API

Ogólne zasady projektowania instalacji gazowej

Każdą instalację gazową należy wykonać na podst. projektu budowlanego instalacji gazowej. Projekt techniczny instalacji gazowej stanowi postawę do wystąpienia o pozwolenie na budowę instalacji gaz. do odpowiedniego terenowo jednostki nadzoru budowlanego.

Przy remoncie i przebudowie instalacji gaz. konieczne jest również pozwolenie na budowę.

Dla każdej instalacji gaz przewidzianej do podłączenia do dystrybucyjnej sieci gazowej należy uzyskać od dostawcy gazu zapewnienie pewności dostaw oraz warunków przyłączenia.

Dokument ten zawiera:

• informację o przebiegu najbliższych gazociągów dystrybucyjnych oraz określa optymalne miejsce przyłączenia do sieci gazowej

• podaje ciśnienie i skład chemiczny doprowadzonego gazu

• określa system pomiaru zużycia gazu z zapewnieniem że będzie dostarczał gaz w określonej ilości m3 zapewniającej prawidłowe działanie urządzeń gazowych zamontowanych w instalacji gazowej

Projektowanie instalacji gazowej przebiega w następującej kolejności:

1. wyrysowanie przebiegu instalacji gazowej na planie budynku na poszczególnych kondygnacjach z zaznaczeniem przewodów wentylacyjnych i spalinowych przewidzianych do współpracy z projektowanymi urządzeniami gazowymi

2. narysowanie rozwinięcia aksonometrycznego instalacji gazowej z podaniem długości odcinków i przepływu gazu na poszczególnych odcinkach

3. określenie szczytowego poboru gazu w budynku oraz na poszczególnych odcinkach instalacji gazowej

4. obliczenie średnicy każdego odcinka instalacji gazowej w celu uzyskania zaleconego spadku ciśnienia w całej instalacji w zależności od jej przeznaczenia

5. Okres ważności uzgodnienia projektu instalacji gazowej upływa z dniem utraty ważności zapewnienia dostawy gazu lub warunków technicznych przyłączenia instalacji gazowej do dystrybucyjnej sieci gazowej

ODBIÓR INSTALACJI GAZOWEJ

W czasie odbioru instalacji gazowej wykonawca musi przedstawić oryginały następujących dokumentów:

1. pozwolenie na budowę instalacji gazowej wydane przez właściwy organ administracji państwowej

2. dziennik budowy

3. wymagane uprawnienia do wykonywania instalacji gazowych

4. dokumentację techniczną instalacji gazowej wraz z naniesionymi zmianami dokonanymi podczas budowy

5. protokoły wykonanych prób i badań instalacji gazowej

6. opinię zakładu kominiarskiego ze stwierdzeniem prawidłowości wykonania podłączeń przewodów spalinowych oraz drożności przewodów spalinowych

7. certyfikaty bezpieczeństwa zainstalowanych urządzeń spalinowych

8. warunki techniczne dostawy gazu

9. komplet instrukcji obsługi wszystkich urządzeń zamontowanych w instalacji gazowej

Minimalna odległość dolnej krawędzi szafki gazowej od powierzchni gruntu wynosi 50 cm.

Przyłącze jest to odcinek przewodu łączący gazociąg dystrybucyjny z kurkiem głównym instalacji włącznie.

Kurek główny jest to urządzenie do odcinania instalacji gazowej od dystrybucyjnej sieci gazowej.

Przepisy dotyczące instalacji gazowych reguluje Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa 14.12.1994 wraz ze zmianami w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Przepisy te zostały ogłoszone w Dz. U. z 1995r poz. 46.

Gaz z sieci dystrybucyjnej doprowadzony do zewnętrznej ściany budynku nie może mieć ciśnienia wyższego niż 400 kPa.

Instalacja gazowa w budynkach wysokich lub wysokościowych może być doprowadzona wyłącznie do pomieszczeń technicznych usytuowanych w piwnicy na I bądź ostatniej kondygnacji.

Budynki niskie w przypadku braku przyłączenia ich do stacji gazowej mogą być zasilane ze zbiorników gazu płynnego lub baterii butli umieszczonych na zewnątrz budynku.

W budynkach mieszkalnych mających instalację gazową zasilaną z dystrybucyjnej sieci gazowej podłączenie ich do zasilania LPG jest zabronione.

Instalacja gazowa przyłączona do sieci gazowej wykonanej z rur stalowych musi być zabezpieczona przed wpływami prądów błądzących.

Budynek zasilany z dystrybucyjnej sieci gazowej lub lokalnej sieci LPG lub innych zewnętrznych źródeł zasilania musi mieć zainstalowany na przyłączu kurek główny umożliwiający odcięcie instalacji gazowej od instalacji zasilającej.

Kurek główny musi być zainstalowany na zewnątrz budynku w wentylowanej szafce przy ścianie lub w odległości <5m od budynku w miejscu łatwo dostępnym zabezpieczonym przed wpływami atmosferycznymi, uszkodzeniami mechanicznymi oraz dostępem osób niepowołanych.

Odległość kurka głównego w zabudowie jednorodzinnej i zabudowie zagrodowej <10m.

W budynkach o charakterze monumentalnym i zabytkowym dopuszcza się instalowanie zaworu głównego w miejscach łatwo dostępnych z zewnątrz nie będących pomieszczeniami, np. podcienia, niezamykane bramy. Odleglość kurka głównego od powierzchni terenu krawędzi okien, drzwi, oraz innych otworów w budynku musi wynosić co najmniej 0,5 m.

W uzasadnionych przypadkach wynikających z rozwiniętej architektury, np. budynki wieloklatkowe, może być zainstalowany więcej niż jeden kurek główny ale w tych przypadkach instalacje zasilane z jednego przyłącza nie mogą być połączone z instalacjami zasilanymi z innego przyłącza, a fakt zastosowania kilku kurków głównych musi być uwidoczniony na tabliczce znamionowej każdego kurka.

W przypadku zasilania instalacji gazowej z sieci dystrybucyjnej o średnim ciśnieniu za urządzeniami redukcyjnymi należy zainstalować kurek odcinający który może pełnić również funkcję zaworu głównego.

Przepis ten stosuje się także w przypadku jeżeli urządzenie redukcyjne połączone jest w jeden zespół z gazomierzem. Urządzenie redukcyjne można instalować WYŁĄCZNIE na zewnątrz budynku i powinny być instalowane w szafkach zabezpieczonych przed dostępem osób niepowołanych.

Punkt redukcyjny powinien składać się z armatury zaporowej, reduktora, filtra przeciw pyłowego, zaworu upustowego o przepuszczalności 2 - 5% przepustowości reduktora. Reduktor, zawór szybko zamykający i zawór upustowy oraz filtr mogą być połączone ze sobą w jednym korpusie.

W skład Punktu Redukcyjnego mogą wchodzić manometry do pomiaru ciśnień wejściowych i wyjściowych oraz gazomierz do pomiaru strumienia objętości gazu.

Punkt Redukcyjny powinien być instalowany w szafce umieszczanej na zewnątrz budynku i pod żadnymi warunkami nie może być instalowany wewnątrz.

Odległość Punktu Redukcyjnego od najbliższych krawędzi drwi, okien lub innych otworów w budynku musi wynosić co najmniej 0,5 m dla reduktora o strumieniu objętości gazu do 10 m³/h oraz 1 m dla Q> 10 m³/h.

W czasie budowy gazociągu dystrybucyjnego wykonuje się przyłącza do istniejących lub projektowanych budynków. Przyłącza wykonuje się również w czasie eksploatacji gazociągów dystrybucyjnych lecz ze względu na niebezpieczeństwo wybuchu ten rodzaj przyłączy może być wykonywany wyłącznie przez dostawcę gazu.

Przyłącze gazowe powinno być w miarę możliwości prowadzone w linii prostej prostopadłej do granicy działki możliwie najkrótszą drogą z zastosowaniem wymaganych odległości w stosunku do innych instalacji budynku.

W praktyce stosuje się następujące minimalne średnice przyłączy:

• przyłącze niskiego ciśnienia 40 mm

• przyłącze średniego ciśnienia dla jednorodzinnych i zagrodowych 20 mm

• przyłącze dla jednorodzinnych w zabudowie bliźniaczej 25 mm

• przyłącze w odległości > 50 m do budynku jednorodzinnego - 25 mm

Instalacja gazową nazywamy układ przewodów gazowych doprowadzających gaz do przyboru gazowego wraz z gazomierzem i zaworami odcinającymi jak również przewodami odprowadzającymi spaliny z urządzeń spalających gaz. Przewody instalacji gazowych mogą być wykonane z rur stalowych spełniających wymagania odpowiednich norm lub rur miedzianych spełniających normy europejskie dopuszczające stosowanie rur miedzianych w roli przewodów gazowych.

PN-74/H 74-200

PN-80/H 74 219

PN-79/H 74 244

Wysokość pomieszczeń technicznych i gospodarczych w których można prowadzić przewody instalacji gazowej nie powinna być niższa niż 2,2 m a w budynkach jednorodzinnych 2,0 m.

Wysokość przejść pod przewodami instalacji gazowej powinna wynosić w świetle co najmniej 1,9 m.

Piwnica jest to część budynku w której poziom podłogi ze wszystkich stron znajduje się poniżej poziomu przylegającego terenu.

Suterena to cześć budynku zawierająca pomieszczenia użytkowe w których poziom podłogi w części lub całości znajduje się poniżej przyległego terenu lecz przynajmniej od strony jednej ze ścian z oknem poziom podłogi znajduje się na głębokości nie większej niż 0,9 m w stosunku do przylegającego terenu.

Właściciel lub zarządca budynku jest obowiązany użytkować obiekt zgodnie z jego przeznaczeniem, utrzymywać go w należytym stanie technicznym i estetycznym.

Obiekty budowlane w czasie ich eksploatacji muszą być poddane przez właściciela lub zarządcę okresowej kontroli co najmniej raz w roku polegającej na sprawdzeniu stanu technicznej sprawności:

• instalacji gazowych oraz przewodów kominowych w tym dymowych, spalinowych i wentylacyjnych

Kontrole stanu technicznego instalacji gazowych mogą przeprowadzić jedynie osoby posiadające kwalifikacje wymagane przy wykonywaniu dozoru lub usług w zakresie naprawy lub konserwacji instalacji gazowych. Wymagane kwalifikacje określone są w przepisach szczególnych.

Instalacja gazowa składa się z:

• przyłącza - odcinek od gazociągu dystrybucyjnego do kurka głównego

• kurek główny który może być usytuowany wraz z gazomierzem w zewnętrznej szafce naściennej

• przewód gazowy rozdzielczy - odcinek poziomy między kurkiem a pionem gazowym

• pion gazowy - pionowy odcinek przewodu dostarczający gaz w poszczególne kondygnacje

• przewody użytkowe - doprowadzające gaz od pionu do urządzeń gazowych

Każdy pion gazowy i każdy przewód doprowadzający gaz do gazomierza oraz od gazomierza do urządzeń gazowych musi być zabezpieczony w kurek odcinający.

W przypadku zasilania gazem budynków wieloklatkowych dopuszcza się stosowanie zaworów głównych dla dwóch klatek. Instalacje gazowe w klatkach zasilanych z oddzielnych kurków głównych nie mogą być ze sobą połączone.

Podstawowym sposobem instalowania kurka gazowego jest montaż w metalowej wentylowanej szafce na zewnętrznej ściance budynku 0,5 m nad poziomem terenu i 0,5 m od krawędzi drzwi i okien budynku. Jeżeli istnieją przeszkody techniczne w zainstalowaniu kurka głównego w wymieniony sposób, dopuszcza się instalację zaworu głównego w szafkach wolnostojących umieszczonych min 0,5 nad poziomem terenu i w odległości max 5 m od zewnętrznej ściany budynku.

Niedopuszczalne jest instalowanie zaworu głównego w pomieszczeniach wewnątrz budynku oraz studzienkach przed budynkiem.

W pomieszczeniach mieszkalnych prowadzimy w miejscach łatwo dostępnych i nie narażonych na wilgoć.

Przewody instalacji gazowej prowadzimy na powierzchni ścian w odległości min. 10 cm od innych instalacji a na skrzyżowaniach w odległości min. 2 cm.

Odcinki poziome mocujemy do ścian uchwytami metalowymi w przypadku przewodów stalowych w odstępach nie większych niż 3m.

Jeżeli nie ma możliwości technicznej dopuszcza się poprowadzenie poziomych instalacji gazowych przez mieszkalne, pralnie, kotłownie, pojedyncze garaże, jednak pod warunkiem wykonania przewodów z rur bez szwu łączonych wyłącznie przez spawanie.

Zabrania się prowadzenia instalacji gazowej w szybach wind, kanałach zsypu na śmieci, kanałach kominowych i wentylacyjnych pod podłogą oraz nad stropami ostatnich kondygnacji użytkowych budynku.

Jeżeli instalacja gazowa zasilana jest gazem cięższym od powietrza zabrania się prowadzenia instalacji gazowej w pomieszczeniach powyżej poziomu terenu.

Gazowe piony można instalować w klatkach schodowych, kondygnacjach w przedpokojach w odległości co najmniej 0,6 m od urządzeń elektrycznych lub jeśli nie można spełnić tego warunku należy zastosować przegrodę z materiału niepalnego.

W przypadku kiedy nie ma innej możliwości dopuszcza się zainstalowanie pionów gazowych w kuchniach niemieszkalnych, łazienkach szybach instalacyjnych lecz wyłącznie dla gazów lżejszych od powietrza.

Zabrania się prowadzenia pionów gazowych w szybach wind, zsypach na śmieci, kanałach wentylacyjnych i kominowych.

Zabrania się również używania pionów gazowych jako pionów uziemiających, przewodów bezpieczeństwa lub instalacji odgromowej.

Kurki odcinające montuje się na poziomych odcinkach, zainstalowane na wysokości co najmniej 70 cm do podłogi.

Zabrania się instalowania kurków odcinających w miejscach niedostępnych dla ich użytkowników.

Przejścia przewodów przez ściany, murowane przegrody oraz stropy budynku należy wykonywać wyłącznie w rurach ochronnych które powinny wystawać ponad płaszczyznę przejścia z każdej strony o 10 mm.

Zabrania się przeprowadzania przewodów przez przeszkodę konstrukcyjną bez rur ochronnych.

Instalacje gazowe wykonuje się z rur stalowych łączonych ze sobą przy pomocy spawania. Dopuszcza się też stosowanie połączeń gwintowych do przyłączania armatury, przyrządów gazowych i licznika gazowego.

Rury instalacyjne miedziane o średnicy zewnętrznej nie przekraczającej 54 mm mogą być stosowane do wykonywania instalacji gazowych wyłącznie w budynkach niskich.

Miedziane przewody instalacji gazowej należy prowadzić po wewnętrznej powierzchni ścian z zastosowaniem specjalnych uchwytów mocujących.

Rury miedziane stosowane na przewody gazowe muszą być wykonane z miedzi odtlenionej o zawartości czystej miedzi 99,9 % z dodatkiem fosforu. Powinny spełniać normy Unii Europejskiej opracowane na podstawie norm niemieckich DIN 1786, DIN 1787.

Rury spełniające w/w wymagania posiadają atest Instytutu Górnictwa Nafty i Gazu w normie NGT/149/94.

Instalacje gazowe z rur miedzianych mogą wykonywać jedynie monterzy po odbytym szkoleniu specjalistycznym posiadający uprawnienia wydane przez Okręgowy Zakład Gazowniczy.

Przewody gazowe wykonane z rur miedzianych mogą być łączone jedynie lutem tzw. twardym tzn. lutem miedzianym.

Lut twardy posiada temperaturę spływania powyżej 650 st C, co oznacza że nie wolno stosować lutu miękkiego (cyna).

Przy stosowaniu rur miedzianych należy stosować wyłącznie uchwyty zalecane przez producentów rur miedzianych. Niedopuszczalne jest stosowanie słabych uchwytów mocujących do miedzianych przewodów instalacji gazowej.

Uchwyty instalacji gazowej muszą być zaprojektowane i zamontowane w taki sposób aby zapewnić odpowiednie mocowanie przewodów gazowych nawet w wyniku pożaru.

Każdy prosty odcinek instalacji gazowej powinien posiadać uchwyty minimum w dwóch punktach. Przewodów instalacji gazowej nie należy prowadzić przez pomieszczenia mieszkalne oraz przez pomieszczenia których sposób użytkowania mógłby spowodować naruszenia stanu technicznego instalacji.

Jeżeli nie ma innych możliwości prowadzenia instalacji gazowej dopuszcza się prowadzenie przez pomieszczenia mieszkalne pod warunkiem zastosowania rur miedzianych łączonych lutem twardym lub rur stalowych bez szwów łączonych wyłącznie przez spawanie.

Odległości między przewodami instalacji gazowej a przewodami innych instalacji powinna być tak aby były możliwe naprawy i konserwacje przewodów instalacji gazowej.

Poziome odcinki instalacji gazowej powinny być usytuowane w odległości co najmniej 10 cm powyżej przewodów instalacji elektrycznej, jeżeli użytkowany gaz jest lżejszy od powietrza 10 cm poniżej jeżeli użytkowany gaz jest cięższy od powietrza.

Przewody instalacji gazowej krzyżujące się z przewodami innych instalacji powinny być od nich oddalone o co najmniej 2 cm.

Odcinki przewodów instalacji gazowych wychodzące poza obrys budynku i położone poniżej poziomu terenu muszą spełniać wymagania dotyczące dystrybucyjnych sieci gazowych.

Trasa przewodów instalacji gazowej powinna być tak zaprojektowana aby umożliwić samokompensację wydłużeń cieplnych przewodów instalacji.

Wszelkie przejścia przewodów instalacji gazowej przez ściany stropy budynku muszą być wykonane w rurach ochronnych o większej średnicy zapewniających swobodę ruchów przewodu instalacji gazowej

Instalacja gazowa powinna być odporna również na dopuszczalne odkształcenia występujące przy osiadaniu budynku jak również związane z możliwością przemieszczeń w elementach konstrukcji budynku związanych z mikrowstrząsami.

Przewody instalacji gazowej w piwnicach i suterenach należy prowadzić n powierzchni ścian, natomiast w kondygnacjach mieszalnych dopuszcza się prowadzenie instalacji gazowej w odpowiednio zaprojektowanych bruzdach które mogą być osłonięte nie uszczelnionymi ekranami.

PROJEKTOWANIE I BUDOWA GAZOCIĄGÓW

Projektowanie gazociągów przesyłowych

Tranzytowe dzielimy na:

• gazociągi proste - mające na całej swej długości taką samą średnicę, nie mające odgałęzień na trasie ani nie zasilanie dodatkowym źródłem gazu ze złóż znajdujących się na trasie

• o zmiennych średnicach. Buduje się wówczas gdy gaz ma być transportowany pod działaniem ciśnienia złożowego lub gdy ma być wtłaczany do gazociągu przez JEDNĄ STACJĘ SPRĘŻAREK zlokalizowanych na początku gazociągu.

• równoległe - buduje się w celu zwiększenia zdolności przepustowej i pewności pracy systemu. Wyróżnia się dwa rodzaje:

1. z równoległymi nitkami na całej długości

2. z równoległymi nitkami tylko na wybranych odcinkach w miejscach szczególnie narażonych dla zabezpieczenia ciągłości pracy systemu gazowniczego

• pierścieniowe - buduje się wokół dużych miast i dużych skupisk odbiorców przemysłowych. Zapewniają one równomierne i niezawodne zasilanie gazem dużych odbiorców. Jednocześnie stanowią pojemność magazynową w której akumuluje się pewna rezerwę gazu na okoliczność zwiększenia poboru gazu.

Projektowanie gazociągów tranzytowych wysokiego ciśnienia rozpoczynamy od wytyczenia trasy gazociągu. Na wybór przebiegu trasy mają wpływ następujące czynniki:

• zapotrzebowanie na gaz w rejonach przylegających do trasy gazociągu

• udokumentowane i perspektywiczne zasoby gazu w eksploatowanym złożu oraz koszty budowy i eksploatacji gazociągu

Wytyczając trasę gazociągu należy uwzględnić:

• długość trasy zakres koniecznych prac ziemnych i innych prac przygotowawczych koniecznych do budowy gazociągu

• fizyczno - chemiczne właściwości gruntu na trasie gazociągu

• rzeźbę terenu i warunki geotechniczne na trasie gazociągu

• ilość naturalnych i sztucznych przeszkód na trasie gazociągu

• możliwość użycia ciężkiego sprzętu przy budowie

• możliwość zrealizowania zaprojektowanych technologii zaprojektowanego gazociągu

Na podstawie obliczeń ustala się plan pracy gazociągu wydajność gazociągu oraz określa współczynnik oporów przepływu podczas eksploatacji gazociągu.

Objętościowe natężenie przepływu gazu (przepustowość gazociągu określana w nm³/dobę jest to max dobowe natężenie przepływu jakie można uzyskać utrzymując przez cały rok wszystkie przewidziane w projekcie wartości parametrów dla eksploatacji danego gazociągu.

Przepustowość danego odcinka gazociągu oblicza się ze wzoru:


, [nm³/d]

p₁, p₂ - ciśnienie absolutne w początkowym i końcowym punkcie odcinka [MPa]

D - średnica wewnętrzna gazociągu [mm]

L - długość odcinka [km]

∆ - gęstość gazu względem powietrza, gęstość powietrza = 1

T_śr - średnia temperatura przetłaczanego gazu [K]

λ - współczynnik oporów przepływu będący funkcją Re

Z_śr - średni współczynnik ściśliwości gazu

Wydajność gazociągu czyli objętość natężenia przepływu oblicza się ze wzoru:


, [nm³/d]

Q_v - przepustowość

Q_VR - wydajność

K - współczynnik nierównomierności poboru gazu

Wsp. K przyjmujemy równy

• 0,9 dla gazociągów magistralnych powiązanych z PMG

• 0,85 dla gazociągów nie powiązanych z PMG

• 0,75 dla rozgałęzień gazociągów magistralnych

Efektywność pracy gazociągu określa się wsp. „E”

