Földrajz | Felsőoktatás » Gázszállítás

Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Dr. Tihanyi László G Á Z S Z Á L L Í T Á S I. Egyetemi jegyzet Miskolc, 2003. 1 2 Tartalomjegyzék 1 2 3 4 5 6 7 Földgáz, a komfortos energiahordozó.7 1.1 A fejlődés fő irányai.7 1.2 Földgázkereskedelem.18 1.3 A hazai gázszállító rendszer fejlődése .32 Gázmérnöki alapismeretek.45 2.1 Földgázjellemzők változása .45 2.2 Nyomásveszteség számítás .54 2.3 Hőmérséklet- és gázkeveredés számítás .68 2.4 Nagy sebességű gázáramlás.74 2.5 Általános tervezési szempontok.81 2.6 A szállítókapacitás értelmezése .88 2.7 Zajhatás .98 Gáztávvezetékek tervezése .105 3.1 Hidraulikai rendszertervezés.105 3.2 Az állandósult áramlás matematikai modellje .114 3.3 Mintapéldák a hidraulikai rendszertervezéshez.122 3.4 Szilárdsági méretezés.130 3.5 Irányadó nemzetközi előírások .137 3.6 Nyomvonalterv .144 3.7 Vonali létesítmények tervezése .146 3.71 Szakaszoló

állomás 146 3.72 Folyadékleválasztó159 3.73 Keresztezések160 3.74 Csőgörény indító és -fogadó 164 Technológiai állomások .169 4.1 Gázátadó állomás .169 4.2 Kompresszorállomás.191 4.3 Földgázkeverő állomás .208 Csőtávvezetékek kivitelezése .215 5.1 Előkészítő munkák.215 5.2 Csőhegesztés .221 5.3 Csőfektetés.226 5.4 Műtárgy keresztezése.231 5.5 Folyók keresztezése .232 5.6 Keresztezés irányított ferdefúrással .236 5.7 Szerelési munkák .238 Nyomáspróbák .240 6.1 Általános előírások .240 6.2 Szilárdsági nyomáspróba .241 6.3 Tömörségi nyomáspróba.242 6.4 Nyomáskorrekció.243 Függelékek.249 7.1 SI Prefixumok .249 7.2 Konstansok.249 7.3 Földgázkomponensek jellemzői.249 7.4 Mértékegység átszámítás .250 3 7.5 7.6 7.7 Acél vezetékcsövek adatai .253 A levegő telítettségi víztartalma .262 Angol szakmai kifejezések (Glossary of terms) .263 4 Bevezetés A Gázszállítás c. jegyzet a Miskolci

Egyetemen az olaj- és gázmérnöki szak hallgatói részére tartott azonos című előadások anyagát foglalja össze. Az ismeretanyag felosztásánál azt az elvet követtük, hogy a Gázszállítás I. jegyzetbe a csőtávvezetékek és a kapcsolódó technológiai létesítmények tervezésével és kivitelezésével kapcsolatos ismereteket foglaltuk össze, míg a Gázszállítás II. jegyzetben az üzemeltetési és üzemfenntartási kérdéseket tárgyaljuk. A jegyzet szerkesztésénél tudatosan vállaltuk az egyes témakörök viszonylagos önállóságát, ezért a fejezetek sorszámát hozzákapcsoltuk az oldalszámhoz. Ezt a módszert csak a szakkönyvek egy részénél használják, ezért szokatlan lehet az olvasó számára. A módszer alkalmazását az indokolja, hogy íly módon könnyebben lehet átdolgozni a jegyzet egyes fejezeteit, nem kell átszámozni az anyag hátralévő részeit. Ugyancsak az egyes fejezetek viszonylagos önállósága miatt az

irodalomjegyzék a fejezetek végén van elhelyezve. A jegyzet elkészítésében értékes tanácsokkal segítette munkámat dr. Csete Jenő tanszékvezető egyetemi docens, dr. Bódi Tibor egyetemi docens és Sztermenné dr. Tóth Anikó A tananyag fejlesztésében hosszú évek óta jelentős segítséget kaptam a MOL Rt. Földgáz Divízió munkatársaitól Intézeti kollégáimnak és az ipari szakembereknek ezúton is köszönöm hasznos tanácsaikat és a szakmai anyagokat. A gépelési, és a nagy gondosságot igénylő képletírási munkában Jakkel Józsefné volt segítségemre. Az ábrák egy részének rajzolásában vagy levilágításában dr Szota Györgyné és Soltészné Major Marianna volt segítségemre. Munkatársaim igényes és precíz munkája nagymértékben emeli a jegyzet színvonalát. Őszintén remélem, hogy a következőkben összefoglalt szakmai ismeretanyag hasznos lesz azok számára, akik csak most ismerkednek ezzel a szakterülettel, de hasznos

lesz a gyakorló szakemberek számára is. Miskolc, 2003. november Dr. Tihanyi László 5 6 A fejlődés fő irányai 1 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ 1.1 A fejlődés fő irányai A földgázpiac kialakulása A földgázipar fejlődésének mérföldkövei hosszú ideig az USÁ-hoz kapcsolódtak. Az olajtermelés és –felhasználás dinamikus növekedése magával hozta az olajkísérő- és sapkagázok értékesítésének az igényét. Ennek érdekében meg kellett teremteni a gáz előkészítésének és szállításának, végső soron felhasználásának a műszaki-gazdasági feltételeit. A feladatot az olajipar technológiai bázisán oldották meg, ami azt eredményezte, hogy ebben a régióban az olaj- és gázipar hosszú ideig szervesen összekapcsolódott egymással. A gázipar XX-dik századi fejlődésének jellemző példája az USA-ban alakult ki, ezért érdemes az évszázados fejlődést a számok tükrében is megvizsgálni. Az 11-1

ábrán a primerenergia hordozók százalékos nagyságának a változása látható. 90% 80% 70% Részarány 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1900 1910 1920 Szén 1930 Földgáz 1940 Kőolaj 1950 Atom 1960 1970 Vízienergia 1980 1990 2000 Megújuló 1.1-1 ábra a Primerenergia hordozók felhasználásának változása az USÁ-ban (Forrás: Energy Information Administration, www.eiadoegov) A földgázfelhasználás területén markánsan elkülöníthető a XX. század első felének mérsékelt növekedési üteme, és a század második felében tapasztalt gyors növekedés, majd 1970 után egy egyensúlyi részarány fokozatos kialakulása. Annak ellenére, hogy a kőolaj- és földgázfelhasználás változási trendje hasonló, megfigyelhető, hogy a földgázfelhasználás részaránya a primerenergia mérlegben 1945-ben, tehát a század közepén csak 12 %-os volt, szemben a kőolaj 31 %-os részesedésével. A mennyiségi növekedés mellett hangsúlyozni kell a

jogi, a kereskedelmi, a műszaki és biztonságtechnikai mérföldköveket is. Példaként említhető az 1938-as gáztörvény, vagy az 1935-ben kiadott B31.1 szabvány a csővezetékek tervezésére. Európában a XX. század első felében egyeduralkodó volt a szénalapú városi gáz, amelyet azonban fűtésre csak elvétve használtak. Az 50-es és 60-as évtized 7 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ fordulóján több európai országban jelentős nagyságú földgázkészleteket tártak fel, amelyeknek a termelésbe állítása egy új korszak kezdetét jelentette. Ezt követően gyors ütemben épült ki az országok közötti, és az országokon belüli csővezetékes infrastruktúra. Napjainkra az EU tagországokban összesen 71 millió háztartás vezetékes földgázellátása valósult meg. Energiahordozók változási trendje 160% 150% 140% 130% 120% 110% 100% 90% 80% 70% 60% 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Kőolaj Földgáz

Szén Egyéb Összes 1.1-2 ábra Az energiahordozók felhasználásának változása Európában (Forrás: BP Statistical Review of World Energy, 2003.) Az elmúlt évtized tendenciáit vizsgálva az energiafelhasználásban az 1.1-2 ábra alapján azt mondhatjuk, hogy Európában (beleértve Kelet-Európát is) az összenergia felhasználás alig változott. Az egyes energiahordozók közül a legdinamikusabban, 44 %-kal a földgáz, azt követően 20 %-kal az egyéb energiafelhasználás növekedett. Az olajfelhasználás tíz év alatt összesen 7 %-kal nőtt, a szénfelhasználás viszont 29 %-kal csökkent. A változások egyik meghatározó összetevője az energiatakarékosság, amit erősít a nemzetközi környezetvédelmi egyezmények hatása. A Európai Közösség “Zöld Könyv”-ében szereplő előrejelzés szerint 2020-ig a közösség országainak együttes földgázfelhasználása várhatóan meg fog duplázódni. Az 1.1-3 ábra szemlélteti a

földgázfelhasználás időbeni változását 1970 és 2002 között. Európában a 70-es évekre jellemző dinamikus növekedés egy évtized után lelassúlt, és ez a kisebb növekedési ütem jellemezte a földgázfelhasználást egészen a 90-es évek közepéig. Az utóbbi években a nemzetközi klímaegyezmények szigorodó előírásai miatt a földgáz a figyelem középpontjába került. A FÁK országokban 1970 és 1991 között nagyon dinamikus volt a növekedés, ezt követően 1991 és 1997 között látványos visszaesés, és végül az utóbbi években mérsékelt, de folyamatos növekedés volt jellemző. Észak-Amerikában megfigyelhető, hogy a 80-as évek közepétől az energiapiac liberalizálásának hatására dinamikus növekedés kezdődött, ami napjainkig tart. 8 A fejlődés fő irányai Földgázfelhasználás [10 9 m3/a] 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1970 1975 1980 Európa 1985 FÁK 1990 É-Amerika 1995 2000 Távol-kelet 1.1-3

ábra A földgázfelhasználás változása az elmúlt évtizedekben (Forrás: BP Statistical Review of World Energy, 2003.) Az 1.1-4 ábra tanúsága szerint a bizonyított földgázkészletek a felhasználás növekedési üteménél lényegesen nagyobb mértékben növekedtek. Legnagyobb mértékű készletnövekedés a közel-keleti régióban volt, ahol a bizonyított készletek az elmúlt húsz évben több, mint kétszeresére nőttek. Ugyanezen idő alatt a FÁK tagországok és a világ összes bizonyított földgázkészlete is megduplázódott. ÉszakAmerikában lassú készletcsökkenés, Európában kismértékű készletnövekedés következett be. Bizonyított földgázkészletek [1012 m3] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1980 1985 É-Amerika 1990 1995 Európa és Eurázsia Közép-Kelet 2000 Afrika 1.1-4 ábra A bizonyított földgázkészletek változása az elmúlt két évtizedben (Forrás: BP Statistical Review of World Energy, 2003.) Az elmúlt harminc év

során számos tényező hatására alakult ki a jelenlegi helyzet, amelyben Európa földgázigényét három “külső” forráskörzetből biztosítják: 9 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ • Hollandia és az Északi-tenger, • Algéria, • FÁK országok, elsősorban Oroszország. A különböző területekről induló gáztávvezetékek számos országhatárt kereszteznek, így Európában szállítják a legnagyobb gázmennyiséget az országhatárokon keresztül. Az USA-ban már a 80-as évek végén, Európában pedig 2000-től liberalizálták a földgázkereskedelmet. Az Európai Közösség országaiban várhatóan 5-8 év alatt alakul ki egy egységes földgázpiac. Gázszállító rendszer Európában Kétféle szállítási technológia terjedt el széles körben: • gáztávvezetékekből és nyomásfokozó kompresszor állomásokból álló rendszeren keresztül történő szállítás; • cseppfolyós halmazállapotban (LNG) történő szállítás.

Ebben az esetben a gázmezőről távvezetéken keresztül szállítják a földgázt a tengerparti cseppfolyósító üzembe, majd innen tovább speciális hőszigetelt tartályhajókon a fogadóállomásokig. A fogadóállomáson elpárologtatják a cseppfolyós földgázt, és ugyancsak távvezetéken szállítják tovább a felhasználókig. Az Európai Közösség országaiban a 60-as évektől kiépült gáztávvezetékek összhossza az 2001 végén elérte 182 ezer km-t, a földgázzal ellátott háztartások száma pedig elérte a 72,6 millió-t (EUROGAS, 2001). 1.1-5 ábra Az európai földgázszállító rendszer 2001-ben (Forrás: EUROGAS 2001) 10 A fejlődés fő irányai Az európai (nemzetközi) földgázkereskedelem a 60-as évek első felében, a hollandiai Groningenben feltárt, és máig is jelentős nagyságú földgázmező termelésbe állításával indult. Távvezetékek épültek Belgiumon keresztül Franciaországba, az NSZK-ba, illetve Svájcon

keresztül Olaszországba. A Trans Europa Naturgas Pipeline (TENP) a Hollandiát és Olaszországot összekötő gáztávvezeték része, amely a német-holland határtól 500 km hosszúságban vezet dél felé a svájci-német határig. A távvezeték átmérője 950/900 mm, a beépített kompresszor kapacitás 109 MW (Beyer et al., 1994) Európa országait összekötő távvezeték rendszer látható az 11-5 ábrán. A 60-as évek második felében termelésbe állított északi-tengeri szénhidrogén lelőhelyeket tenger alatti távvezetékekkel kötötték össze Nagy-Britanniával és az európai kontinenssel. A NORPIPE Ekofisk-Emden nyomvonalon Németországba, a ZEEPIPE(1993) Sleipner-Zeebrügge nyomvonalon Belgiumba szállítja a földgázt. Az utóbbi távvezeték 814 km hosszú, átmérője 1000 mm, üzemnyomása pedig 172 bar. Az angol gázszállító rendszer két fő betáplálási pontja a skóciai St. Fergus-nál és Bacton-nál van. A brit szigetek és a kontinens

közötti összeköttetést szolgálja a Bacton-Zeebrügge nyomvonalon az INTERCONNECTOR, amely 900 mm névleges átmérőjű távvezeték, és a bactoni végpontnál 3x25 MW-os kompresszorállomáshoz kapcsolódik. Az Északi-tenger térségében létesített gáztávvezetékek láthatók az 11-6 ábrán. A földgázbőség hatására gyors ütemben épültek ki az egyes országok nemzeti földgázszállító hálózatai, és a nagy hagyományokkal rendelkező szénalapú gázgyártást háttérbe szorította az egyre izmosodó földgázipar. A távvezeték építésekkel egyidőben - 1964-ben - amerikai technológiával földgázcseppfolyosítót létesítettek Algériában, illetve fogadóállomásokat helyeztek üzembe NyugatEurópában. 1.1-6 ábra Gáztávvezetékek az Északi tengerben 11 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ A szovjet földgáz csak egy évtizeddel később, 1973-ban jelent meg az európai piacon, amikor Ukrajna és az NSZK között megépítették az

első 1800 km hosszú, 900 mm átmérőjű gáztávvezetéket. A távvezeték Waidhausnál lépi át a cseh-német határt 1979-ben helyezték üzembe a Csehszlovákiából Ausztria és Olaszország irányába leágazó távvezetéket, amelynek határátlépési pontja Baumgartennél van. Ennek a távvezetéknek a Duna ausztriai völgyében húzódó kelet-nyugati szakaszát West Austria Gasline-nak (WAG), észak-déli szakaszát pedig Trans Austria Gasline-nak (TAG) nevezik. A WAG ausztriai szakasza 245 km, átmérője 800 mm, névleges üzemnyomása 70 bar. Két kompresszorállomásán a beépített összes kapacitás 39 MW A TAG orosz földgázt szállít Olaszország és Szlovénia felé. A két párhuzamos távvezeték ausztriai szakasza 383 km, átmérője 1050, ill. 950/900 mm, a három kompresszorállomáson beépített kapacitás 125 MW. A TAG 1974 óta üzemel, és Észak-Olaszországban össze van kötve a TRANSMED vezetékkel. A TAG vezetékről ágazik le a SOL

távvezeték Szlovéniába és a Horvát Köztársaságba, ennek névleges átmérője 500 mm, ausztriai hossza 26 km. Az OMV gáztávvezeték rendszere látható az 1.1-7 ábrán 1.1-7 ábra Az ÖMV gáztávvezeték rendszere 2003-ban (Forrás: OMV, www.omvcom) Németországban évtizedeken keresztül a Ruhrgas rendelkezett a legnagyobb kapacitású gázipari infrastruktúrával. A 90-es évektől új szereplőként megjelent a WINGAS, amely egy évtized alatt jelentős kapacitású gázszállító- és tároló rendszert épített ki. Az orosz földgázt Waidhaustól a Mittel-Europäische Gasleitung (MEGAL) szállítja tovább a német-francia határig, ahol két határátlépési pont is van: Oberkappel és Medelsheim. A távvezetékrendszer hossza 460 km, a párhuzamos vezetékek átmérője 1200/1000 mm, ill. 1100 mm A három kompresszorállomás összes beépített kapacitása 154 MW. Az 1973. évi olajár-robbanás után fokozódott a fejlett nyugat-európai államokban a

földgáz iránti kereslet, és a szovjet gázszállítások mellett Irán is bekapcsolódott a nemzetközi földgázkereskedelembe. Sajátos, un "lecseréléses" megoldással Irán a Szovjetunió déli határán adta át a gázt, a szovjet fél pedig ezzel a mennyiséggel megnövelte a nyugat-európai exportját. Az iráni szállítások realizálására épült meg 1979-ben az IGAT 1 távvezeték 10 Mrd m3/a kapacitással. Az iraki-iráni háború után, 1989-ben az iráni szállításokat felújították, és annak bővítését 12 A fejlődés fő irányai tervezték, de a Szovjetunió felbomlása után a lecseréléses tranzitszállítást nagyon megnehezítette az új független államok szembenállása egymással és Oroszországgal. 1973 után a szovjet exportszállítások növekedése, illetve az Irán-SzovjetunióNyugat-Európa lecseréléses gázszállítás miatt további kelet-nyugati távvezetékek épültek a Cseh és Szlovák Köztársaságon keresztül.

