A nyomásszabályozó állomások kialakítása

Átírás

1 A nyomásszabályozó állomások kialakítása A nyomásszabályozó állomások feladata A nyomásszabályozó állomás feladata, hogy az érkező gáz nyomását az állomás után jelentkező igényeknek megfelelően csökkentse. Az állomás legfontosabb eleme a nyomásszabályozó-nyomáscsökkentő készülék, amely biztosítja, hogy a változó bemenő oldali paraméterek ellenére a kilépő oldalon a gáz a kívánt nyomáson és térfogatárammal rendelkezésre álljon. A nyomásszabályozón kívül más, a biztonságos gázellátást szolgáló szerelvények is találhatók itt, mint gázszűrő, biztonsági gyorszár, lefúvató-, kerülő-, nyomásmérő-regisztráló és elzáró szerelvények. A nyomásszabályozó állomások csoportosítása Rendeltetés szerint a lakossági-kommunális gázellátásban beszélünk körzeti nyomásszabályozó állomásról, amelyet a gázszolgáltató üzemeltet, és feladata egy vagy több település, vagy egy városrész gázellátásának biztosítása, fogyasztói nyomásszabályozó állomásról, amely a fogyasztó területén és üzemeltetésében egy vagy több fogyasztó ellátást biztosítja. A nyomásfokozat szerinti csoportosítás alapja mindig az érkező gáz nyomása. Eszerint megkülönböztetünk nagynyomású állomásokat, ahol a belépő gáz nyomása 25 bar értéknél nagyobb, nagyközépnyomású állomásokat, ahol az érkező gáz nyomása 4 és 25 bar közötti, középnyomású állomásokat (az érkező gáz nyomása 0,1 4 bar), továbbá kisnyomású nyomásszabályozó állomásokat, amelyeknél a belépő gáznyomás legfeljebb 0,1 bar. Elhelyezés szerint a nyomásszabályozó állomások lehetnek: 1

2 épületben, lemezszekrényben, kerítésben, épület falában, épület lapos tetején. Nagyobb nyomásszabályozó állomások szabadtéren, félszabadtéren és térszint alatt, aknában is. A névleges térfogatáram (névleges gázterhelés) és a bemenő nyomás szerint: házi nyomásszabályozó, amelyeknek gázterhelése legfeljebb 40 m 3 /h, bemenő nyomásuk legfeljebb 16 bar, egyedi nyomásszabályozó állomás, amelynek gázterhelése nagyobb, mint 40 m 3 /h, de legfeljebb 200 m 3 /h, bemenő nyomása kisebb, mint 100 bar, ipari nyomásszabályozó állomás, amelynek gázterhelése nagyobb, mint 200 m 3 /h, és bemenő nyomása kisebb, mint 100 bar. A térfogatáramok gáztechnikai normál állapotra (15 C és 101,325 kpa) vonatkoznak. 2

3 A gáznyomás-szabályozó készülék működése és kialakítása A gáznyomás-szabályozók alapvető típusa egy egyszerű, értéktartó szabályozási kör, amelynek szabályozott jellemzője a fogyasztói berendezésben tartott nyomás, módosított jellemzője pedig a szabályozó szelepülékének átömlő keresztmetszete. A gáznyomás-szabályozó berendezés szabályozási köre: A szabályozott berendezést különböző zavarások érik, részben a fogyasztás változása, részben pedig a belépő oldali a szabályozó előtti nyomás változása. A szabályozási folyamat során meg kell adni a fogyasztói nyomás előírt értékét, meg kell mérni a tartani kívánt nyomás tényleges nagyságát, a kettőt össze kell hasonlítani, és ennek eredményeként a folyamatba be kell avatkozni. A beavatkozás hatására a fogyasztói nyomás megváltozik, amit újra meg kell mérni, az előírt értékkel összehasonlítani és szükség esetén ismét be kell avatkozni a folyamatba. 3

4 A legegyszerűbb gáznyomás-szabályozó vázlata: A készülék fő részei: mérőelem, elő- vagy terhelő elem, korlátozó- vagy záróelem és a záróelemet a membránnal összekötő elem. Üzembe helyezéskor a rugó, mint terhelő elem a membrán helyzetét úgy határozza meg, hogy a záróelem (az ábrán szeleptányér) teljesen nyitott. Amikor a belépő csonkon megérkezik a légkörinél nagyobb nyomású gáz és áthalad a szelepüléken, a nyomásszabályozó kilépő oldalán is megnő a nyomás. Az impulzus-vezetéken keresztül ez a nyomás a membrán alsó felére hat, a rugó ellenében megemeli, és zárja a szeleptányért. Egyenletes gázelvétel esetén a membrán helyzete közel változatlan marad, a kimenő nyomás kívánt értékének megfelelően. A fogyasztás változásakor a kimenő nyomás változik, majd a membrán helyzete is változik és a kívánt kimenő nyomás áll be (ha a fogyasztás a szabályozó méretezett teljesítményhatárai között változik). A gáznyomás-szabályozók esetében az alapjel-képző, az érzékelő és a különbségképző elem (a szabályozott nyomás impulzuscsöve, a membrán és a rugó) általában egy szerkezeti egység. A membránra, mint mérőelemre a szabályozott nyomás és az atmoszférikus nyomás különbségéből eredő erő hat, amellyel a beállított rugóerő (alapjel képzés) tart egyensúlyt. 4

