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-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 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 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. 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.

Grund - Funktionalität von Gas- Druckregel- und Meßanlagen: die Druckregelung die Druckabsicherung die Gasmessung

Parallelschienige GDRM - Anlage Turbinenradzähler Sicherheits - Absperrventile Gas-Druckregelgerät

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.

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.

Filter und Vorwärmer in einer GDRM - Anlage Erdgasvorwärmer Erdgasfilter

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.

Gas-Druckregelgeräte mit Hilfsenergie Die 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 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)

Sicherheitsabsperrventile Kriterium für 2 Sicherheitseinrichtungen nach DVGW -Arbeitsblatt G 491 MOPu – MOPd > 16 bar und MOPu > STPd dabei muß gelten STP >= 1,3 * MOP Abkürzung 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 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.

Vorwärmer –Absicherungskonzept: Wasser - SAVs

Vorwärmer-Absicherungskonzept: Wasser - SBV

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 Nullabnahme und nicht dicht schließendem Gasdruckregelgerät kleine Gasmengen (bis ca. 5% der Leistung des Regelgerätes) ins Freie abführen.

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

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

Sonstige Zählerbauarten • Balgengaszähler • Wirbelgaszähler • Wirkdruckgaszähler • Ultraschallgaszähler Balgengaszähler 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.

Umgangsleitung Aufbauschema nach DVGW-Arbeitsbatt G 491

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.

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.

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).

Instandhaltungsmaßnahmen 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.

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

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.

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 Funktions-prüfung mindestens 2 Personen davon mindestens 1 Sachkundiger Wartung

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/h bis 0,1 nach Bedarf > 0,1 bis 1 <= 100 zwölfjährlich > 100 vierjährlich achtjährlich >1 bis 4 sechsjährlich zweijährlich > 4 bis 16 halbjährlich jährlich > 16 bis 100 vierteljährlich

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 ● 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 - 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*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 B 2 Jahre C 10 Jahre 3. Sachverständiger 4. Sachverständiger 2. Ausnahmen: 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 Staubfilter und Kondensatabscheider. Diese können von Sachkundigen nach Abschnitt 3.2 (der G 498) geprüft werden.

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.

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. 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.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !