Instalacje sanitarne i TOC   gazowe - wybrane zagadnienia

Instalacje sanitarne i gazowe - wybrane

zagadnienia

Przegląd

TOC

• woda deszczowa

• drenaż

• odwodnienia

by_jrsmithmfgco

Pozyskiwanie wody deszczowej

Podstawa kalkulacji dla instalacji

• tryb dynamiczny (natężenie opadu): l/s

• tryb statyczny (wysokość opadów): mm/m²

Elementy instalacji

Retencja - naturalna

by Center for Neighborhood Technology

Elementy instalacji

Opcje:

• rozsączanie

• ponowne wykorzystanie

Drenaż

Główne zagadnienia

• poziom wód gruntowych

• rodzaj gruntu (żwir, piasek, glina, ił)

• rozkład warstw gruntu

• nachylenie warstw gruntu

• nachylenie terenu

10

Warstwa próchnicza

Żwir drobnoziarnisty

Żwir gruboziarnisty

Glina

Grunt nasypowy spoisty

Drenaż poziomy - pierścieniowy

11

Drenaż zupełny i nie

Drenaż - konstrukcja

Wavin 13

Rury drenarskie

Wavin 14

Rura drenarska z otworami 1,5x5,0 Rura drenarska z otworami 2,5x5,0 Rura drenarska z filtrem z włókna

syntetycznego

Rura drenarska z filtrem z włókna kokosowego

Odwodnienia

Podział ze wzgl. na położenie

względem spągu warstwy wodonośnej

Wykopy niedogłębione (lub niezupełne) Dno wykopu nie sięga stropu warstwy słabo przepuszczalnej

1-studnia depresyjna, 5-statyczne zwierciadło wody gruntowej, 6-dynamiczne zwierciadło wody obniżone za pomocą studni depresyjnych

Podział ze wzgl. na położenie

względem spągu warstwy wodonośnej

Wykopy dogłębione (lub zupełne)

Dno wykopu sięga stropu warstwy słabo przepuszczalnej

1-studnia depresyjna, 2-igłofiltry, 3-drenaż warstwowy obciążający, 4- drenaż rurowy, 5-statyczne zwierciadło wody gruntowej, 6-dynamiczne zwierciadło wody

obniżone za pomocą studni depresyjnych, 7-jw. przy jednoczsnym współdziałaniu z drenażem, 8-pierwsza warstw wodonośna, 10-warstwa nieprzepuszczalna

Podział ze wzgl. na położenie

względem spągu warstwy wodonośnej

Wykopy zupełny zagłębiony

Dno wykopu położone jest w warstwie nieprzepuszczalnej

1-studnia depresyjna, 3-drenaż warstwowy obciążający, 5-statyczne zwierciadło wody gruntowej, 7-dynamiczne zwierciadło wody obniżone za pomocą studni

depresyjnych przy jednoczsnym współdziałaniu z drenażem

Odwodnienia wgłębne

• pionowe

• poziome

• ukośne

Odwodnienia wgłębne - wykonanie

• metoda wiertnicza (wiercone),

• metoda hydromechaniczna (wpłukiwanie),

• przez wbijanie lub wkręcanie,

• maszynami do drenowania bezrowkowego

Podstawa-warunki hydrogeologiczne

Instalacje ppoż

Projektowanie

1.

Wysokość budynku

2.

Przeznaczenie: ZL, PM, IN

3.

powierzchnia strefy

4.

obciążenie ogniowe

5.

kondygnacja nadziemna/podziemna

6.

liczba działających hydrantów do obliczeń

7.

Strumień i ciśnienie na zaworze/zaworach

Stałe urządzenia gaśnicze

• instalacja tryskaczowa

• instalacja zraszaczowa

Gaz płynny

Gaz płynny

LPG w temperaturach pokojowych i pod

ciśnieniem atmosferycznym przyjmuje postać gazową.

