Plinska armatura in oprema: vrste + značilnosti izbire

Plinovod je inženirska konstrukcija, katere vsak element in sklop rešuje pomembno določeno funkcionalno nalogo in je odgovoren za varnost, kakovost in neprekinjeno delovanje omrežja. Raznolika plinska armatura in oprema se razlikujeta po zahtevnosti izvedbe, materialu izdelave, namenu in vrstah.

Armatura za plinovode je obsežen razred pripomočkov in naprav, ki se nameščajo na plinovode ter na naprave. Z njihovo pomočjo se izvaja izklop/vklop, spreminjanje smeri, količine, tlaka plinskega toka ali popolna odstranitev plinov. Širok izbor teh delov je klasificiran, kar omogoča dokaj enostavno razumevanje vprašanja klasifikacije plinske armature.

Skupaj si poglejmo vso raznolikost armature za plinske cevovode in značilnosti njene izbire.

Namen plinske armature in opreme

Plinska armatura in plinska oprema sta namenjeni za namestitev na cevovodih, ki se uporabljajo za prevoz, oskrbo in distribucijo modrega goriva. S pomočjo teh mehanizmov se vklaplja in izklaplja dovod, spreminja tlak, količina, smer plinskega toka. Armaturo označujejo osnovne značilnosti, kot so nazivni tlak (dogovorjeni) in nazivni premer.

Pod nazivnim tlakom se razume max tlak pri temperaturi 20 °C, pri katerem je zagotovljena dolgotrajna uporaba različnih povezav elementov in sklopov s cevovodom. Dogovorjeni premer (DN) je značilnost, ki se uporablja v cevovodnih omrežjih kot skupni parameter povezanih delov.

Plinski cevovod ne vključuje le cevi, ampak tudi veliko količino plinske armature, ki zagotavlja njegovo zanesljivo delovanje.

Večina vrst armature je sestavljena iz zaporne ali dušilne naprave. To so konstrukcije v obliki ohišja, ki je od zunaj zaprto s pokrovom.

Znotraj ohišja se premika zapornik. Zaradi premikanja zapornika glede na njegova sedla se spreminja površina odseka, skozi katerega prehaja plin. Ta proces povzroči spremembo hidravličnega upora.

Preprosta konstrukcija, dostopna cena in možnost uporabe plinskih loput v širokem temperaturnem območju – to so glavne prednosti plinskih loput.

Površine zapornika in sedla, ki se med izklopi plinovoda dotikajo, imenujemo tesnilne. Pri napravah dušilnega tipa se površine zapornika in sedla, ki tvorijo nastavljiv prehod za transport delovnega medija, imenujejo dušilne.

Klasifikacija armature za plinovode

Vse obstoječe vrste plinske armature lahko glede na njen namen razdelimo na:

• zaporno. Armatura, ki se uporablja za občasna izključevanja posameznih delov plinovoda, naprav in opreme. K tej vrsti spadajo plinske pipe, ventili in zapirala;
• varnostno. Namenjeno preprečevanju tveganja zvišanja tlaka plina nad določene norme. K tej vrsti armature spada varnostni oddušni ventil;
• regulacijsko. Namenjeno spreminjanju in vzdrževanju tlaka v danih mejah. To so lopute, zasuni in podobno;
• povratnega delovanja. Za preprečevanje spremembe smeri pretoka plina;
• zasilno in izklopno. Za hitro avtomatsko zaustavitev pretoka plina proti zasilnemu odseku v primeru kršitve predpisanega režima. K tej vrsti spada zaporno-varnostni ventil;
• odvod kondenzata. Tisto, ki odstranjuje v avtomatskem načinu kondenzat, ki se nabira v kondenzato-zbiralnikih in na spodnjih odsekih cevovodnih omrežij;
• kontrolno. Določa tlak prehajajoče mase, temperaturo in drugo.

Glede na način upravljanja je armatura lahko dveh vrst: ročno upravljana in avtomatska. Prva se upravlja z ročnimi manipulacijami ali s pomočjo pogona: pnevmatskega, hidravličnega, elektromagnetnega, električnega.

