1

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Stacje gazowe

Maciej Chaczykowski
Zakład Systemów Ciepłowniczych i Gazowniczych
Wydział Inżynierii Środowiska
Politechnika Warszawska

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Definicja

Stacja gazowa

jest to zespół urządzeń

technologicznych wraz z ewentualnymi
budynkami i instalacjami pomocniczymi,
służących do rozdziału, redukcji ciśnienia oraz
pomiaru ilości przepływającego gazu. Stacja
gazowa może spełniać jedno, dwa lub wszystkie
z ww. zadań jednocześnie.

2

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Funkcje

•

rozdział gazu na poszczególne kierunki zasilania z jednego lub kilku

gazociągów wlotowych,

•

zapewnienie ciągłości i niezawodności pracy poprzez wprowadzenie ciągów

rezerwowych (co najmniej jeden na każdy kierunek zasilania),

•

kontrola pracy stacji przy pomocy aparatury kontrolno-pomiarowej,

•

pomiar i rozliczenie ilości przepływającego gazu za pomocą urządzeń

pomiarowych,

•

filtracja gazu na filtrach, w celu zapobieżenia uszkodzeniom oraz

nadmiernemu i przedwczesnemu zużyciu urządzeń stacji,

•

zapewnienie możliwości napraw i demontażu poszczególnych urządzeń

stacji przez ich odcięcie armaturą zaporową,

•

ewentualne nawanianie gazu na poszczególne kierunki zasilania poprzez

zastosowanie odpowiednich urządzeń nawaniających,

•

umożliwienie oczyszczania lub inspekcji gazociągów przy pomocy tłoków

poprzez zainstalowanie odpowiednich śluz do zapuszczania i odbioru tłoka.

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Podział i zadania stacji

•

I stopnia o ciśnieniu wylotowym do 0,5 MPa,

•

II stopnia o ciśnieniu wylotowym do 10 kPa.

Zadania stacji:
•

podgrzewanie gazu przed redukcją jego ciśnienia za pomocą podgrzewaczy,

•

redukcja ciśnienia gazu za pomocą reduktorów,

•

filtracja gazu w filtrach

•

zabezpieczenie przed nadmiernym spadkiem lub wzrostem ciśnienia gazu poprzez
zastosowanie zaworów szybkozamykających oraz zaworów wydmuchowych,

•

zapewnienie możliwości napraw i demontażu armatury przez ich odcięcie armaturą
zaporową,

•

zapewnienie ciągłości pracy stacji poprzez ewentualne wprowadzenie ciągu
rezerwowego,

•

kontrola pracy stacji za pomocą aparatury kontrolno-pomiarowej,

•

pomiar strumienia i ilości przepływającego gazu za pomocą gazomierzy.

3

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Podstawowe układy

technologiczne stacji

•

Układy filtracyjne – składajace sie najczesciej z zespołu filtrów lub
filtroseparatorów

•

Układy pomiarowe – w zależności od konfiguracji stacji montowane są na
gazociagach dolotowych do stacji i wylotowych ze stacji,

•

Układy regulujące – mają za zadanie ustalenie odpowiedniego przepływu
gazu na poszczególne kierunki oraz ograniczyć ciśnienie wylotowe do
dopuszczalnego maksymalnego ciśnienia roboczego danego gazociągu
wylotowego.

•

Układy zabezpieczające – których zadaniem jest zabezpieczenie
prawidłowego pracy stacji, tzn.: zabezpieczenie przed wzrostem ciśnienia
powyżej dopuszczalnego, zabezpieczenie przed przeciążeniem gazomierzy
i filtrów gazu, zabezpieczenie przed skokowym wzrostem przepływu przy
przełączaniu kierunków zasilania o różnym ciśnieniu dolotowym.