W temperaturze pokojowej skrapla się przy ciśnieniu 2,2-4 atm. Stąd, oficjalna polska nazwa to: skroplony gaz ropopochodny (Liquified Petroleum Gas)

Gaz płynny

Propan-butan (LPG)

Pary nasycone

odparowanie gazu z określoną prędkością przy stałej temperaturze do osiągnięcia stanu par nasyconych (prędkość odparowania = prędkości skraplania; równowaga termodynamiczna)

odparowany gaz zwiększa ciśnienie w zamkniętym zbiorniku

Prężność par

• ciśnienie pary nasyconej jest niezależne od ilości cieczy

• ciśnienie pary zależne jest od temperatury

• przejście z fazy ciekłej do gazowej związane jest z poborem ciepła np. propan w temp. 15°C 355kJ/kg

Gaz płynny

Ciśnienie gazu

Większość instalacji gazowych na gaz płynny NIE ma pompy paliwa

układy zasilania LPG projektowane są na minimalne ciśnienie ok. 250 kPa

problemy z utrzymaniem minimalnego ciśnienia w ciągu zimy

problem z ciśnieniem maksymalnym w okresie letnim (2400 kPa)

Gaz płynny

Ciśnienie gazu

Gaz płynny Skład

Skład fazy gazowej znacząco odbiega od składu fazy ciekłej np.:

faza ciekła: 60% propan, 40% butan

faza gazowa: propan 85÷90% propanu (w zależności od temperatury)

od chwili zatankowania zmienia się skład frakcyjny paliwa, zmniejsza się zawartość propanu, zwiększa zawartość butanu

Gaz płynny Pobór paliwa

Zjawiska zachodzące w czasie poboru gazu:

zmiana składu: zwiększenie udziału propanu ochłodzenie, pobieranie ciepła z otoczenia (ok.

400kJ/kg) potrzebnego do odparowania ciekłego gazu

pobór fazy ciekłej zapobiega zmianom frakcyjnym (zmiany są niewielkie)

pobór paliwa w fazie ciekłej stosowany jest przy zasilaniu silników spalinowych

Zawartość procentowa składników

Butany Propan Metan i etan

Pentan i wyższe

CmHn

Gaz letni

71,5 24 4 0,5

Gaz

zimowy

65,8 29 4,8 0,4

Odparowanie w parownikach

Stosuje się kiedy odparowanie naturalne nie zapewnia potrzebnej ilości paliwa w fazie gazowej.

Parownik podgrzewany jest: gorącą wodą, prądem elektrycznym lub palnikiem zasilanym gazem płynnym.

* zastosowanie parownika elektrycznego umożliwia zmniejszenie odległości bezpiecznej do 1,5m od zbiornika

** temperatura mieszanki grzejącej nie może przekroczyć 40°C < t < 85°C

Strefy zagrożenia wybuchem

Z1 - Sporadyczne, zagrożenie może się pojawić w normalnych warunkach

Z2 - Rzadkie, nie występuje w warunkach normalnej pracy, jeżeli wystąpi, to przez krótki okres

Obliczenia hydrauliczne

Δp = R·L + Z + Δp

H

Gazociągi

Ochrona antykorozyjna powierzchni rury

Przykładowy proces wytwarzania powłoki antykorozyjnej:

• śrutowanie powierzchni rury

• elektrostatyczny natrysk proszku epoksydowego na rozgrzaną powierzchnię

• nawijanie wytłoczonej taśmy kopolimeru

• nawijanie taśmy polietylenowej

• chłodzenie warstwy izolacyjnej i obróbki końców rur

Połączenia rur

• spawane: odcinki proste, kształtki, armatura - na sieciach wysokiego ciśnienia

• kołnierzowe: armatura - na sieciach niskiego i średniego ciśnienia

Połączenia kołnierzowe - stosowane tam gdzie istnieje konieczność częstego rozłączania lub utrudnienie wykonania spawu

Metoda potokowa

Badanie wstępne szczelności złączy

• przed opuszczeniem do wykopu

• odcinkami ok 2km

• rurociąg bez armatury i izolacji złączy

• końce odcinka zamknięte, z manometrami

• 0,4 MPa przez 1h

• badanie nieszczelności roztworem mydła

sudsy image by Micah Jared from Fotolia.com

Przedmuchiwanie gazociągu

‣ przed próbami szczelności

‣ usunięcie: ziemia, piasek, drobne kamienie, rdza, części elektrod, woda, itp

‣ d<200mm bez tłoków czyszczących

Korozja

Podziemne gazociągi stalowe ulegają korozji pod wpływem szkodliwych substancji zawartych w wilgotnej glebie oraz elektrochemicznego działania prądów błądzących.