A legnagyobb, 1420 mm névleges átmérőjű, és 6000 km hosszúságú (beleértve a FÁK országok területére eső szakaszt is) távvezetéket 1983-ban helyezték üzembe. A Cseh és Szlovák Köztársaságon keresztül húzódó tranzit távvezeték rendszer három 1200-as és egy 1400-as névleges átmérőjű távvezetékből és négy kompresszorállomásból áll, amelynek teljes kapacitása 1996-ban 81,4 Mrd m3/a volt. A Szlovák Köztársaságban folyamatban van a tranzit kapacitás növelése 90 Mrd m3/a-re (Rajzinger et al., 1997) Az ezredfordulón épült meg egy 60 Mrd m3/a kapacitású távvezeték a Yamal félszigettől Nyugat-Európáig. A távvezeték teljes hossza 5802 km, amelyen 34 kompresszorállomás üzemel 5619 MW összes kapacitással. A távvezetéket új nyomvonalon, a korábbi tranzitvezetéktől északra fektették azzal a nem titkolt szándékkal, hogy csökkentsék a gáztranzit függőségét Ukrajnától. A távvezetéknek Lengyelországban két

párhuzamos ága van, amelyek 670 km hosszúságban keresztezik az országot. A YAMAL távvezeték a lengyel/német határon Frankfurt/Oder-nél a Gazprom leányvállalatának a Wingas-nak a STEGAL (SachsenThüringen Gas Leitung) elnevezésű 320 km-es DN 800 névleges átmérőjű távvezetékéhez kapcsolódik. A szállítás 1997-ben indult, de a szállítókapacitás csak fokozatosan éri el a tervezett értéket. Mivel a gázmező a sarkkörön túl található, a távvezeték első 450 km-es szakasza permafroszt talajon vezet át. Az algériai-olasz TRANSMED gáztávvezetéket (Trans-Mediterranean Pipeline) 1979-ben kezdték építeni és hivatalosan 1984-ben adták át, bár a gázszállítás már 1983-ban megindult. A vezeték algériai szakasza 550 km, tunéziai szakasza pedig 350 km hosszú, és mindkettő 1200 mm névleges átmérőjű. Tunézia és Szicila között a távvezeték a tenger alatt halad, és három, egyenként 155 km hosszú és 500 mm átmérőjű

párhuzamos szakaszból áll. A maximális fektetési mélység 610 m. Az olasz szakasz Szicilián áthaladó része 354 km hosszú és 1200 mm névleges átmérőjű, amely a messinai tengerszorosban 46 km-es hosszon négy párhuzamos ágra (névleges átmérőjük 250-500 mm) válik szét. Az olasz szárazföldi szakasz teljes hossza 1064 km, és átmérője Melizzanóig 1200 mm, onnan tovább Minerbióig pedig 1050 mm. Minerbiónál a végponthoz egy hatalmas föld alatti tároló kapcsolódik A közel 3000 km hosszú távvezetéken nyolc kompresszorállomás 418 MW összteljesítménnyel biztosítja a gáz szállítását. A kompresszorállomások fogyasztása és a tunéziai tranzitdíj (5,25 %) együttesen a betáplált gázt 20,4 %-kal csökkentik. A távvezeték üzemnyomása 80 bar. A 90-es évek közepén a távvezeték párhuzamosításának eredményeképpen a szállítókapacitás az eredeti 12,5 Mrd m3/aről 26 Mrd m3/a-re nőtt (True, 1994). A mediterrán térségben a

másik nagy kapacitású gáztávvezetéket, a MAGHREB vezetéket, amely Marokkón és a Gibraltári-szoroson keresztül szállítja a földgázt Spanyolországba, ugyancsak a 90-es évek közepén kezdték építeni. A távvezeték algériai szakasza 530 km, marokkói szakasza pedig 540 km hosszúságú, a vezetékátmérő 1200 mm. A Gibraltári-szorosban 45 km hosszúságban két 550 mm átmérőjű párhuzamos vezeték köti össze a két kontinenst. A spanyolországi szakasz 270 km hosszúságú és 1200, ill. 900 mm átmérőjű A távvezetékrendszer teljes hossza 1385 km, szállítókapacitása első ütemben 7,2 Mrd m3/a, ami a tervek szerint 18,6 Mrd 13 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ m3/a-ra bővíthető. A nyomásfokozást az afrikai kontinensen két kompresszorállomás szolgálja, a beépített kompresszor kapacitás 24 MW. Technológiai fejlődés A XIX. sz végén a földgázszállításhoz még kovácsolt- vagy öntöttvas csöveket használtak. Az I

világháború után nagy lépést jelentett a varratmentes csövek megjelenése és alkalmazása egészen DN 650 névleges átmérőig. Ezek olcsóbbá és egyszerűbbé tették a csővezetékek építését. Ugyancsak jelentős előrelépést jelentett az elektromos ívhegesztés alkalmazása. A 30-as években az építési technológia munkaszervezési része is nagyot fejlődött. Az un "csoportos futószalag" módszernél az építőket kis csoportokra osztották, és a futószalagos termelési módnak megfelelően egy-egy csoportnak mindig ugyanazt a részfeladatot kellett elvégeznie. Az előzőek szerinti munkaszervezés ugrásszerűen megnövelte az építési tevékenység termelékenységét, és ezáltal drasztikusan csökkentette az építési költségeket. A II. világháborút követően a vezetékcsövek egyre nagyobb szilárdságú acélokból készültek, ami a falvastagság csökkentését, illetve nagyobb átmérőjű csövek készítését tette

lehetővé. A jobb minőségű acélok felhasználásával ugyanakkor növelni lehetett a csőtávvezetékek üzemnyomását; általánossá vált a 70 bar-os nyomásszint. A nagyobb átmérőjű és nagyobb üzemnyomású távvezetékek szállítókapacitása a korábbiak sokszorosára nőtt. Az előzőek együttes hatására számottevően javult a csővezetékes gázszállítás fajlagos költsége, és egyre hosszabb távvezetékek üzemeltetése vált gazdaságossá. Jelentős hatást gyakoroltak a fejlődésre a különböző szabványok és előírások. Mindenekelőtt az API-5L csőszabványt és az ASME B 31-es sorozatot kell kiemelni, ez utóbbi összefoglalta a tervezésre és üzemeltetésre vonatkozó műszaki-biztonsági előírásokat. Az 1955-ben, majd átdolgozva 1958-ban kiadott B318 gáztávvezeték tervezési előírások új egységes alapot jelentett a gáztávvezetékek létesítéséhez. Az eltelt évtizedekben többször felülvizsgálták, de ezek a

pontosítások az alapelveket nem érintették. (GRI Report, 2000) A korrózióra vonatkozó kutatások elvezettek a hatékony passzív korrózióvédelmi eljárások alkalmazásához, továbbá aktív katódvédelmi rendszerek kifejlesztéséhez. A 60-as évektől megindult a földgáz tengeri (offshore) termelése és szállítása. Ez új kihívást jelentett, és napjainkig számos csúcstechnológiai megoldást eredményezett. A technológiai fejlődéssel párhuzamosan, a számítástechnika fejlődésének köszönhetően egyre korszerűbb telemechanikai rendszerek épültek ki a gázszállító rendszerek irányítására. Napjainkban nagyméretű adatbázisok és hatékony adatfeldolgozó rendszerek segítik a diszpécser irányító munkáját. Kiemelkedő jelentősége volt a 70-es évek elején azoknak a fejlesztéseknek, amelyek mérési eljárások kidolgozását célozták az egyre idősebb távvezetékek állapotának diagnosztizálására. Ezek eredményeként jelentek

meg az intelligens görények, amelyek a csőtávvezetékek falvastagság-változásáról pontos képet szolgáltatnak az üzemeltető részére. A csővezetékek falvastagság csökkenéséből eredő, kockázatot értékelő eljárások a korábbi szilárdsági elméletek felülvizsgálatát is szükségessé tették. Az elmúlt 15-20 évben a csőgyártók és szerelvénygyártók egyre magasabb szintű minőségbiztosítási eljárásokat alkalmaztak, és szigorúbbak lettek a kivitelezéssel szemben támasztott követelmények is. Mindezek hatására az 14 A fejlődés fő irányai anyaghibákból és építési hiányosságokból eredő távvezetéki meghibásodások nagymértékben csökkentek. A nagytávolságú földgázszállítás technológiai fejlődésének érzékeltetésére Steinmann összehasonlító számítást végzett, amelynek eredményei az 1.1-1 táblázatban láthatók (Steinmann, 1985). 1.1-1 táblázat A csőtávvezetékes gázszállítás fejlődése

Év Üzemnyomás [bar] 2 20 66,5 80 120 1910 1930 1965 1980 1990 után Átmérő [mm] 400 500 900 1 420 1 620 Szállítókapacitás [106 m3/a] 80 648 8 320 26 000 52 000 Üzemanyagfogyasztás [%] 48,8 31,3 14,1 10,6 8,2 Egy képzeletbeli 6000 km-es távvezetéket vizsgált a század különböző időpontjaiban, amelyek egy-egy jellemző technológiai szintnek feleltek meg. 1910ben a csövezetékek Németországban 2 bar nyomáson üzemeltek, és maximális átmérőjük 400 mm volt. Ha egy ilyen távvezetéken szállítottak volna földgázt Nyugat-Szibériából Nyugat-Európába, akkor a szállítókapacitás 80 millió m3/a lett volna, és a 143 kompresszor állomás a betáplált gáz 48,8 %-át nyomásfokozás céljára elfogyasztotta volna. Az előzőek szerinti távvezetéken szállított földgáz ára Németországban 100szorosa lett volna a hazai előállítású, szénalapú gáznak. 1930-ra a nagyobb üzemnyomás és a nagyobb átmérő miatt a szállítókapacitás

nagyságrendileg nőtt. Ebben az időben a 80 kompresszor állomás a 650 millió m3/a gázmennyiségnek már csak 31,3 %-át fogyasztotta volna el nyomásfokozás céljára. Ezen a távvezetéken szállított földgáz ára még mindig nem lett volna versenyképes, mivel 10-szer nagyobb lett volna, mint a helyben kapható gázé. Szállítókapacitás [10 9 m3/a] 60 50 40 30 20 10 0 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 Névleges átmérő 1.1-10 ábra Csőtávvezeték szállítókapacitásának változása Az összehasonlításból látható, hogy a technikai fejlettség akkori szintje nem tette lehetővé a nagy távolságú gázszállítást. 1960-ig nem is épültek Európában 200 km-nél hosszabb távvezetékek. A 60-as évek közepére azonban az üzemnyomás és az átmérő növekedésének, illetve a kompresszorállomások fajlagos 15 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ energiafogyasztásának csökkenése a szállítókapacitás további nagyságrendi

növekedését eredményezte. Ezáltal egyre gazdaságosabbá és versenyképesebbé vált a nagy távolságról szállított földgáz az energia piacon. Az 1983-ban üzembe helyezett 6000 km-es távvezeték 37 kompresszorállomása a betáplált gáznak már csak 10,6 %-át fogyasztja el. A táblázatból látható, hogy az üzemnyomásnak és az átmérőnek a növekedése, továbbá a kompresszorállomások energiafogyasztásának a csökkenése várhatóan a jövőben is folytatódni fog.Az 11-10 ábrán egy 100 km hosszúságú távvezeték szállítókapacitásának a változása látható a névleges átmérő függvényében. A feltételezett nyomásgradiens 0,3 bar/km, vagyis a nyomásveszteség a teljes szakaszon 30 bar. Az ábrából jól látható az átmérő növelésének kedvező hatása a szállítókapacitásra. Amíg egy DN 600-as névleges átmérőjű távvezetéknek kereken 5 Mrd m3/a a szálítókapacitása, addig kétszer ekkora szállítókapacitáshoz

elegendő egy DN 800-as névleges átmérőjű távvezeték. 18 m-es csőszakasz súlya [t] 30 25 20 15 10 5 0 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Névleges átmérő StE 240 X 42 X 52 X 70 1.1-11 ábra Vezetékszakasz súlya Az üzemnyomás és az átmérő növelése jobb minőségű acélok alkalmazásával vált lehetővé. A csővezetékek falvastagsága ugyanis egyenesen arányos az átmérővel és az üzemnyomással. Ha a csővezeték acélanyagának szilárdsági jellemzője nem változik, ugyanakkor az üzemnyomás 20 bar-ról 80 bar-ra, az átmérő pedig 400 mmről 1200 mm-re nő, akkor a nagyobb nyomású csőtávvezeték falvastagsága 12-szerese a kisebb nyomásúénak. A nagyobb falvastágság miatt a csővezeték fajlagos súlya is 12-szeresére nő. Ha viszont jobb minőségű acélból készítik a csőtávvezetéket, kisebb falvastagság is elegendő és ezáltal kisebb lesz a fajlagos súly. Az 1.1-11 ábrán egy 18 m-es 80 bar

névleges üzemnyomású csőszakasz súlya látható az átmérő és az acélminőség függvényében. 1000 mm átmérőnél a legrosszabb és a legjobb minőségű acélból készült csőszakasz súlya között 2,2-szeres a különbség. A csőszakasz ára arányos a súlyával, ezért a gyenge minőségű acélból készült, túlsúlyos csőszakasz ára lényegesen nagyobb, mint a jó minőségű acélból készült csőszakaszé. Az 11-12 ábrán látható, hogy 1000 mm átmérőnél a legjobb minőségű acélból készült csőszakasz relatív ára fele akkora, mint a legrosszabb minőségű acélból készült szakaszé. 16 A fejlődés fő irányai 600 Relatív cső-ár [%] 500 400 300 200 100 0 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Névleges átmérő StE 240 X 42 X 52 X 70 1.1-12 ábra Relatív cső-ár A nagy távolságú gázszállítás gazdaságosságának egyik alapvető követelménye tehát az egyre nagyobb szakítószilárdságú

acélból készült csőtávvezetékek alkalmazása. Az 11-11 és 11-12 ábrák alapján megállapítható, hogy a jobb minőségű acél árnövelő hatása lényegesen kisebb mértékű, mint a jobb szilárdsági jellemzőből adódó kisebb falvastagság költségcsökkentő hatása. A gázszállítás gazdaságosságát az acélcső mellett alapvetően a kompresszor meghajtó motorok befolyásolják. Az 11-2 táblázatban látható, hogy a század elején a dugattyús gőzgéptől a gőzturbinán, majd a robbanómotoron keresztül vezetett a fejlődés a gázturbináig. Közben egyre nagyobbak lettek az egységteljesítmények és lényegesen javult a hatásfok. Figyelemre méltó, hogy napjainkban a kombinált ciklusú hajtással a fejlődés visszatért a gőzturbinához. Kombinált ciklus esetén ugyanis a gázturbinák hulladékhőjével gőzt fejlesztenek, amelyet gőzturbinával hasznosítanak. Így a hatásfok elérheti a 45 %-ot 1.1-2 táblázat Kompresszor meghajtó

motorok fejlődése A motor típusa Gőzgép Gőzturbina Ottó motor (kicsi) Ottó motor (nagy) Diesel motor (kicsi) Diesel motor (nagy) Gázturbina (1. gen) Gázturbina (2. gen) Gázturbina (komb. cikl) Alkalmazása 1900-1950 1950-ig 1960-ig Napjainkig 1960-ig Napjainkig 1950-től 1970-től 1980-tól Max. egységteljesítmény [kW] 3 000 3 000 500 10 000 500 10 000 12 000 25 000 (3+1) x 20 000 Hatásfok % 8-21 18-32 25-30 30-38 30-35 35-43 18-29 30-35 45 A nagy kapacitású földgázszállító távvezetékek jellemző nyomásfokozó egysége a gázturbinával hajtott turbókompresszor, amely a szállított gázmennyiségnek 0,2 . 0,5%-át fogyasztja el állomásonként A kompresszor állomások közötti távolság 100 és 400 km között változik. 17 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ A szakemberek az elkövetkező 20-30 évre a földgázfelhasználás dinamikus növekedését prognosztizálják. Ehhez egyrészt a jelenleg ismert földgázkészletek adnak biztos

alapot, másrészt az a tény, hogy az új földgázkészletek megtalálási valószínűsége 2-szer akkora, mint új kőolajkészleteké. Forrásoldalról tehát semmi nem korlátozza a várható növekedést. Kérdés azonban, hogy a földgázszállítás területén csak a csőtávvezetékes szállítási technológia fejlődésével kell-e számolni, vagy fokozatosan teret nyernek más szállítási módok is. A francia CEDIGAZ által készített előrejelzés szerint még hosszú ideig uralkodó marad a csőtávvezetékes szállítás, bár a nemzetközi kereskedelemben a csepfolyós földgáz (LNG) részaránya is gyorsan fog nőni (Cornot, 1988). Neves szakértők egy csoportja összehasonlító elemzést végezett a csőtávvezetékes, a csepfolyós földgáz formájában, továbbá metanollá átalakított és végül hagyományos tartályhajókkal, valamint 300 bar nyomáson speciális tartályhajókkal történő szállítási módszerek gazdaságosságára (Leibson, 1987).

Az elemzésből megállapítható, hogy a szállítási mód gazdaságosságát a lelőhely és a felhasználó ország távolsága, a tengeri szállítási mód szükségessége, illetve lehetősége, továbbá a szállított mennyiség határozza meg. A vizsgálat alapján valószínűsíthető, hogy a csőtávvezetékes szállítási mód a belátható jövőben meg fogja őrizni elsődlegességét. 1.2 Földgázkereskedelem A földgázkereskedelem perspektívája Bizonyított készletek [Mrdm3] 60000 56060 55291 50000 40000 30000 20000 12610 11840 7150 10000 0 7080 36,2% Közel-Kelet 35,7% FÁK 8,1% ÁzsiaÓceánia 7,6% Afrika 4,6% ÉszakAmerika 4980 3,2% 4,6% Közép- és Dél-Amerika Európa 1.2-1 ábra A régiók bizonyított földgázkészlete (20021231) (Forrás: BP Statistical Review of World Energy, 2003.) A földgázkereskedelem hosszútávú tendenciáit döntően a világ bizonyított földgázkészleteinek a földrajzi megoszlása határozza meg,

amelyek a 1.2-1 ábrán láthatók. Európa ellátásánál az orosz, a közel-keleti, az afrikai és a nyugat-európai (északi-tengeri) földgázkészletekkel lehet potenciálisan számolni. Ezek együttesen a 18 Földgázkereskedelem világ ismert földgázkészletének 83%-át jelentik. A kiemelkedő nagyságú orosz és közel-keleti készletek együttes részesedése 72%, ami azt jelenti, hogy Európa országai évtizedekig támaszkodhatnak ezekre a földgázforrásokra. 1.2-1 táblázat A 2002 évi földgázkereskedelmi adatok Európában Importőrök Ausztria Belgium Bulgária Horvátország Csehország Finnország Franciaország Németország Görögország Magyarország Olaszország Luxemburg Hollandia Lengyelország Portugália Románia Szlovákia Szlovénia Spanyolország Svédország Svájc Törökország NagyBritannia Összes export DK F G. 2,57 1,05 - 0,45 0,33 - 0,7 0,25 0,9 0,4 0,2 1,7 - 3,62 0,78 4,15 Exportőrök NL NO UK RU 0,75 5,2 6,9 5,9 0,63 2,8 -

1,08 2,62 - 7,35 4,5 6,03 14 1,29 11,4 20,2 23,27 4,14 31,5 - 1,59 9,2 7,57 5,05 - 19,3 0,4 3,13 4,6 1,4 0,6 7,1 3,5 7,7 0,6 2,27 0,5 - 0,45 - 11,6 1,1 3,6 42,7 61,19 10,66 126,27 AL 20,56 2,2 0,37 6,25 - Összes import 6,65 13,68 2,8 1,08 9,97 4,5 32,72 81,68 1,59 10,55 52,48 0,8 9,13 7,7 2,2 3,7 7,7 0,97 8,52 1,05 2,98 11,6 4,7 29,38 278,75 (Forrás: BP Statistical Review of World Energy, 2003.) Az 1.2-1 táblázat tartalmazza a csőtávvezeték rendszereken bonyolított földgázkereskedelem 2002. évi adatait Látható, hogy a legnagyobb mennyiséget exportáló országok sorrendje: FÁK, Hollandia, Norvégia, Algéria. A nyugat-európai országok csaknem kivétel nélkül több országból, míg a kelet-európai országok elsősorban a FÁK tagországokból importálnak földgázt. Egyes országok jelentős nagyságú import mellett kis mennyiségeket exportálnak is, főleg a határ mentén jelentkező igények kielégítésére. Európa gázellátására készült

becslések elég széles tartományban szórnak, általában felismerhető, hogy készítői milyen fejlesztési alternatívát preferáltak. Az egymással versengő alternatívák a következők: • az orosz gázimport növelése, • a Közel-Kelet és Európa távvezetéki összekötése, • az LNG részarányának a növelése afrikai és közel-keleti forrásokra támaszkodva. Úgy tűnik, az elmúlt évtizedekben a csőtávvezetékes gázszállítás előnyei (kis fajlagos szállítási költség, nagy kapacitás, megbízhatóság, hosszú élettartam) miatt ez a szállítási mód jelentette a legkedvezőbb fejlesztési alternatívát. 19 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ Tranzitlehetőségek Kelet-Európában Korábban az energiahordozó kereskedelemre a közvetlen politikai irányítás volt jellemző és a gazdasági szempontok alárendelt szerepet játszottak. Ez a helyzet az importőr országokban a kiszolgáltatottság érzését keltette. Az orosz

kereskedelmi stratégiában a 90-es évek elején alapvető fordulat következett be. 1991-től, a Gazprom alapításától megszűnt a korábbi államközi kereskedelem, és gáztársaságok közötti magánjogi szerződéses kapcsolatok alakultak ki. A Gazprom a korábbi gyakorlat helyett arra törekedett, hogy ne a határon adja el a gázt, hanem minél közelebb kerüljön a végső felhasználókhoz. Ennek érdekében egész Európában nagyon intenzíven fejleszti kereskedelmi hálózatát, az importőr országokban közös vállalatot, ill. kereskedőházat hozott létre (Vyakhirev, 1996) A Yamal-távvezeték megépítésével az orosz földgázexport számára két nagy kapacitású távvezeték áll rendelkezésre. Valószínűsíthető, hogy a nyugat-európai export jelentős részét, elsősorban a német és francia piacra a Yamal-távvezetéken szállítják. Ennek következtében a Szlovákiában húzódó déli tranzit útvonalon kapacitásfelesleg lesz, így az ettől

délre eső térségben várhatók fejlesztések. Folyamatban van 600 km új távvezeték építése Bulgáriában annak érdekében, hogy azon keresztül orosz földgázt szállítsanak Görögországba, Törökországba, Szerbiába és Macedóniába. 1995-ben a Gazprom szerződést írt alá Törökországgal, hogy a 6 Mrd m3/a-es szállítást 10 Mrd m3/a-re növeljék. További 2 Mrd m3/a mennyiséget egy Ankara mellett épülő villamos erőmű ellátására irányoztak elő. A tervezett fejlesztések közé tartozik egy déli leágazás Szlovákiából indulva, Magyarországon és Szlovénián vagy Ausztrián keresztül Olaszországig. A távvezetéken keresztül elsősorban villamos hőerőművek ellátását tervezik, de az lehetővé teszi a földgázértékesítést más fogyasztók részére is a térség országaiban, így Magyarországon, Horvátországban, Szlovéniában, Ausztriában és Olaszországban. Ugyancsak a tervezett fejlesztések közé tartozik a