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Wyposażenie stacji

• przewody gazowe i armatura zaporowa,
• odwadniacze,
• urządzenia do nawaniania gazu,
• podgrzewacze gazu,
• filtry od oczyszczania gazu z zanieczyszczeń mechanicznych,
• urządzenia zabezpieczające,
• aparatura kontrolno-pomiarowa do pomiaru objętości, ciśnienia i

temperatury przepływającego gazu,

• urządzenia telemechaniki,
• inne urządzenia i instalacje pomocnicze w zależnosci od specyfiki

stacji.

4

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Przygotowanie gazu do

redukcji ciśnienia

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Przekrój filtra typu VPF

firmy Union

5

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Filtroseparator

źr.: Union Sp. z o.o.

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Skuteczność (sprawność) w

zależności od wielkości cząstek

źr.: Union Sp. z o.o.

6

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Rodzaje

wymienników ciepła

a) współprądowy,
b) przeciwprądowy,
c) krzyżowy,
d) równoległy mieszany,
e) krzyżowy mieszany

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Podgrzewacz gazu firmy Union

7

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Podgrzewacz gazu firmy Gazomet

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Urządzenia zabezpieczających

instalacji podgrzewania gazu

Zabezpieczenia, po stronie

Gazu

Czynnika grzejnego

konstrukcyjne

wydmuch

wydmuch

odcięcie

przepływu

Podwyższona

wytrzymałość

na nadciśnienie

SBV

System otwarty

lub SBV,

zalecenie

dodatkowej

kontroli wycieku

gazu

SAV na

zasilaniu

i powrocie

8

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Zabezpieczenia instalacji podgrzewania

gazu wg. DVGW Markblatt G 499

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Wydmuchowy zawór upustowy

bez membrany (typ RMG 873)

9

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Współczynnik Joule’a-Thomsona

gaz wysokometanowy

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Współczynnik Joule’a- Thomsona

gaz zaazotowany

10

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Ciepło właściwe przy stałym

ciśnieniu, gaz wysokometanowy

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Ciepło właściwe przy stałym

ciśnieniu, gaz zaazotowany

11

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktory ciśnienia gazu

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Elementy regulatora ciśnienia

Część regulacyjna

!"""""""""""""""""""""""""#"""""""""""""""""""""""""$

Część wykonawcza

!"""""""""#"""""""""$

Pilot +

Zespół membrany

+

Zawór dławiący

%"""""""""""&"""""""""""'

Reduktor sterujący

%"""""""""""""""""""""""""""""&"""""""""""""""""""""""""""""'

Główny zawór redukcyjny

12

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Schemat reduktora ciśnienia

bezpośredniego działania

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Schemat blokowy reduktora

bezpośredniego działania

13

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Schemat reduktora ciśnienia

pośredniego działania

przewody
impulsowe

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Schemat blokowy reduktora

ciśnienia pośredniego działania

14

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor pośredniego działania ze

sterowaniem bez wspomagania

ogranicznik
przepływu

zawór membranowy

p

st

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor RR 16 firmy Rombach

15

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor RR 133 z przełożeniem

dźwigniowym firmy Rombach

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor serii MN firmy Tartarini

16

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor serii B/240 firmy Tartarini

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor RR 100

firmy Rombach

17

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor serii 332 z pilotem

serii 610 firmy RMG

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Pilot serii 610 firmy RMG

18

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor Reflux 819 firmy

Pietro Fiorentini

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor typu 310A firmy Fisher

/ (typ FL firmy Tartarini)

19

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Trójpoziomowy regulator ciśnienia

serii 658 So firmy RMG

p

max

p

min

p

wyj

p

w

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor typu 339A firmy Fisher

20

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Trójpoziomowy regulator ciśnienia

serii 638 firmy RMG

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor typu Axial Flow

firmy IGA

21

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor typu Aperflux 851

firmy Pietro Fiorentini

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Reduktor typu CLX

firmy Tartarini

22

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Nomogram do odczytu wartości k

g

źr. RMG Booklet

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Nomogram do określania prędkości

przepływu gazu w rurociągu

źr. Schlumberger Gas Book

23

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Wymagana pojemność odcinka

wylotowego

źr. Schlumberger Gas Book

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Wymagana pojemność odcinka

wylotowego

źr. Schlumberger Gas Book

24

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Nieodpowiedni/a
Odpowiedni/a
bardziej odpowiedni/a

Porównanie różnych konstrukcji

reduktorów ciśnienia gazu

Pośredniego działania

Typ reduktora

Charakterystyka pracy

Bezpośredniego

działania

grzybkowy membranowy

Dokładność regulacji

M

D

S

Przepustowość M

D

S

Stała opóźniająca M

S

D

zakupu M

D

S

Koszty

konserwacji M D D

Łatwość konserwacji

D

S

S

Praca przy małym przepływie

małej różnicy
ciśnień

dużej różnicy
ciśnień

Szczelność
odcięcia przy

niskiej
temperaturze

Zakres ciśnień wyjściowych

mechaniczne
(erozja gniazda)

Wrażliwość na
zanieczyszczenia

chemiczne

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Urządzenia zabezpieczające

przed wzrostem ciśnienia

25

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Urządzenia zabezpieczjące przed

nadmiernym wzrostem ciśnienia

• W przypadku gdy MOP

wej

przekracza MIP

wyj

, powinny

być stosowane urządzenia zabezpieczjące,
niedopuszczające do nadmiernego wzrostu ciśnienia
wyjściowego stacji

• MOP - maksymalne ciśnienie, przy którym sieć gazowa

może pracować w sposób ciągły w normalnych
warunkach roboczych (przy braku zakłóceń przepływu i
braku zakłóceń w pracy urządzeń)

• MIP - maksymalne ciśnienie, na jakie sieć gazowa może

być narażona w ciągu krótkiego okresu czasu,
ograniczone przez urządzenia zabezpieczające

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Urządzenia zabezpieczjące przed

nadmiernym wzrostem ciśnienia

•

Urządzenia powinny uniemożliwiać przekroczenie MIP,
stanowiącego iloczyn MOP i współczynnika:
1,15 gdy p > 4 MPa,
1,20 gdy 1,6 MPa < p <= 4 MPa,
1,30 gdy 0,5 MPa < p <= 1,6 MPa,
1,40 gdy 0,2 MPa < p <= 0,5 MPa,
1,75 gdy 0,1 MPa < p <= 0,2 MPa,
2,50 gdy p <= 0,1 MPa.

MIP

wyj

< P

t wytrz. wyj

26

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Urządzenia zabezpieczjące przed

nadmiernym wzrostem ciśnienia

• Zawory szybkozamykające
• Reduktory monitorujące
• Wydmuchowe zawory upustowe

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Jednostopniowy system zabezpieczeń

przed nadmiernym wzrostem

ciśnienia

27

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dwustopniowy system zabezpieczeń

przed nadmiernym wzrostem

ciśnienia

dla gazociągów wysokiego ciśnienia

o MOP>1,6MPa, tj. których

MOP

wej

–MOP

wyj

>1,6MPa

oraz

MOP

wej

>P

t wytrz. wyj.

wymagany jest podwójny układ zabezpieczający w celu

zwiększenia poziomu bezpieczeństwa.

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dwustopniowy system zabezpieczeń

przed nadmiernym wzrostem

ciśnienia

28

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Kryteria doboru urządzeń

zabezpieczających 1995-2001

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Podstawowy układ

zabezpieczeń 1989-1995

Trzystopniowy system składający się z zaworu szybkozamykającego i

dwóch wydmuchowych zaworów bezpieczeństwa:

1. Wydmuchowy zawór bezpieczeństwa I stopnia.
2. Zawór szybkozamykający.
3. Wydmuchowy zawór bezpieczeństwa II stopnia.
Przepustowość wydmuchowych zaworów bezpieczeństwa pierwszego

stopnia, zainstalowanych w trzystopniowym systemie zabezpieczeń,
i wydmuchowych zaworów bezpieczeństwa, umieszczonych w
jednostopniowym systemie zabezpieczeń powinna wynosić 5-25%
maksymalnej przepustowości reduktora.