E = Q_Vf/Q_V ,

gdzie: Q_VF - faktyczna zdolność objętościowego natężenia przepływu w m³/d,

Q_V - przepustowość gazociągu określona teoretycznie

Dla zapewnienia niezawodności i bezpiecznej pracy podczas projektowania gazociągu należy uwzględnić następujące środki bezpieczeństwa:

• ustalić strefę ochronną gazociągu

• trasę gazociągu zlokalizować w bezpiecznej odległości od miejsc zabudowanych

• do budowy gazociągu używać rur o odpowiednich parametrach wytrzymałościowych i plastycznych zapewniających odporność na pękanie

• trasa gazociągu tranzytowego musi być oznakowana odpowiednimi znacznikami

• w trakcie eksploatacji gazociągu należy zapewnić okresowe przeglądy trasy gazociągu

Gazociąg tranzytowy powinien być zaprojektowany w ten sposób aby mógł przenosić skutki obciążeń pochodzących od:

• ciśnień wewnętrznych gazu

• obciążeń zewnętrznych

• urządzeń kotwiących

• wykonywania prób szczelności

• osiadania gruntu

• szkód górniczych

• zwiększania objętości gruntu spowodowanej przemarzaniem gruntu

• wstrząsów parasejsmicznych

• zmian temperatury

OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE GAZOCIĄGÓW TRANZYTOWYCH

Istota obliczeń wytrzymałościowych posadowionych w gruncie gazociągów polega na określeniu miejsc niebezpiecznych gdzie występują podwyższone stany naprężeń
i odkształceń w materiale gazociągu.

Gazociągi poza obliczeniem grubości ścian rury niezbędnej dla przeniesienia naprężeń wywołanych przez ciśnienie wewnętrzne gazu powinny być także obliczone na działania wszystkich naprężeń na jakie może być narażony gazociąg w warunkach eksploatacji i prób technologicznych. Celem analizy wytrzymałościowej jest określenie zdolności rury gazociągu samokompensacji czyli określenie granicy możliwości przyjęcia naprężeń przez gazociąg przy odkształceniach sprężysto - plastycznych materiału rury jak również sprężystość własną gazociągu.

Do obliczeń wytrzymałościowych konieczne jest przyjęcie modelu wytrzymałościowego gazociągu oraz modelu matematycznego punktu w jakim jest posadowiony oraz zasad ich wzajemnego oddziaływania na siebie.

Przy formułowaniach modelu matematycznego do obliczeń niezbędne jest przyjęcie wielu założeń. Zakłada się, że reakcja gazociągu w praktyce będzie zgodna przyjętym modelem matematycznym.

Dla obliczania naprężeń obwodowych rurę gazociągu traktuje się jak pierścień. Dla obliczenia naprężeń wzdłużnych występujących w gazociągu rurociąg traktowany jest jak belka.

Celem obliczeń wytrzymałościowych jest także określenie parametrów konstrukcyjnych gazociągu. Parametrami tymi są:

• optymalna grubość ścianki gazociągu

• minimalny promień zasięgu rury gazociągu

• dopuszczalne obciążenia pochodzące od odkształceń temperaturowych

• niezbędna odległość od powierzchni zasypki gazociągu do górnej tworzącej rury gazociągu dla zachowania stateczności gazociągu w płaszczyźnie pionowej

• maksymalna odległość pomiędzy obciążnikami stabilizującymi położenie gazociągu układanego w terenach nawodnionych

Wytrzymałość obliczeniowa rury gazociągu


,

gdzie:

Rm - wytrzymałość materiału rury na rozciąganie w temp. 20 st c [MPa]

m - współczynnik warunków geotechnicznych

γ_ml - współczynnik materiałowy

γ_n - wsp. konsekwencji zniszczenia materiału

Grubość ścianki gazociągu wyliczamy z wzoru:


[mm]

P - ciśnienie wewnętrzne w gazociągu [MPa]

Dz - średnica zewnętrzna rury gazociągu [mm]

R - wytrzymałość materiału na rozciąganie w temp. 20 st C [MPa]

P₀ - ciśnienie obliczeniowe (maksymalne)

PODŁOŻE GRUNTOWE I JEGO ODDZIAŁYWANIE Z GAZOCIĄGIEM

Podstawowym parametrem geotechnicznymi określającymi stan naprężeniowo - odkształceniowy w gruncie są:

- kąt tarcia wewnętrznego Ø

• spójność - c

• moduł odkształcenia gruntu - E

• ciężar objętościowy - γ

• ciężar właściwy - γ_s

• współczynnik porowatości - ε

współczynnik liniowej funkcji oporu gruntu na ścinanie τ od normalnego naprężenia σ wyraża się funkcją

τ = σ tg φ + c τ - opór gruntu na ścinanie [MPa]

σ - naprężenia normalne w gruncie wywołane obciążeniem

Współpracujący z gazociągiem grunt charakteryzuje się zazwyczaj dużą podatnością na odkształcenia postaci, znikomą podatnością na rozciąganiem małą spoistością, dużą niejednorodnością składu.

Oddziaływanie gruntu przy wzdłużnych przemieszczeniach gazociągu.

Wskutek rozszerzalności temperaturowej następuje wzdłużne przemieszczenie się gazociągu, a w punkcie przylegającym do gazociągu następuje odkształcenie postaciowe gruntu. Wzdłuż linii styku gruntu z gazociągiem powstają poziome naprężenia styczne powodujące odkształcenia gruntu. Przy małych przemieszczeniach rury gazociągu naprężenia w gruncie mają charakter sprężysty który matematycznie można opisać przy pomocy ciała doskonale sprężystego zwanego ciałem Hooka.