Közel-Keletet NyugatEurópával összekötő távvezeték. Ennek nyomvonala a tervek szerint Magyarországon is keresztülhalad. Az előzetes számítások azt mutatták, hogy a távvezetéken szállított közel-keleti gáz az európai piacon a közeljövőben nem versenyképes, így a projekt megvalósítása 2005-2010 előtt nem várható. Kereskedelmi stratégiák Az európai gázrendszer kiépülése során két eltérő kereskedelmi stratégia alakult ki. Az egyik stratégia a holland földgáz exportálásához kapcsolódott. Lényege, hogy a termelő (exportőr) ország kiépítette a szükséges termelési és szállítási kapacitásokat az országhatáron lévő átadási pontig, és a gázt ott adta el. A távolabbi országok (pl Olaszország) a földgázt bi-laterális szerződések segítségével vásárolhatták meg. Ezzel a fejlesztési és kereskedelmi eljárással forgalmazták az északi-tengeri földgázt is, amelynek egy részét 1980 óta Hollandián keresztül

táplálják az európai gázrendszerbe. A másik kereskedelmi stratégia a szovjet-nyugat-európai, illetve az algériaiolasz együttműködésre jellemző. Ezeknél a gázszállító rendszereknél az érintett országok finanszírozásával és beruházásában nagy szállítókapacitású transznacionális céltávvezeték épült. Ennek ellentételeként a beruházó hosszú lejáratú földgázvásárlási jogot kapott az exportáló országtól. A távvezeték az érintett országokban nemzeti tulajdonba került. A transznacionális gáztávvezeték rendszerek létesítésének nagy tőkeigénye csak speciális hitelkonstrukcióval biztosítható. A finanszírozás hosszútávú "take or pay" szerződésekre épül, amelyben a szerződő felek hosszú távra rögzített 20 Földgázkereskedelem éves szállítási mennyiségekben állapodnak meg. Az ilyen típusú szerződések átvételi kötelezettséget, és a névleges mennyiségnek megfelelő tranzitdíj

fizetési kötelezettséget írnak elő. Általában a csővezeték tranzit szakaszán áthaladó földgáz az eladó (exportőr) tulajdonában marad. Földgázpiaci liberalizáció folyamata Európában A Római Szerződés már 1957-ben kimondta, hogy a tagországok piacainak belső határok nélküli területet kell képeznie, ahol biztosítva van az áruk, a személyek, a szolgáltatások és a tőke szabad mozgása. Az EU egész történetét ennek a belső piacnak az egyre teljesebb kiépítése fémjelzi. Mindezek tükrében felmerül a kérdés, mi az oka annak, hogy a földgázpiac liberalizációja csak 2000-ben kezdődött el (Tihanyi, 2000). A válaszhoz útmutatást ad az EU által 1993 december 5-én kiadott "Fehér könyv", amelyben kijelölték az Unió által követendő utat a XXI. század felé Ebben megfogalmazták, hogy a távközlés, a közlekedés és az energetika területén egységes, globális piac kialakítására van szükség. Ezek közül a

távközlés és az informatika robbanásszerű fejlődése az elmúlt 10-15 évben következett be. Az energetika területén az olajpiac már régen globalizálódott, és nyitott volt minden érdeklődő számára, ezzel szemben a gázpiacot zárt nemzeti piacok alkották. A földgáz részaránya csak az utóbbi időben vált számottevővé az egyes országok energiamérlegében. A nemzeti energiapolitikák mind a földgáz-, mind pedig a villamosenergia területén sajátos ellátásbiztonsági követelményekre épültek. Az előző okok miatt az elmúlt évtizedekben nemzeti monopóliumok alakultak ki, amelyekhez stratégiai okból nem nyúltak hozzá. A század utolsó két évtizedében azonban megindult a világgazdaságban a globalizáció folyamata, amelynek keretében a nemzeti energiapolitikák helyett a regionális energiapolitika került előtérbe. A földgázzal kapcsolatos óvatosságot tükrözi, hogy a 70-es években EU direktíva tiltotta a tagállamoknak a

földgáz felhasználását villamos energia termelés céljára 10 MW-nál nagyobb kapacitású villamosenergia termelő egységek esetén. A 80-as évek második felétől felerősödtek a környezetvédő mozgalmak, amelyek a 90-es évek elejére széleskörű nemzetközi egyezményeket eredményeztek. A környezetvédelmi korlátozások miatt a földgáz a figyelem középpontjába került, ami gyorsította a fejlődési folyamatot. A földgázkereskedelemben új korszak nyitányát jelentette 1986-ban az angol gáztörvény, amely többek között lehetővé tette az állami tulajdonban lévő British Gas privatizációját, és előírta egy szabályozó hatóság (Office of Gas Supply, OFGAS) felállítását (Gas and Power, 2000). Bár ez a gáztörvény már lehetővé tette a nagyfogyasztók részére a szabad földgázvásárlást, a tényleges földgázpiac csak a villamosenergia ipar privatizációját követően kezdett kialakulni. 1991-ben visszavonták azt a korábbi EU

direktívát, amely megtiltotta a földgáz felhasználását villamosenergia termelés céljára. 1992-ben még sikertelenül zárult az EU-n belüli egységes földgázpiacra vonatkozó irányelv elfogadtatása. Közben Nagy-Britanniában egyre nyitottabbá vált a piac, és továbbfejlesztették a szabályozást. 1994-ben a villamosenergia termelés 12 %-ához már földgázt használtak. 1995-ben ismét új gáztörvényt fogadtak el Nagy-Britanniában, amely szabályozta a teljes piacnyitást. Ez azt jelentette, hogy tovább ment, mint a 80-as évek második felében kiadott amerikai szabályozás (FERC 636). Az 1996-os év fontos mérföldkő volt az energetika országútján, mivel az Európa Tanács és Parlament 1996. december 16-án elfogadta a 96/92/EC irányelvet az "Egységes szabályozás a belső villamosenergia-piac számára". Újabb mérföldkő volt 1997-ben a British Gas szervezeti átalakítása, a tevékenységek 21 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS

ENERGIAHORDOZÓ szétválasztása (British Gas és Centrica). A British Gas létrehozta a Transco-t, amely a gázszállító és gázelosztó csőhálózat, valamint a tároló létesítmények tulajdonosa és üzemeltetője lett, de nem végzett kereskedelmi tevékenységet. Lehetővé vált a szabad hozzáférés a csővezetékes infrastruktúrához. A nyilvánosan közzétett Network Code szabályozta minden kereskedő számára a szállító- és az elosztó csővezeték rendszerekhez, továbbá a tárolókhoz való hozzáférés szabályait, valamint a rendszerhasználati díjakat. Kialakult a földgázpiac minden feltétele, és működési modellje. Végül az Európa Tanács és Parlament 1998 február 12-én elfogadta a 98/30/EC irányelvet az "Egységes szabályozás a belső földgázpiac számára". Az események hátterében döntő tényezőnek tekinthető, hogy a 90-es évek közepén az EU összesített primerenergia mérlegében a földgáz részaránya már

meghaladta a 20 %-ot. Kiépült az európai országokat behálózó csővezetékes infrastruktúra, és a nemzetközi kereskedelemben résztvevő földgáz mennyisége elért egy kritikus szintet. Eljött az a pillanat, amikor a gazdasági élet irányítói megtették a szüksége lépéseket annak érdekében, hogy a földgázt ugyanolyan árunak tekintsék, mint bármely más energiahordozót, vagy terméket. A korábbi évtizedekben a földgázellátás természetes monopóliumok révén valósult meg, és a fő hangsúly a természetes monopóliumot jelentő csővezetékes infrastruktúra birtoklásán, illetve üzemeltetésén volt. A teljesen, vagy döntően állami tulajdonú nagy nemzeti gáztársaságok igyekeztek a teljes földgázellátási vertikumot lefedni, azaz a gázmezőtől a fogyasztóig tartó integrált rendszert kézben tartani. Az EU Irányelv a verseny érdekében sok kereskedő megjelenését szorgalmazza a gázpiacon, akik kisebb tőkerővel csak egy-egy

részfolyamat végzésére vállalkoznak. Működésük csak akkor képzelhető el, ha részükre törvény biztosítja a szabad hozzáférést a csővezetékes infrastruktúra használatához. Az előzőek miatt az új szabályozásnak mindenekelőtt biztosítani kell a földgázpiacon a kereskedelmi/ellátási tevékenységhez való jognak a technikai rendszer tulajdonjogától, illetve üzemeltetési jogától való egyértelmű elválasztását. A földgáz fizikai áramlását a gázmezőtől a fogyasztóig technológiai láncnak, a kereskedelmi/ellátási tevékenységhez kapcsolódó pénzügyi folyamatot pedig értékláncnak nevezik. A piacnyitás előfeltétele a technológiai és az értéklánc szétbontása jellemző részfolyamatokra. A korábbiakban a teljes vertikummal szemben érvényesült a gazdaságossági követelmény. A nyitott piacon minden részfolyamatnál teljesülni kell a gazdaságosságnak. Az EU Irányelv szerint a tevékenységek szétválasztása

(unbundling) eredményezi a folyamatok átláthatóságát (transparency). Az európai gázpiac jövőképét Bierma úgy közelítette, hogy a leendő európai piacot összehasonlította a már működő észak-amerikai és angol piaccal legfontosabb jellemzőik alapján (Bierma, 2000). Az összehasonlító adatok a 12-2 táblázatban láthatók. A vizsgált régiók közül Észak-Amerikában és Nagy-Britanniában jelentősen eltérő piaci méret mellett alakult ki működőképes gázpiac. Közös jellegzetesség, hogy nincs importfüggőség, és az új gázforrások megjelenése a gázpiacon rövid időt igényel. Ez utóbbi oka valószínűleg az, hogy a gázforrások és a piac viszonylag közel van egymáshoz. Az európai országok összesített gázigénye elég nagy ahhoz, hogy kialakuljon a gázpiac, de nem lehet figyelmen kívül hagyni, hogy itt a piacot négy meghatározó forrás (Hollandia, Északi-tenger, Oroszország és Algéria) táplálja. Nagyok a szállítási

távolságok, ezért új források megjelenése a piacon öt évnél hosszabb időt igényel. A nagyarányú importfüggőség is sajátos kezelési módot igényel. Az utóbbi tényezők miatt valószínűsíthető, hogy az európai gázpiac 22 Földgázkereskedelem fejlődéséhez szükséges jelentős tőkebefektetések csak hosszú távú, „take-or-pay” típusú szerződések megfelelő arányával biztosíthatók. 1.2-2 táblázat A földgázpiacok regionális eltérései É-Amerika Piaci méret [Mrd m3] Termelők száma Importfüggőség A piac növekedése Fejlesztési költség Új gázforrások termelésbe állítása Földgáz részaránya az erenergiamérlegben 700 >500 0% stagnál kicsi 1-2 év 27 % NagyBritannia 80 30-40 0% 4.5 %/év közepes 2-3 év 30 % Ny-Európa 280 4 meghatározó 40 % növekvő 2-3 %/év nagy > 5 év 18 % Összességében megállapítható, hogy bármennyire is mintául szolgálhat az amerikai és az angol működő gázpiac,

Európában az előzőektől eltérő, sajátos gázpiaci modell kialakulásával lehet számolni. A földgázpiac keretszabályozása az EU-ban Az Erópa Parlament és Tanács 98/30 sz. "Egységes szabályozás a belső földgázpiac számára" c. irányelve a földgázipar szervezetére és működésére vonatkozó egységes keretszabályozás, amely az általános alapelveket tartalmazza (EU 98/30. sz Irányelv, 1998). A részletes végrehajtás érdekében a tagállamoknak lehetőségük volt olyan szabályozó rendszer kialakítására, amely nem volt ellentétben az EU Irányelvvel, de figyelembe vette a nemzeti sajátosságokat. Az Irányelv minden tagország részére kötelezővé tette a meghatározott mértékű és időbeni ütemezésű piacnyitást. Az Irányelv a földgáz-távvezetéki szállításra, -elosztásra, -ellátásra és tárolásra vonatkozó egységes keretszabályozást tartalmazza. Rögzíti azokat a szabályokat, amelyek a földgázipar -

beleértve az LNG-ipart - szervezetére és működésére, a piachoz való hozzáférésre, a rendszerek üzemeltetésére, valamint a földgáz távvezetéki szállításra, elosztásra, ellátásra és tárolásra szóló engedélyek megadásának követelményrendszerére és eljárásrendjére vonatkoznak. A nemzeti szabályozásoknak biztosítaniuk kell, hogy a földgázipari vállalkozások az Irányelv alapelveinek megfelelően működjenek, és a földgázpiacon ne alkalmazzanak diszkriminációt ezen vállalkozások között sem jogaik, sem kötelezettségeik tekintetében. A tagállamok a földgázipari vállalkozások részére alapvető gazdasági érdekből elrendelhetik a közüzemi szolgáltatási kötelezettséget, amely vonatkozhat a biztonságra - beleértve az ellátás biztonságát, folyamatosságát, minőségét és árát, valamint a környezetvédelmet. Azokban az esetekben, amikor valamilyen engedély (pl. hatósági engedély, hozzájárulás, koncesszió,

egyetértés vagy jóváhagyás) szükséges a földgáz létesítmény létesítéséhez vagy üzemeltetéséhez, a tagállamoknak, vagy valamely általuk kijelölt illetékes hatóságnak kell megadniuk az engedélyt a területükön lévő ezen létesítmények, vezetékek és tartozékaik megépítéséhez és/vagy üzemeltetéséhez. A tagállamok, vagy bármely általuk kijelölt illetékes hatóság ugyanezen az alapon adhatnak engedélyt a földgázellátásra, valamint a kereskedők számára is. A tagállamoknak biztosítaniuk kell, hogy egy engedélyezés iránti kérelem elutasításának okai objektívek és diszkrimináció-mentesek legyenek. Az elutasítás okait közölni kell a kérelmezővel, és tájékoztatásul meg kell küldeni a Bizottságnak. 23 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ A jogi szabályozás keretében biztosítani kell a kérelmező fellebbezési jogát. A tagállamok akkor tagadhatják meg az elosztó csővezeték rendszerek építésére és

üzemeltetésére vonatkozó további engedély kiadását egy adott területen, ha ezen a területen már építés alatt, vagy előrehaladott előkészítési fázisban van ilyen vezetékrendszet, továbbá, ha a meglévő vagy tervezett kapacitás nincs teljesen kihasználva. A tagállamoknak biztosítaniuk kell, hogy a különböző gázipari létesítmények (LNG rendszerek, tároló, szállító és elosztó rendszerek, célvezetékek) minimális műszaki tervezési és üzemeltetési előírásai ki legyenek dolgozva és hozzáférhetők legyenek. Ezeknek a követelményeknek biztosítaniuk kell a rendszerek együttes üzemeltetését, objektívnek és diszkrimináció-mentesnek kell lenniük. Minden távvezetéki szállító, tároló és/vagy LNG vállalkozás: • köteles a gazdasági feltételeknek megfelelő biztonságos, megbízható és gazdaságos technológiai létesítményeket üzemeltetni, fenntartani és fejleszteni, kellő figyelemmel a környezetre; • semmilyen

körülmények között nem tehet megkülönböztetést tenni a rendszerhasználók vagy a rendszerhasználók egyes csoportjai között, különösen nem kapcsolt vállalkozásaik javára; • bármely másik földgázipari vállalkozás részére köteles megfelelő információt nyújtani annak biztosítása érdekében, hogy a földgáz távvezetéki szállítása és tárolása olyan módon történhessen, amely megfelel az együttműködő rendszer biztonságos és hatékony üzemeltetésének; • köteles biztosítani a partnerek üzleti érdekét érintő információk bizalmas kezelését, és nem élhetnek vissza ezen információkkal. A tagállamok kötelezhetik a gázelosztó és/vagy gázellátó vállalkozásokat, hogy egy adott területen, vagy meghatározott vevői csoporthoz tartozó vevőkhöz földgázt juttasson el. Ilyen esetben az ellátás tarifája lehet szabályozott, annak érdekében, hogy biztosítsa az érintett vevők részére az egyenlő elbánás

elvét. Minden egyes elosztó vállalkozásnak teljesíteni kell azokat a feltételeket, amelyek az előző pontban a szállító, tároló és LNG vállalkozásoknál szerpelnek. A tagállamoknak, vagy az általuk kijelölt bármely illetékes hatóságnak, beleértve a vitás kérdések rendezésére kijelölt hatóságot, rendelkeznie kell a földgázipari vállalkozások beszámolóihoz való hozzáférés jogával a tevékenységük gyakorlásához szükséges adatok érdekében. A hatóságoknak bizalmasan kell kezelniük az üzleti érdekeket érintő információkat. A tagállamok kivételt tehetnek a bizalmas kezelés elve alól, ha ez szükséges az illetékes hatóság feladatának ellátásához. A tevékenységek szétválasztása: a tagállamoknak meg kell tenniük a szükséges lépéseket annak biztosítása érdekében, hogy a földgázipari vállalkozások beszámolói a Földgáz Irányelvnek megfelelően készüljenek. A földgázipari vállalkozásoknak éves

beszámolóikat a korlátolt felelősségű társaságok éves beszámolóira vonatkozó EU irányelvek és a nemzeti törvények előírásainak megfelelően kell elkészíteniük, auditálásra bemutatniuk és közzétenniük. Azoknak a vállalkozásoknak, amelyeket jogszabály nem kötelez éves beszámolóik közzé tételére, ezen beszámolóik másolatát kell a székhelyükön a nyilvánosság számára hozzáférhetővé tenniük. Az integrált földgázipari vállalkozásoknak a belső számviteli rendszerükben külön-külön beszámolót kell készíteniük a földgáz távvezetéki szállító, -elosztó és 24 Földgázkereskedelem tároló tevékenységükre - és ahol ez indokolt - konszolidált beszámolókat nemgázipari tevékenységükre vonatkozóan, úgy, mintha ezeket a tevékenységeket külön vállalkozások végeznék. Ennek célja, hogy elkerüljék a diszkriminációt, a kereszttámogatást és a verseny torzítását. Ezeknek a belső beszámolóknak

minden tevékenységre vonatkozóan tartalmazniuk kell külön mérleget és eredménykimutatást. A vállalkozások belső beszámoló rendszerében meg kell határozni az eszközök és források, a kiadások és bevételek, valamint az értékcsökkenés elszámolásának a szabályait. Ezeket a szabályokat csak kivételes esetben lehet módosítani A rendszerhez való hozzáférés szervezésére a tagállamok választhatják az alábbi két lehetőséget: • tárgyalásos hozzáférés esetén a földgázipari vállalkozások és minősített fogyasztók tárgyalások útján kereskedelmi megállapodást kötnek a rendszerhez való hozzáférésre; • szabályozott hozzáférés esetén a földgázipari vállalkozások és minősített fogyasztók jogosultak a rendszerhez való hozzáférésre a közzétett tarifák és/vagy egyéb feltételek alapján. A tagállamoknak meg kell követelniük, hogy a földgázipari vállalkozások tegyék közzé a rendszer használatára

vonatkozó fő kereskedelmi feltételeket az Irányelv hatályba lépését követő egy éven belül, majd ezt követően évenként. Földgázipari vállalkozások visszautasíthatják a rendszerhez való hozzáférést a következő okok miatt • kapacitáshiány esetén; • ha a rendszerhez való hozzáférés megakadályozná őket közüzemi szolgáltatási kötelezettségük teljesítésében; • ha a take-or-pay szerződésekkel kapcsolatban súlyos gazdasági és pénzügyi nehézségeik keletkeznének. Az elutasítást alaposan meg kell indokolni. A tagállamoknak rendelkezniük kell a minősített fogyasztók kijelölési rendjéről. Minősített fogyasztónak kell tekinteni a földgáztüzelésű villamos erőműveket, továbbá a 25 millió m3/a-nél nagyobb gázfogyasztású végfelhasználókat. Ez utóbbi határérték 2003-ig 15 millió m3/a-re, 2008-ig pedig 5 millió m3/a-re kell csökkenteni. A tagállamok annak érdekében, hogy biztosítsák villamos

energiapiacuk egyensúlyát, a kapcsolt hő- és villamosenergia termelőkre küszöbértéket határozhatnak meg, amely nem lehet nagyobb az egyéb végfelhasználókra tervezett fogyasztási szintnél. A minősített fogyasztók kijelölési szabályainak meghatározásakor figyelembe kell venni, hogy az Irányelv alkalmazását követően a nemzeti gázpiac éves fogyasztásának legalább 20%-ával egyenlő piacnyitás alakuljon ki, és az legalább 28%-ra bővüljön 2003-ig, illetve 33%-ra 2008-ig. A tagállamoknak minden évben nyilvánosságra kell hozniuk a minősített fogyasztók meghatározására vonatkozó követelményrendszert. Ezt az információt az Európai Közösségek Hivatalos Lapjában közzé kell tenni. Az aránytalanságok elkerülése érdekében a gázpiac nyitása során a másik tagállam rendszerének minősített fogyasztójával a gázellátási szerződéseket nem lehet megtiltani, ha a vevő mindkét érintett rendszerben minősített fogyasztónak

tekintendő. 25 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ A tagállamoknak meg kell tenniük a szükséges intézkedéseket annak érdekében, hogy a területükön lévő minősített fogyasztók elláthatók legyenek célvezetéken keresztül. A tagállamoknak ki kell jelölniük egy független hatóságot az Irányelv hatálya alá tartozó, a hozzáférésre vonatkozó, és a hozzáférés visszautasításával kapcsolatos viták gyors rendezésére. A tagállamoknak meg kell tenniük a szükséges intézkedéseket annak biztosítása érdekében, hogy a földgázipari vállalkozások és a minősített fogyasztók hozzáférhessenek az upstream csővezeték hálózatokhoz. Az energia piac hirtelen bekövetkező válsága esetén, ha veszély fenyegeti a személyek, berendezések vagy létesítmények fizikai biztonságát, vagy a rendszer integritását, a tagállamok ideiglenes biztonsági intézkedéseket vezethetnek be. Derogáció adható az Irányelv szabályai alól az

alábbi esetekben: • ha egy földgázipari vállalkozás súlyos gazdasági és pénzügyi helyzetbe kerül egy vagy több gázvásárlási szerződésben vállalt "take-or-pay" kötelezettsége miatt; • azoknak a tagállamoknak a részére, amelyek nem kapcsolódnak közvetlenül valamely másik tagállam összekapcsolt rendszeréhez, és egyetlen külső fő beszállítójuk van; • a fejlődő piacnak minősülő tagállamok; • ahol az Irányelv végrehajtása lényeges nehézségeket okoz egy tagállam földrajzilag körülhatárolt területén, különösen a távvezetéki szállító infrastruktúra fejlesztése szempontjából, és a beruházások ösztönzése szempontjából. A 98/30/EC Földgáz Irányelv 1998. augusztus 10-én vált hatályossá, és a tagországoknak 2000. augusztus 10-ig két év állt rendelkezésre a nemzeti szabályozás megalkotására. Az Európai Parlament és Tanács 2003/54 és 55 sz. Irányelvei a villamos energia és a földgáz

piacnyitás ütemét módosították. Az áram- és gázpiac közös szabályait tartalmazó új irányelveket az Európai Parlament 2003. június 6-án fogadta el. Az új Irányelv szerint a villamos energia és a gáz-szektorban 2004-július 1-ig a nem háztartási fogyasztók 100% -a legyen feljogosított. 2005 december 31-ig átmenetileg a közüzemben maradhatnak egyes kisfogyasztói csoportok, amelyek a háztartási fogyasztóktól nehezen különíthetők el. 2007 július 1-től minden fogyasztó legyen feljogosított. A szabad hozzáféréssel kapcsolatban az új irányelv kimondja, hogy a szállítói, tárolói- és elosztói- engedélyesek kötelesek diszkrimináció mentesen, díj ellenében biztosítani a szabad hozzáférést a rendszerükhöz. Előnyben kell részesíteni a háztartási és kommunális, a közüzemi fogyasztókat. A hozzáférés megtagadásának lehetséges esetei szabályozottak. A kereskedők és feljogosított fogyasztók szabadon importálhatnak

földgázt. Tevékenységek szétválasztásával kapcsolatos szigorítás lényege, hogy az egyes engedélyes tevékenységeket külön társaságba kell szervezni az alábbiak szerint: • a szállítói engedélyes rendszerirányítási engedélyen kívül más engedéllyel nem rendelkezhet, • az elosztói engedélyes 2007. július 1-ét követően más működési engedéllyel nem rendelkezhet, • a szervezett földgázpiacot működtető engedélyes más engedéllyel nem rendelkezhet. 26 Földgázkereskedelem Az átállási veszteségek kezelésére az új Irányelv a szerződött mennyiség újratárgyalását javasolja. Ha a tárgyalások 90 napon belül nem zárhatók le sikeresen, akkor • a hosszú távú szerződésben szereplő mennyiséget csökkenteni kell, ha a közüzemi nagykereskedővel kapcsolatban lévő kereskedő látja el a kilépett fogyasztót, • a hosszú távú szerződésben szereplő mennyiséget változatlanul kell hagyni, ha szolgáltató

kereskedője látja el a kilépett fogyasztót, • az átállási veszteséget felezni kell, ha a kilépett fogyasztó kereskedője semleges. Az elháríthatatlan veszteségek fedezésére pénzügyi alapot kell létrehozni. Ha ezek után is bizonyítható a közüzemi nagykereskedő, vagy –szolgáltató elháríthatatlan vesztesége, akkor a MEH a többlet behozatalt, vagy a feljogosított fogyasztó piacra lépését átmenetileg megtilthatja (Hatvani, 2003.) Földgázpiaci szabályozás Magyarországon A Magyar köztársaság országgyűlése 2003. június 16-án fogadta el a 2003 évi XLII. törvényt a földgázellátásról (továbbiakban GET) A törvény hatálya kiterjed: • a működési engedéllyel rendelkezőre (a továbbiakban: engedélyes), illetőleg a meghatározott tevékenységek végzőjére, a földgázfogyasztóra, valamint az engedélyesek egymás közötti, és a fogyasztókkal fennálló jogviszonyára, • a földgáz vezetéken történő

szállítására, elosztására, tárolására, kereskedelmére, közüzemi nagykereskedelmére, közüzemi szolgáltatására, a rendszerirányításra és a földgáz felhasználására, • a szállítóvezetékhez, az elosztóvezetékhez, a földgáztárolókhoz való hozzáférésre, • a csatlakozóvezeték, fogyasztói berendezés tervezésére, létesítésére, üzemeltetésére, megszüntetésére, • a szállító-, az elosztóvezeték és a tároló tulajdonosaira, • a cseppfolyós propán-, butángázok és ezek elegyeinek vezetéken történő szolgáltatására, tartályban vagy palackban történő forgalmazására és hatósági felügyeletére, • meghatározott kérdésekben a földgáztermelőre, • a földgázszállítás – a tranzit kivételével –, -elosztás, a közüzemi célú tárolás díjának, továbbá a közüzemi nagykereskedő és a közüzemi szolgáltató közötti kereskedelem, valamint a közüzemi fogyasztó részére értékesített

földgáz hatósági árának az árszabályozási és az áralkalmazási feltételek megállapítására. A törvény szerint engedélyköteles tevékenységek a következők: • földgázszállítás, • földgáztárolás, • földgázelosztás, • földgáz-kereskedelem, • közüzemi nagykereskedelem, • közüzemi szolgáltatás, • szervezett földgázpiac létrehozása és működtetése, • rendszerirányítás, 27 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ • • határon keresztüli földgázszállító-vezetékhez való hozzáférés, propán-, butángázok és ezek elegyeinek vezetéken történő elosztása és szolgáltatása. A szállítói engedélyes rendszerirányítási engedélyen kívül e törvényben szabályozott más működési engedéllyel nem rendelkezhet. A rendszerirányító a rendszeregyensúly biztosításához szükséges földgázmennyiség mértékéig határon keresztüli földgázszállító-vezetékhez való hozzáférési engedéllyel

rendelkezhet. Az elosztói engedélyes 2007. július 1-jét követően más e törvényben szabályozott működési engedéllyel nem rendelkezhet. A szervezett földgázpiac létrehozását és működtetését végző engedélyes más működési engedéllyel nem rendelkezhet. A földgázellátás történhet: • a feljogosított fogyasztóval kötött szerződés, továbbá • közüzemi szerződés alapján. Az üzemviteli irányítási feladatokat ellátó engedélyesek közül rendszerirányító feladatkörrel a Hivatal által kijelölt egy szállítói engedélyes rendelkezik, amely rendszerirányítói engedélyt kap. A rendszerirányító engedélyes tevékenységének ellátásához az engedélyesek kötelesek a rendszeregyensúly fenntartásához szükséges operatív jellegű adatokat folyamatosan szolgáltatni. Az adatszolgáltatási kötelezettséget az üzemi és kereskedelmi szabályzat tartalmazza. A rendszerirányító engedélyes feladata: • a nemzetközi

üzemviteli kapcsolatok irányítása és koordinálása, • a szállítóvezetékhez való átlátható és diszkriminációmentes hozzáférés biztosítása, • a rendszerszintű szolgáltatások tervezése, biztosítása, igénybevételének szabályozása és mennyiségi és pénzügyi elszámolása, különös tekintettel a rendszeregyensúly biztosításának eszközeire (többek között a napon belüli kereskedelem összehangolása, a megszakítható kapacitások, valamint tárolói készletek feletti rendelkezés az üzemi és kereskedelmi szabályzatban és a szerződésekben előírtak szerint), • az együttműködő földgázrendszer biztonságos és hatékony működése érdekében az időszakos és kiegyenlítő fogyasztók ellátási menetrendjének megtervezése, valamint a szükséges fogyasztást korlátozó intézkedések elrendelése, az üzemi és kereskedelmi szabályzatban rögzített elvek szerint. • az e törvényben meghatározott feladatok

teljesítéséhez olyan technológiai távközlési és kommunikációs rendszert kell alkalmazni, amely biztosítja az együttműködő rendszer biztonságos üzemeltetését. A közüzemi nagykereskedőt kizárólagos jog illeti meg, és ellátási kötelezettség terheli a közüzemi szolgáltatóval szemben a közüzemi fogyasztók ellátásához szükséges gázmennyiség mértékéig. Az elosztónak és a közüzemi szolgáltatónak kizárólagos joga és ellátási kötelezettsége van az engedélyében meghatározott településeken a földgáz elosztására, illetve közüzemi szolgáltatására. A közüzemi szolgáltató köteles a közüzemi nagykereskedőtől megvásárolni földgázszükségletét. Az energiapolitikai irányelvek teljesítése, az együttműködő földgázrendszer távlati fejlesztési feladatainak összehangolása, az együttműködő földgázrendszer biztonságos és hatékony működése érdekében a Hivatal rendszerfelügyeleti feladatokat lát el.

Ennek érdekében különösen a következő feladatokat végzi: 28 Földgázkereskedelem • összegyűjti a szükséges információkat, a keresleti és kínálati oldalra vonatkozó előrejelzéseket; a miniszter tájékoztatására szükség szerint, de legalább kétévenként elkészíti a középtávú, rendszerszintű keresletikínálati mérleget; • az együttműködő földgázrendszer folyamatos, biztonságos és megfelelő üzemeltetése érdekében a földgázszállítói, -tárolói és -elosztói engedélyesek által készített fejlesztési javaslatok figyelembevételével a legkisebb költség elvével összhangban az üzemi és kereskedelmi szabályzatban meghatározott szállító-, elosztóvezeték és föld alatti gáztároló fejlesztési irányelveinek elkészítése; • hosszú távú fejlesztési irányelv készítése során a Hivatal köteles kikérni az engedélyesek és a fogyasztói társadalmi érdekképviseleti szervezetek véleményét; • a

szállítóvezeték, az elosztóvezeték és a gáztároló létesítésére a Hivatal pályázatot írhat ki és azt elbírálhatja, ha a fejlesztési irányelvben foglaltakat az engedélyesek nem hajtják végre. A szállító- és az elosztóvezeték, valamint a földgáztároló tulajdonosa köteles azok működtetéséről, fenntartásáról és karbantartásáról gondoskodni. A szállítói, tárolói és elosztói engedélyes a földgázrendszer együttműködése és a rendszerhez való hozzáférés biztosítása érdekében köteles az általa üzemeltetett rendszert biztonságosan, hatékonyan és a környezetvédelmi követelmények figyelembevételével üzemeltetni és a földgáz minőségének meghatározására vonatkozó mérések elvégzéséről gondoskodni. Az engedélyesek kötelesek a rendszer üzemeltetéséhez szükséges műszaki feltételeket biztosítani, a szükséges adatokat szolgáltatni más szállítói, tárolói és elosztói engedélyes, a

rendszerirányító engedélyes és a Hivatal számára, az együttműködő földgázrendszer biztonságos és hatékony működése érdekében. A földgáz szagosítása a szállítói engedélyes, illetve célvezeték esetén az üzemeltető kötelezettsége. A szállítói, az elosztói és a tárolói engedélyes köteles elvégezni a jogszabályban, az üzemi és kereskedelmi szabályzatban meghatározott méréseket az engedélyesek és a feljogosított fogyasztók közötti szerződések teljesítésének megfelelő alátámasztása érdekében, és a mérési adatokat az üzemi és kereskedelmi szabályzatban meghatározott módon összesíteni. Az engedélyes az ellátás biztonsága érdekében köteles más engedélyesnek, a rendszerirányító engedélyesnek, valamint a Hivatal számára az üzemi és kereskedelmi szabályzatban meghatározott adatot és információt szolgáltatni. Az engedélyes és a Hivatal a tudomására jutott, üzleti titoknak minősülő

információkat köteles bizalmasan kezelni. A feljogosított fogyasztó földgázellátás iránti igényének kielégítése érdekében a Hivatal előzetes hozzájárulásával célvezeték létesíthető. A Hivatal a célvezeték létesítéséhez akkor adhat előzetes hozzájárulást, ha a feljogosított fogyasztó igényének kielégítését a szállítói-, illetve az elosztói engedélyes visszautasította, továbbá a célvezeték létesítése nem sérti az országos gázellátás rendszerszinten értékelt legkisebb költségének elvét. Az együttműködő földgázrendszerhez való hozzáférés szabályai az alábbiak: • A szállítói engedélyes köteles a közüzemi nagykereskedő, a kereskedők, saját felhasználásuk mértékéig a feljogosított fogyasztók, az általa termelt földgáz mértékéig a földgáztermelő és a rendszeregyensúly fenntartása érdekében szükséges mértékig a rendszerirányító részére az 29 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS

ENERGIAHORDOZÓ üzemeltetésében álló rendszer szabad kapacitását díj ellenében rendelkezésre bocsátani. • A tárolói engedélyes köteles a közüzemi nagykereskedő és a rendszeregyensúly fenntartása érdekében szükséges mértékig a rendszerirányító részére az üzemeltetésében álló rendszer szabad kapacitását díj ellenében rendelkezésre bocsátani. • A tárolói engedélyes az üzemeltetésében álló rendszernek az előző pontban foglalt kötelezettségei teljesítése után fennmaradó szabad kapacitását nyilvános, átlátható, hátrányos megkülönböztetéstől mentes kereskedelmi feltételek mellett köteles a kereskedők, valamint – saját felhasználásuk mértékéig – a feljogosított fogyasztók rendelkezésére bocsátani. • Az elosztói engedélyes köteles a közüzemi szolgáltatók, a kereskedők, – saját felhasználásuk mértékéig – a feljogosított fogyasztók, az általa termelt földgáz mértékéig a

földgáztermelő és a rendszer-egyensúly fenntartása érdekében szükséges mértékig a rendszerirányító részére az üzemeltetésében álló rendszer szabad kapacitását díj ellenében rendelkezésre bocsátani. • A hálózathoz való hozzáférés feltételei nem tartalmazhatnak indokolatlan megkülönböztetést, nem adhatnak alapot visszaélésre, nem tartalmazhatnak indokolatlan korlátozásokat, valamint nem veszélyeztethetik az ellátás biztonságát és minőségét. • Szabad kapacitást csak igazolt fogyasztói igény alapján lehet lekötni. • A szállítói, tárolói és elosztói engedélyes köteles az üzemeltetésében álló rendszer szabad kapacitásáról a rendszerirányító engedélyes és a Hivatal részére adatot szolgáltatni. • A szállítói, tárolói és elosztói engedélyes dönt az üzemeltetésében álló rendszerhez való hozzáférésről és a szerződésekben foglalt földgázmennyiség szállításáról, tárolásáról,

elosztásáról. • A szállítói, tárolói és elosztói engedélyes köteles döntéséről a kereskedőt, a közüzemi nagykereskedőt, a közüzemi szolgáltatót és a feljogosított fogyasztót az üzemi és kereskedelmi szabályzatban meghatározott módon és időpontig tájékoztatni. A kereskedő, a közüzemi nagykereskedő és a közüzemi szolgáltató a szerződés teljesíthetőségéről köteles a fogyasztót az üzemi és kereskedelmi szabályzatban meghatározott módon és időpontig tájékoztatni. • A hozzáférés általános szabályait, a rendelkezésre álló szabad kapacitás közzétételének rendjét, valamint kapacitáshiány esetén az igény-kielégítés rendjét külön jogszabály határozza meg. • A földgázrendszerhez való hozzáférés megtagadásánál az alábbiakat kell figyelembe venni: • A háztartási fogyasztók és a külön jogszabályban meghatározott kommunális fogyasztók ellátását szolgáló földgáz tárolása,

szállítása, elosztása élvez elsőbbséget. • A háztartási és kommunális fogyasztókat követően a nem feljogosított közüzemi fogyasztók ellátását szolgáló földgáz tárolása, szállítása, elosztása élvez elsőbbséget. A szállítói, az elosztói és a tárolói engedélyes az üzemeltetésében lévő rendszerhez való hozzáférést visszautasíthatja, ha 30 Földgázkereskedelem • • az igény kielégítéséhez szükséges szabad kapacitás hiányzik, a hozzáférés a háztartási és a kommunális fogyasztók földgázellátását akadályozza, • az együttműködő földgázrendszer súlyos üzemzavara, válsághelyzete következik be, • a rendszerbe betáplálni kívánt földgáz minősége az üzemi és kereskedelmi szabályzatban foglalt követelményeknek nem felel meg. A tárolói, a szállítói engedélyes az üzemeltetésében lévő rendszer kapacitását először a közüzemi nagykereskedőnek, illetve az elosztói engedélyes

a közüzemi szolgáltatónak köteles felajánlani a közüzemi ellátásban részesülő fogyasztók ellátása céljából, és az ehhez szükséges szerződést megkötni. A háztartási és kommunális fogyasztók tárolási, szállítási és elosztási igényének kielégítése után rendelkezésre álló szabad kapacitásokat köteles a tárolói, a szállítói és az elosztói engedélyes a többi közüzemi fogyasztó ellátása érdekében a közüzemi nagykereskedőnek, illetőleg a közüzemi szolgáltatónak, az ezt követően még rendelkezésre álló szabad kapacitásokat a kereskedőknek és a feljogosított fogyasztóknak hozzáférhetővé tenni. Amennyiben a Hivatal a határon keresztüli szállítóvezetékhez való hozzáférést megtiltotta, a földgázszállítói, az -elosztói és a -tárolói engedélyes a rendszerhez való hozzáférést a vonatkozó mennyiség tekintetében köteles visszautasítani. A hozzáférés visszautasítását indokolni kell. A

Hivatal a rendszerhasználó kérelmére 8 napon belül megvizsgálja és elbírálja, hogy a visszautasítás feltételei fennálltak-e. Amennyiben a visszautasítás feltétele nem áll fenn, a Hivatal határozatában bírságot szabhat ki, és az engedélyest kötelezi a hozzáférés biztosítására. A Hivatal a határozatot azonnal végrehajthatóvá nyilváníthatja. A GET hatálybalépését követően feljogosított fogyasztónak minősül minden földgáztüzelésű villamosenergia-termelő, valamint az egybefüggő telephelyen legalább 500 m3/h lekötéssel rendelkező fogyasztó. A feljogosított fogyasztó eldöntheti, hogy földgázigényét továbbra is a közüzemi szolgáltatás keretei között, vagy a közüzemi szerződés felmondásával a kereskedőtől, földgáztermelőtől való vásárlással, vagy földgázbehozatalból elégíti ki. A feljogosított fogyasztó közüzemi szerződését 2003. október 31-ig a törvény hatálybalépésének időpontjára

felmondhatja. Amennyiben nem élt ezzel a jogával, a közüzemi szerződését tárgyév március 31-ig mondhatja fel, a tárgyév október 1-i hatállyal. Ha a feljogosított fogyasztó a közüzemi szerződését nem mondja fel, akkor továbbra is a közüzemi szolgáltatás keretében vételezhet földgázt. A földgáz határon keresztüli szállítását a határon keresztüli földgázszállító vezetékhez való hozzáférési engedély alapján: • a földgázkereskedő, • a közüzemi nagykereskedő, • a feljogosított fogyasztó saját felhasználásának mértékéig, • a földgáztermelő az általa Magyarországon termelt gáz kivitele érdekében annak mértékéig, • a rendszerirányító a rendszeregyensúly megtartásának biztosításához szükséges földgázbehozatal mértékéig végezheti. A határt keresztező vezetékhez való hozzáférésre az engedélyt a Hivatal adja ki. A Hivatal a határkeresztező szállítóvezetékhez való hozzáférést

megtilthatja, ha • az együttműködő földgázrendszer működését veszélyezteti, 31 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ • a behozni kívánt földgáz az üzemi szabályzatban foglalt minőségi követelményeknek nem felel meg, • a behozott földgáz szállításához szükséges szabad kapacitás hiányzik, • eseti jelleggel, meghatározott időtartamra az e törvény kihirdetése előtt megkötött, vagy módosított hosszú távú földgázvásárlási szerződés mindenkori jogosultja, illetve kötelezettje kezdeményezi, és külön jogszabályban előírt módon bizonyítja, hogy a földgáz-behozatal számára elháríthatatlan gazdasági és pénzügyi nehézséget okozna, • a földgáz behozatala olyan országból történik, amelyben a magyar jogszabályok szerint feljogosított fogyasztó nem minősül feljogosított fogyasztónak. Amennyiben a földgázszállító tagállam kéri, az Európai Bizottság elrendelheti a szállítás

végrehajtását. Az integrált földgázipari vállalkozás köteles eszközeit és forrásait, bevételeit és ráfordításait az egyes földgázipari tevékenységenként, illetve azokat a nem földgázipari tevékenységeitől belső számvitelében elkülöníteni, valamint azt az éves beszámoló kiegészítő mellékletében, földgázipari tevékenységenként készített mérlegben és eredmény-kimutatásban oly módon bemutatni, mintha az egyes tevékenységeket önálló gazdálkodó szervezetek végeznék. A beszámolási és könyvvezetési kötelezettségre, a beszámoló összeállítására, a könyvek vezetésére, valamint a nyilvánosságra hozatalra és közzétételre vonatkozó szabályokat a számvitelről szóló törvény állapítja meg. Az engedélyeseknek éves jelentést kell kiadni és nyilvánosságra kell hozni azt. 1.3 A hazai gázszállító rendszer fejlődése A fejlődés korszakai A földgázszállítás fejlődését vizsgálva napjainkig,

jellegzetes korszakokat lehet megkülönböztetni (Tihanyi et al., 1987): 1960-ig a helyi jellegű földgázfelhasználás korszaka, 1960-1970-ig a céltávvezetékek korszaka, 1970-1980-ig a gázszállító rendszer kialakulása, 1980-1990-ig a gázgazdálkodás korszaka, 1990-2003-ig a piacgazdaságra való áttérés korszaka, 2004-től a liberalizált földgázpiac kialakulása. Hangsúlyozni kell, hogy egy folyamatos fejlődésnél erőltetett dolognak tűnhet éles határvonalakat húzni. A gondolatmenet szempontjából azonban nincs különösebb jelentősége, hogy 1-2 éves intervallumban a határvonalak hol vannak, milyen eseményekhez kötődnek. A lényeg az, hogy az egyes korszakok eltérő jellegűek, karakteresen különböznek egymástól. 32 A hazai gázszállító rendszer fejlődése Földgázforrások [10 6 m3/a] 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Évek Hazai termelés Import 1.3-1 ábra A

szállított mennyiség időbeni változása (Forrás: A magyar gázipar 1970-1997, MOL Rt. éves jelentései) Az 50-es években a távvezetékes földgázszállítás nagysága nem volt számottevő. Bár 1949-ben megindult a Bázakerettye-Csepel távvezetéken a kőolaj/földgáz dugós szállítása, az íly módon szállított éves mennyiség 1958-ban is csak 26 millió m3/a nagyságú volt. Áttörést, és egyben egy új korszak kezdetét 1959ben a román földgázimport szállításának megindulása jelentette A 200 millió m3/a-es földgázimport nagyságrendi ugrást eredményezett a korábbi időszakhoz képest. A vizsgált időszakban a távvezetéki földgázszállítás időbeni növekedése az 1.3-1 ábrán, a gáztávvezetékek összhosszának a növekedése pedig az 1.3-2 ábrán látható Távvezetékek összhossza [km] 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1.3-2 ábra A gáztávvezetékek összhossza 33 1995 2000

FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ A 60-as években a hajdúszoboszlói, a kardoskúti, a szanki és az algyői gázmezők termelésbe állítása a földgázfelhasználás dinamikus növekedését tette lehetővé. A mennyiségi növekedésre jellemző, hogy az éves földgázforgalom 1960 és 1970 között 3,05 milliárd m3/a-vel, a gáztávvezetékek összhossza pedig 1368 km-el nőtt. A növekedés a gázforgalomnál közel 15-szörös, a távvezetéki hosszaknál pedig 8-szoros volt. Ebben a korszakban épültek távvezetékek Hajdúszoboszló-Kistokaj-Center nyomvonalon a borsodi iparvidék, Hajdúszoboszló-Szolnok-Vecsés nyomvonalon a főváros, és Kardoskút-Városföld-Adony nyomvonalon a dunántúli ipari fogyasztók gázellátása céljából. A Hajdúszoboszló-Vecsés távvezeték volt az első, amelyet telemechanikai rendszerrel láttak el. Átépítették, és gázszállításra alkalmassá tették a Bázakerettye-Csepel kőolajszállító távvezetéket, majd

összekapcsolták a KardoskútAdony távvezetékkel. Budapest körül kiépítették a (I) körvezetéket, majd az évtized végén átadták a Városföld-Vecsés távvezetéket. Ez DN 600 névleges átmérőjével a legnagyobb kapacitású hazai csőtávvezeték volt abban az időben. A korszakra jellemző, hogy a gázvezetékek egymástól függetlenül, céltávvezetékként üzemeltek. A 70-es években a mennyiségi növekedésre jellemző volt, hogy 1970 és 1980 között az éves gázforgalom 6,3 milliárd m3/a-vel, a gáztávvezetékek összhossza pedig 1297 km-el nőtt. A növekedés a gázforgalomnál 2,9-szeres, a távvezetéki hosszaknál 1,8-szoros volt. Ebben az időszakban épült meg a Vecsés-Zsámbok DN 700 és az Algyő-Városföld DN 600 névleges átmérőjű távvezeték. A Zsámbok-Kisterenye vezeték üzembehelyezésével az észak-magyarországi távvezeték keleti része összekapcsolódott a budapesti körvezetékkel. A dél-alföldi földgáztermelés

felfutásával párhuzamosan megépült a Városföld-Adony DN 600 párhuzamos és az Adony-Mezőszentgyörgy-Papkeszi DN 600 távvezeték. Ez utóbbi vezetékek tették lehetővé a nyugati országrész nagyobb településeinek, Zalaegerszegnek, Szombathelynek, Pápának és Győrnek a bekapcsolását a földgázellátásba. Az évtized végére helyezték üzembe a Mezőszentgyörgy-Lengyeltóti-Nagykanizsa távvezetéket, amely a Balaton déli részén húzódó első gáztávvezetéket váltotta ki. Kiemelkedő jelentőségű volt 1975-ben a szovjet földgázimport megindulása és ennek céljára a DN 800 névleges átmérőjű Testvériség gázvezeték üzembe állítása. A mennyiségi változások több területen minőségi változásokat eredményeztek. Egyik minőségi változás a céltávvezetékekből az együttműködő gázszállító rendszer kialakulása volt. A nagyarányú távvezeték-építések során egyre több ponton kapcsolták össze a korábbi

céltávvezetékeket és így fokozatosan kialakult az együttműködő szállítórendszer. A másik minőségi változás a távvezetéki kompresszor állomások üzembe helyezése volt. Elsőként Városföldön, majd Beregdarócon és végül Nemesbikken (Tiszaújváros) nyílt lehetőség nyomásfokozással beavatkozni a távvezetékek üzemviszonyaiba. További minőségi változásnak tekinthető a jogi szabályozás új formája. 1969-ben jelent meg az első magyar Gáztörvény, amely végrehajtási utasításaival egységes keretbe foglalta a földgázfelhasználás jogi és biztonságtechnikai kérdéseit. Ez nagymértékben hozzájárult a földgázipar egységes hazai technológiai bázisának kialakulásához. A Földgázfelhasználás Központi Fejlesztési Programja is kiemelkedően hatott a gázipar fejlődésére, elsősorban a fogyasztás szerkezetére és növekedési ütemére. A 80-as évtizedet a gázgazdálkodás korszakának lehet tekinteni. Természetesen ez

nem azt jelenti, hogy gázgazdálkodásra csak 1980-tól volt szükség, mivel ez a tevékenység elválaszthatatlan a távvezetéki földgázszállítástól. Ebben az időszakban azonban egyre nagyobb súlyt kapott a gázgazdálkodási tevékenység az 34 A hazai gázszállító rendszer fejlődése üzemeltetési feladatokon belül. 1975-ben a szovjet földgázimport 1 Mrd m3/a mennyiséggel indult, amely 1979-ben az orenburgi gázszállítási szerződés megkötésével további 2,8 Mrd m3/a mennyiséggel bővült. A jelentős nagyságú import földgáz azonban az év során egyenletesen, esetenként kismértékű antiszezonalitással érkezett az országba. Ez a földgázforrás tehát "merev" volt, nem alkalmazkodott a nagy téli, és a kis nyári gázigényekhez. A probléma megoldását föld alatti gáztárolók létesítése jelentette. 1978-80 között alakították ki és helyezték üzembe a pusztaedericsi, a hajdúszoboszlói és a kardoskúti föld

alatti tárolókat. Segítségükkel lehetővé vált a szezonális fogyasztásingadozás kiegyenlítése. Ezzel párhuzamosan előtérbe került a tárolás-tervezés, mint a gázgazdálkodási tevékenység egyik alapvető (tervezési-felkészülési) része. A hazai célú földgázszállítási feladattal egyidejűleg 1978 óta orosz-jugoszláv tranzitszállítási feladatot is teljesíteni kell. Az első időszakban un lecseréléses rendszernél az orosz gázt a hazai fogyasztók használták fel és algyői földgázt adtak át a jugoszláv félnek. A szükséges távvezetéképítés után, 1983-ban vált alkalmassá a hazai gázszállító rendszer, hogy Szeged közelében, Horgosnál orosz földgázt adjanak át a jugoszláv félnek. A tranzit földgáz az ukrán-magyar országhatártól Vecsésig a hazai célú importföldgázzal együtt, ettől a ponttól viszont elkülönítetten áramlott Horgosig. A tranzit vezeték és a hazai gázszállító rendszer ilyen jellegű

együttműködése a szállítási feltételrendszert tovább bonyolította. Halaszthatatlanná vált az irányítás korszerűsítése. 1984-ben üzembe helyezték az országos telemechanikai rendszert, (OTR) amely lehetővé tette az egyre bonyolultabb gázszállító rendszer irányítását az egyre komplexebb feltételrendszer mellett is. A gázgazdálkodási tevékenység az operatív irányításon belül is fokozott szerepet kapott. Mind a távvezetéki kompresszorállomások, mind pedig a föld alatti gáztárolók üzemeltetése nagyon energiaigényes, ezért módszeresen törekedni kellett a minimális energiafelhasználásra. A korábbi, tapasztalati alapokon nyugvó diszpécser irányítási módszert fokozatosan felváltotta a rövidtávú fogyasztásprognózisra és számítógépes hálózatszimulációra épülő módszer. Az irányító diszpécser a tervezett beavatkozások hatását számítógépes szimulációval vizsgálhatta és megkereshette az irányítási

kritériumok szempontjából legkedvezőbb megoldást. A magyar gazdaságban a 90-es években a piacgazdaságra történő átállás mélyreható változásokat eredményezett. Ennek a folyamatnak volt része a gázszolgáltató társaságok és a MOL Rt. privatizációja A privatizáció után a vezetékes földgázellátó rendszer, amely termelő, tároló, szállító és elosztó létesítményekből áll, különböző társaságok tulajdonába került. A rendszert azonban továbbra is integráltan kellett üzemeltetni, ami új típusú együttműködést igényelt a társaságoktól. Az 1994-es Gáztörvény kimondta, hogy a gázszolgáltatás közüzemi szolgáltatás, ennek megfelelően a gázszolgáltató társaságok kötelesek a fogyasztók folyamatos és biztonságos gázellátására. Ugyanakkor a törvény rögzítette azt is, hogy a központi árszabályozásnak ösztönözni kell a legkisebb költségű gázellátásra, a termelő, tároló és szállító

kapacitások, valamint a beszerzési források hatékony igénybevételére. A gázértékesítőnek a gázszolgáltatóknál összetettebb kötelezettségei vannak, mivel a folyamatos gázellátáshoz szükséges forrásokat és egyéb feltételeket kell biztosítani. A Gáztörvény 1997 évi módosítása azt is tartalmazta, hogy a gázértékesítőnek rendelkeznie kell belföldi saját termelésből származó forrással, és éves forgalmának 25 %-át meghaladó olyan belföldi tárolókapacitással, amely a téli időszakban lehetővé teszi a betárolt mennyiség értékesítését. 35 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ A központilag szabályozott gázár a 90-es évek elején túlfűtött keresletet gerjesztett, aminek eredményeképpen a vezetékes földgázzal ellátott háztartások aránya meghaladta az európai átlagot. A gázárak nem voltak értékarányosak, és keresztfinanszírozás érvényesült. A piaci viszonyok térhódításával a gázár nemcsak

a végfelhasználók részére szolgáltatott energia elszámolásának az eszköze lett, hanem a rendszeren belül a termelési, tárolási, szállítási és elosztási tevékenységek fedezésére szolgáló árrést is hivatott szabályozni. A földgáz a betáplálási ponttól a végfelhasználókig mindig annak a társaságnak a tulajdonában van, amelyiknek a rendszerében éppen található, így a társaságok közötti elszámolási ár egyben a költség- és nyereségmegosztás eszköze is. A gázár hatása a partnerek együttműködésére nagyon összetett, mivel az egyes kapcsolódási felületeken nemcsak az elfogyasztott mennyiség egységára van rögzítve, hanem a szerződésben lekötött teljesítmény is. A végfelhasználóknál fogyasztói kategóriák vannak definiálva (háztartási, álltalános célú, nagyüzemi) más-más tarifával. Az árváltozásokban fokozatosan érvényesítik, hogy az egyenletesebben vételező fogyasztók olcsóbban, a

szezonálisan ingadozó gázigényű fogyasztók pedig drágábban kapják a földgázt, mivel a jelentős szezonális ingadozás rontja a gázszállító- és elosztó rendszer kapacitásának a kihasználtságát és növeli a tárolási igényt. A fogyasztói oldal jellegzetessége Az 1.3-3 ábrán látható, hogy az országos földgázfelhasználás a 80-as évtized első felében stagnált, azt követően viszont egy dinamikus növekedés figyelhető meg. A 90-es évek elején a nagy gazdasági átalakulás hatására átmeneti csökkenés következett be, majd egy növekedési szakaszt követően a 90-es évek második felében a gázfelhasználás növekedése jelentősen lelassult. Hangsúlyozni kell, hogy a vizsgált időszakban a nagy fogyasztói csoportoknál eltérő jellegű változások mentek végbe, aminek eredményeként a gázfelhasználás strukturálisan is változott. Éves földgázfelhasználás [10 6 m3] 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 1980

1985 1990 1995 Évek Gázszolgáltatók Erőművek Ipari és egyéb 1.3-3 ábra A nagy fogyasztói csoportok gázfogyasztása (Forrás: A magyar gázipar 1970-1997, MOL Rt. éves jelentései) 36 2000 A hazai gázszállító rendszer fejlődése A földgázfelhasználás megoszlása 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1980 1985 1990 1995 2000 Évek Gázszolgáltatók Erőművek Ipari és egyéb 1.3-4 ábra A nagy fogyasztói csoportok gázfogyasztási arányai (Forrás: A magyar gázipar 1970-1997, MOL Rt. éves jelentései) Az 1.3-4 ábra a nagy fogyasztói csoportok közötti arányváltozást szemlélteti a vizsgált időszak alatt. Legjellemzőbb tendencia a gázszolgáltató társaságok részesedésének látványos megváltozása 1985 és 1993 között. Ezt a távvezetékről ellátott ipari nagyfogyasztók, és kisebb mértékben az erőművek gázigényének a csökkenése tette lehetővé. A nagy fogyasztói csoportok gázigényének a

változása mögött a vizsgált időszakra jellemző gazdasági változások álltak. A gázszolgáltatói földgázértékesítés dinamikus növekedésének a hátterében egy infrastruktúrális fejlesztési koncepció állt. A 90-es évek elején erős nyomás nehezedett az önkormányzatok részéről a kormányra a kistelepülések vezetékes gázellátása érdekében. Ennek eredményeként az ország különböző részein nagyszámú település bekötése valósult meg. Hangsúlyozni kell, hogy a földgázzal ellátott háztartások számának a növekedése a fűtési célú gázigények növekedését eredményezte, amely kedvezőtlen hatással volt az éves gázfelhasználás szezonális ingadozására. A távvezetékről ellátott ipari nagyfogyasztók részarányának csökkenése a gazdasági átalakulásból következett. Fokozatosan visszaszorultak az energiaigényes iparágak, és a kis energiaigényű iparágak kerültek előtérbe. Összetettebb a kép a villamos

hőerőművek területén, mivel a 90-es években a villamosenergia termelés gyorsuló ütemben állt át földgázbázisra. Ezzel párhuzamosan a finomítói technológiai fejlesztések hatására megvalósult a kőolaj teljeskörű feldolgozása, azaz gyakorlatilag megszűnt az erőművekben felhasználható tüzelőolaj termelése. Így a korábbi alternatív szénhidrogén bázisú villamos erőművek földgáztüzelésű erőművekké váltak. A gázigények szezonális ingadozása az 1.3-5 ábrán látható Minden fogyasztói csoportnál megfigyelhető, hogy a téli hónapokban nagyobb, a nyári hónapokban viszont kisebb a gázigény. A gázszolgáltató társaságoknál különösen nagy a szezonális ingadozás. A havi gázfelhasználás nagysága az időjárási viszonyoktól függ, az enyhébb téli hónapokban kisebb, a hidegebb hónapokban nagyobb értékek adódnak. Az ábrán az is látható, hogy az ingadozás kiegyenlítésére szolgáló föld alatti gáztárolókba

a nyári hónapokban jelentős mennyiségű földgázt sajtolnak be. 37 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ Havi gázfogyasztás [106 m3/hó] 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 Máj Dec Júl Febr Ápr Szept Nov Jún 2000. Jan Aug Marc Oct Máj Dec Júl Febr Szept Ápr Nov Jún 1995. Jan 0 Hónapok Ipar Vegyipar Erőművek Gázszolgáltatók Tárolókba 1.3-5 ábra A gázigények szezonális ingadozása (Forrás. MOL) Forrásoldal A forrásoldalon az előzőekkel ellentétes tendenciák érvényesültek. 1975 óta folyamatosan nőtt a szovjet import földgáz részaránya, amely azonban közel egyenletesen érkezett az országba, nem követte a gázfogyasztás szezonális ingadozását. Az import növekedésével párhuzamosan a 80-as években a jelentősebb hazai gázmezőknél a rétegnyomás olyan értékre csökkent, hogy a gázelőkészítés során energiaigényes technológiákat kellett alkalmazni. Ez utóbbiaknál azonban a

megfelelő hatékonyságot csak közel egyenletes termelési ütemmel lehetett biztosítani. A gazdaságossági követelmények miatt a hazai földgázforrások jelentős része is “merevedett”, egyre kevésbé alkalmazkodott a gázigények változásához. A forrásoldal további jellegzetessége az “egyoldalúság” volt. A hazai földgázforrások döntő részét az ország keleti, dél-keleti részén tárták fel. A föld alatti gáztárolók kialakítása sem változtatott lényegesen ezen az egyoldalúságon, mivel a két legjelentősebb tároló is az ország keleti részén - Hajdúszoboszlón és Kardoskúton - létesült. Az egyoldalúság hátrányos következménye a jelentős gázszállítási távolságok voltak. Nem hagyható figyelmen kívül, hogy az orosz földgázimport növekedésével, és a hajdúszoboszlói föld alatti tároló fejlesztésével a földgázforrások jelentős koncetrálódása ment végbe. Már a 80-as évek második felében - téli

időszakban - a beregdaróci import-forrás, illetve a hajdúszoboszlói tároló kiadási kapacitása különkülön is nagyobb volt, mint az összes többi hazai forrás együttes kapacitása. A zavartalan ellátás érdekében ezeken a pontokon és a kapcsolódó távvezetékeknél az átlagosnál nagyobb üzembiztonságra volt szükség. Az 1.3-1 ábrán látható volt, hogy a 80-as évek végén - a gázforgalom visszaesése ellenére - az import meghaladta a hazai termelést. A hazai termelés lassú csökkenése, és az import növekedése, azaz a növekvő importfüggőség a 90-es években jellemző tendenciává vált. Új import lehetőségek technikai feltételét termetette meg az 1996-ban üzembe állított Baumgarten-Győr DN 700-as HAG gáztávvezeték, amely lehetővé tette az import diverzifikálását. 38 A hazai gázszállító rendszer fejlődése A gázszállító rendszer 2000. végén a hazai gázszállító rendszer távvezetékeinek az összhossza 5225

km, a gázátadó állomások száma 374 volt (Zsuga, 2002.) A hazai termelésű földgáz 12, az import gáz pedig 2 állomáson lépett be a rendszerbe. A szállításhoz szükséges nyomásfokozást öt kompresszorállomás szolgálta. A gázminőség mérését a szállítórendszer kijelölt csomópontjaiba telepített 41 folyamatosan mérő kromatográf látta el 7-15 perces mintavételezési gyakorisággal. 1600 Vezetékhossz [km] 1400 1200 1000 800 600 400 200 1400 800 700 600 500 400 350 300 250 200 150 125 100 80 50 0 Névleges átmérő 1.3-6 ábra A gáztávvezetékek átmérő szerinti megoszlása Az 1.3-6 ábrán látható a távvezetékek átmérő szerinti megoszlása A fővezetékekre a DN 600 DN 800 tartomány a jellemző. A regionális szállítási feladatokat ellátó távvezetékek a DN 200 DN 400 átmérő tartományba esnek. Az 1.3-7 ábrán látható a gáztávvezetékek életkor szerinti megoszlása Ennek alapján megállapítható, hogy