Postopek ročnega upravljanja zahteva velik napor in izgubo časa. Veliko pogosteje se namesti pogon in ohrani se možnost zasilnega upravljanja v primeru okvare. Druga pa deluje s pomočjo naprav samodejnega delovanja.

Prirobnični spoj plinovodov se uporablja na prehodih s podvodnega ali podzemnega odseka na nadzemni. Takšen tip povezav pomaga v boju proti elektrokemijski koroziji.

Glede na način priključitve so oprema in vse armature za sisteme oskrbe s plinom:

• prirobnice – uporabljajo se za armature s pretočnim premerom večjim od 50 mm. Priklop na cevi se izvede s privijanjem prirobnic. Glavna prednost takšne povezave – možnost večkratnih ponovnih namestitev, velika trdnost in zanesljivost. Prav tako lahko omenimo splošno uporabnost. Kot pomanjkljivost izpostavljamo le veliko maso in velike dimenzije takšnih delov;
• spojne – uporabljajo se za priključitev opreme s pretočnim premerom 65 mm in manj. Priključitev se izvede s pomočjo spojk z notranjim navojem. Pomanjkljivost spojnih povezav je, da se navoj postopoma obrablja;
• vratne z zunanjim navojem. Ena naprava se s pomočjo navoja privije v drugo napravo;
• varilne – to so danes redko uporabljene nerazstavljive povezave. Prednosti tega načina – zanesljiva tesnost in minimalno vzdrževanje. K pomanjkljivostim lahko prištejemo težavnost demontaže povezave ob potrebnem popravilu, ko se odsek plinovoda preprosto odreže;
• nipelne – priključitev armature se izvede s pomočjo nipela;
• zatezne – priključki se povežejo s prirobnicami cevi s pomočjo vijakov in matic, ki so nameščene vzdolž armature;
• nastavčne – priključitev armature se izvede s pomočjo nastavka, prirobnice in tesnilnih obročev. To je zanesljiv način povezave z možnostjo demontaže.

Poleg zgoraj naštetih obstajajo tudi drugi načini povezovanja plinske armature, vendar se ne uporabljajo tako pogosto.

Plinski prirobni filter je potreben za čiščenje plinskega okolja pred prahom in primesmi, s čimer se podaljša življenjska doba in zanesljivost delovanja plinskih naprav.

Prav tako ne smemo pozabiti, da bo od kakovosti izvedene povezave odvisna funkcionalnost cevovoda in zanesljivost celotnega plinskega distribucijskega sistema.

Simboli plinske armature

Armatura, ki se uporablja v plinski industriji, je standardizirana. Na vsakem delu je obvezno koda, sestavljena iz 4 delov.

Prvi dve števki kode predstavljata vrsto armature:

• 11 – ventili za cevovode;
• 14,15 – zaporni ventili;
• 16 – povratni dvižni ventili;
• 17 – varnostni ventili;
• 19 – povratni obračalni ventili;
• 25 – regulacijski ventili;
• 30, 31 – zaporne lopute;
• 32 – zapornice.

Na drugem mestu v kodi je oznaka materiala ohišja: ogljikovo jeklo – s, kislinskoodporno nerjaveče jeklo – nž, siva litina – č, nodularna litina – kč, bron, medenina – br, vinilplast – vp, legirano jeklo – ls, aluminij – a.

Plinska zaporna loputa iz litega železa je veliko manj dovzetna za korozijo, vendar je bolj krhka kot podobna naprava iz jekla.

Na tretjem mestu v kodi je zaporedna številka dela. Na četrtem je oznaka materiala, iz katerega so izdelani tesnilni obroči: bron ali medenina – b, nerjaveče jeklo – nž, guma – r, ebonit – e, babit – bt, tesnilni obroči niso prisotni – bk.

Značilnosti zaporne armature

Zaporna armatura se najpogosteje pojavlja v plinskih sistemih. Uporablja se za uravnavanje tlaka v plinovodu in deluje po enakem principu kot v vodovodih. Vendar pa so za komponente v plinski industriji postavljene višje varnostne zahteve.

