Gas- Druckregel- und Meßanlagen

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
Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
Inhalt:
1 Einleitung........................................................................................................... 1
2 Betriebliche Gas - Druckregel- und Meßanlagen ........................................... 2
2.1 Regelwerk .................................................................................................... 2
2.2 Technischer Aufbau ..................................................................................... 3
2.2.1
Aufstellorte...................................................................................... 3
2.2.2
Gasfilter .......................................................................................... 3
2.2.3
Gasvorwärmer ................................................................................ 4
2.2.4
Gas-Druckregelgeräte .................................................................... 4
2.2.5
Sicherheitsabsperrventile ............................................................... 7
2.2.5.1 Sicherung gegen Drucküberschreitung................................. 8
2.2.5.2 Sicherung gegen unzulässige Druckunterschreitung ........... 8
2.2.6
Sonstige Sicherheitseinrichtungen ................................................. 9
2.2.6.1 Wasserseitige Absicherung von Vorwärmern ....................... 9
2.2.6.2 Sicherheitsabblaseventile zur gasseitigen Absicherung
von Vorwärmern................................................................................. 10
2.2.7
Sicherheitsabblaseventile............................................................. 11
2.2.8
Gaszähler ..................................................................................... 12
2.2.9
Umgangsleitungen........................................................................ 14
2.2.10 Außenliegende Absperreinrichtungen .......................................... 15
2.3 Druckstaffelung von Regelgeräten und Sicherheitseinrichtungen ............. 16
2.4 Abnahmeprüfungen an GDRM – Anlagen.................................................. 17
3 Instandhaltung betrieblicher Gasversorgungseinrichtungen..................... 18
3.1 Instandhaltung von Gas - Druckregel- und Meßanlagen ........................... 18
3.2 Qualifikationsanforderungen ...................................................................... 18
3.2.1
Anforderungen an Instandhaltungsunternehmen ......................... 18
3.2.2
Personalqualifikation .................................................................... 19
3.3 Fristen für die Überwachungs- und Wartungsmaßnahmen ....................... 20
3.4 Zustandsorientierte Instandhaltung............................................................ 20
3.5 Instandhaltung von Durchleitungsdruckbehältern ...................................... 21
4 Störungsbeseitigung an betrieblichen GDRM - Anlagen ............................ 24
4.1 Personalqualifikation .................................................................................. 25
4.2 Bereitschaftsdienst..................................................................................... 25
5 Literaturverzeichnis ........................................................................................ 26
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
1 Einleitung
Industrielle Gasversorgungssysteme bestehen aus anlagen- und leitungstechnischen Komponenten. Im Regelfall sieht der Gasliefervertrag zwischen dem Gasversorgungsunternehmen und dem Industriegaskunden vor, daß der Industriegaskunde
die Gasversorgungssysteme eigenverantwortlich zu betreiben und instandzuhalten
hat. Alternativ hierzu werden ggf. Teilkomponenten, wie z. B. Gas-Druckregel und
Meßanlagen vom Gaslieferanten betrieben. Der Betrieb industrieller Transport- und
Verteilungsnetze obliegt in den meisten Fällen dem Industriegaskunden.
Im folgenden werden zunächst die aus sicherheitstechnischer Sicht instandhaltungsrelevanten Anlagenkomponenten in Gas- Druckregel- und Meßanlagen beschrieben und sodann Hinweise zu ihrer Instandhaltung gegeben.
Abbildung 1-1: Netzfließbild Industrie mit GDRM - Anlagen
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
2 Betriebliche Gas - Druckregel- und Meßanlagen
2.1 Regelwerk
Maßgebliches Kriterium für die gastechnischen Regelwerke ist die Druckstufe im
Eingangsbereich einer gastechnischen Anlage. Hinsichtlich der GDRM - Anlagen
ist zu unterscheiden zwischen:
• Anlagen im Geltungsbereich der TRGI (DVGW-Arbeitsblatt G 600):
Eingangsdruckstufe bis PN 1 (Installations - Bereich)
• Für Anlagen mit einem Auslegungsdurchfluß ≤ 200 m³/h und
Eingangsdruckstufe ≤ 5 bar gilt das DVGW-Arbeitsblatt G 459-2:
“Gas-Druckregelung mit Eingangsdrücken bis 4 bar für Gas-Installationen“
• Für Anlagen mit einem Auslegungsdurchfluß ≤ 650 m³/h und
Eingangsdruckstufe ≤ 5 bar gilt das 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)
• Für alle anderen Anlagen bis Eingangsdruckstufe PN 100 und alle Leistungen
gilt das DVGW-Arbeitsblatt G 491.
Bei Eingangsdrücken über 16 bar sind darüber hinaus die Vorschriften der Verordnung über Gas-Hochdruckleitungen (Gas HL-VO) zu beachten.
Die GasHL-VO regelt aus behördlicher Sicht die Anforderungen an Leitungs- und
Anlagensystemen > 16 bar.