Przepustowość wydmuchowych zaworów bezpieczeństwa drugiego

stopnia, zainstalowanych w trzystopniowym systemie zabezpieczeń,
i wydmuchowych zaworów bezpieczeństwa, umieszczonych w
jednostopniowym systemie zabezpieczeń powinna wynosić 100%
maksymalnej przepustowości reduktora.

29

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Jednostopniowy system zabezpieczeń przed

nadmiernym wzrostem

ciśnienia 1995-2001

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dwustopniowy system zabezpieczeń przed

nadmiernym wzrostem

ciśnienia

1995-2001

30

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Wydmuchowe zawory upustowe

Stosowanie wydmuchowych zaworów upustowych w układach
regulacji ciśnienia dopuszcza się w przypadku gdy:

• stacja zasila instalację odbiorczą o przerywanym poborze gazu

(częste zerowe pobory gazu),

• układ zabezpieczjący wyposażony jest w dwa zawory szybko

zamykające,

• orurowanie jest odcinane na wejściu i wyjściu, gdzie na skutek

wzrostu temperatury mogło by wzrosnąć ciśnienie gazu ponad
dopuszczalny poziom.

Przepustowość zaworu nie powinna przekraczać 2%

przepustowości ciągu redukcyjnego

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Budowa zaworu upustowego

źr.: RMG

31

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Zawory wydmuchowe

sterowane pilotem

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Zawór wydmuchowy sterowany

pilotem serii 850 firmy RMG

32

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Zawór szybkozamykający, zabezpieczający przed

nadmiernym wzrostem lub nadmiernym spadkiem ciśnienia

regulacja

membrana

przewód impulsowy

sprężyna regulacyjna

sprężyna regulacyjna

zatrzask

kulowy

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Zawór szybkozamykający z

zatrzaskiem kulowym

źr.: RMG

33

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Strzałka ugięcia sprężyny

regulacyjnej przy spadku ciśnienia

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Schemat zaworu szybkozamykającego

sterowanego pilotem

przewód
impulsowy

34

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Zawór szybkozamykający

sterowany pilotem

źr.: RMG

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Zamknięcie zaworu przy

wzroście ciśnienia

źr.: RMG

35

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Budowa mechanizmu zatrzasku

kulowego

źr.: RMG

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Budowa mechanizmu zatrzasku

kulowego

źr.: RMG

36

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dwustopniowy układ zabezpieczeń z

reduktorem monitorem pasywnym

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dwustopniowy układ zabezpieczeń z

reduktorem monitorem aktywnym

37

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dwustopniowy układ zabezpieczeń z reduktorem

monitorem aktywnym Cronos firmy Tartarini

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dwustopniowy układ zabezpieczeń z reduktorem

monitorem aktywnym serii 505 firmy RMG

38

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Dwustopniowy układ zabezpieczeń z reduktorem

monitorem aktywnym serii 512 firmy RMG

Maciej Chaczykowski

Warsaw University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Heating and Gas Systems Department

Kryteria oceny przydatności

urządzeń zabezpieczających

Rodzaj urządzenia zabezpieczającego

Kryterium oceny

Zawór

szybko

zamykający

Wydmuchowy

zawór

upustowy

Układ

monitorowy

bierny

Układ

monitorowy

aktywny

Odcina dopływ gazu

Tak

Nie

Nie

Nie

Powoduje upust gazu do

atmosfery

Nie Tak Nie Nie

Obniża przepustowość reduktora

Nie

Nie

Tak

Tak

Pracuje w sposób ciągły podczas

bezawaryjnej pracy ciągu

Nie Nie Nie Tak

Wymaga niezwłocznego

podjęcia działań serwisowych

Tak Tak Nie Nie

Układ monitorowania jest w

stanie wykryć uszkodzenie lub

częściowe uszkodzenie układu

zabezpieczającego

Nie Nie

Być może Tak

Układ monitorowania jest w

stanie wykryć uszkodzenie

reduktora i aktywną pracę

układu zabezpieczającego

Tak Tak Tak Tak