Če koncentracija plina v zraku doseže kritično vrednost, potem zadostuje že najmanjša iskra in lahko pride do prave katastrofe.

Glede na vrsto gibanja funkcijskega mehanizma se zaporna armatura za plinovode deli na naslednje vrste:

• ventil – pri ventilu se zaporni element z vrtilnim telesom premika, hkrati pa se vrti okoli svoje osi. Glede na smer toka je lahko nameščen poljubno.
• loputni ventil – v tej komponenti se diskovni element vrti okoli svoje osi pod kotom ali pravokotno na tok.
• zaporni ventil – v komponenti se zaporni element na vretenu premika vzajemno vzporedno s tokom.
• zaporna loputa – v njej se regulacijski element premika pravokotno na tok.

Lahko povzamemo, da med zaporno armaturo spadajo naprave, ki so namenjene tesnilnemu izklopu odsekov plinovoda. Te naprave morajo zagotavljati tesnilnost izklopa, hitrost izvedenih dejanj, majhen hidravlični upor in enostavnost vzdrževanja.

Načelo delovanja zapornega ventila

Najpogosteje je na cevovodih med različnimi vrstami zaporne armature za plinsko opremo mogoče najti zaporne lopute. Prav te se uporabljajo, kadar je treba zapreti plinski tok v plinovodih s premeri nazivnih prehodov od 50 mm do 2000 mm, ko je delovni tlak v območju 0,1–20 MPa.

Pri zapornih loputah se plinski tok uravnava s spreminjanjem položaja lopute glede na tesnilne površine. Vreteno neizvlečno se pri odpiranju ne izvleče iz pokrova. Pri njegovem vrtenju za odprtje odprtine se navojna matica navija nanj ter dviguje ali spušča loputo. V tej različici zaporne lopute se pogonski sklop nahaja znotraj delovnega medija, zato je bolj izpostavljen negativnim učinkom korozije.

Naprava z izvlečnim vretenom premika vreteno in zapiralo z vrtenjem navojne puše, pri čemer se zgornji del vretena izvleče navzgor. Prednost takšne konstrukcije je, da zunanje okolje ne vpliva na pogonski sklop.

Zapiralne lopute se razlikujejo po izvedbi zapiral na dva tipa. Klinaste imajo zapiralo s tesnilnimi površinami, ki so pod določenim kotom druga proti drugi. Prav tako so izdelane z zgibnim zapiralom, ki ga sestavljata dva diska in trdni klin. Vzporedne lopute imajo zapiralo, ki ga sestavljata dva diska, med katerima je distančni klin.

Lopute dušilnega tipa se pogosto uporabljajo zaradi svoje preprostosti in zanesljivosti. Dušilka gladko uravnava pretok plina, ki teče skozi njo.

Za plinovode, zasnovane za tlak do 0,6 MPa, se uporabljajo zapiralne lopute iz sive litine, za plinovode, v katerih se uporablja tlak nad 0,6 MPa – iz jekla.

Kakšne prednosti loput lahko opazimo v primerjavi z drugo zaporno armaturo? V odprtem položaju je upor pretoka zanemarljiv, poleg tega ni zasukov plinske sredine. Lopute imajo majhno gradbeno dolžino. Preproste so za vzdrževanje in omogočajo gibanje plina v katero koli smer.

V tej kategoriji lahko posebej izpostavimo lopute. Spadajo med zaporno-regulacijsko opremo, s katero se uravnava pretok plina, prav tako pa je mogoče prekiniti njegovo dovajanje v plinovodu. Lopute so sestavljene iz ohišja, zapiralnega diskovnega organa in pogonske gredi.

Lopute je mogoče uporabljati v širokem temperaturnem območju ali območju tlakov medija. Imajo preprosto konstrukcijo, majhno maso in nizko porabo kovine. Lopute imajo majhno gradbeno dolžino in minimalno število elementov. Njihova velika prednost – dostopna cena.

Tlak na sodobnih plinovodih spremlja množica občutljivih senzorjev, ki beležijo najmanjša odstopanja in posredujejo informacije o njih na nadzorno ploščo dispečerju.