Gasmeßeinrichtungen werden in den DVGW-Arbeitsblättern:
• G 685 Gasabrechnung
• G 492 Gas-Meßanlagen für einen Betriebsdruck bis einschließlich
100 bar; Planung, Fertigung, Errichtung, Prüfung, Inbetriebnahme,
Betrieb und Instandhaltung
bezüglich der technischen Anforderungen beschrieben.
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
2.2 Technischer Aufbau
Hinsichtlich der Grund - Funktionalität von Gas- Druckregel- und Meßanlagen sind
drei Bereiche zu unterscheiden:
• die Druckregelung
• die Druckabsicherung
• die Gasmessung
Die wesentlichen sicherheitsrelevanten Bauteile einer Gas- Druckregel - und Meßanlage werden im folgenden beschrieben:
Turbinenradzähler
Regelgerät
Sicherheits-Absperrventile
Abbildung 2-1: Parallelschienige GDRM - Anlage
Das Bild zeigt eine parallelschienige PN 25-Anlage, Leistung 2.500 m³/h
Messung mit Turbinenradzähler. Vor den Regelgeräten sind je zwei SAVs angebaut.
2.2.1 Aufstellorte
Gas-Druckregel- und Meßanlagen mit Eingangsdrücken bis 5 bar (nach DVGWArbeitsblatt G 491 / 492) dürfen in Werkshallen und in Aufstellräumen von Wohngebäuden unter Beachtung des Brandschutzes installiert sein. Weitergehende Anforderungen und Einschränkungen bezüglich des Aufstellraumes existieren nicht.
Bei GDRM-Anlagen mit Eingangsdrücken über 5 bar (nach G 491 / 492) gelten 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.
2.2.2 Gasfilter
Gasfilter sind im Eingang der GDRM - Anlage montiert. Sie schützen das nachgeschaltete Anlagensystem gegen im Gasstrom mitgeführte Verunreinigungen, z.B.
Flugrost, Stäube usw..
Übliche Abscheidegrade sind 2µm Korngröße bei 98 % Abscheidung.
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
2.2.3 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.
Erdgasvorwärmer
Erdgasfilter
Abbildung 2-2: Filter und Vorwärmer in einer GDRM- Anlage
Das Bild zeigt Filter (rechts) und Vorwärmer in einer PN 70-Anlage.
Absicherung durch:
• wasserseitiges SBV am Vorwärmer (2,2 bar Ansprechdruck)
• gasseitiges SBV (77 bar Ansprechdruck)
2.2.4 Gas-Druckregelgeräte
Gas-Druckregelgeräte halten die Regelgröße „Ausgangsdruck“ durch Verändern der
Stellgröße „Ventilstellung“ konstant.
Unter bestimmten Bedingungen werden anstatt des Ausgangsdruckes andere Parameter zur Regelgröße, z.B. die Durchflußmenge bei Bezugsmengensteuerung.
Grundsätzlich sind zwei Bauarten von Gas - Druckregelgeräten zu unterscheiden:
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• Gas-Druckregelgeräte ohne Hilfsenergie
Die zum Verstellen des Stellgliedes erforderliche Kraft wird direkt aus der Vorspannung der Feder bezogen. Die Änderung des Ventilhubes ist proportional zur Federwegsänderung. Voraussetzung für eine Stellgrößenänderung (Ventilhub) ist die Änderung des Ausgangsdruckes.
Gas-Druckregelgeräte ohne Hilfsenergie werden eingesetzt als Hausdruckregelgeräte, in Sonderabnehmerstationen und in kleineren Bezirks-Druckregelanlagen.
Abbildung 2-3:Gas-Druckregelgerät ohne Hilfsenergie (Schema)
federbelastetes
Gas-Druckregelgerät
im GDR eingebautes SAV
Abbildung 2-4: Gas-Druckregelgerät ohne Hilfsenergie
Das Bild zeigt ein federbelastetes Gas-Druckregelgerät Actaris RR 16 mit vorgebauten SAV.
Das SAV hat ein Meßwerk für obere Abschaltung.
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• Gas-Druckregelgeräte mit Hilfsenergie
Die zum Verstellen des Stellgliedes erforderliche Kraft wird aus einer Hilfsenergie
gewonnen. Man bedient sich hier des Druckgefälles zwischen Ein- und Ausgangsdruck. Die auf die Vergleichermembrane wirkende Kraft resultiert aus dem Unterschied zwischen Stelldruck und Meßdruck, gegebenenfalls unterstützt durch Federkräfte.
Gas-Druckregelgeräte mit Hilfsenergie werden eingesetzt, wenn eine größere Leistung für die Verstellkraft erforderlich ist und/oder gleichzeitig höhere Anforderungen an die Regelgenauigkeit gestellt werden. Sie kommen in Bezirksregleranlagen,
in Übernahmestationen und bei größeren Sonderabnehmern zum Einsatz.
Abbildung 2-5: Gas-Druckregelgerät mit Hilfsenergie (Schema)
Die Abbildung zeigt das Funktionsschaubild eines Gas-Druckregelgerätes mit Hilfsenergie.