5 A membrán nyomás- és hajlításálló rugalmas anyagból, különleges szintetikus gumiból készül. Kis nyomás esetén a membrán vékony és rendkívül rugalmas, közép- és nagynyomás esetén vastagabb és megerősített kivitelű. Előfeszítő, vagy terhelő elem: lehet a membránra helyezett, kalibrált tömeg, rugó, vagy szabályozott ellennyomás. A tömeg előnye, hogy a membrán teljes kitérési tartományában állandó erőhatást biztosít, viszont a szabályozott nyomás megváltoztatása más ráhelyezett tömeget igényel. Emellett hirtelen térfogatáram-változások esetén a tömeg tehetetlensége miatt a zárótest labilissá válhat. Emiatt leggyakrabban rugós előfeszítést alkalmaznak. Ennek beállítása könnyebb, tehetetlensége elhanyagolható, és a labilitás veszélye is kisebb, hátránya viszont, hogy a rugóerő a zárótest kitérésének függvényében változik. Ez csökkenthető a rugó hosszának növelésével, aminek viszont határt szab a befoglaló méretek növekedése. Ha a membrán túloldalán létrehozott szabályozott ellennyomással alakítják ki az előfeszítést, szinte minden, az előzőekben említett hiba megszűnik, hátrány viszont, hogy a környezeti hőmérséklet változása miatt az ellennyomást adó gáz térfogat és nyomás is megváltozhat. Korlátozó- vagy záróelem: két részből áll, a rögzített helyzetű ülékből és a mozgó zárótestből. A beavatkozó szerv bemenő jele a beavatkozó jel, azaz a szelepemelkedés, kimenő jele pedig a módosított jellemző, tehát az átömlő keresztmetszet változása. A zárótest helyzetét a membránról átadott erő határozza meg. A legegyszerűbb esetben a zárótest a szabályozó beépítési tengelyére merőlegesen mozgó szeleptányér, amelyben tömítőgyűrű található, és ez fekszik fel a szelepülékre. Ezen túlmenően számos egyéb kialakítás is létezik, például a szabályozó tengelyére merőleges kettős zárótest, a tengellyel párhuzamosan mozgó kúpos zárótest, illetve membrán, továbbá a gáz áramlásával egytengelyű lebegő zárótest. Összekötő elem: a mérő és a korlátozó elem közötti kapcsolatot az összekötő elem adja, amely a mozgást közvetíti. Nagyobb szabályozóknál ez az elem nagy erőt visz át, ami a zárótest kiegyensúlyozásával csökkenthető. A leggyakoribb megoldás kiegyensúlyozó membrán alkalmazása, amelynek felülete a zárótest felületével egyező. 5

6 A nyomásszabályozó erőegyensúlya Az egyszerű, rugóterhelésű nyomásszabályozó egyensúlyi egyenlete: Jelölések: Az egyensúlyi egyenlet: ahol p 1 a belépő, p 2 a kilépő nyomás, A a membrán felülete, a a szelepülék felülete, F 0 a rugó alaphelyzetében fellépő erő, k a rugóállandó, S a zárótest kitérése. p 0 2 A + p2 a = p1 a + F k S Mivel a membrán felülete sokkal nagyobb, mint a szelepülék keresztmetszete, az egyensúlyi egyenlet egyszerűsíthető: illetve p 0 2 A = p1 a + F k S a F0 S p2 = p1 + k A A A Az egyenletből kifejezhető két, a szabályozó működését befolyásoló tényező: a beállítási nyomás, a rugó kezdeti összenyomódása esetén érvényes nyomás: a F0 p2 = p1 + A A Az összefüggésből látható: a kilépő nyomás függ a belépő nyomástól. 6

7 az arányossági sáv, ami a kilépő nyomás változása a zárótest minimális kitérésétől a kitérés maximális értékéig. A (3) egyenletből az erő változása ebben a tartományban: arányossági sáv = k Az arányossági sáv, tehát az kilépő nyomás eltérése a beállított értéktől a következő módon csökkenthető: a membrán felületének növelésével, a rugóállandó csökkentésével (hosszú rugók), a kitérés csökkentésével (gyors nyitású szelepek). S A A gáznyomás-szabályozó szabályozási pontossága A kilépő nyomás előírt értékétől való eltérést adja meg. 7