Čemu služijo ventili?

Poleg zgoraj naštetih naprav k zaporni armaturi spadajo tudi krani in ventili, potrebni za hitro priključitev/odklop naprave ali uravnavanje pretoka delovnega medija. Te dele glede na obliko zapirala lahko razdelimo na krogelne, valjaste in stožčaste.

Da bi dosegli višjo stopnjo tesnjenja v kranu, se med tesnilne površine pod tlakom vnese posebno konzistentno mazivo. To se napolni v votli kanal v zgornjem delu in se z zategovanjem vijaka potiska skozi kanale v obstoječo režo med čepom in ohišjem.

V ohišju krana deluje kot zapiralni element krogla, v zapiralu pa je izdelana skoznja odprtina, katere premer se ujema s premerom plinovoda.

Čep se nekoliko dvigne navzgor, reža se poveča in omogoči lahko obračanje. Medeninasto tesnilo in krogelni ventil preprečujeta iztiskanje maziva in posledično uhajanje plina.

Poleg pip, ki potrebujejo mazanje, se v plinovodih uporabljajo preproste vrtljive pipe. Lahko jih razdelimo na natezne, tesnilne, samotesnilne. Lahko jih namestimo na nadzemne plinovode, notranje objektne plinovode, na pomožne vode (na izpihovalne plinovode itd.).

Zbiralniki kondenzata in kompenzatorji

Za zbiranje in odstranjevanje vode in kondenzata na nižjih nivojih plinovodov se vgradijo zbiralniki kondenzata.

Lahko so različnih kapacitet: večja kapaciteta je potrebna, če ima transportirani plin visoko vlažnost, manjša je primerna za transport suhega plina. Poleg tega se glede na velikost tlaka delovnega medija zbiralniki kondenzata razlikujejo na naprave nizkega, srednjega in visokega tlaka.

Naprave nizkega tlaka – so posoda s palčno cevko, speljano pod plinski pokrov. Cevka se konča z nastavkom in čepom. Skozi njo se odstranjuje kondenzat, meri tlak, izpihuje plinovod.

Naprave srednjega in visokega tlaka so dodatno opremljene z eno zaščitno cevko in pipo na notranjem dvižnem vodu. Na vrhu dvižnega voda je odprtina za izenačevanje tlaka delovnega medija v ohišju in v dvižnem vodu. Brez odprtine bi kondenzat pod tlakom plina napolnil dvižni vod, kar bi lahko povzročilo njegovo zlom pri nizkih temperaturah.

Plinski zbiralnik kondenzata bo omogočil odstranitev vode in kondenzata iz plina, ki se transportira po plinovodnem sistemu. Ta naprava je še posebej pomembna v zimskem obdobju.

Pod vplivom tlaka plina se izvaja avtomatsko črpanje kondenzata. Ko je pipica zaprta, plin deluje proti kondenzatu in ta polzi navzdol. Ko se pipica odpre, kondenzat dvigne na površje.

Pri obratovanju plinovodov lahko temperaturna razlika doseže več stopinj. Tako velika sprememba lahko povzroči napetost v več deset MPa. Zato je za zagotovitev normalnega delovanja plinovoda potrebno uporabiti kompenzatorje. Lahko so lečasti, U-obliki, liroobliki itd.

Plinski kompenzator tlaka bo podaljšal življenjsko dobo plinskega cevovoda. Pri nameščanju take naprave je treba upoštevati nominalni in največji tlak plina v sistemu.

Bolj razširjena sta lečni in mehovi kompenzatorja. Kompenzatorja v obliki črke P in v obliki lire se izdelujeta iz upognjenih, pogosto brezšivno vlečenih cevi. Njuna glavna pomanjkljivost – velike dimenzije. Na cevovodih v gorskih in seizmično nevarnih območjih se vgrajujejo gumijano-tkaninske naprave, ki lahko sprejemajo deformacije tako v vzdolžni kot v prečni smeri.