Ośrodek ten charakteryzuje się tym że przy zaniku naprężeń stycznych naprężenia w gruncie znikają a położenie odkształconych cząsteczek wraca do położenia pierwotnego. Przy dużych naprężeniach stycznych pomiędzy rurą a gruntem przebieg odkształceń można opisać przy pomocy ośrodka doskonale plastycznego zwanego ciałem Sauranate.

W modelu tym zakłada się, że naprężenia plastyczne przeważają nad naprężeniami sprężystymi a odkształcenie w gruncie jest odkształceniem trwałym.

Podstawowymi parametrami geotechnicznymi gruntu określającymi stan naprężeniowo - odkształceniowy gazociągu są:

• kąt tarcia wewnętrznego gruntu

• spójność gruntu moduł sprężystego odkształcenia gruntu

• ciężar objętościowy gruntu

• wskaźnik porowatości gruntu

Spójność gruntu oznaczamy przez „c” i wyrażamy w jednostkach siły na jednostkę powierzchni. [N/m²]

Wskaźnik porowatości „p” [%]

Ciężar objętościowy i ciężar właściwy - γ [N/m³]

Moduł sprężystego odkształcenia E [N/m²]

Naprężenia styczne pojawiające się na powierzchni styku rury gazociągu z gruntem opisujemy równaniem:

τ = σ tg φ + c

gdzie

τ - opór gruntu na naprężenia ścinające [MPa]

σ - naprężenia normalne wywołane naciskiem gazociągu na powierzchnię gruntu wyrażone w MPa

φ - kąt tarcia wewnętrznego gruntu

c- spójność gruntu

Oddziaływanie gruntu przy poprzecznych przemieszczeniach rury zależy od płaszczyzny w której następuje przemieszczenie. Przy przemieszczeniach gazociągu w płaszczyźnie pionowej w następstwie różnych cech fizycznych nienaruszonego gruntu znajdującego się przed lub nad gazociągiem lub zasypki gruntowej wokół lub nad gazociągiem następuje przemieszczenie się punktu w płaszczyźnie pionowej którego wielkość zależy od rodzaju gruntu.

Rodzaj i stan oddziaływań gruntu położonego na terenach szkód górniczych zależy od:

1. rodzajów, wartości szkód które zmieniają się w zależności od usytuowania frontu działalności względem gazociągu

2. od ustroju konstrukcyjnego gazociągu (sztywności, wytrzymałości jego elementów)

3. warunków posadowienia gazociągu, rodzaju gruntu w którym gazociąg jest posadowiony

W wyniku podziemnej eksploatacji górniczej warstwy górotworu położone nad wyrobiskiem górniczym ulegają deformacji i odkształceniu. Wielkość strefy odkształcenia wynosi przynajmniej pięciokrotną grubość wyeksploatowanego pokładu. Nad wyrobiskiem górniczym tworzy się strefa spękań i odkształceń skał które tworzą na powierzchni tzw. nieckę osiadania.

Wpływ eksploatacji górniczej na powierzchnie terenu może ujawnić się w postaci deformacji ciągłych i nieciągłych.

W stalowym gazociągu wskutek pełzania i nagłych odkształceń gruntu mogą powstać tak duże naprężenia gruntu że mogą zostać przekroczone naprężenia graniczne materiału rury, co może spowodować trwałe odkształcenie a nawet rozerwanie.

Projektując lub eksploatując sieć gazową na tereniach górniczych podejmuje się zabezpieczenia techniczne których celem jest zabezpieczenie przed skutkami niestabilności gruntu:

1. instalowanie w gazociągu kompensatorów mechanicznych

2. wprowadzenie zasypek zmniejszających tarcie gruntu o gazociąg

3. nakładanie na gazociąg specjalnych powłok zmniejszających tarcie

4. stosowanie przegród kotwiących

Dla gazociągów stalowych urządzeniami umożliwiającymi wydłużenie lub kompensowanie wydłużeń są kompensatory. Do najczęściej stosowanych zaliczamy kompensator dławikowy oraz kompensator w postaci pętli.

Na terenach szkód górniczych stosuje się następujące systemy układania gazociągów:

• pod ziemią

• w specjalnych kanałach

Gazociągi podziemne należy projektować na terenach szkód górniczych o takiej konstrukcji która przy zapewnieniu wytrzymałości gazociągu i pełnej możliwości eksploatacji ma możliwość odkształcania się wraz z gruntem dopasowując się do niecki osiadania terenu.

Powyższe warunki zapewniają:

1. obniżenie grubości ścianki gazociągu poprzez zastosowanie stali wysokiej plastyczności i wysokiej wytrzymałości

2. obniżenie sił tarcia pomiędzy gruntem a gazociągiem

3. zastosowanie w konstrukcji gazociągu urządzeń umożliwiających jego odkształcenie w danym zakresie - kompensatory

Na terenach szkód górniczych prowadzi się okresowe kontrole sieci gazowych w systemie cyklicznym w zależności od stopnia zagrożenia

Kontrola bieżąca dotyczy w szczególności:

• oględzin trasy gazociągu pod względem szczelności gazociągu. Kontrole wykonuje się przez badanie atmosfery na obecność CH₄ w sączkach zainstalowanych w newralgicznych punktach gazociągu oraz nad osią gazociągu jeżeli zaobserwowane zostaną zmiany gruntu nad gazociągiem, bądź szaty roślinnej

W czasie obchodu dokonuje się odczytu wskazań tensometrów zainstalowanych w punktach gazociągu oraz obserwuje się geodezyjne punkty zainstalowane na gazociągu.