8 Nyomásszabályozó vezérlőszabályozóval 8

9 A nyomásszabályozó állomások kialakítása 9

10 A szabályozókészülékek jellegzetes kialakítása Készülékszabályozók Közvetlenül a gázkészülék előtt építik be. Feladata az érkező gáznyomás finom szabályozása, a készülék igényeinek megfelelően. Alkalmazása akkor indokolt, ha az adott gázkészülék nagyon érzékeny a gáznyomás ingadozására vagy például abban az esetben, ha az épületbe növelt kisnyomású gáz érkezik, de a készülékek csak a hagyományos, 25 mbar nagyságú csatlakozási nyomás fogadására alkalmasak. A készülékszabályozókat belső térben szerelik fel. Amennyiben a készülékek nem tartalmaznak biztonsági membránt, a membrán fölötti teret ki kell szellőztetni, azaz belobbanásgátló fejjel ellátott szellőzővezetékkel össze kell kötni a szabad térrel. Mérőszabályozók Feladata egy fogyasztási egység csatlakozási gáznyomásának beállítása, például akkor, amikor a belépő gáz növelt kisnyomású, a készülékek viszont 25 mbar névleges gáznyomásra alkalmasak. Egyszerű, rugóterhelésű készülékek, rövid reakcióidővel. A lemez ház nagy hőterhelésnek is ellenálló kivitelű. A korszerű készülékek biztonsági membránnal és gázhiány elleni védelemmel is felszereltek. 10

11 Házi és az egyedi gáznyomás-szabályozók Egy-egy épület vagy épületcsoport, illetve kommunális létesítmény ellátására alkalmas. A középnyomású elosztóvezetéken érkező gáz nyomását csökkentik a szokásos, 30 mbar körüli értékre. A nyomásszabályozók elhelyezhetők: a.) telekhatáron kerítésben, b.) telekhatáron belül, lehetőleg annak közelében, c.) épület falán, vagy falában süllyesztve, d.) kapualjban, e.) épületen belül, f.) épület lapos tetején, g.) épületen kívül földbe süllyesztve az elosztói/forgalmazói engedélyes technológiai utasítása szerint. Példák: 11

12 Az épület falába süllyesztett nyomásszabályozó: 12

13 Nyomásszabályozók elhelyezésének feltételei a GMBSZ szerint Ha a nyomásszabályozót nem épületen belül helyezik el, mechanikai és csapadék elleni védelemmel kell rendelkeznie (védőszekrény, védődoboz). Kapualjban és nem huzamos emberi tartózkodásra szolgáló helyiségben legfeljebb középnyomású nyomásszabályozó helyezhető el. A helyiség a földszinten, vagy alagsorban legyen és rendelkezzen szabadba nyíló nyílászáróval. Épületen belüli határoló felületei legalább 1,5 óra tűzállósági határértékűek legyenek. Szellőző az épület más helyiségei felé nem alakítható ki. Épület lapos tetején történő elhelyezés esetén a tetőszerkezet megfelelő szilárdságú legyen. A belépő oldali gázvezetékben épületen kívül, térszinten, kezelési magasságban szakaszoló szerelvényt kell beépíteni. A nyomásszabályozó állomás villámvédelmét a vonatkozó szabvány szerint kell biztosítani. A középnyomású házi nyomásszabályozó külső határoló felülete és az épületek nyílászárói, illetve nyílásai között vízszintes vetületben legalább 1 m védőtávolság legyen. Nem vonatkozik ez az előírás az épületben elhelyezett nyomásszabályozó állomás gépészeti berendezéseit tartalmazó közös használatú helyiségre és különálló helyiség épületen belüli határoló felületeire. Az egyedi nyomásszabályozó állomás az illetéktelen behatás ellen védett kialakítású, illetve elhelyezésű legyen. Az ajtók az épület külső falán legyenek, és kifelé nyíljanak. Hozzáférhető területek esetében (épületben elhelyezett szabályozók) az ajtók belülről kulcs nélkül nyithatóak legyenek (menekülési útvonal). A nyílt tér felé vezető utakat mindig szabadon kell hagyni, és felfestéssel jelölni kell. Az ajtók és szellőztető nyílások a nyitható ablakoktól, ajtóktól, valamint egyéb épületek nyílásaitól biztonságos távolságra legyenek. Nem lehet másik zárt terekre néző nyílás. Legfeljebb 5 szomszédos, de egy helyrajzi számú közös telken lévő háztartási fogyasztónak lehet egy közös házi nyomásszabályozója, ha az ellátandó fogyasztók ingatlana előtt nincs gázelosztó vezeték és a GMBSZ szerinti feltételek teljesülnek. 13