Erdgasanlagen auf Werksgelände und im Bereich betrieblicher Gasverwendung Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen Autor + © : Dipl.-Ing. Dipl.- Wirt.-Ing

Erdgasanlagen auf Werksgelände und im Bereich betrieblicher Gasverwendung

Betriebliche Gas-Druckregel- und Meßanlagen

Autor + © :Dipl.-Ing. Dipl.- Wirt.-Ing. Volker OlleschRWE Westfalen Weser Ems Netzservice GmbH,

Bielefeld

2Erdgasanlagen auf Werksgelände und im Bereich betrieblicher Gasverwendung


Netzfließbild Industrie mit Gas-Druckregel-und Meß- Anlagen



Regelwerks-Kriterium : Eingangs-Druckstufe

- Eingangsdruckstufe bis MOP 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 barDVGW-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 MOP 100 und alle Leistungen DVGW-Arbeitsblatt G 491.



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.

GasmeßeinrichtungenDVGW Arbeitsblätter G 685 GasabrechnungG 492 Gas-Meßanlagen für einen Betriebsdruck bis einschließlich 100 bar; Planung, Fertigung, Errichtung, Prüfung, Inbetriebnahme, Betrieb und Instandhaltung.



Grund - Funktionalität von Gas- Druckregel- und Meßanlagen:

• die Druckregelung

• die Druckabsicherung

• die Gasmessung



ParallelschienigeGDRM - Anlage

Turbinenradzähler

Gas-Druckregelgerät

Sicherheits - Absperrventile



Aufstellräume

GDRM – Anlagen Eingangsdrücke bis 5 bar (nach DVGW-Arbeitsblatt G 491 / 492)dürfen in Werkshallen und in Aufstellräumen von Wohngebäudeninstalliert 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.



Gasfilter

sind im Eingang der GDRM - Anlage montiert. Schutz gegen z.B. Flugrost, Stäube usw.. Übliche Abscheidegrade: 2m 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.



Filter und Vorwärmer in einerGDRM - Anlage

Erdgasvorwärmer

Erdgasfilter



Gas-Druckregelgeräte ohne HilfsenergieDie 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.



Gas-Druckregelgeräte mit HilfsenergieDie zum Verstellen erforderliche Kraft wird aus Druckgefälle zwischen Ein- und Ausgangsdruck erzeugt.Einsatz: Bezirksregelanlagen, Übernahmestationen, größere Sonderabnehmer



Sicherheitsabsperrventile

Absicherung des nachgeschalteten Netzes gegen unzulässige Druck- Über- oder (in Einzelfällen) -Unterschreitung.

Je nach Verhältnis der Eingangs- zur Ausgangsdruckstufesind ein oder zwei Sicherheitsabsperrventile vorzusehen.

Hauptsicherheitseinrichtung: immer ein SicherheitsabsperrventilAlternativ zum ggf. notwendigen zweiten Sicherheitsabsperrventil auch:

-ein Gasdruckregelgerät (Monitorregler) oder

- eine Sicherheitsabsperrarmatur (Armatur, die bei Erreichen eines bestimmten Druckwertes automatisch schließt)



Sicherheitsabsperrventile Kriterium für 2 Sicherheitseinrichtungen nach DVGW -Arbeitsblatt G 491 MOPu – MOPd > 16 bar und MOPu > STPd

dabei muß gelten STP >= 1,3 * MOPAbkürzung 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:



Sicherheitseinrichtungen an Vorwärmern

Gas und Warmwasser in getrennten Systemräumen bei u.U. unterschiedlichen Druckstufen.

Die beiden Systemräume werden durch spezielleSicherheitsabsperrventile oder Sicherheitsabblaseinrichtungen gegen Bündeldefekt abgesichert.

Bei Nullabnahme oder geschlossenen Gas-Armaturen und gleichzeitighohen Vorwärmer-Vorlauftemperaturen erfolgtDruckerhöhung der im Vorwärmer eingeschlossenen Gasmenge:Absicherung mit gasseitigen Sicherheitsabblaseventilen.



Vorwärmer –Absicherungskonzept: Wasser - SAVs

Heizkessel

Vorwärmer

SBV wasserseitigEinstelldruck 2,5 bar

SAVs wasserseitigEinstelldruck 2,2 bar

MOP 4 MOP 70

Vorwärmer - SBVgasseitigEinstelldruck 77 bar



Vorwärmer-Absicherungskonzept: Wasser - SBV

Heizkessel

Kessel - SBV wasserseitigEinstelldruck 2,5 bar

MOP 4 MOP 70

Vorwärmer - SBVwasserseitigEinstelldruck 2,2 bar

Vorwärmer - SBVgasseitigEinstelldruck 77 bar

Vorwärmer



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.

Leckgas-Sicherheitsabblaseventile sollen bei zeitweiser Nullabnahmeund nicht dicht schließendem Gasdruckregelgerät kleine Gasmengen(bis ca. 5% der Leistung des Regelgerätes) ins Freie abführen.



Turbinenrad-GaszählerTurbinenradgaszähler sind Strömungsgaszähler.

Einlaufstrecke je nach Bauart bis 5 * D.Bei intermittierendem Betrieb (Verbraucher Ein- und Aus) sollten sie nicht eingesetzt werden.



Drehkolben-GaszählerDrehkolben-Gaszähler sind Verdrängungsgaszähler.Ein- und Auslaufstrecken werden konstruktiv nicht benötigt. Sie sind auch für intermittierenden Betrieb (ein/aus) geeignet.