2000-ben a gáztávvezetékek 51 %-a fiatalabb, 49 %-a viszont idősebb volt 20 évesnél. A gázszállító rendszer kapcsolódási vázlata az 1.3-8 ábrán látható Az elmúlt évtizedekben a források és fogyasztások területi megoszlása folyamatosan változott, alapvetően ez határozta meg a szállító rendszer fejlesztését és üzemeltetési stratégiáját. A fejlődés során három ellátási körzet alakult ki A 70-es évek közepéig az ország egész területe hazai termelésű földgázzal volt ellátva. Két nagy forráspont alakult ki: Hajdúszoboszlón és Algyőn Hajdúszoboszlóról látták el a közép-alföldi és az észak-magyarországi területet. Az algyői és más dél-alföldi mezők gázát a városföldi távvezetéki csomópontban gyűjtötték össze, innen szállították tovább a budapesti és a dunántúli fogyasztási helyekre. Az egyre több ponton összekapcsolt, és együttműködő távvezetékek nem jelentettek szükségképpen olyan

üzemmódot, hogy minden csomópontban minden vezeték egymással össze volt kötve. Már ebben az időben is különböző csomóponti üzemmódokkal kellett biztosítani a szükséges mennyiségek megfelelő irányú áramlását. 39 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ 1600 Vezetékhossz [km] 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 22% 0-10 29% 11-20 27% 21-30 21% 31-40 1% 40< Életkor [év] 1.3-7 ábra A gáztávvezetékek életkor szerinti megoszlása Az orosz import földgáz szállításának megindulása után az északmagyarországi és a budapesti fogyasztói körzet - beleértve a DHE-t is - fokozatosan az import földgáz ellátási területévé vált. A hazai és az import ellátási terület között több távvezetéki összeköttetés is létezett, például a Városföld-Vecsés és az AdonyDHE összeköttetés, amelyeken az igényektől függően szabályozott mennyiségeket kellett szállítani. A hazai termelésű, és az import földgáz

részarányának változásával az ellátási területek határai időben folyamatosan változtak. A 90-es évek közepén a HAG vezeték üzembe állításával kialakult egy harmadik ellátási terület, amely a Dunántúl egy részét fedi le, de érinti a budapesti fogyasztói körzetet is. Több évtizeden keresztül a Dunántúl nyugati városai voltak legtávolabb a körzet forráspontjaitól, így ezeken a helyeken alakultak ki télen a legkisebb nyomások. Ezen a kedvezőtlen helyzeten elsőként a pusztaedericsi föld alatti tároló, később a HAG vezeték segített. Az orosz import földgázt szállító távvezetéki részrendszer betáplálási pontja a beregdaróci átvételi ponton van. A 90-es években ez a részrendszer magába foglalta a Beregdróc-Tiszaújváros-Zsámbok-Vecsés nyomvonalú "Testvériség", valamint a Beregdaróc-Hajdúszoboszló-Városföld nyomvonalú "Összefogás" DN 800-as névleges átmérőjű távvezetékeket, továbbá

a beregdaróci és a nemesbikki kompresszorállomásokat, illetve a hajdúszoboszlói föld alatti tárolót. A nyomások a beregdaróci betáplálási ponttól a Duna vonala felé haladva fokozatosan csökkentek. Budapest térségében volt ennek a körzetnek a forrásoktól legtávolabb eső része, ezért itt alakultak ki a legkisebb nyomások. Az előző struktúrális jellegzetesség miatt a hazai és az import földgázzal ellátott területeken nem azonos nyomásszintek alakultak ki, ezért a kapcsolódási pontokban szabályozni kellett az áramlást, azaz korlátozni kellett a részrendszerek együttműködését. A 90-es évek közepéig - a forrásoldalhoz hasonlóan - a szállítórendszerre is az “egyoldalúság” volt jellemző. Az ország keleti felében a legnagyobb kapacitású forráspontokhoz nagy átmérőjű szállítóvezetékek kapcsolódtak, és itt üzemeltek a nyomásfokozó kompresszorállomások is. Az orosz-jugoszláv tranzitszállító kapacitás is a

beregdaróci és a horgosi állomások között épült ki. 40 1.3-8 ábra A magyar gázszállító rendszer strukturális jellegzetessége FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ Egy gázszállító rendszer általános jellegzetessége, hogy a forráspontoktól távolodva – a fogyasztás miatt – egyre kisebb mennyiségeket, és általában egyre több irányba kell szállítani. Az előzőek miatt a forráspontoktól távolodva egyre kisebb átmérőjű távvezetékekre van szükség. A Dunántúlon például hosszú ideig az AdonyMezőszentgyörgy-Papkeszi DN 600-as névleges átmérőjű távvezeték volt a legnagyobb szállítókapacitású létesítmény, a többi távvezeték DN 400, vagy annál is kisebb átmérőjű volt. A kis átmérőjű vezetékek és a nagy szállítási távolságok a Dunántúl jelentős fogyasztású településeinél pl. Nagykanizsánál, Zalaegerszegnél, Szombathelynél, Győrnél, a fejlődés egyes szakasziban korlátozták a

földgázfogyasztás növekedését. A távvezetéki fejlesztések mellett bővíteni kellett a szezonális tárolókapacitást is. 1993-ban helyezték üzembe a Maros-I föld alatti tárolót, majd ezt követte 1996ban a nagy mobil készletű zsanai föld alatti tároló létesítése Ez utóbbi, kedvező földrajzi elhelyezkedése révén lehetőséget teremtett a Városföldtől kiépített nagy szállítókapacitások jó kihasználására. A zsanai tárolóhoz kapcsolódva épült meg a Városföld-Szank és a Szank-Zsana DN 700 névleges átmérőjű távvezeték is. Az 1996 őszén üzembe helyezték a DN 700 névleges átmérőjű HAG vezetéket, amely a hazai gázszállító rendszert fizikailag is összekapcsolta a nyugateurópai rendszerrel (Pallaghy, 1996.) A távvezeték ausztriai szakasza 48 km, magyarországi szakasza pedig 71 km. Névleges üzemnyomása 75 bar, tervezett szállítókapacitása 4,5 Mrd m3/a. Az új távvezeték orosz, és nyugat-európai

gáztársaságoktól vásárolt földgáz beszállítására egyaránt lehetőséget biztosított. A HAG vezeték belépése, és a nyugati import lehetősége kedvező irányba befolyásolta a gázszállító rendszer üzemviszonyait, mivel kétoldali betáplálásúvá tette az országot, és ezáltal csökkentette a szállítási távolságokat. Elsősorban a Dunántúlon nagyobb nyomásokat eredményezett, így megszűnt ennek a területnek az évtizedes hátrányos helyzete, ami a forráspontoktól való nagy távolságából adódott. Az elmúlt évek fővezetéki és regionális fejlesztései részben a lokális kapacitáskorlátokat oldották, részben a gázszállító rendszer globális kapacitását bővítették. 1998-ban üzembe helyezték a Mosonszentmiklós-Kapuvár-Répcelak, majd 1999-ben a Hajdúszoboszló-Endrőd új párhuzamos távvezetéket. A gázszállító rendszer flexibilitását és szállítókapacitását növelte a 2001-ben üzembe helyezett

mosonmagyaróvári kompresszorállomás (3 gépegység/4,4 MW teljesítmény), majd 2002-ben a hajdúszoboszlói kompresszorállomás (3 gépegység/3,7 MW teljesítmény). Az elmúlt évtizedekben végrehajtott távvezetéki fejlesztések több általánosítható tapasztalattal gazdagították a hazai mérnökök ismereteit. Elsőként az orosz import földgázhoz kapcsolódó fővezetéki fejlesztéseket tanulságos részletesebben is elemezni. Ezek a fejlesztések kettős célt szolgáltak: egyidejűleg tették lehetővé a növekvő import mennyiségnek és a növekvő nagyságú tárolt gázmennyiségnek a szállítását. A “Testvériség” távvezeték esetén első lépésben megépítették a Beregdaróc-Zsámbok közötti szakaszt olyan nyomvonalon, amely nem tér el lényegesen a Beregdaróc-Budapest tengelyvonaltól. A fejlesztés második lépéseként a távvezetéket a nemesbikki kompresszor állomás létesítésével intenzifikálták. Ennek eredményeként 7 Mrd

m3/a-es a névleges szállítókapacitású fővezeték alakult ki. A Beregdaróc-Hajdúszoboszló-Városföld “Összefogás” távvezeték már hármas célt szolgált, és kompromisszumos megoldást jelentett. Egyrészt lehetővé tette a hazai célú többlet importnak, továbbá a 80-as évek első felében gyorsan növekvő jugoszláv tranzitszállításnak a realizálását, másrészt a legnagyobb kapacitású hajdúszoboszlói föld alatti tárolóhoz kapcsolódot, lehetővé 42 A hazai gázszállító rendszer fejlődése téve annak közvetlen töltését és kitárolását. A távvezeték és a föld alatti tároló együttműködése azonban hátrányokkal is járt, mivel a tároló az év egyik felében nyelőként, a másik felében pedig forrásként üzemelt. A besajtolás időszakában előnyös, hogy az import földgáz az országhatártól közvetlenül a tárolóhoz áramlik. A tárolóba azonban a Beregdaróc-Hajdúszoboszló távvezetéken szállított

földgáz jelentős részét besajtolják, így a távvezeték Hajdúszoboszló-Városföld szakasza ennyivel kevesebbet szállít. A kisütés időszakában fordított helyzet alakul ki A nagymennyiségű tárolt gázt Városföld irányába kell elszállítani, és ehhez nagy hajdúszoboszlói indítónyomás szükséges, ami viszont megakadályozza a BeregdarócHajdúszoboszló távvezetéki szakasz kapacitásának megfelelő kihasználását. A tároló miatt tehát ciklikusan változik a távvezeték egyik, illetve másik szakaszának a terhelése, ami megakadályozza a névleges szállítókapacitás kihasználását. A fővezetéki fejlesztések megváltoztatták a korábbi fő áramlási irányokat, és ezáltal megváltozott a szállítókapacitások területi megoszlása is. Példaként említhető, hogy az “Összefogás” távvezeték üzembe helyezése óta a Városföld-Vecsés DN 600as és a DN 700-as párhuzamos vezetékek kapacitása nincs kihasználva. Vecsés és

Városföld ugyanis egy-egy nagy kapacitású távvezeték végpontja, ahol a nyomások viszonylag alacsonyak és közel azonosak. Jelentős áramlás a gázigények kiegyensúlyozott területi megoszlása miatt sem alakul ki. A Testvériség vezeték a borsodi és a budapesti fogyasztói körzetet, valamint a THE-t és a DHE-t, az “Összefogás” távvezeték pedig a tranzitszállítási igényeket elégíti ki, illetve felfűzi a hajduszoboszlói és a zsanai föld alatti gáztárolót. A Vecsés-Városföld párhuzamos vezetékek csak kiegyenlítő szerepet játszanak, és az áramlási irány a terhelési viszonyoktól függően változik a két nagy végponti csomópont között. A 80-as évek második felében a legkritikusabb fejlesztési feladatnak a dunántúli szállítókapacitás bővítése látszott. Figyelembe véve a domborzati adottságokat, három lehetséges alternatív megoldással számoltak. A “déli” változatnál a Városföld-Szank-Pécs-Nagykanizsa

szállítási útvonal fejlesztése merült fel. A “középső” változat a meglévő Városföld-Adony-Ajka-Jánosháza távvezetékek kapacitás-bővítésével számolt. Végül az “északi” változatot valósították meg a Pilisvörösvár-Győr DN 600 névleges átmérőjű távvezeték megépítésével. Ez a változat növelte a dunántúli betáplálások számát és a hurkolással üzemzavar esetén körszállításra is lehetőséget adott. Később ehhez a távvezetékhez kapcsolódhatott a HAG vezeték. Irodalom Beyer, R.M-Fasold,HG (1994): The European Gas Transportation Network The Institution of Gas Engineers, Communication1588 Bierma, R.: Assessing Possible Changes to the European Gas Market Flame Conference, March, 2000 Cornot-Gandolphe,S: Underground Gas Storage in the World IEA Natural Gas Technologies, Kyoto, 31st Oct.-3rd Nov, 1993 Európa Parlament és Tanács 98/30 sz. "Egységes szabályozás a belső földgázpiac számára" c irányelve,

1998. február 12 43 FÖLDGÁZ, A KOMFORTOS ENERGIAHORDOZÓ Evaluation of Pipeline Design Factors (2000) GRI Report 00/0076, Gas Research Institute Gas and Power 2000 BP Amoco Gas and Power és a Petroleum Economist közös kiadványa Green Paper - Towards a European strategy for the security of energy supply COM(2000) 769, Brussels, 29.112000, wwweuropeeuint Hatvani Gy.: Gázipari liberalizáció, piacnyitás Nemzetközi Gázkonferencia, Pécs, 2003. Szeptember 11-12 Methodologies for Establishing National and Cross-Border Systems of Pricing of Access to the Gas System in Europe Brattle Report, February 17, 2000 Pallaghy B. (1996): A hazai földgázellátás diverzifikációja Kőolaj és Földgáz, 10, p.277-284 Rajzinger,J.-Derz,A-Müller,F-Zeppenfeld,R (1997): Study identifies upgrade scenarios for Slovak gas system Oil & Gas Journal, Apr. 7, p71-75 Steinmann, K (1985).:Whats ahead for Europes natural gas supply Pipe Line Industry, 9, p.63-68 Tihanyi L.-Csete J (1987): A

hazai földgázszállítás fejlődésének elemzése Kőolaj és Földgáz, 7, p.205-211 Tihanyi L.-Szerényi B (1990): A magyarországi nagynyomású gázvezeték-rendszer fejlesztésének kérdései Kőolaj és Földgáz, 3, p.70-74 Tihanyi L. (2000): Földgázpiaci liberalizáció: áldás vagy átok Magyar Energetika, 4, p.23-30 Tiratsoo (Ed.) (1983): World Pipelines Gulf Publishing Co., Houston True, W.R (1994): Trans-Med expansion nears start-up Maghreb line nears construction Oil & Gas Journal, Jan. 17, p49-53 Vyakhirev, R. (1996): Gazprom: the leading fuel supplier Petroleum Economist, May, p.44 Zsuga J. (2002): A földgázszállító rendszer irányításának módszertani alapjai Doktori (PhD) értekezés, Miskolci Egyetem, Mikoviny Sámuel Földtudományi Doktori Iskola 44 Földgázjellemzők változása 2 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK 2.1 Földgázjellemzők változása A földgáz atmoszférikushoz közeli nyomásokon ideális, nagyobb nyomásokon reális

gázként viselkedik. A földgázszállítás során alkalmazott nyomások 10 bar-nál nagyobbak, és 100 bar-nál kisebbek, ezért a távvezetéki szállítás során a földgázzal, mint reális gázzal kell számolni. A nyomás mellett az áramló gáz állapotát meghatározó másik paraméter a hőmérséklet, amely a földgázszállítás során a talajhőmérséklettel vehető azonosnak, a csőtávvezetékek és a talaj közötti nagy érintkező felület miatt. Speciális technológiai folyamatok, például kompresszorozás a hőmérséklet növekedését, nyomásszabályozás a hőmérséklet csökkenését idézhetik elő. Általános esetben a gáztávvezetékek üzemi tartományát 10100 bar nyomás-, és –1040 oC hőmérsékleti intervallummal lehet jellemezni, és indokolt az áramló közeg jellemzőinek változását az előzőek szerinti tartományban vizsgálni. A különböző rétegekből, ill. mezőrészekből termelt földgázt nem közvetlenül táplálják a

távvezetékbe, hanem megfelelő technológiai eljárással előkészítik. Ennek során kivonják a nagyobb szénatomszámú komponenseket, és beállítják a telítettségi víztartalmat (harmatpontot). A folyamat végeredménye a szabványos minőségű földgáz, amelynek 9298 tf%-a metán. A 28 tf% egyéb komponens általában a metán homológsor többi tagja, illetve nitrogén és szén-dioxid. A 21-1 táblázatban láthatók az európai földgázpiacon beszerezhető gázok jellemző összetétele (Physical properties of natural gas, 1988.) 2.1-1 táblázat Tájékoztató adatok az európában szolgáltatott gázokról Komponens Metán Etán Propán i-Bután n-Bután i-Pentán n-Pentán Hexán+ Szén-dioxid Nitrogén Egyéb Groningeni gáz 81,30 2,85 0,32 0,07 0,07 0,02 0,02 0,05 0,89 14,35 0,01 Holland export gáz 92,24 3,36 0,84 0,14 0,16 0,04 0,03 0,06 0,87 2,23 0,03 Orosz gáz 98,28 0,56 0,17 0,03 0,03 0,01 0,01 0,01 0,09 0,80 0,01 Algériai gáz 83,47 7,68 1,94 0,29