Nadzór bieżący nad gazociągiem prowadzi się w odstępach czasu zależnych od zagrożenia. Jeżeli gazociąg przebiega przez teren o dużej zabudowie cykl kontroli gazociągu może mieć częstotliwość 2 tyg - 2 mies.

Przy stanie zagrożenia lub awarii kontrola gazociągu może być prowadzona raz na dobę. Kontrolujący pracownik powinien być wyposażony w instrukcję stanowiskową i plan obchodu z trasą gazociągu.

Na planie trasy powinny być zaznaczone punkty krytyczne gazociągu oraz miejsca poprzednich napraw oraz uszkodzeń. Pracownik musi posiadać sprawny sprzęt detekcyjny do wykrywania CH₄ w powietrzu oraz dziennik kontroli.

W przypadku stwierdzenia obecności gazu pracownik powinien:

1. ustalić źródło wycieku gazu, rozpoznać przyczynę, wdroży postępowanie zmierzające do usunięcia awarii

2. miejsce awarii należy natychmiast odsłonić celem migracji gazu do atmosfery i uniemożliwienia migracji w szczeliny gruntu

Każda awaria musi być usunięta w trybie pilnym. Awarie muszą dokumentowane w postaci protokołu. W celu umożliwienia właściwej organizacji eksploatacji sieci gazowej na terenach szkód górniczych konieczne jest dokonywanie paszportyzacjisieci gazowych.

W skład paszportu wchodzą:

1. dokumentacja projektowa

2. dokumentacja powykonawcza ze szczegółowym rozmieszczeniem uzbrojenia gazociągu z zaznaczeniem miejsc zainstalowania

3. wykaz stanów zerowych ustawienia kompensatorów

4. mapy terenu z naniesioną informacją geodezyjno - górniczą osiadania terenu

5. zbiór protokołów z poprzednich awarii i dokonanych napraw na gazociągu

6. dokumentacja techniczna gazociągu z rozkładem ciśnień

7. zbiór kolejnych protokołów z kontroli gazociągów i jej wyników

DYSTRYBUCYJNE SIECI GAZOWE

Ze względu na zakres stosowanych ciśnień dystrybucyjne sieci gazowe dzielimy na :

1. systemy jednostopniowe w których gaz znajduje się pod jednakowym ciśnieniem w całej sieci dystrybucyjnej. System jest stosowany w niewielkich miejscowościach gdzie gaz pobierany jest głównie przez odbiorców komunalno - bytowych

2. systemy dwustopniowe - w systemach tych gaz dostarczany jest pod wyższym ciśnieniem a przed dostawą do odbiorców ciśnienie gazu redukowane jest w stacjach gazowych lub punktach redukcyjnych. System ten stosowany jest w dużych miastach gdzie sieć średnioprężna doprowadzana jest do stacji gazowych które usytuowane są w rożnych punktach miasta, a po zredukowaniu ciśnienia gaz dostarczany jest do odbiorców

3. systemy 3 stopniowe znajdują zastosowanie w dużych miastach przemysłowych do których gaz jest doprowadzony pod wysokim ciśnieniem i na stacjach redukcyjnych I stopnia ciśnienie gazu redukowane jest do ciśnienia średniego skąd doprowadzany jest do odbiorców przemysłowych, bądź do stacji redukcyjnych II stopnia skąd po zredukowaniu ciśnienia gaz płynie do odbiorców komunalnych.

Ze względu na ciśnienie robocze dystrybucyjną sieć gazową dzielimy na:

• niskiego ciśnienia do 10 kPa

• średniego ciśnienia 10 kPa - 0,5 MPa

Dystrybucyjna sieć gazowa może być wykonana z następujących materiałów:

• rur stalowych

• rur wykonanych z tworzyw sztucznych

Podział sieci gazowej ze względu na strukturę:

• sieć rozgałęziona - która charakteryzuje się tym że gaz dopływa do odbiorcy tylko z jednej strony a dla odcięcia gazu wystarczy jeden element odcinający

• sieć pierścieniowa - gaz dopływa do odbiorcy z dwóch kierunków a dla odcięcia gazu konieczne są dwa elementy odcinające

• sieć mieszana - składa się z elementów pierścieniowych i rozgałęzionych

Jednym z elementów dystrybucyjnej sieci gazowej są stacje gazowe. Stacja gazowa jest to zespół elementów technologicznych które służą do rozdziału, redukcji ciśnienia i pomiaru ilości przepływającego gazu. Stacja gazowa może spełniać jedno z wymienionych lub wszystkie zadania jednocześnie.

Do stacji najczęściej spotykanych w praktyce należą stacje wieloczynnościowe:

• rozdzielczo - redukcyjno - pomiarowe

Częste zastosowanie w dystrybucyjnych sieciach gazowych zajmują również punkty redukcyjne stosowane zwykle jedynie do redukcji ciśnienia ze średniego na niskie i stosowane są w małych miastach i u odbiorców wiejskich.

