar
16 < p*V  1600
C
p > 0,1 bar
p*V > 1600
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Prüfung von Durchleitungsdruckbehältern
Fristen und Zuständigkeiten nach G 498
Prüfklasse
A
B
C
Prüfung
Wartung
Innere Prüfung
Festigkeitsprüfung 2.
Prüffrist
2 Jahre,
bei Bedarf öfter
10 Jahre 1.
10 Jahre
Prüfer
Sachkundiger
Sachkundiger
Sachkundiger
Prüffrist
2 Jahre
10 Jahre 1.
10 Jahre
Prüfer
Sachkundiger
Sachkundiger
Sachkundiger
Prüffrist
2 Jahre
10 Jahre 1.
10 Jahre 3.
Prüfer
Sachkundiger
Sachverständiger 4.
Sachverständiger 2.
Ausnahmen:
1.Bei korrosiv wirkenden Gasen ist die innere Prüfung alle 5 Jahre durchzuführen.
2.Festigkeitsprüfungen an Staubfiltern und Kondensatabscheidern können entfallen, wenn bei der
inneren Prüfung keine Mängel festgestellt wurden und die Behälter weder ganz noch teilweise aus
hochfesten Feinkornbaustählen bestehen (G 498, 7.2.4.3).
3.Zyklonfilter sind alle 5 Jahre einer inneren Prüfung, einer Festigkeitsprüfung und einer
Dichtheitsprüfung zu unterziehen.
4.Gilt nicht für Staubfilter und Kondensatabscheider.
Diese können von Sachkundigen nach Abschnitt 3.2 (der G 498) geprüft werden.
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Betriebsstörungen an GDRM-Anlagen
Beispiele für mögliche Störungen
Regelgeräte:
•fehlender Nullabschluß,
•unzulässiger Schließdruckanstieg,
•Schwingungen im Ausgangsdruckverlauf,
•zu große Regelabweichung,
•zu hohe Druckspitzen,
•Gasaustritt über Atmungsleitungen (Membranbruch).
Sicherheitsabsperrventile:
•keine innere Dichtheit in Schließstellung,
•zulässige Ansprechdruckabweichung wird überschritten,
•Gasaustritt über Atmungsleitungen (Membranbruch),
•Stellglied läßt sich nicht öffnen.
Meßeinrichtungen:
•Zählerbetrieb oberhalb oder unterhalb der (eichrechtlichen)
Nennlastbereiche (Qmin/Qmax-Grenze),
•elektronische Störungen an Meß- oder Übertragungseinrichtungen.
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Mögliche Betriebsstörungen
Begriffserläuterungen:
Nullabschluß:
Dichter Regler-Abschluß bei fehlender Abnahme
Regelabweichung:
Die Gerätegenauigkeit des Reglers wird durch die
Regeldruckgruppe „RG“ definiert.
Z.B.: RG 5 max. 5% Druckschwankung
Innere Dichtheit:
Ansprechdruckabweichung:
Qmin:
Das SAV darf in Schließstellung kein Gas durchlassen
Die Ansprechgenauigkeit des SAVs wird durch die
Ansprechdruckgruppe „AG“ definiert.
Z.B. AG 2,5: max. 2,5% Ansprechdruckschwankung.
Eichrechtlich noch zulässige Mindestbelastung des Zählers.
Qmax: Eichrechtlich noch zulässige Maximalbelastung des Zählers.
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Personalqualifikation
Mit der Störungsbeseitigung befaßtes Betriebspersonal muß :
•die erforderliche Sachkunde besitzen
•über die notwendigen Werkzeuge und Materialien verfügen
•Zugriff auf die notwendigen Dokumentationsmaterialen
(Leitungspläne, Betriebsanweisungen) haben.
Bereitschaftsdienst
Für die Gasversorgungseinrichtungen soll ein qualifizierter Bereitschaftsdienst
zur Verfügung stehen. Hierbei kann es sich um betriebseigenes Personal
oder um qualifizierte Dienstleistungsunternehmen mit
entsprechendem Eignungsnachweis handeln.
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !
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