Hinweise:
⇒ Die Vorstufe erzeugt aus u.U. schwankendem Vordruck einen konstanten Zwischendruck
⇒ Die Regelstufe verarbeitet diesen zum Stelldruck, der auf die Arbeitsmembrane wirkt.
Die Dynamik der Regelung kann durch Verstellen der Abströmdrossel beeinflußt werden.
Gas-Druckregelgerät
mit Hilfsenergie
im GDR eingebautes SAV
Abbildung 2-6: Gas-Druckregelgerät mit Hilfsenergie
Das Bild zeigt ein Gas-Druckregelgerät RMG 332 mit Hilfsenergie aus dem Eingangsdruck, mit vorgebautem SAV. Das SAV hat ein Meßwerk für obere und untere Abschaltung.
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2.2.5 Sicherheitsabsperrventile
Sicherheitsabsperrventile sichern das nachgeschaltete Versorgungsnetz gegen
unzulässige Druck- Über- oder Unterschreitung.
Je nach Verhältnis der Eingangs- zur Ausgangsdruckstufe der Gas- Druckregelanlage und der vor- und nachgeschalteten Rohrnetze sind ein oder zwei Sicherheitsabsperrventile vorzusehen.
Als Hauptsicherheitseinrichtung ist immer ein Sicherheitsabsperrventil vorzusehen.
Alternativ zum ggf. notwendigen zweiten Sicherheitsabsperrventil kann als zweite
Sicherheitseinrichtung auch:
- ein Gasdruckregelgerät (Monitorregler) oder
- eine Sicherheitsabsperrarmatur (d.h. eine Armatur, die bei Erreichen eines
bestimmten Druckwertes automatisch schließt) eingesetzt werden.
Aufgrund wirtschaftlicher, konstruktiver und instandhaltungstechnischer Vorteile
werden i.d.R., falls zwei Sicherheitseinrichtungen notwendig sind, zwei baugleiche
Sicherheitsabsperrventile eingesetzt.
Das Kriterium für 2 Sicherheitseinrichtungen nach DVWG -Arbeitsblatt G 491
lautet:
MOPu – MOPd > 16 bar und MOPu > STPd
Dabei muß gelten STP >= 1,3 * MOP
Die Abkürzungen bedeuten:
Abkürzung
u
d
MOP
STP
Englisch
upstream
downstream
maximum operating pressure
strength test pressure
Deutsch
Eingangsdruckseite
Ausgangsdruckseite
maximal zulässiger Betriebsdruck
Festigkeitsprüfdruck
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Zwei Sicherheitseinrichtungen werden somit notwendig, wenn:
Abbildung 2-7: Kriterium 2 SAVs
Der Festigkeitsprüfdruck muß generell mindestens das 1,3 – fache des
maximal zulässigen Betriebsdruckes betragen.
Sicherheitsabsperrventile in GDRM - Anlagen erfüllen zwei Aufgaben:
2.2.5.1 Sicherung gegen Drucküberschreitung
Der maximal zulässige Ausgangsdruck einer Anlage wird bestimmt durch die Druckstufe des nachgeschalteten Versorgungsnetzes. Im Anschluß an eine Leitungsverlegung erfolgt i.d.R. eine Dichtheitsprüfung mit 1,1-fachem zulässigen Betriebsruck.
Der Druck 1,1 ∗ pazul entspricht dem Prüfdruck der Dichtheitsprüfung des nachgeschalteten Versorgungsnetzes.
Dies ist, abzüglich der Gerätetoleranzen, der Höchstwert zur Einstellung von Sicherheitseinrichtungen, die zur Absicherung der Leitung dienen.
Durch die Einstellung des Sicherheitsabsperrventiles ist zu gewährleisten, daß der
Ausgangsdruck auch bei Störungen auf höchstens 1,1 ∗ pazul ansteigen kann.
2.2.5.2 Sicherung gegen unzulässige Druckunterschreitung
Durch Absinken des Versorgungsdruckes unter ein vorgegebenes Mindestmaß
können sicherheitswidrige Zustände auftreten:
• Gasverbrauchseinrichtungen benötigen zur einwandfreien Funktion bestimmte
Mindestdrücke,
• bei Gasmangelsituationen sind Niederdruckversorgungen gegen Lufteintritt über
die Brenneröffnungen der Gasverbrauchseinrichtungen zu schützen,
• bei Druckabfall infolge Fremdeinwirkung (Baggerschaden) ist die Gaszufuhr zu
unterbrechen.