Sonstige Zählerbauarten• Balgengaszähler• Wirbelgaszähler• Wirkdruckgaszähler• UltraschallgaszählerBalgengaszähler werden zur Messung kleinerer Gasmengen bei niedrigen Meßdrücken eingesetzt(2,5 – 40 m³ / h, pmax 1 bar)



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.



UmgangsleitungAufbauschema nach DVGW-Arbeitsbatt G 491



Außenliegende Absperreinrichtungen

Gas-Druckregel- und Meßanlagen müssen eingangsseitig undim Falle einer Rückströmmöglichkeit auch ausgangsseitig abgesperrt werden können.

Bei Eingangsdrücken > 5 bar (Anlagen nach G 491) müssen die Absperreinrichtungenaußerhalb des Anlagenraumes untergebracht werden.Die Absperreinrichtungen sollen so angeordnet sein, daß sie auchbei Störungen der GDRM- Anlage sicher betätigt werden können.

Die Absperreinrichtungen sollten durch Hinweisschilder gekennzeichnetund gegen unberechtigten Zugriff gesichert sein.



Betriebsschiene Reserveschiene

Geräte- undverfahrensstechnischbedingteToleranzen

Druckniveau

SAV, Überdruckabsicherung

SAV, Überdruckabsicherung

Leckgas - SBV Leckgas - SBV

Gas - Druckregelgerät

Gas - Druckregelgerät

SAV, Druckmangelabsicherung

SAV, Druckmangelabsicherung

Parallelschienige Anlagen

Bei parallelschienigen Anlagen übernimmt im Fall eines Defektesder Betriebschienedie Reserveschiene die Versorgungsfunktion.Auf der Grafik ist die Druckstaffelung (Sollwerteinstellung) einer parallelschienigen GDR -Anlage dargestellt.



AbnahmeprüfungenPrüfungen 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).



InstandhaltungsmaßnahmenÜberwachungsmaßnahmenÜberwachungsmaßnahmen sind Maßnahmen, die dazu geeignet sind,den Istzustand von Gasanlagen oder ihrer Bauelemente im Zeitraum zwischen turnusmäßigen Wartungsarbeiten zu beurteilen. Überwachungsmaßnahmen sind:- Inspektion- Funktionsprüfung

WartungsmaßnahmenBei Wartungsmaßnahmen erfolgt eine umfassende Durchsicht mit ggf. gerätetechnischen Eingriffen. Die gerätetechnischen Eingriffebeinhalten die Kontrolle und ggf. den Austausch von Verschleißteilen.

InstandsetzungsmaßnahmenInstandsetzungsmaßnahmen werden durchgeführt, wenn wesentliche,über den üblichen Verschleiß hinausgehende Abweichungenvom Sollzustand festgestellt wurden.



Anforderungen an Instandhaltungsunternehmen

Instandhaltungsunternehmen müssen eine Zulassung nach DVGW-Arbeitsblatt G 493 II„Qualifikationskriterien für Unternehmen zu Instandhaltungvon 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



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 dasInstandhaltungs - Unternehmen, die Verantwortung für die Arbeitsvorbereitungund Qualitätssicherung liegt beim Auftraggeber.



PersonalqualifikationHinsichtlich 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

Funktions-prüfung

mindestens 2 Personen davon mindestens 1 Sachkundiger

Wartung mindestens 2 Personen davon mindestens 1 Sachkundiger



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.



Empfohlene Instandhaltungsfristen nach G 498

Eingangsdruck

V max Inspektion Funktions-prüfung-

Wartung

bar m³/hbis 0,1 nach Bedarf nach Bedarf nach Bedarf

> 0,1 bis 1 <= 100 nach Bedarf zwölfjährlich nach Bedarf

> 100 nach Bedarf vierjährlich achtjährlich

>1 bis 4 <= 100 nach Bedarf sechsjährlich nach Bedarf

> 100 nach Bedarf zweijährlich vierjährlich

> 4 bis 16 halbjährlich jährlich zweijährlich

> 16 bis 100 vierteljährlich halbjährlich zweijährlich



Zustandsorientierte Instandhaltung

Durch Novellierungen des DVGW-Arbeitsblattes G 495wird 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● gerätetechnischen 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.



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.



Prüfung von Durchleitungs - DruckbehälternMit 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 undRauminhalt 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



Prüfung von Durchleitungsdruckbehältern Fristen und Zuständigkeiten nach G 498

Prüf-klasse

Prüfung

Wartung Innere Prüfung Festigkeitsprüfung 2.

A Prüffrist 2 Jahre,bei Bedarf öfter

10 Jahre 1. 10 Jahre

Prüfer Sachkundiger Sachkundiger Sachkundiger

B Prüffrist 2 Jahre 10 Jahre 1. 10 Jahre

Prüfer Sachkundiger Sachkundiger Sachkundiger

C 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 derinneren 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 einerDichtheitsprüfung zu unterziehen.4.Gilt nicht für Staubfilter und Kondensatabscheider.Diese können von Sachkundigen nach Abschnitt 3.2 (der G 498) geprüft werden.



Betriebsstörungen an GDRM-AnlagenBeispiele 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.



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: Das SAV darf in Schließstellung kein Gas durchlassen

Ansprechdruck-abweichung: 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.



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.

BereitschaftsdienstFür die Gasversorgungseinrichtungen soll ein qualifizierter Bereitschaftsdienstzur Verfügung stehen. Hierbei kann es sich um betriebseigenes Personal oder um qualifizierte Dienstleistungsunternehmen mit entsprechendem Eignungsnachweis handeln.



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

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