Spojna armatura plinovodov

Med montažo plinovoda lahko nastane potreba po spojitvi cevi iz različnih materialov ali različnih premerov. V tem primeru se v omrežje vgradi spojni prirobniški element – pomožni deli za stikovanje.

V to kategorijo armature spadajo prirobniški adapterji, objemke, zamaški, spojne mufe, odvodi, križni kosi, T-členi, skratka deli, v katerih konstrukciji ni predvidenega zaporno-regulacijskega mehanizma.

Spojna armatura bo potrebna, če nastane potreba po povezovanju cevi iz različnih materialov, odsekov cevovodov različnih premerov, pa tudi pri zavojih in razvejitvah.

Za razvejanje plinovoda služita T-člena in odvoda. Vgrajujeta se v primerih, ko cev pride do razdelilnega odseka za neko naselje, vendar to naselje ni končno.

S pomočjo regulacijske armature se cevovod razdeli in del transportiranega plina odide v naselje, drugi del pa se transportira naprej.

Jekleni T-členi se izdelujejo iz različnih vrst jekla. Uporabljajo se lahko praktično v katerem koli delovnem okolju. Zagotavljajo visokokakovostno povezavo cevi in imajo dobro tesnost.

InstrumentiKIPiAv plinovodnih sistemih

Poleg vsega zgoraj naštetega se v plinovodnih sistemih uporabljajo številne naprave KIPiA (kontrolno-merilni instrumenti in avtomatika).

Poleg plinske armature se na plinovodih vgrajuje KIPiA. To omogoča stalno spremljanje stanja opreme in poteka tehnološkega procesa, prav tako pa tudi pravočasno odkrivanje pred- in izrednih situacij.

Najbolj iskane naprave, ki se uporabljajo v plinskih sistemih, so:

• javilniki plina;
• oprema za zasilni izklop dovodnega plina;
• oprema za merjenje prostornine pretečenega plina;
• elektronski regulatorji pretečene prostornine plina;
• avtonomni napajalni bloki;
• plinski ventili za avtomatizacijo različnih procesov in optimizacijo delovanja cevovodov;
• plinski regulatorji za uravnavanje prostornine medija, ki prehaja skozi določen odsek cevovoda.

Takšne naprave so visokotehnološka oprema, ki se uporablja v najrazličnejših pogojih.

Značilnosti izbire armature in opreme

Pri izbiri armature za plinske cevovode je treba posebej skrbno upoštevati kemijske in fizikalne lastnosti materiala, iz katerega je izdelana.

Najbolj zahtevana materiala za izdelavo plinske armature sta litoželezo in jeklo. To je povezano z zahtevami po višji ravni trdnosti in zanesljivosti. Polimerni elementi, ki so odlično primerni za vodovode, tukaj niso uporabni, poleg tega jih je lahko poškodovati.

Jeklo je najbolj priljubljen material za izdelavo plinske armature. Takšna oprema ima dostopno ceno in visoko trdnost.

Strokovnjaki ne priporočajo uporabe opreme s tesnilnimi vložki iz brona na plinskih cevovodih. To je povezano s tem, da je v sestavi utekočinjenega naftnega plina prisoten vodikov sulfid, ki lahko negativno vpliva na bron in bakrove zlitine.

Zaključki. Koristen video na to temo.

O tem, kako se izvaja tehnično vzdrževanje zaporne armature na plinovodu, lahko izveste iz naslednjega videoposnetka:

O konstrukcijskih značilnostih klinastih in cevnih zapornih ventilov bo govora v tem videoposnetku:

Vsi plinski cevovodi spadajo med objekte povečane nevarnosti, zato je treba k izbiri plinske armature in opreme pristopiti z vso resnostjo in se po potrebi posvetovati s strokovnjaki. Samo kakovostna plinska zaporna armatura lahko zagotovi udobje vzdrževanja, hitrost popravil in visoko tesnost vozlišč cevovoda.

Če imate vprašanja v zvezi s temo članka ali lahko dopolnite naše gradivo z zanimivimi informacijami, prosimo, pustite svoje komentarje v spodnjem bloku.