0,44 0,09 0,10 0,10 0,20 5,54 0,15 A továbbiakban 97 tf% C1, 2 tf% C2 és 1 tf% N2 összetételű földgáz fizikai paramétereinek a változását vizsgáljuk a nyomás és a hőmérséklet függvényében. A földgáz sűrűsége atmoszférikus viszonyok között kisebb a levegő sűrűségénél, ami azt jelenti, hogy gázkiáramlás esetén a földgáz felfelé migrál. Az atmoszférikusnál lényegesen nagyobb távvezetéki nyomások esetén a földgáz sűrűsége a nyomással arányosan nő. A 21-1 ábrán látható a nyomás és a sűrűség közelítően lineáris kapcsolata. 45 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK 120 3 Sűrűség [kg/m ] 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Nyomás [bar] -10 [oC] 0 [oC] 10 [oC] 20 [oC] 30 [oC] 40 [oC] 2.1-1 ábra A földgáz sűrűsége a nyomás és a hőmérséklet függvényében Az általános gáztörvényből következik, hogy a hidegebb gáz sűrűsége nagyobb, és

meredekebben nő a nyomással, mint a melegebb gázé. A távvezetékben áramló földgáz jó közelítéssel izotermikus állapotváltozással jellemezhető, amelynél az egyes paraméterek közötti kapcsolatot az általános gáztörvény írja le. p zRT = ρ M (2.1-1) Gáztechnikai normál állapotban (pn=1,01325 bar és Tn=15 oC) a vizsgált összetételű földgáz sűrűsége 0,70 kg/m3. A tervezés során gyakran használják a levegőhöz viszonyított relatív sűrűséget, amely a moláris tömegek arányából, vagy az azonos állapotra vonatkozó sűrűségek hányadosaként számítható. A vizsgált összetételű földgáz moláris tömege 16,44 kg/kmól, relatív sűrűsége pedig 0,57. A 2.1-2 ábrán látható, hogy a vizsgált tartományban a földgáz eltérési tényezője a nyomással arányosan csökken, a változás jó közelítéssel lineárisnak vehető. Nagyobb hőmérséklet esetén az eltérési tényező értéke nagyobb, azaz kevésbé tér el az

ideális gázra jellemző 1-es értéktől. Minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál nagyobb az eltérés az ideális gáz tulajdonságától. A gázszállítási gyakorlatban az eltérési tényezőre kellő pontosságú eredményt ad az alábbi alakú Wilkinson összefüggés (Wilkinson et al., 1964): z = 1 + 0.257 * p pr − 0.533 p pr (2.1-2) Tpr A földgázkeverékek pszeudo-redukált nyomásának és hőmérsékletének számítására empirikus összefüggések ismeretesek. A pszeudokritikus nyomás és hőmérséklet változását a földgáz összetételétől függő ρr függvényében lehet számítani. 46 Földgázjellemzők változása p pr = p p = p pc 48.94 − 405 * ρ r (2.1-3) Tpr = T T = Tpc 94.71 + 1707 * ρ r (2.1-4) Kis inerttartalmú földgázoknál a szállításra jellemző nyomáshőmérséklettartományban a (2.1-3) és (21-4) összefüggések jó eredményt adnak és 1.00 Eltérési tényező 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 10 15 20

25 30 35 -10 [oC] 40 45 0 [oC] 50 55 60 Nyomás [bar] 10 [oC] 65 20 [oC] 70 75 30 [oC] 80 85 90 95 100 40 [oC] 2.1-2 ábra A földgáz eltérési tényezője a nyomás és a hőmérséklet függvényében 2.1 2.0 Izentrópikus kitevő 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 10 15 20 25 30 35 -10 [oC] 40 45 0 [oC] 50 55 60 Nyomás [bar] 10 [oC] 65 20 [oC] 70 75 30 [oC] 80 85 90 95 100 40 [oC] 2.1-3 ábra a földgáz izentrópikus kitevője a nyomás és a hőmérséklet függvényében 47 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK Az izentrópikus kitevő ismeretére azoknál az állapotváltozásoknál van szükség, amelyeknél nagy sebességű gázáramlás alakul ki, vagy a rendszer hőszigetelt, és így nem alakul ki hőcsere a környezettel. Ilyen esetekben nem izotermikus, hanem adiabatikus az állapotváltozás, és a számításokhoz a Poisson egyenletet kell használni. Az egyenlet a nyomás, a sűrűség és hőmérséklet között az alábbi

összefüggést adja meg: p 2  T2  =  p1  T1  κ κ −1 ρ =  2  ρ1    κ (2.1-5) vagy T2  p 2  =  T1  p1  κ −1 κ ρ  =  2   ρ1  ( κ −1) (2.1-6) 4.0 3.8 3.4 o Fajhő [kJ/kg. C] 3.6 3.2 3.0 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 -10 0 10 20 30 40 o Hőmérséklet [ C] 10 bar 20 bar 30 bar 40 bar 50 bar 60 bar 70 bar 80 bar 90 bar 100 bar 2.1-4 ábra A földgáz fajhője a hőmérséklet és a nyomás függvényében A fajhő az entalpia-hőmérséklet állapotsíkon a konstans nyomású görbék meredeksége. A kritikus pont környezetében a fajhő értéke a korábbiak sokszorosára nő. A fajhő termodinamikai definíciója matematikai formában az alábbi:  ∂h  cp ≡    ∂T  p Kompresszorállomások után a talajhőmérsékletnél nagyobb hőmérsékletű földgáz áramlik a távvezetékekben. A hőmérséklet csökkenés számításához

szükséges a földgáz fajhőjének az ismerete. A 2.1-4 ábrán látható, hogy a vizsgált tartományban a földgáz fajhőjének a változása különböző jellegű és mértékű a nyomás és a hőmérséklet függvényében. A vizsgált összetételű földgáz fajhője 30 bar nyomáson alig változik a hőmérséklet 48 Földgázjellemzők változása függvényében. Nagyobb nyomások esetén a hőmérséklet csökkenésével a görbe egyre meredekebben nő, 1030 bar nyomástartományban viszont a hőmérséklet csökkenésével a gáz fajhője kismértékben csökken. Adott hőmérséklethatárok között a görbék alatti terület az entalpiát adja meg. Viszkozitás [cP]*1000 15 14 13 12 11 10 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Nyomás [bar] -10 [oC] 0 [oC] 10 [oC] 20 [oC] 30 [oC] 40 [oC] 2.1-5 ábra A földgáz viszkozitása a nyomás és a hőmérséklet függvényében A földgáz viszkozitására leggyakrabban

a Reynolds-szám meghatározásánál van szükség. A 21-5 ábrán látható görbesereg szemlélteti a földgáz viszkozitásának sajátosságát. A vizsgált nyomás- és hőmérséklettartományban a hőmérséklet növekedésével a viszkozitás is nő, ami ellentétes tendenciát jelent a folyékony szénhidrogéneknél ismert hőmérséklet-viszkozitás összefüggéshez képest. További sajátos jellegzetesség, hogy kisebb nyomások tartományában az egyes hőmérsékletekhez tartozó viszkozitások jelentősen eltérnek, a nyomás növekedésével az eltérés csökken. A földgáz termelése, előkészítése, szállítása és elosztása során a nyomás- vagy a gázáram szabályozása fojtóelem segítségével végezhető. Ha fix fúvókán, vagy változtatható keresztmetszetű szabályozószelepen átáramló földgáz nyomása a fojtóelem előtt nem vagy alig változik, az átáramlás során viszont térfogata növekszik, a H=U+pV entalpia állandó marad.

(Feltételezve, hogy a folyamat során csak elhanyagolható mértékű hőcsere volt a gáz és a külső környezet között.) Ideális gáz esetében az U belső energia és a pV mennyiség csupán a hőmérséklettől függ, ezért ideális gázoknál H = const. esetben a hőmérséklet nem változik Reális gázoknál a belső energia függ a térfogattól és a nyomástól. Ilyen esetben fojtásos expanzió során a molekulák közötti távolság megnövekszik, munkát kell végezni a molekulák közötti erőkkel, illetve a belső nyomással szemben. Ezt a munkát a belső energia fedezi, ennek hatására viszont csökken a hőmérséklet. A hőmérsékletcsökkenés nagyságát a Joule-Thomson együttható adja meg. A Joule-Thomson együttható termodinamikai függvénye az állapotegyenletekben használt paraméterekkel az alábbi formában írható fel: 49 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK  T 2  ∂ (R / p )   ∂T  1   ∂v  µ =   = T

  − v  =    ∂p  h c p   ∂T  p  c p  ∂T  p (2.1-7) A (2.1-7) összefüggésből látható, hogy az együttható értéke nagyobb, egyenlő és kisebb lehet zérusnál. Ideális gázra az együttható értéke zérus Reális gázoknál meghatározható az un. inverziós hőmérséklet, amelynél nagyobb értékek esetén a J-T együttható negatív, azaz a gáz melegszik. 0.55 o Joule-Thomson együttható [ C/bar] 0.60 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Nyomás [bar] -10 [oC] 0 [oC] 10 [oC] 20 [oC] 30 [oC] 40 [oC] 2.1-6 ábra A Joule-Thomson együttható változása a nyomás és a hőmérséklet függvényében A 2.1-6 ábrából látható, hogy a J-T együttható a nyomás és a hőmérséklet függvényében jelentősen változik, ezért közelítő számításokhoz célszerű a fojtóelem be- és kilépő nyomásának az átlagához tartozó értéket

használni. Pontos számításoknál a be- és kilépő oldal entalpiájának azonosságából iterációs eljárással célszerű meghatározni a hőmérsékletváltozást. A gyakorlat szempontjából fontos jellegzetesség, hogy földgáz esetén a J-T együttható fordítottan arányos a hőmérséklettel. Ez azt jelenti, hogy hidegebb gáz esetén 1 bar nyomáscsökkenés hatására nagyobb hőmérsékletcsökkenés következik be, mint melegebb gáz esetén. A gázátadó állomáson tehát a talajhőmérsékletű földgáz adott nagyságú nyomásszabályozás hatására jobban lehül, mint az előmelegített gáz. Fojtásos szabályozás esetén, ha a be- és kilépő nyomások hányadosa meghaladja a kritikus értéket, a legkisebb keresztmetszetnél hangsebességű áramlás alakul ki. Ugyancsak hangsebességű áramlás alakulhat ki csőtörés esetén a kiáramlási keresztmetszetben. A 21-7 ábrán látható, hogy a hangsebesség a földgázban a nyomás és a

hőmérséklet függvénye. A hidegebb gázban kisebb, a melegebb gázban nagyobb hangsebesség alakul ki. A vizsgált nyomástartományban az állandó hőmérsékletű görbéknek minimumpontja van. Ez azt jelenti, hogy a tartomány első részében a nyomás növekedésével csökken, a tartomány második részében pedig a nyomás növekedésével nő a hangsebesség. 50 Földgázjellemzők változása 460 Hangsebesség [m/s] 450 440 430 420 410 400 390 380 10 15 20 25 30 35 -10 [oC] 40 0 [oC] 45 50 55 60 Nyomás [bar] 10 [oC] 65 20 [oC] 70 75 30 [oC] 80 85 90 95 100 40 [oC] 2.1-7 ábra A hangsebesség változása a nyomás és a hőmérséklet függvényében Állapotegyenletek Ismert tapasztalati tény, hogy a reális gázok, csak kis nyomások tartományában és szűk hőmérsékleti határok között követik az ideális gázokra érvényes törvényszerűségeket. Ugyanakkor a technológiai számításokhoz szükség van olyan

állapotegyenletre, amely megbízhatóan leírja a lehetséges nyomás- és hőmérséklet tartományban a gázok és folyadékok tényleges viselkedését. A reális gázokra érvényes állapotegyenletek egyesítik magukban az elméleti megfontolásokat és a tapasztalati tényeket. Van der Waals munkássága nyomán dolgoztak ki olyan állapotegyenleteket, amelyek a gáztérfogatot korrigálták a hőmérséklettől és a gázok kritikus állapotjellemzőitől függő paraméterekkel. A korrekciós függvényeket mérési adatokból illesztéssel határozták meg a tiszta komponensekre. Az állapotegyenletek külön csoportját alkotják a teljesen empirikusnak tekinthető egyenletek. Ezek közé sorolhatók az USA-ban széles körben használt AGA-8 és NX-19 kódjelű állapotegyenletek. A továbbiakban ezeket az állapotegyenleteket nem ismertetjük. A Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR) és a Benedict-WebbRubin-Starling (BWRS) állapotegyenleteket széles körben

alkalmazzák a vegyiparban és a földgáziparban. Mindhárom széles nyomás és hőmérséklettartományban használható, és a keverési szabály segítségével különböző összetételű fluidumokra is alkalmazható (Modisette, 2000). Az SRK és a PR egyenletek a Van der Waals egyenlethez hasonlóan un. harmadfokú egyenletek, amelyeknél a térfogati korrekció a sűrűség, ill. a fajtérfogat harnadik hatványával arányos. A BWRS állapotegyenletnél a nyomás a sűrűség (vagy fajtérfogat) magasabb hatványával van kifejezve. A harmadfokú állapotegyenletek általános formája a következő: p= a RT + 2 V − b V + AV + B (2.1-8) 51 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK A gázáramlás szimulációs modelleknél az állapotegyenletekre az alábbiak miatt van szükség: • eltérési tényező meghatározása nyomásveszteség számításhoz, tárolt gázmennyiség számításához, két tetszőleges állapot közötti átszámításhoz, • az izentrópikus kitevő

meghatározása kompresszorállomás teljesítményének a számításához, • aktuális fajhő meghatározása nem-izotermikus áramlás vagy hőcsere számítás esetén, • gázkeveredés számítása hálózati csomópontokban különböző minőségű földgázok szállítása esetén, • Joule-Thomson együttható meghatározása fojtás számításához, • hangsebesség meghatározása szivárgás vagy kifúvás számításához, • fázisegyensúly számítása kondenzátum kiválás ellenőrzéséhez. Az állapotegyenletek alkalmazásának nagy előnye, hogy széles nyomás- és hőmérséklet tartományban megfelelő pontossággal adják meg a kívánt értékeket. Tetszőleges gázösszetételhez nemcsak az eltérési tényező számítására alkalmasak, hanem hasonló pontossággal adják meg a szállított földgáz egyéb jellemzőit, így a fajhőjét és az izentrópikus kitevőjét. A termodinamikai jellemzők segítségével számítható a fojtóeffektus, és

követhető a fázisátalakulás is. A gázipari számításokhoz különböző állapotegyenletek alkalmazására épülő, megbízható szubrutinok állnak rendelkezésre. A hidraulikai számításoknál a reális gázokra érvényes általános gáztörvény használata a legcélszerűbb, de a z eltérési tényezőt valamely állapotegyenletből kell meghatározni az aktuális nyomás és hőmérséklet figyelembe vételével. Az eltérési tényező számítása során más fontos paraméterek is meghatározásra kerülnek, így azok aktuális értéke mindig rendelkezésre áll. Soave-Redlich-Kwong (SRK) állapotegyenlet Ezt az állapotegyenletet széles körben használják kémiai-technológiai számításoknál, különösen gőz/folyadék egyensúlyi feladatok esetén. A folyadék sűrűséget pontosabban közelíti, mint az eredeti RK állapotegyenlet, de ezen a téren nem éri el a BWRS állapotegyenlet pontosságát. Az alapegyenlet az alábbi formában írható fel: p=

RT a + V − b V(V + b ) + b(V − b ) (2.1-9) Az a,b,A, és B paraméterek a hőmérséklet függvényei, amelyeket komponensenként mérési adatokból empirikus függvényként határoztak meg. [ ] a= 2 0,42748R 2 Tc2 1 + (0,48 + 1,574ω − 0,176ω2 )(1 − Tr0,5 ) Pc b= 0,08664 RTc Pc ahol ω a Pitzer-féle acentricitási együttható Tr=T/Tc , azaz a redukált hőmérséklet 52 Földgázjellemzők változása Pc és Tc kritikus nyomás és kritikus hőmérséklet Az állapotegyenletben a Van der Waals-féle feltételezés szerint b a molekulák által elfoglalt térfogatot jelenti, ami kritikus állapotban a gáztérfogat 1/12ed része. Az egyenletet a térfogat helyett a sűrűséggel is fel lehet írni Az eltérési tényező az állapotegyenlet alapján felírt harmadfokú egyenletből határozható meg: z 3 − z 2 − z (B 2 + B − A ) − AB = 0 (2.1-10) ahol A= ap R T 2,5 2 B= bp RT z= és pV RT További termodinamikai paraméterek az eltérési

tényező segítségével számíthatók. Peng-Robinson állapotegyenlet Népszerű, és széles körben használt állapotegyenlet. A harmadfokú alapegyenlet azonos, de a paraméterek számítási módja éltér az SRK állapotegyenletre vonatkozó összefüggésektől: p= RT a − V − b V(V + b ) + b(V − b ) (2.1-11) ahol [ ] 0,45724 R 2 Tc2 2 a= 1 + (0,37464 + 1,54226ω − 0,26992ω2 )(1 − Tr0,5 ) Pc 0,077804 RTc b= Pc Az eltérési tényező az állapotegyenlet alapján felírt harmadfokú egyenletből határozható meg: z 3 − (1 − B)z 2 + (A − 2 B − 3B 2 )z − (AB − B 2 − B3 ) = 0 (2.1-12) ahol A= a R T2 2 B= b RT z= és pV RT Gázkeverékekre, így többkomponensű földgázra az alábbi keverési szabály alkalmazásával alkalmazásával számíthatók a fenti együtthatók: a m = ∑∑ y i y ja ij i j bm = ∑ bi yi i és a ij = a i a j (1 − k ij ) 53 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK A komponensekre vonatkozó ai és aj

együtthatókból a kij bináris kölcsönhatási tényezők és a komponensek móltörtjének segítségével lehet a keverékre érvényes am értéket számítani. A bm érték az előzőnél egyszerűbben számítható Az eltérési tényező ismeretében további termodinamikai jellemzők (fajhő, izentrópikus kitevő, entalpia, entrópia, fugacitás stb.) számíthatók (Edmister, 1988) Benedict-Webb-Rubin-Starling (BWRS) állapotegyenlet A BWRS állapotegyenlet módosított és továbbfejlesztett változata a Benedict-WebbRubin által 1940-ben publikált egyenletnek. Starling az eredeti egyenlet paramétereinek a hőmérsékletfüggését pontosította, és megadta az együtthatókat a könnyű szénhidrogén komponensekre. Az egyenlet alkalmazását nagymértékben elősegítette azzal, hogy részletesen leírta a gázkeverékek esetén az együtthatók számításához szükséges keverési szabályt, továbbá a termodinamikai paraméterek és a gőz/folyadék egyensúly

számításának részletes algoritmusát. Az előzőeket egészítették ki a tiszta komponensekre táblázatosan megadott termodinamikai paraméterek. Az állapotegyenlet igen jó közelítést ad a gázhalmazállapot tartományban, de megbízhatóan számíthatók a telített gőz és telített folyadék állapotadatok is. A BWRS állapotegyenlet az alábbi formában írharó fel: p= C D E  ρ2  d  ρ3 ρRT  +  B0 RT − A 0 − 20 + 30 − 40  2 +  bRT − a −  3 + M  TM T T T M  d  ρ6 cρ 3  + α a +  6 + 3 2 TM M T   γρ 2   γρ 2 1 + 2  exp − 2  M   M    (2.1-13) Az egyenlet tizenegy együtthatóját A0, B0, C0, D0, E0, a, b, c, d, α és γ minden komponensre empirikus úton kell meghatározni. A BWRS egyenlet használatát nehezíti, hogy az áramlási modellek alapegyenleteiben a nyomás és a hőmérséklet szerepel változóként, a sűrűséget az