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2.2.6 Sonstige Sicherheitseinrichtungen
Bestimmte Anlagenbauteile sind durch spezielle Sicherheitseinrichtungen gegen
unzulässigen Druckanstieg abzusichern:
2.2.6.1 Wasserseitige Absicherung von Vorwärmern
In Gasvorwärmern liegen die beiden Medien Gas und Warmwasser in getrennten
Systemräumen bei u.U. unterschiedlichen Druckstufen vor. Die beiden Systemräume werden durch spezielle Sicherheitsabsperrventile oder Sicherheitsabblaseinrichtungen gegeneinander abgesichert:
SBV wasserseitig
Einstelldruck 2,5 bar
SAVs wasserseitig
Einstelldruck 2,2 bar
Vorwärmer
Heizkessel
PN 4
PN 70
Vorwärmer - SBV
gasseitig
Einstelldruck 77 bar
Abbildung 2-8 :Vorwärmer-Absicherung mit Wasser - SAVs
Beim Defekt des Vorwärmer-Bündels tritt Gas in den Wasserraum aus. Bei 2,2 bar sprechen die wasserseitigen Sicherheits – Absperrventile an, das Gas wird sicher eingeschlossen. Voraussetzung ist,
daß der Wassermantel in der Druckstufe der Gasseite gebaut ist.
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2.2.6.2 Sicherheitsabblaseventile zur gasseitigen Absicherung von Vorwärmern
Bei Nullabnahme oder geschlossenen Gas-Armaturen und gleichzeitig hohen Vorwärmer-Vorlauftemperaturen wird die im Vorwärmer eingeschlossene Gasmenge
u.U. so erwärmt, daß eine Druckerhöhung über den Prüfdruck des Vorwärmers bzw.
des Eingangsteils der Gasdruckregelanlage erfolgt. Vorwärmer werden deshalb mit
Sicherheitsabblaseventilen abgesichert, die auf 1,1-fachen Nenndruck des Vorwärmers einzustellen sind.
Kessel - SBV wasserseitig
Einstelldruck 2,5 bar
Vorwärmer - SBV
wasserseitig
Einstelldruck 2,2 bar
Vorwärmer
Heizkessel
PN 4
PN 70
Vorwärmer - SBV
gasseitig
Einstelldruck 77 bar
Abbildung 2-9: Absicherung von Vorwärmern mit SBVs
Beim Defekt des Vorwärmer-Bündels tritt Gas in den Wasserraum aus. Bei 2,2 bar spricht das wasserseitige SBV an, das Gas wird ins Freie abgeleitet. Das Wasser-SBV hat Vollhub-Charakteristik, der
Abblasequerschnitt ist größer als der Einzelrohrquerschnitt der Bündelrohre. Der Wassermantel muß
nicht in der Druckstufe der Gasseite ausgeführt werden.
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2.2.7 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,
Vollhubventile als Zweitgeräte zusammen mit einem SAV
(in der Praxis nur selten anzutreffen)
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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2.2.8 Gaszähler
In Gas-Druckregel- und Meßanlagen können die folgenden Zählerbauarten zum
Einsatz kommen:
• Turbinenrad-Gaszähler
Turbinenradgaszähler sind Strömungsgaszähler. Sie benötigen eine Einlaufstrecke,
je nach Bauart bis 5 • D. Bei intermittierendem Betrieb (Ein- und Ausschalten des
nachgeschalteten Verbrauchers) sollten sie nicht eingesetzt werden.
Beim Einbau von Turbinenradzählern ist die Richtlinie der PTB „G 13“ zu beachten.
Sie regelt Einbaubedingungen (Ein- und Auslauflängen) und Betriebsbedingungen.
TRZs sind für intermittierenden Gasfluß (Ein / Aus-Betrieb) wg. des ungünstigen
Nachlaufverhaltens i.d.R. nicht geeignet.
Abbildung 2-10: Turbinenradzähler
• Drehkolben-Gaszähler
Drehkolben-Gaszähler sind Verdrängungsgaszähler. Ein- und Auslaufstrecken werden konstruktiv nicht benötigt. Sie sind auch für intermittierenden Betrieb geeignet.
Um ein Blockieren des Drehkolbenzählers durch Staubeinwirkung zu verhindern,
sollten Staubabscheider (Filter, Siebe) in der Meßanlage vorgebaut sein.
Abbildung 2-11: Drehkolbenzähler
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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)
Abbildung 2-12: Balgengaszähler
Balgengaszähler zeichnen sich durch einen sehr günstigen Meßbereich
(Verhältnis Qmin / Qmax) aus.
Übliche Meßbereiche sind:
• BGZ bis 1:160
• DKZ: -üblich 1:50, bis 1:160 möglich
• TRZ: üblich 1:20
Wirbelgaszähler kommen vor allem in größeren Meßanlagen als Vergleichzähler
zum Einsatz.
Wirkdruckgaszähler werden für Betriebsmessungen, z. B. durch Meßblenden, verwendet.
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
2.2.9 Umgangsleitungen
Umgangsleitungen um Sicherheitseinrichtungen sind nach dem DVGW-Regelwerk
ohne besondere Sicherheitsvorkehrungen nicht zulässig.
Umgangsleitungen sind sicherheitstechnisch besonders relevant, da bei unsachgemäßem Betrieb unzulässig hohe Drücke im nachgeschalteten Rohrnetz
auftreten können.
