Jdi na obsah Jdi na menu
 


Plynovody

5. 9. 2013

1. Všeobecně

          Zemní plyn a plynné uhlovodíky jsou jedním z nejrozšířenějších nosičů energie. Tato kapitola se týká způsobu vedení plynu a plynných uhlovodíků od místa zdroje k místu spotřeby. Dálkovody všeobecně, včetně plynovodů a ropovodů, je jedna z vyjímek, pro které nemusí platit  PED, tj. směrnice EU pro tlaková zařízení, v případě, že je můžeme zařadit mez dálkovody.
            Rozdělení plynovodů podle tlaku:
  • NTL – do 5 kPa
  • STL – od 5 kPa do 0,4 MPa
  • VTL – od 0,4 MPa do 4 MPa
  • VVTL – nad 4 MPa do 10 MPa                               
  -     Výpočet vhodného vnitřního průměru se provádí podle kapitoly "Výpočet vnitřního průměru potrubí".
  -      Volba vhodného tlaku - tlak musí překonávat tlakovou ztrátu potrubí, která se vypočítává podle kapitoly "Výpočet tlakových ztrát"
 

2. Materiál potrubí

              Jako materiál potrubí se používají  zejména uklidněné jemnozrnné oceli podle norem uvedených níže.

 

3. Napěťová zkouška a její provádění

 
Napěťová zkouška (stresstest) je operace a zároveň hydraulická tlaková zkouška na položeném popř. i zasypaném potrubí, prováděná za účelem
-    odstranění nepřípustných výrobně-montážních vnitřních pnutí,
-   odstranění geometrických imperfekcí a koncentrátorů napětí v oblastech lokálních a ostrých defektů plastickými deformacemi v okolí meze kluzu.
Uvedená zkouška prokazuje dosažení požadované hodnoty součinitele bezpečnosti potrubí vůči nejvyššímu provoznímu tlaku. Zkouška se provádí na dálkovodech, které nejsou namáhány napětími od tepelné roztažnosti.
Základní průběhy napětí na membránových pláštích jsou velmi jednoduché. Membránové napětí je napětí, které je po celé tloušťce stěny stejné. Při dosažení meze kluzu je mez kluzu dosažena na všech vláknech průřezu najednou a je to zároveň mezní stav plastické únosnosti. Membránové stěny tedy nevykazují v závislosti zatížení/deformace žádnou přechodovou elasticko-plastickou oblast. Přesto dochází i u membránových plášťů k přerozdělování napětí. Např. v případě tzv.zbytkových pnutí od geometrických imperfekcí a koncentrátorů napětí v oblastech lokálních a ostrých defektů a při odstranění nepřípustných výrobně-montážních vnitřních pnutí. Zde není při zatěžování tlakem dosaženo meze kluzu v průřezu najednou, ale postupně a dochází k přerozdělování napětí.
Napěťová zkouška má tyto hlavní fáze:
-         předběžnou kontrolu těsnosti
-         první tlakové zatížení
-         druhé tlakové zatížení – zkouška pevnosti
-         zkoušku těsnosti
a)           První tlakové zatížení slouží zejména k dosazení mezního tlaku, který vyvodí ve zkoušeném potrubí napětí okolo meze kluzu materiálu. Po dosažení mezního tlaku následuje časová prodleva, během níž probíhají přetvárné procesy. Mezní tlak se vypočte podle vzorce:

vstress1.jpg

Kde     Ptest      zkušební tlak v barech
            s          tloušťka stěny potrubí
            Re        mez kluzu použitého materiálu
            Do        vnější průměr trubky
 
            Druhé tlakové zatížení slouží k ověření lineární závislosti mezi tlakem a přičerpaným objemem vody. V rámci zkoušky pevnosti ověřuje integritu potrubí z hlediska kritických vad. Potrubí musí být na napěťovou zkoušku konstruováno.

            Napěťová zkouška není vhodná pro nekovová potrubí, a to z důvodu chybějící plasticity (tj. namáhání okolo meze kluzu) a kujnosti.

 

4. Uložení v zemi

             Dálkovody jsou častěji uloženy v zemi. Potrubí uložené v zemi je zatěžováno tlakem zeminy, který ji nutí, aby se deformovala podélně a přenášela ohybová napětí ve stěně potrubí (tlak zeminy ho nutí vytvořit na průřezu z kružnice elipsu), čímž se ve skořepině porušuje membránový stav napětí. Uložení potrubí v zemi je z hlediska pevnostního výpočtu řešeno zde.