‣ szybkość korozji zależy od charakteru gleby

‣ miarą korozyjności gruntu jest jego przewodność elektryczna - im gorsza przewodność tym słabsza aktywność korozyjna

Przy zetknięciu metalu z gruntem (elektrolit) na powierzchni metalu powstają obszary anodowe i katodowe tzw. ogniwa korozyjne.

‣ zgorzelina - potencjał 0,45V

‣ rdza - potencjał ok. 0,65V

Ochrona przed korozją

Ochrona przed korozją

Najbardziej znaczącym czynnikiem powodującym korozję stalowych przewodów podziemnych są prądy błądzące.

Źródła

‣ szyny trakcji kolejowej i tramwajowej

‣ kable prądu stałego

‣ uziemienia przewodów elektrycznych

Korozja

Ochrona przed korozją

Inne czynniki powodujące korozję stalowych przewodów podziemnych:

‣ niska izolacyjność lokalnego gruntu

‣ zróżnicowane napowietrzenie gleby

Korozja

Ochrona przed korozją elektrochemiczną

‣ odizolowanie metalu od gruntu warstwą izolacyjną (ochrona bierna)

‣ odprowadzenie prądów błądzących (ochrona czynna)

Gazociąg powinien stawiać prądom błądzącym jak największy opór elektryczny.

Ochrona przed korozją elektrochemiczną

‣ starannie wykonana izolacja antykorozyjna jest dobry dielektrykiem

‣ pierścienie izolacyjne zwiększające oporoność i dzielące go na odcinki

Lokalizacja defektów powłoki izolacyjnej

Metody inspekcji defektów powłoki:

‣ ^Pearson’a

‣ Osłabienie sygnału

‣ Bliskie okresy potencjału

Odprowadzanie prądów błądzących ze stref anodowych gazociągu do kabli powrotnych linii trakcyjnej.

Ochrona drenażowa

Stosowana kiedy potencjał gazociągu jest większy od potencjału szyn.

Uzbrojenie gazociągów

kulowy kurek zasuwa motylkowy

grzybkowy iglicowy

zwrotny regulacyjny

55

Rury ochronne gazociągów

‣

zabezpieczenie przed naciskami przenoszonymi z powierzchni

‣

odprowadzenie przecieków gazu na bezpieczną odległość

56

Odwadniacz

‣ Różne konstrukcje (wielkość, kształt zbiornika, liczba rur odbiorczych)

‣ opróżnianie pod ciśnieniem gazociągu (gazociąg

wysokiego ciśnienia)

57

Punkt pomiarów elektrycznych

58

Złącza izolacyjne gazociągów stalowych

‣

izolacja: wkładka izolacyjna z elastycznego dielektryka umieszczonego pomiędzy

kołnierzami

‣

śruby połączeniowe w tulejach z dielektryka

59

Punkt pomiaru ciśnienia

60

Sączek węchowy - liniowy

61

Próby ciśnieniowe

próba ciśnieniowa

inżynieria

1 hydrauliczna : próba ciśnieniowa wytrzymałości i/lub szczelności prowadzona przy użyciu czynnika ciekłego.

2 pneumatyczna : próba ciśnieniowa wytrzymałości i/lub szczelności prowadzona przy użyciu czynnika gazowego.

3 specjalna : próba hydrauliczna potwierdzająca

doświadczalnie stany graniczne nośności i użytkowalności rurociągu określone w PN-M-34502:2003

Oczyszczanie wnętrza

Przed rozpoczęciem prób gazociąg należy oczyścić jedną z metod:

‣ przemycie z przepuszczeniem tłoków czyszczących lub tłoków rozdzielających

‣ przedmuchanie z przepuszczeniem tłoków czyszczących, a w razie potrzeby i tłoków rozdzielających

‣ przedmuchanie bez przepuszczenia tłoków czyszczących

Oczyszczanie wnętrza

Tłok = PIG (z ang. świnia)

Świnia - od dźwięku jaki wytwarza poruszjąc się w rurociągu

PIG - Pipeline Inspection Gauge PIG - Pipeline Inspection Gizmo

PIG - Pipeline Inspection Geometry PIG - Pipeline Inspection Gadget

1 "How Does Pipeline Pigging Work?". RIGGZONE.com. Retrieved 2010-10-19.