Die konstruktiven Anforderungen an Umgangsleitungen sind im DVGW-Arbeitsblatt
G 491 definiert. Bestandteile einer Umgangsleitung sind:
• die Eingangsarmatur
• das Sicherheitsabsperrventil
• das Handregulierventil
• das Manometer
• die Ausgangsarmatur (eingangsdruckfest)
Umgangsleitungen in Altanlagen entsprechen u. U. nicht dem hier geforderten
Standard. Auch wenn die Altanlagen unter bestimmte Bedingungen Bestandsschutz
genießen, sollten die Umgänge demontiert oder nachgebessert werden.
Aus wirtschaftlichen Aspekten empfiehlt sich oft die Nachrüstung einer zweiten Regelschiene, da eine komplett ausgestattete Umgangsleitung gegenüber der (Kleinlast-) Regelschiene kaum finanzielle Vorteile bietet.
Im Einzelfall können in Altanlagen noch Umgangsleitungen mit nicht gleichwertigem
Sicherheitsstandard vorgefunden werden. (fehlendes SAV, fehlende Armaturen).
Diese Umgangsleitungen sollten stillgelegt oder an den o. g. Sicherheitsstandard
angepaßt werden.
Abbildung 2-13: Umgangsleitung nach G 491
Wichtiger Hinweis:
Der Umgangsbetrieb muß von zwei Personen vorgenommen werden, davon muß eine
als Sachkundiger nach G 495 benannt sein!
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2.2.10 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, falls notwendig, gegen unberechtigten Zugriff gesichert sein.
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2.3 Druckstaffelung von Regelgeräten und Sicherheitseinrichtungen
Gas-Druckregelanlagen können ein- oder zweischienig ausgeführt sein. Bei parallelschienigen Anlagen übernimmt im Fall eines Defektes der Betriebschiene die Reserveschiene die Versorgungsfunktion.
Die Druckstaffelung, d.h. die Sollwerteinstellung einer solchen parallelschienigen
GDR -Anlage ist in folgendem Bild dargestellt:
Betriebsschiene
Reserveschiene
SAV, Überdruckabsicherung
SAV, Überdruckabsicherung
Leckgas - SBV
Geräte- und
verfahrensstechnisch
bedingte
Toleranzen
Leckgas - SBV
Gas - Druckregelgerät
Gas - Druckregelgerät
SAV, Druckmangelabsicherung
SAV, Druckmangelabsicherung
Druckniveau
Abbildung 2-14: Druckstaffelung von Regel- und Sicherheitseinrichtungen
Hinsichtlich der Druckstaffelung einer parallelschienigen Anlage ist folgender Sachverhalt zu beachten:
1.
Der Regler der Reserveschiene steht im Einstelldruck unterhalb dem
Einstelldruck des Betriebsschienen -Reglers.
2.
Das SAV der Reserveschiene steht im Einstelldruck oberhalb dem
Betriebsschienen – SAV.
3.
Eine Störung des Betriebsschienen- Reglers wirkt somit nur auf das
Betriebsschienen - SAV, die Reserveschiene bleibt funktionsfähig.
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
2.4 Abnahmeprüfungen an GDRM – Anlagen
Gas-Druckregel- und Meßanlagen sind während der Fertigung und nach der betriebsfertigen Errichtung verschiedenen Prüfungen zu unterziehen.
Zu unterscheiden sind hier:
•
•
•
•
Zerstörungsfreie Prüfungen (z. B. Durchstrahlung) der Schweißnähte
Festigkeitsprüfung
Dichtheitsprüfung
Funktionsprüfung der Armaturen, Regelgeräte und Sicherheitseinrichtungen.
Am Aufstellort ist die GDRM – Anlage nach der betriebsfertigen Errichtung einer
Abnahmeprüfung zu unterziehen.
Hierbei werden Dokumentationsunterlagen, Dichtheit und Gerätefunktion überprüft.
Je nach Eingangsdruckstufe gibt es unterschiedliche Prüfzuständigkeiten:
● bis MOP 5bar: Sachkundige nach G 491..
Der Sachkundige muß nach G 491 vom Unternehmer benannt sein!
● über MOP 5 bar: Sachverständige, bestellt durch:
• den DVGW (DVGW-Sachverständige),
• die Technischen Überwachungsorganisationen (TÜO-Sachverständige),
• die öffentlich-rechtlichen Materialprüfungsanstalten (MPA-Sachverständige).
Für Druckstufen > 16 bar muß der Sachverständige eine Anerkennung nach
GasHL-VO besitzen.
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
3 Instandhaltung betrieblicher Gasversorgungseinrichtungen
3.1 Instandhaltung von Gas - Druckregel- und Meßanlagen
Zu unterscheiden ist zwischen Maßnahmen zur:
• Überwachung,
• Wartung und
• Instandsetzung
von Gas-Druckregelanlagen. Der Umfang der o.g. Maßnahmen ist entsprechend
dem DVGW-Arbeitsblatt G 495 (Gasanlagen-Instandhaltung) wie folgt definiert:
⇒ Überwachungsmaßnahmen
Überwachungsmaßnahmen sind Maßnahmen, die dazu geeignet sind, den Istzustand von Gasanlagen oder ihrer Bauelemente im Zeitraum zwischen turnusmäßigen Wartungsarbeiten zu beurteilen.