 

4.1. Průchod protlakem (podvrtem)

           Protlak (podvrt) potrubí se provádí pod komunikacemi anebo jinými překážkani. Provádí se takto: Na obou stranách komunikace se vyhloubí jámy - startovací a cílová. Pomocí speciálního zařízení se protlačí speciální tyč, místo které se provlékne trubka, nazývaná chránička. Teprve do této cháničky se instaluje vedení vlastního plynovodu. Vlasní plynovod se instaluje na speciální vozíky, které pojíždějí uvnitř cháničky. Vozíky mají za úkol pomoci potrubí plynovodu instalovat a po instalaci umožňují pohyby od tepelné dilatace. Potrubí plynovodu je tak osově posuvné, ale stranově vedené.

 

5. Zásady pevnostního dimenzování a návrhu

Hlavní odchylky ve výpočtu pro plynovody jsou:

-           dovolené napětí je počítáno pouze z meze kluzu a je možné použít i menší koeficient bezpečnosti než 1,5 a to z toho důvodu, aby se snadněji překročila při zkoušce mez úměrnosti.

-           využívá se efektu přizpůsobení rozdělení napětí mezi prvním a druhým tlakovým zatížením při napěťové zkoušce

-           změny směru se provádějí co nejpozvolnější, s co největším radiusem. Způsob získání tohoto radiusu musí být uveden vždy v technické normě nebo předpisu pro provádění

-           tloušťka stěny je u všech komponent stejná

-           používá se jen pro dálkovody, uzavíracích armatur v tlakových a předávacích stanicích se netýká

-           jestliže je potrubí uloženo v zemi, axiální napětí od tepelné roztažnosti se nesmí téměř vyskytovat 

-           používá se metoda HMH namísto tau max

 

6. Literatura a odkazy pro další a podrobnější informace

 

Melka K., Přibyla Z.: Průmyslové plynovody, GAS s.r.o., Praha, 2011

ČSN EN ISO 3183 Naftový a plynárenský průmysl - Ocelové potrubí pro přepravní systémy

ČSN EN 1594 Zásobování plynem - Plynovody s nejvyšším provozním tlakem nad 16 bar - Funkční požadavky

ČSN EN 15001-1 Zásobování plynem - Plynovody s provozním tlakem vyšším než 0,5 bar pro průmyslové využití a plynovody s provozním tlakem vyšším než 5 bar pro průmyslové a neprůmyslové využití - Část 1: Podrobné funkční požadavky pro projektování, materiály, stavbu, kontrolu a zkoušení

ČSN EN 15001-2 Zásobování plynem - Plynovody s provozním tlakem vyšším než 0,5 bar pro průmyslové využití a plynovody s provozním tlakem vyšším než 5 bar pro průmyslové a neprůmyslové využití - Část 2: Podrobné funkční požadavky pro uvádění do provozu, provoz a údržbu

ČSN EN 1775 Zásobování plynem - Plynovody v budovách - Nejvyšší provozní tlak <= 5 bar - Provozní požadavky

ČSN EN 12732 (386412) Zásobování plynem – Svařované ocelové potrubí– Funkční požadavky

ČSN EN 12007-1 (386413) Zásobování plynem – Plynovody s nejvyšším provozním tlakem do 16 bar včetně–Část 1: Všeobecné funkční požadavky

ČSN EN 12007-2 (386413) Zásobování plynem – Plynovody s nejvyšším provozním tlakem do 16 bar včetně–Část 2: Specifické funkční požadavky pro polyethylen (nejvyšší provozní tlak do 10 barů včetně)

ČSN EN 12007-3 (386413) Zásobování plynem – Plynovody s nejvyšším provozním tlakem do 16 bar včetně–Část 3: Specifické funkční požadavky pro ocel

ČSN EN 12007-4 (386413) Zásobování plynem – Plynovody s nejvyšším provozním tlakem do 16 bar včetně Část 4: Specifické funkční požadavky pro rekonstrukce

ČSN EN 12327 (386414) Zásobování plynem – Tlakové zkoušky, postupy při uvádění do provozu a odstavování z provozu – Funkční požadavky

ČSN EN 1295-1 "Statické výpočty potrubí uloženého v zemi při různých zatěžovacích podmínkách" Část 1 "Všeobecné požadavky"

ČSN 73 0039 "Navrhování objektů na poddolovaném území"

ČSN 38 6405 Plynová zařízení - Zásady provozu

ČSN 38 6420 Průmyslové plynovody (Již neplatná)

TPG 703 01 Průmyslové plynovody

TPG 704 03 Domovní plynovody z vícevrstvých trubek. Navrhování a stavba.

TPG 702 04 Plynovody a přípojky z oceli s nejvyšším provozním tlakem do 100 barů včetně.

TPG 700 01 Použití měděných materiálů pro rozvod plynu.

TPG 702 01 Plynovody a přípojky z polyetylenu.

TPG 702 03 Opravy plynovodů a přípojek z polyetylenu.

TPG 921 01 Spojování plynovodů a plynovodních přípojek z polyetylenu.