http://thecityslacker.com

66

Przemycie z tłokiem czyszczącym

Stosowane w rurociągach stalowych

‣ przestrzeń przed tłokiem czyszczącym lub rozdzielającym należy zalać wodą w 10-15%

objętości rurociągu

‣ prędkość tłoka >1km/h

‣ średnica rurociągu >DN 200

Przedmuchanie z tłokiem czyszczącym

Ciśnienie

‣ sprężone powietrze podawne ze zbiornika (odcinek gazociągu)

DN Ciśnienie w zbiorniku [MPa]

do 400 1.2

500 - 800 1.0

900 - 1400 0.8

Przemycie z tłokiem czyszczącym

Rurociągi stalowe DN<200, rurociągi polietylenowe

‣ powietrze ze zbiornika - rurociąg o dł. > 2:1 w stosunku do przedmuchiwanego odcinka

‣ ciśnienie r. stalowe: wg tabeli podanej wcześniej

‣ ciśnienie r. polietylenowe: 0,1 MPa

Gazociągi z tworzyw

sztucznych

Tworzywo sztuczne

Polietylen PE 80 i PE 100 oraz poliamid PA 11

‣ stosowane do gazociągów średniego i niskiego ciśnienia (zastosowanie

podstwowe <0,5MPa)

‣ gaz ziemny i propanowy

‣ cechuje je elastyczność, gładkość,

odporność na korozję, lekkość, łatwość montażu

71

Szybka propagacja pęknięć

RCP (Rapid Crack Propagation)

prędkość rozprzestrzeniania ok. 340 m/s Warunki wystąpienia: temp. < 0°C oraz

miejscowa nieciągłość (zgrzeina, zarysowanie, wgniecenie)

d>350 mm bardziej podatne

72

73

Zgrzewanie

74

Zgrzewanie

75

Stacje gazowe

77

Niezbędne dane

1) Projektowana i minimalna

przepustowość stacji w warunkach normalnych QD i Qmin

2) Maksymalne ciśnienie robocze rurociągu zasilającego MOPwej 3) Maksymalne i minimalne ciśnienie

wejściowe Pwej max stacji i Pwej min

78

Niezbędne dane

4) Maksymalne i minimalne ciśnienie wyjściowe MOPwyj

5) Ciśnienie wyjściowe robocze (dobór armatury i średnic w części

wyjściowej stacji) Pwyj rob

6) Dopuszczalne wahania nastawionego roboczego ciśnienia wyjściowego ze stacji redukcyjnej lub rozdzielczo- pomiarowej

79

Niezbędne dane

7) Ciśnienie próbne próby wytrzymałości Pt wytrz. wyj gazociągu wyjściowego ze stacji redukcyjnej lub rozdzielczej 8) Typ systemu ciśnieniowego

bezpieczeństwa w stacji redukcyjnej lub rozdzielczo-pomiarowej

9) Maksymalna i minimalna temperatura gazu na wejściu do stacji

80

Niezbędne dane

10) Wymagana temperatura gazu na wyjściu ze stacji redukcyjnej

11) Maksymalna i minimalna temperatura otoczenia pracy urządzeń

12) średnica nominalna rurociągu wejściowego

81

Niezbędne dane

13) Średnica nominalna rurociągu wyjściowego oraz rodzaj rur 14) Przepustowość przewodu

awaryjnego

15) Rodzaj transportowanego gazu, skład chemiczny i zawartość zanieczyszczeń oraz wymóg nawaniania

82

Niezbędne dane

16) Wymagania w zakresie pomiaru strumienia objętości gazu

17) Wymagania w zakresie aparatury kontrolno-pomiarowej i telemetrii

Uwaga! Wymagania osobno dla

rurociągu wejściowego i wyjściowego.

83

Ciąg redukcyjny

Każdy ciąg redukcyjny powinien być wyposażony w:

• armaturę zaporową na wejściu i wyjściu

• reduktor roboczy

• zawór szybko zamykający

84

Ciąg redukcyjny

Każdy ciąg redukcyjny powinien być wyposażony w:

• drugi zawór* szybko zamykający albo drugi reduktor pełniący rolę monitora

• przewód upustowy (odpowietrzający) z zaworem zaporowym

uruchamianym ręcznie

• aparaturę kontrolno-pomiarową

85

Liczba ciągów redukcyjnych

W przesyle i dystrybucji stacja powinna być wyposażona w conajmniej 2 ciągi redukcyjne, każdy o projektowanej przepustowości stacji, z których jeden powinien być ciągiem rezerwowym.