Überwachungsmaßnahmen sind:
- Inspektion
- Funktionsprüfung
⇒ Wartungsmaßnahmen
Bei Wartungsmaßnahmen erfolgt eine umfassende Durchsicht mit ggf. gerätetechnischen Eingriffen. Die gerätetechnischen Eingriffe beinhalten die Kontrolle und ggf.
den Austausch von Verschleißteilen.
⇒ Instandsetzungsmaßnahmen
Instandsetzungsmaßnahmen werden durchgeführt, wenn wesentliche, über den üblichen Verschleiß hinausgehende Abweichungen vom Sollzustand festgestellt wurden.
3.2 Qualifikationsanforderungen
3.2.1 Anforderungen an Instandhaltungsunternehmen
Instandhaltungsunternehmen müssen eine Zulassung nach DVGW-Arbeitsblatt G
493 II „Qualifikationskriterien für Unternehmen zu Instandhaltung von GasDruckregel- 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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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
Instandhaltungsunternehmen werden 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.
Abbildung 3-1: Funktionsprüfung an einer GDRM-Anlage
3.2.2 Personalqualifikation
Hinsichtlich der notwendigen Qualifikation der für die jeweiligen Arbeiten eingesetzten Mitarbeiter sind die Festlegungen des DVGW-Arbeitsblattes G 495 zu beachten,
welche im folgenden tabellarisch wiedergegeben sind:
Art der Arbeit
benötigte Mitarbeiterzahl
erforderliche Mitarbeiterqualifikation
Inspektion
Funktionsprüfung
mindestens 1 Mitarbeiter
mindestens 2 Personen
Fachkraft oder Sachkundiger
davon mindestens
1 Sachkundiger
Wartung
mindestens 2 Personen
davon mindestens
1 Sachkundiger
Tabelle 3-1: Personalqualifikation für Instandhaltungsarbeiten
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
3.3 Fristen für die Überwachungs- und Wartungsmaßnahmen
Bei der Festlegung der Fristen für die Überwachung und Wartung von GasDruckregel- und Meßanlagen sind zu berücksichtigen:
⇒ die Empfehlungen des DVGW-Arbeitsblattes G 495, Tabelle 1 (siehe unten),
⇒ Für Durchleitungsdruckbehälter die Fristen des DVGW-Arbeitsblattes G 498 (siehe unten),
⇒ die Betriebsanweisungen der Anlagen- und Gerätehersteller,
⇒ betriebliche Erfahrungswerte,
Als Grundlage zur Festlegung der Fristen ist von der folgenden Tabelle auszugehen
(G 495, Tabelle 1) :
Eingangsdruck
Bar
bis 0,1
> 0,1 bis 1
>1 bis 4
> 4 bis 16
> 16 bis 100
V max
Sichtkontrolle
Inspektion
Funktionsprüfung-
Wartung
nach Bedarf
nach Bedarf
nach Bedarf
nach Bedarf
nach Bedarf
vierteljährlich
monatlich
nach Bedarf
nach Bedarf
nach Bedarf
nach Bedarf
nach Bedarf
halbjährlich
vierteljährlich
nach Bedarf
zwölfjährlich
vierjährlich
sechsjährlich
zweijährlich
jährlich
halbjährlich
nach Bedarf
nach Bedarf
achtjährlich
nach Bedarf
vierjährlich
zweijährlich
zweijährlich
m³/h
<= 100
> 100
<= 100
> 100
Tabelle 3-2: Instandhaltungsintervalle nach G 495
Hinweis:
Der in der Praxis verbreitete Begriff „jährliche Wartung“ findet sich nicht im Regelwerk. Der Schwerpunkt der Instandhaltungsmaßnahmen nach G 495 liegt bei der
Funktionsprüfung der Regel- und Sicherheitseinrichtungen.
Wird hierbei ein Fehler festgestellt, muß sich eine Wartung anschließen.
3.4 Zustandsorientierte Instandhaltung
Im Zuge der anstehenden Novellierungen des DVGW-Arbeitsblattes G 495 wird voraussichtlich die Möglichkeit eröffnet, die Instandhaltung zustandsorientiert durchzuführen. Hierzu werden 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)
und anderer betriebsrelevanter Faktoren gebildet, die schließlich zu einem Bewertungsfaktor der Anlage führen.
Mit diesem Faktor können die bisherigen Instandhaltungsintervalle, beim Vorliegen
der Voraussetzungen, bis zum maximal 2-fachen gestreckt aber auch, bei versorgungstechnisch kritischen Anlagen, um das 0,5-fache gekürzt werden.
Dies gilt nicht für die Funktionsprüfung der Sicherheitseinrichtungen, hier ist weiter
die obenstehende Tabelle (3-2) anzuwenden.