Ze względu na ciśnienie wlotowe stacje gazowe dzielimy na:

• pierwszego stopnia gdzie ciśnienie wlotowe wynosi 10 - 16 MPa

• drugiego stopnia gdzie ciśnienie wlotowe wynosi 10 kPa - 0,5 MPa

Stacje gazowe rozdzielczo - pomiarowe wysokiego ciśnienia usytuowane są zazwyczaj w węzłowych punktach sieci przesyłowej i spełniają następujące zadania:

• bilansowanie rozchodu i przychodu gazu w węźle przesyłowym,

• rozdział ilości i ewentualna redukcja ciśnienia gazu w poszczególnych gazociągach wlotowych

• pomiar natężenia przepływu i ciśnienia gazu w gazociągach wlotowych i wylotowych

Stacje redukcyjno - pomiarowe obsługujące przemysłowych odbiorców gazu spełniają następujące zadania:

• redukcja gazu do wysokości wymaganej przez odbiorcę

• pomiar ilości dostarczanego gazu

• rozdział gazu dla różnych celów wskazanych przez odbiorcę gazu

Lokalizacja stacji gazowych

Stacje gazowe powinny być zlokalizowane w terenie dostępnym o każdej porze roku z zastosowaniem zasad bezpieczeństwa i ochrony ppoż wraz z uwzględnieniem możliwości:

• doprowadzenia gazu z sieci przesyłowej

• uwzględnienie wymaganych odległości od obiektów terenowych

• doprowadzenia energii elektrycznej

• doprowadzenie linii telekomunikacyjnych

Ze względu na zagrożenie wybuchem i pożarowe stacja gazowa musi być zlokalizowana
w odpowiedniej odległości od obiektów terenowych. Minimalne odległości stacji gazowych od obiektów terenowych wynoszą:

• dla budynków przemysłowych i magazynowych przy ciśnieniu

• do 0,4 MPa - 10 m

• 0,4 - 12 MPa - 15 m

• 1,2 - 6,3 MPa - 20 m

• dla wolno stojących budynków lub bloków mieszkalnych

• do 0,4 MPa - 15 m

• 0,4 - 1,2 MPa - 25 m

• 1,2 - 6,3 MPa - 30 m

Stacje gazowe powinny być ogrodzone. Ogrodzenie powinno być ustawione nie bliżej niż na granicy strefy zagrożenia wybuchem i zaopatrzone w tablice ostrzegawcze.

Projektowanie dystrybucyjnej sieci gazowej rozpoczynamy po zleceniu dla wykonania na danym terenie. Projekt wykonujemy na podstawie prognozy poboru gazu dla określonej w zleceniu grupy odbiorców przy max poborze gazu przez odbiorców.

Po otrzymaniu zlecenia na życzenie inwestora wykonywany jest projekt wstępny (koncepcja techniczno - ekonomiczna) który zawiera:

• opis techniczny

• opis funkcji sieci dystrybucyjnej

• opis trasy gazociągu

• rodzaj zastosowanych materiałów, uzbrojenia i technologii wykonania gazociągu

• obliczenia zapotrzebowania na gaz

• opracowanie kilku wariantów sieci dystrybucyjnej i uzasadnienie wyboru jednego z nich

• zastosowanie materiałów

• zestawienie kosztów wykonania sieci

Po ustaleniu prognozy poboru gazu przystępujemy do wykonania projektu techniczno - roboczego. W celu opracowania projektu techniczno - roboczego musimy zgromadzić następujące materiały:

• warunki techniczne zapewnienia dostawy gazu (wydaje dostawca gazu) - zawierają one następujące informacje: zapewnienie dostawy gazu w określonej ilości,

• rodzaj odbiorców i ich wyposażenie w odbiorniki gazowe,

• warunki techniczne podłączenia projektowanej sieci do gazociągu zasilającego oraz warunki dostawy gazu

Projekt techniczno - roboczy wykonujemy na podstawie mapy sytuacyjnej terenu która wydawana jest na prośbę i w skali wymaganej dla jednostki wykonującej projekt przez właściwy terenowo ośrodek dokumentacji geodezyjnej.

Wydana przez ten ośrodek mapa zaopatrzona jest klauzurą „mapa nie może służyć do celów projektowych”. Z tego względu wydana mapa musi zostać zaktualizowana. Aktualizację wydanej mapy dokonuje na zlecenie i w zakresie wyznaczona przez projektanta jednostka która wydała mapę lub geodeta posiadający odpowiednie uprawnienia.

Po dokonaniu aktualizacji mapa zostaje opatrzona pieczęciami z informacją o zakresie aktualizacji i osobie która je dokonała. Mapa ta musi ponownie zostać złożona we właściwym terenowo ośrodku geodezyjnym celem przyjęcia jej do ewidencji. Po ewidencji mapa ta może zostać wykorzystana przy opracowaniu projektu.

Termin ważności aktualizacji mapy wynosi 2 lata od daty aktualizacji a po upływie tego terminu aktualizacja mapy traci swą ważność.

Części składowe projektu techniczno - roboczego.

Projekty techniczno - robocze sieci dystrybucyjnej mogą być wykonywane wyłącznie przez osobę posiadającą określone uprawnienia wydane przez urząd wojewódzki na podstawie ustawy prawo budowlane.

Projekt składa się z następujących częsci:

I - część ogólna

II - część techniczno - technologiczna

Część I zawiera

• opis danej inwestycji.

• decyzję o ustaleniu warunków zabudowy i zagospodarowaniu terenu wydaną przez właściwy terenowo urząd gminy

• komplet uzgodnień branżowych które należy uzyskać w decyzjach o warunkach zabudowy i zagospodarowaniu terenu

• mapy ewidencyjne

• wykaz właścicieli gruntów

• umowy z właścicielami gruntów zawierające zgody na prowadzenie prac budowlanych

• uzgodnienie z dostawcą gazu

Część II powinna zawierać:

• opis trasy gazociągu

• zastosowanie materiałów

• dokumentację przyłączy gazowych

• przebieg trasy gazociągu przeniesiony na zaewidencjonowane mapy

• mapy ewidencyjne gruntów

• projekty przekroczeń przeszkód terenowych

• technologię wykonania prac ziemnych

• wstępny kosztorys wykonania sieci

---