86

Liczba ciągów redukcyjnych

W stacji redukcyjnej może być

zainstalowany tylko jeden ciąg redukcyjny w przypadku, gdy:

‣ stacja zasila sieć dystrybucyjną gazu, a inne stacje zasilające tę sieć mogą przejąć funkcje tej stacji,

‣ wyłączenie stacji wskutek awarii lub na czas jej przeglądu nie spowoduje strat lub zarożenia odbiorców.

87

Wyposażenie

Zespół zaporowo-upustowy

Umożliwiają: napełnianie gazem rurociągów i urządzeń w stacji lub sieci gazowej albo

wypuszczanie gazu do atmosfery.

‣

regulacja strumienia wypuszczanego do atm.

‣

rury wydmuchowe montowane tylko na okres wypuszczania gazu

89

Dobór reduktora

W celu zapewnienia cichej i stabilnej pracy reduktora, prędkość przepływającego gazu w warunkach ruchowych - w przewodzie wejściowym i wyjściowym - nie powinna przekraczać 20 m/s

90

Filtry odpylające

Montowane w celu ochrony elementów wyposażenia stacji przed

zanieczyszczeniem pyłem z gazociągów.

Należy zapewnić

‣

możliwość odcięcia i czyszczenia

‣

możliwość pomiaru spadku ciśnienia na filtrze

‣

odgazowanie korpusu filtra

91

Filtr opcja

W filtrze opcjonalnie może być

zabudowana instalacja do podgrzewania gazu.

92

Podgrzewacze gazu

W wyniku redukcji ciśnienia gazu następuje obniżenie temperatury -

niebezpieczeństwo powstania hydratów lub oblodzeń.

•

obowiązek podgrzewania gazu - jeżeli temperatura gazu po redukcji jest mniejsza niż 5÷8°C

93

Podgrzewacze gazu

Podejście alternatywne zamiast

podgrzewania głównego strumienia gazu

•

stosowanie inhibitorów np. metanol (zapobiega hydratom)

•

podgrzewanie pilotów reduktorów

•

podgrzewanie za pomocą:

promienników, taśm grzejnych

94

Szybkozamykający zawór bezpieczeństwa

urządzenie mające na celu szybkie odcięcie przepływu gazu w przypadku wykrycia w systemie chronionym przez to urządzenie ciśnienia o niedopuszczalnej wartości

95

Odcinający zawór bezpieczeństwa urządzenie reagujące wolniej od zaworu szybkozamykającego, działające w

przypadku wykrycia w systemie

chronionym ciśnienia o niedopuszczalnej wartości.

96

Upustowy zawór bezpieczeństwa (zawór wydmuchowy)

urządzenie przewidziane do upuszczania gazu z układu chronionego w przypadku wykrycia w nim ciśnienia o

niedopuszczalnej wartości.

97

tzw. Monitor

drugi reduktor używany jako urządzenie zabezpieczające, instalowany szeregowo z reduktorem roboczym; kontroluje ciśnienie o wartości wyższej od utrzymywanej przez reduktor roboczy.

98

Urządzenia do nawaniania gazu

Instaluje się na terenie stacji redukcyjnych I stopnia (wolnostojące, pod zadaszeniem lub w wydzielonym pomieszczeniu).

Środek nawaniający wprowadza się do gazociągu wyjściowego za urządzeniami pomiarowymi.

99

Układy monitorwane

Monitor pasywny - działanie w przypadku awarii

Monitor aktywny - działa także jako aktywny reduktor - w stacjach I stopnia (zmniejszenie hałasu i kosztów podgrzewania gazu, szybsze zużycie mechanizmów, dodatkowy pilot, wymiar zabudowy, reduktor główny o większej przepustowości)

100

Strefy zagrożenia wybuchem

Z0 - mieszanina wybuchowa występuje stale lub w długich i/lub często powtarzających się okresach w trakcie normalnej

eksploatacji

Z1 - Sporadyczne, zagrożenie może się pojawić w normalnych warunkach

Z2 - Rzadkie, nie występuje w warunkach normalnej pracy, jeżeli wystąpi, to przez krótki okres

101