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
3.5 Instandhaltung von Durchleitungsdruckbehältern
Maßgebliche technische Regel für Durchleitungsdruckbehälter ist das DVGWArbeitsblatt G 498:
„Durchleitungsdruckbehälter in Anlagen und Leitungen der öffentlichen
Gasversorgung“
Die G 498 gilt für Behälter für Gase der ersten, zweiten und vierten Gasfamilie der
DVGW-Arbeitsblätter G 260/I und II. Betriebsmedien mit giftigem, chemisch reaktivem oder ätzendem Charakter sind nicht erfaßt.
Das DVGW-Arbeitsblatt G 498 regelt die Herstellung, Aufstellung, Inbetriebnahme,
Instandhaltung und Prüfung von Durchleitungsdruckbehältern der öffentlichen Gasversorgung. Durchleitungsdruckbehälter sind z.B.:
1.
2.
3.
Filter
Abscheider
Vorwärmer.
Abbildung 3-2 und 3-3: Erdgasfilter,
Erdgasvorwärmer
Für diese Behälter ist die UVV BGV C 6 zusammen mit dem Arbeitsblatt G 498 anzuwenden. BGV C 6 und G 498 definieren identische Anforderungen hinsichtlich der
Instandhaltung von Durchleitungsdruckbehältern.
Der Umfang der durchzuführenden Prüfungen sowie die Anforderungen an das
Prüfpersonal werden mit Hilfe von Prüfklassen festgelegt.
Der Umfang der Instandhaltungsmaßnahme richtet sich nach der Prüfklasse des
Behälters.
Zur Definition der Prüfklassen werden die Faktoren „Druck“ und „Behältervolumen“
herangezogen. Das 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.
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
Prüfklasse
A
B
C
Definition
Druck
0,1 bar < p ≤ 16
bar
p > 0,1 bar
p > 0,1 bar
Druckliterprodukt
16 < p*V ≤ 400
16 < p*V ≤ 1600
p*V > 1600
Tabelle 3-3: Prüfklassen für Durchleitungsdruckbehälter
Im Rahmen der Instandhaltung von Durchleitungs- Druckbehältern sind verschiedene Maßnahmen vorgesehen, welche die dauerhafte Funktionsfähigkeit und Betriebssicherheit des Behälters gewährleisten:
Wartung:
Der Begriff „Wartung“ wird im DVGW-Arbeitsblatt G 495 (GasanlagenInstandhaltung) als Instandhaltungsmaßnahme definiert, die das Ziel hat, die Funktionsfähigkeit des Bauteils zu erhalten.
In der Praxis ist dies z.B. der Wechsel von Filterelementen, aber auch die Funktionsprüfung an Kontroll- und Sicherheitseinrichtungen.
Innere Prüfung:
Die innere Prüfung wird als Sichtprüfung ausgeführt. Der Zustand der
drucktragenden Bauteile wird beurteilt.
Wenn der Zustand der drucktragenden Bauteile nicht zweifelsfrei beurteilt werden
kann (z.B. nicht zugängliche Hohlräume, verdeckte Schweißnähte), ist die Sichtprüfung durch Festigkeitsprüfungen oder zerstörungsfreie Prüfungen zu ergänzen.
Festigkeitsprüfung:
I.d.R. nach Verfahren G 469, A1 (Sichtverfahren mit Wasser). Der Prüfdruck beträgt
mindestens das 1,3-fache des zulässigen Betriebsdruckes. Die rechnerische Belastung bei der Druckprüfung darf 95% des Festigkeitskennwertes (Streckgrenze)
nicht überschreiten.
In begründeten Ausnahmen: Sichtverfahren G 469, A3 (Luft oder inertes Gas).
In diesem Fall müssen vorausgehen:
Zerstörungsfreie Prüfung, Maßnahmen zum Personenschutz.
Der Prüfdruck darf dann nur das 1,1-fache des zulässigen Betriebsdruckes
betragen.
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Abbildung 3-4: Filterwartung
Das Foto zeigt Wartungsarbeiten an einem Filter.
Mittels Gasspürgerät erfolgt die kontinuierliche Überwachung der Raumatmosphäre.
Die Zuständigkeiten und Fristen für Instandhaltungsmaßnahmen regelt das
DVGW-Arbeitsblatt G 498 in Abhängigkeit von der Prüfklasse wie folgt:
Prüfklasse
A
Prüfung
Prüffrist
Prüfer
B
Prüffrist
Prüfer
C
Prüffrist
Prüfer
Ausnahmen:
1.
2.
3.
4.
Wartung
2 Jahre,
bei Bedarf öfter
Sachkundiger
2 Jahre
Sachkundiger
2 Jahre
Sachkundiger
Innere Prüfung
10 Jahre 1.
Festigkeitsprüfung 2.
10 Jahre
Sachkundiger
10 Jahre 1.
Sachkundiger
10 Jahre 1.
Sachverständiger 4.
Sachkundiger
10 Jahre
Sachkundiger
10 Jahre 3.
Sachverständiger 2.
Bei korrosiv wirkenden Gasen ist die innere Prüfung alle 5 Jahre durchzuführen
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).
Zyklonfilter sind alle 5 Jahre einer inneren Prüfung, einer Festigkeitsprüfung und einer
Dichtheitsprüfung zu unterziehen.
Gilt nicht für die in Abschnitt 7.2.4.3 (der G 498) benannten Staubfilter und Kondensatabscheider.
Diese können von Sachkundigen nach Abschnitt 3.2 (der G 498) geprüft werden.
Tabelle 3-4:
Prüfungen im Rahmen der Instandhaltungs -Fristen und Zuständigkeiten nach G 498-
Hinweis:
Die Fußnote „2“ ist für die betriebliche Praxis von besonderer Bedeutung:
Wenn ein Filter aus Werkstoffqualitäten bis zu 360 N/mm² Streckgrenze besteht, so kann die wiederkehrende 10-jährige Festigkeitsprüfung entfallen,
wenn die in zweijährigem Abstand im Rahmen der Wartung durchgeführte
innere Prüfung ohne negativen Befund war.
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
4 Störungsbeseitigung an betrieblichen GDRM - Anlagen
Für die betrieblichen Gasversorgungseinrichtungen sollte, vor allem bei produktionsrelevanten Versorgungseinrichtungen, ein qualifizierter Bereitschaftsdienst zur Verfügung stehen. Hierbei kann es sich um betriebseigenes Personal
oder um Dienstleistungsunternehmen handeln. Verschiedene Gasversorgungsunternehmen bieten bereits Bereitschaftsdienstleistungen für betriebliche Versorgungseinrichtungen an.
Um auf eventuelle Störungen der Gas - Druckregelanlagen vorbereitet zu sein,
müssen den mit dem Anlagenbetrieb befaßten Mitarbeitern die gerätespezifischen
Bedienungs- und Wartungsanleitungen zur Verfügung stehen. Mit der Störungsbeseitigung darf nur sachkundiges Personal beauftragt werden.
Einige Beispiele für Betriebsstörungen sind im folgenden aufgeführt:
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,
• Stellglied läßt sich nicht öffnen (Membranbruch)
Meßeinrichtungen:
• Zählerbetrieb oberhalb oder unterhalb der (eichrechtlichen) Nennlastbereiche
(Qmin/Qmax-Grenze),
• elektronische Störungen an Meß- oder Übertragungseinrichtungen.
Tabelle 4-1: Störungsursachen (Auswahl)
Begriffserläuterungen:
Nullabschluß:
Regelabweichung:
Innere Dichtheit:
Ansprechdruckabweichung:
Dichter Regler-Abschluß bei fehlender Abnahme
Die Gerätegenauigkeit des Reglers wird durch die Regeldruckgruppe „RG“ definiert. Z.B.: RG 5⇒ max. 5%
Druckschwankung
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.
Qmin:
Eichrechtlich noch zulässige Mindestbelastung des
Zählers.
Qmax:
Eichrechtlich noch zulässige Maximalbelastung des
Zählers.
Die Mehrzahl der o.g. Störungen kann durch rechtzeitige und fachgerechte Wartung
der GDRM – Anlagen entsprechend den Empfehlungen des DVGW-Arbeitsblattes
G 495 vermieden werden.
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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
4.1 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.
4.2 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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Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen
5 Literaturverzeichnis
1. DVGW-Arbeitsblatt G 459-2
2. DVGW-Arbeitsblatt G 491
3. DVGW-Arbeitsblatt G 492
Gas-Druckregelung mit Eingangsdrücken bis einschließlich 4 bar für Hausinstallation
Gas-Druckregelanlagen für Eingangsdrücke bis
einschließlich 100 bar; Planung, Fertigung,
Errichtung, Prüfung, Inbetriebnahme und Betrieb
Gas-Meßanlagen für einen Betriebsdruck bis einschließlich
100 bar; Planung, Fertigung, Errichtung, Prüfung,
Inbetriebnahme und Betrieb und Instandhaltung
4. DVGW-Arbeitsblatt G 493-2
Qualifikationskriterien für Unternehmen zur Instandhaltung von Gas-Druckregel- und
Meßanlagen
5. DVGW-Arbeitsblatt G 495
„Gasanlagen-Instandhaltung“
6. DVGW-Arbeitsblatt G 498
7. DIN 30690
„Durchleitungsdruckbehälter in Anlagen und Leitungen der öffentlichen Gasversorgung“
„Bauelemente in Anlagen der Gasversorgung; Anforderungen an Bauelemente in Gasversorgungsanlagen“
8. GasHL-VO
Verordnung über Gashochdruckleitungen
9. EG - Druckgeräterichtlinie
Pressure Equipment Directive PED
http://ped.eurodyn.com
10. UVV BGV C 6
„Anlagen für Gase der öffentlichen Gasversorgung“
11. R. Weißer
V. Ollesch
Elemente und Aufbau von GasDruckregelanlagen
in:
Gas-Druckregelung und GasDruckregelanlagen
Vulkan-Verlag, Essen
Teilnehmerunterlage_Betriebliche_ GDRM_Anlagen_Ollesch_Mai_2005_v1.doc
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