állapotegyenletből kell meghatározni. Mivel az egyenletben a sűrűség különböző hatványokon szerepel, a sűrűség számítása csak iteratív módon lehetséges. Az előzőek miatt a BWRS állapotegyenletet használó modelleknél a futási idő nagy része a sűrűség meghatározásához szükséges. 2.2 Nyomásveszteség számítás Vízszintes, állandó keresztmetszetű csővezetékben, állandósult állapotban áramló földgáz nyomásveszteségét az alábbi összefüggés adja meg: 2 p12 − p 22 = K12 q12 (2.2-1) A (2.2-1) karakterisztikus egyenletben a gázáram nem változik a vezeték hossza mentén, vagyis nincs közbenső elvétel. Az irreverzibilis nyomásveszteséget a gázáramon kívül a kezdő- és a végponti csomópontokat összekötő vezetékszakasz ellenállási tényezője határozza meg: 54 Nyomásveszteség számítás 2  4p  f z TML K12 =  n  D 5 Rd  πTn  A gázipari gyakorlatban megengedett a gáztechnikai

normál állapot használata, a (2.2-1) összefüggésben szereplő térfogatáram is erre vonatkozik A súrlódási tényező számításával a későbbiekben részletesen foglalkozunk. Az eltérési tényező és az áramlási hőmérséklet a távvezetéki szakaszra vonatkozó átlagérték. A nyomásveszteség ismeretében szükséges lehet a nyomásváltozás meghatározása, vagy szemléltetése a távvezeték hossza mentén. Egy köztes pont felvételével a teljes vezetékhossz két részre bontható, és a (2.2-1) összefüggés mindkét részre felírható. A két egyenlet összevonása után azt kapjuk, hogy két távvezetéki pont nyomásnégyzeteinek a különbsége a távolsággal arányosan változik. Az összefüggés matematikai formája az alábbi: p12 − p 2x p 2x − p 22 = x L−x (2.2-2) Átalakítással kifejezhető a közbenső pont nyomása p 2x = p12 L−x x + p 22 L L (2.2-3) A (2.2-3) összefüggés szerint a nyomás nem-lineárisan változik a

távvezeték hossza mentén. 70 60 Nyomás [bar] 50 40 30 20 10 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Hossz-arány p2=40 p2=30 p2=20 Pav.(60-40) Pav.(60-30) Pav.(60-20) 2.2-1 ábra Nyomásváltozás a távvezeték hossza mentén A 2.2-1 ábrán látható, hogy a görbe kis nyomáskülönbség esetén alig tér el az egyenestől, nagyobb nyomáskülönbség esetén azonban már jól felismerhető a másodfokú görbe. Az ábrán látható az egyes görbékhez tartozó átlagnyomás értéke is, amely az alábbi összefüggéssel számítható: 55 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK p avg. = 2 (p13 − p 32 ) 3 (p12 − p 22 ) (2.2-4) vagy átrendezve p avg. = 2 pp   p1 + p 2 − 1 2  3 p1 + p 2  (2.2-5) A fenti összefüggések a másodfokú görbének megfelelő átlagértéket adják meg, ami minden esetben nagyobb a számtani átlagnál. Kis nyomáskülönbségek esetén a kétféle módon számított átlagnyomás

elhanyagolható mértékben tér el egymástól. 2.2-1 Mintapélda: Mekkora végponti nyomás alakul ki a DN 600 névleges átmérőjű és 65 km hosszú csőtávvezeték végpontján? Megnevezés Névleges átmérő Vezetékhossz Gázáram Indítónyomás Áramlási hőmérséklet Falvastagság Súrlódási tényező A gáz moláris tömege Érték 600 65 300 50 8 9,5 0,01 16,44 Mértékegység km 103 m3/h bar o C mm kg/kmól A csőtávvezeték belső átmérője 9,5 mm-es falvastagság esetén 0,591 mm. Tételezzük fel, hogy az aktuális átlagnyomáshoz és átlaghőmérséklethez tartozó eltérési tényező értéke 0,91. A nyomásveszteség számítására a (2.2-1) összefüggés alkalmazható az alábbiak szerint:  4p p 2 = p −  n  πTn 2 1 2  f D z TML 2  qn Rd 5i  Behelyettesítve az értékeket p2 = (51,013)2 −  2 4 * 1,013  0,01 0,91 281,16 16,44 65000  300000  *   8314,4 * 0,5915  3600   π *

288,16  2 p2=44,35 bar (absz.) A számítás során abszolút nyomást kell figyelembe venni, amit a számítás utolsó lépésében lehet túlnyomásra visszaszámolni. Így végeredményül azt kapjuk, hogy a csőtávvezeték végpontján 43,34 bar túlnyomás alakul ki. 56 Nyomásveszteség számítás 2.2-2 Mintapélda: Mekkora a szállítókapacitása az előző példában szereplő csőtávvezetéknek 55 bar-os kezdőponti és 42 bar-os végponti nyomások esetén? A további feltételek azonosak a 2.2-1 mintapéldában adottakkal A szállítókapacitás meghatározása érdekében a (2.2-1) összefüggésből lehet a gázáramot kifejezni az alábbiak szerint: qn = qn = (p  4p n   πTn (56,013 2 2 1 2 − p 22 )  f D z TML  Rd 5i  − 43,0132 ) 2  4 *1,013  0,01 0,091 281,16 16,44 65000   8314,4 * 0,5915  π * 288,16  m3/s qn=429 329 m3/h Az adott feltételek mellett a csőtávvezeték szállítókapacitása

429 329 m3/h. 2.2-3 Mintapélda: Mekkora lesz egy gáztávvezeték átlagnyomása, és a vezetékhossz 40 %-nál mérhető közbenső nyomás az alábbi paraméterek esetén? Megnevezés Kezdőponti nyomás Végponti nyomás Közbenső pont helye Érték Mértékegység 60 bar 45 bar x/L=0,45 A vizsgált gáztávvezeték átlagnyomása a /2.2-5/ összefüggésből számítható Behelyettesítés során a kezdő- és végponti túlnyomás értékeket abszolút nyomásra kell átszámítani 2 61,013 * 46,013  p avg. =  61,013 + 46,013 −  = 53,86 bar (absz.) 3 (61,013 + 46,013)  A vizsgált esetben a távvezeték átlagnyomása 52,85 bar túlnyomás. A távvezeték tetszőleges pontjában a nyomást a /2.2-3/ összefüggéssel lehet meghatározni. A szomolás során itt is abszolút nyomásokat kell figyelembe venni p 2x = 61,0132 * (1 − 0,45) + 46,0132 0,45 = 3000,19 p x = 3000,19 = 54,77 bar (absz.) A távvezeték vizsgált hossz-szelvényében a nyomás

53,76 bar túlnyomás. 57 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK A súrlódási tényező számítása A súrlódási tényező számítására különböző összefüggések ismeretesek (Gersten et al., 2000., Gregory et al, 1985, Hymen et al, 1975, Schroeder 2001, Smith et al, 1956, Tihanyi, 2002., Uhl 1965) Az összefüggések a súrlódási tényezőt befolyásoló paraméterek szerint az alábbi csoportokba sorolhatók: • átmérő függő, • Reynolds-szám függő, • Reynolds-szám és relatív érdesség függő egyenletek. A nagyteljesítményű számítógépek előtti korszakban népszerűek voltak az átmérő függő összefüggések, amelyeket analitikus megoldásoknál könnyen be lehetett építeni a nyomásveszteség formulába. Legismertebb ezek közül a Weymouth egyenlet: fD = 4 (2.2-6) (11.18 ⋅ d ) 1/ 6 2 Az angolszász országokban széles körben használnak olyan összefüggéseket, amelyek a Reynolds-szám függvényében, explicit formában adják meg a

súrlódási tényezőt. Ilyen például a Panhandle A egyenlet fD = (6.87 N 4 )E 0.0735 2 Re (2.2-7) 2 A Panhandle B összefüggés szerint a súrlódási tényező kisebb mértékben függ a Reynolds-számtól, mint a Panhandle A szerint fD = (16.49 N 4 )E 0.01961 2 Re (2.2-8) 2 Az Institute of Gas Technology (IGT) képlete a Panhandle A összefüggéshez hasonló: fD = 4 (4.619 N ) E 0.1 2 Re (2.2-9) 2 Az előző összefüggéseknél E az un. hatásfok tényező (efficiency factor), amelynek értéke 0,85 és 1,0 között változhat a csővezeték szakasz állapotától és belső jellemzőitől függően. A hatásfok tényező segítséget nyújt a felhasználónak a számított és a tényleges nyomásveszteség értékének összehangolására. A Colebrook összefüggésben a súrlódási tényező a Reynolds-szám és a k/d relatív érdesség függvénye. Az összefüggés implicit jellege miatt számításigényes, de ötvözi magában az elméleti

megfontolásokat és a kísérleti eredményeket:  2.51 1 k  = −2 lg  +  fD  N Re f D 3.71d  (2.2-10) 58 Nyomásveszteség számítás A (2.2-10) összefüggésben NRe<106107 tartományban a szögletes zárójelben lévő kifejezés első tagja, nagyobb Reynols-számok esetén viszont a második tagja lesz a meghatározó. k/d=0 esetén az összefüggés a sima csőre érvényes PradtlKármán egyenletté redukálódik Ennek ismert alakja a következő: N f 1 = 2 lg Re D 2,51 fD (2.2-11) Az implicit összefüggések kézi számításnál csak nagyon nehézkesen használhatók, gépi számításnál is időigényes az alkalmazásuk. Több kísérlet ismert, amely arra irányult, hogy az implicit Colebrook összefüggést explicit kifejezéssel közelítse. A Techo-féle explicit képlet a teljes Reynolds-szám tartományban elhanyagolható hibával közelíti a Colebrook összefüggést (Techo et al., 1965):   1.964 ln N Re − 38215 k 

 + f D =  − 0.8685 ln N 3 . 71 d Re    −2 (2.2-12) Súrlódási tényező 0,10 0,01 1E+02 1E+03 1E+04 1E+05 1E+06 1E+07 1E+08 1E+09 1E+10 Reynolds-szám Lamináris k/d=0.0001 k/d=0.05 k/d=0.00005 k/d=0.01 W-400 k/d=0.001 W-600 k/d=0.0005 W-800 2.2-1 ábra Weymouth összefüggés a Moody diagramon Az 2.2-1 ábrán látható, hogy a Moody diagramon nagy Reynolds-számoknál a súrlódási tényező értéke állandó, ezért ebben a tartományban a csak átmérő függő formulák is jó eredményt adhatnak. A Weymouth összefüggésből számított W-400, W-600 és W-800 egyenes értékei a teljes tartományban állandók, és a k/d=0,01 relatív érdességhez tartozó Colebrook görbe közelébe esnek. 59 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK Súrlódási tényező 0,10 0,01 1E+02 1E+03 1E+04 1E+05 1E+06 1E+07 1E+08 1E+09 1E+10 Reynolds-szám Lamináris k/d=0.0005 k/d=0.05 k/d=0.0001 k/d=0.01 k/d=0.00005 k/d=0.001 Panhandle

A 2.2-2 ábra Panhandle A összefüggés a Moody diagramon Az 2.2-2 ábrán látható Panhandle A összefüggés E=0,9 érték mellett 104<NRe<108 tartományban jól közelíti a Colebrook összefüggésből kapott értékeket. Ebben a Reynolds-szám tartományban a kisebb áramlási sebességekkel jellemezhető gáztávvezetékek üzemelnek, ezért elsősorban ezek nyomásveszteségének a számítására ajánlják. Súrlódási tényező 0,100 0,010 0,001 1E+02 1E+03 1E+04 1E+05 1E+06 1E+07 1E+08 1E+09 1E+10 Reynolds-szám Lamináris k/d=0.0001 k/d=0.05 k/d=0.00005 k/d=0.01 Sima cső k/d=0.001 Panhandle B k/d=0.0005 2.2-3 ábra Panhandle B összefüggés a Moody diagramon Az 2.2-3 ábrán látható Panhandle B összefüggés E=0,9 érték esetén 10 <NRe<109 tartományban ad hasonlóan jó közelítést, ezért alkalmazását a nagyobb áramlási sebességű elosztóhálózatoknál ajánlják. 6 60 Nyomásveszteség számítás Súrlódási

tényező 0,10 0,01 1E+02 1E+03 1E+04 1E+05 1E+06 1E+07 1E+08 1E+09 1E+10 Reynolds-szám Lamináris k/d=0.0001 k/d=0.05 k/d=0.00005 k/d=0.01 IGT k/d=0.001 k/d=0.0005 2.2-4 ábra Az IGT összefüggés a Moody diagramon Az 2.2-4 ábrán látható Institute of Gas Technology (IGT) képlete a Panhandle A összefüggéshez hasonlóan az átmeneti tartományban jól közelíti a Colebrook öszefüggést. Súrlódási tényező 0,10 0,01 1E+02 1E+03 1E+04 1E+05 1E+06 1E+07 1E+08 1E+09 1E+10 Reynolds-szám Lamináris k/d=0.0001 Techo6 k/d=0.05 k/d=0.00005 Techo1 k/d=0.01 Techo3 Techo2 k/d=0.001 Techo4 k/d=0.0005 Techo5 2.2-5 ábra Techo összefüggése a Moody diagramon Az 2.2-5 ábrán látható Techo összefüggése, amely explicit formában megfelelő pontossággal közelíti a Colebrook összefüggést. 61 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK Súrlódási tényező 0,10 0,01 1E+02 1E+03 1E+04 1E+05 1E+06 1E+07 1E+08 1E+09 1E+10 Reynolds-szám

Lamináris k/d=0.05 k/d=0.01 k/d=0.001 k/d=0.0005 k/d=0.0001 k/d=0.00005 2.2-6 ábra Moody diagram Az 2.2-6 ábrán látható a közismert Moody diagram, amely a Colebrook összefüggésnek megfelelően adja meg a súrlódási tényező és a Reynolds-szám közötti kapcsolatot. Lamináris áramlás a földgáz kis viszkozitása miatt csak nagyon kivételesen fordul elő. Az átmeneti és a teljes turbelencia tartományra jellemző görbék a Reynolds-szám és a csővezeték relatív érdességének (k/d) függvényében változnak. Közös jellemzőjük, hogy a súrlódási tényező a kisebb Reynolds-számok tartományában csökken, nagyobb Reynolds-számok esetén pedig aszimptótikusan tart egy állandó értékhez. Minél kisebb a k/d értéke, azaz minél nagyobb átmérőjű a távvezeték, annál nagyobb az átmeneti tartomány, és annál kisebb lesz a súrlódási tényező állandó értéke. Relatív érdesség (k/d) 0,01 0,001 0,0001 0,00001 0,000001 100

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Névleges átmérő k=0,5 k=0,1 k=0,05 k=0,01 k=0,005 2.2-7 ábra A relatív érdesség változása 62 Nyomásveszteség számítás Az 2.2-7 ábrán látható a relatív érdesség változása a névleges átmérő és az egyenértékű érdesség függvényében. A súrlódási tényező számítására szolgáló fenti összefüggések közül a Colebrook a legáltalánosabb. Mind az európai országokban, mind pedig az USA-ban az igényes szoftverekben alapösszefüggésként van beépítve. Az USA-ban széles körben használják a Panhandle A, a Panhandle B és az IGT összefüggéseket. Egyszerűbb szoftvereknél, vagy kézi számításnál a Weymouth összefüggést, vagy a fenti explicit összefüggéseket használják. A számítógépek sebességének növekedésével előtérbe kerültek a pontosabb, de nagyobb számítási igényű összefüggések, és opcionális lehetőségként választhatók a

közelítő képletek. Egyes országokban nem az előző összefüggésekben szereplő Darcy-Weisbach, hanem a Fanning-féle súrlódási tényezőt használják. A kettő között az alábbi átszámítás lehetséges: fD=4 fF A belső bevonat nélküli gáztávvezetékek hidraulikailag érdes csövek, de az abszolút érdesség nagysága nem függ a csővezeték átmérőjétől. Ez azt jelenti, hogy minél nagyobb átmérőjű a távvezeték, annál kisebb lesz a k/d relatív érdesség. A 2.2-1 táblázat tartalmazza az acél csővezetékek abszolút érdességét az ISO 5167-1:2003 alapján. 2.2-1 táblázat Csővezetékek abszolút érdessége A csővezeték típusa Új, rozsdamentes Új, varrat nélküli hidegen hengerelt Új, varrat nélküli melegen hengerelt Új, hosszvarratos Új, spirálhegesztett Gyengén korrodált Korrodált Lerakódásos Erősen lerakódásos Bitumenes bevonatú, új Bitumenes bevonatú, normál Galvanizált k [mm] < 0,03 < 0,03 ≤ 0,10 ≤ 0,10

0,01 0,10 – 0,20 0,20 – 0,30 0,5 - 2 >2 0,03 – 0,05 0,10 – 0,20 0,13 A csővezeték szakaszok abszolút érdességével kapcsolatban érdekes vizsgálatról számoltak be holland szerzők (Kuper et al., 1994) A nagynyomású távvezetékek esetén a hidraulikai számításokhoz belső bevonatos csövek esetén 0,012 mm érdességet, belső bevonat nélküli acélcsövek esetén pedig 0,018 mm értéket használtak. Fontos szempont volt, hogy ne becsüljék alá a szállítókapacitást A tényleges nyomásveszteségek azonban rendre kisebbek voltak a számított értékeknél. Ebből a tapasztalatból kiindulva készítették elő azt a vizsgálatsorozatot, amelynek célja a csővezetékszakaszok egyenértékű érdességének meghatározása volt üzemi adatokból. A súrlódási tényezőt mért nyomás és gázáram adatokból állandósult áramlásra érvényes nyomásveszteség összefüggésből határozták meg. A vizsgálati projekt részeként a csővezetéket

kitisztították, és azt találták, hogy ennek hatására 8 %-al nőtt a szállítókapacitása. Görényezés előtt a fordított hidraulikai számításokból az érdességre 0,025±0,007 mm-t, tisztítás után viszont 0,005±0,003 mm értéket 63 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK kaptak. A viszgált vezetékszakaszok között volt egy viszonylag új szakasz, amely mindössze egy éve üzemelt. A számításokból erre a szakaszra is 0,005±0,003 mm egyenértékű érdességet kaptak. A szerzők az eredményekből arra a következtetésre jutottak, hogy egy új, belső bevonatos cső egyenértékű érdességét is jó közelítéssel 0,005±0,003 mm értékűnek lehet venni. A mérések alátámasztották a korábbi tapasztalatokat, miszerint a hidraulikai számításokhoz túl nagy egyenértékű érdességet tételeztek fel. Az előzőhöz hasonló vizsgálatról számoltak be norvég szerzők, akik laboratótiumi kísérletek alapján azt kapták, hogy az egyenértékű

érdességet belső bevonatos csövek esetén 0,001 mm-nek, bevonat nélküli acélcsöveknél pedig 0,021 mm-nek lehet venni (Sjøen et al., 1998) A súrlódási tényező hatása a nyomásveszteségre Számítás szempontjából a legegyszerűbb a Weymoth összefüggés, amely a súrlódási tényező és a csőátmérő közötti kapcsolatot adja meg. Ezzel az összefüggéssel számított súrlódási tényező egy adott átmérőjű távvezeték esetén a teljes szállítási tartományban állandó nagyságú. DN 600, 100 km Nyomásveszteség [bar] 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 3 250 300 350 3 Gázáram [10 m /h] Dp(C-W) Dp(W) 2.2-8 ábra A Colebrook-White és a Weymouth összefüggés összehasonlítása A 2.2-8 ábrán látható, hogy a kis gázáramok tartományától eltekintve a Weymouth (W) összefüggés alkalmazása sokkal nagyobb nyomásveszteséget eredményez, mint a tényleges áramlási viszonyokat jól közelítő Colebrook-White (CW)

összefüggés. A Weymouth képlet alkalmazásával a vizsgált gázáram tartománynak már a 60 %-ánál adódik akkora nyomásveszteség, mint a C-W összefüggéssel a maximális gázáram értékéből számított nyomásveszteség. A 2.2-9 ábrán az előzőhöz hasonló számítási eredmények láthatók DN 400 névleges átmérőjű, és 100 km hosszúságú gáztávvezeték szakaszra. A két összefüggésből számított nyomásveszteség értéke közötti különbség még szembetűnőbb, mint az előző esetben. A Weymouth képlet alkalmazásával a vizsgált gázáram tartománynak az 57 %-ánál adódik akkora nyomásveszteség, mint a C-W összefüggéssel a maximális gázáram értékéből számított nyomásveszteség. 64 Nyomásveszteség számítás DN 400, 100 km Nyomásveszteség [bar] 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 25 50 75 100 3 125 150 3 Gázáram [10 m /h] Dp(C-W) Dp(W) 2.2-9 ábra A Colebrook-White és a Weymouth összefüggés

összehasonlítása A különböző - Reynolds szám függő - explicit összefüggések és a bázisnak tekintett C-W összefüggés összehasonlításánál a vizsgált gázvezeték szakaszok feltételezett egyenértékű (abszolút) érdessége k=0,1 mm, ami DN 600 névleges átmérő esetén k/d=0,00017. DN 600, 100 km Nyomásveszteség [bar] 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 50 100 150 200 3 250 300 350 3 Gázáram [10 m /h] Dp(C-W) Dp(PA E=0,9) Dp(PA E=1,0) 2.2-10 ábra A Colebrook-White és a Panhandle A összefüggés összehasonlítása A 2.2-10 ábrán a C-W és a Panhandle A összefüggésekkel számított nyomásveszteségek összehasonlítása látható. A feltételezett relatív érdességhez tartozó C-W görbe nagyobb nyomásveszteséget ad, mint a Panhandle A görbe E=0,9, illetve E=1,0 „hatásfok tényező” esetén. Ez azt jelenti, hogy szimulációnál a Panhandle A összefüggés választása egy korrodált belső felületű gáztávvezeték szakasz

esetén a ténylegesnél kisebb nyomásveszteséget fog eredményezni. A Panhandle A összefüggéshez hasonlóan széles körben alkalmazzák gáztávvezetékek nyomásveszteség számításánál az IGT összefüggést is. A 22-11 ábra. tanúsága szerint az IGT összefüggés választása, a Panhandle A-hoz hasonlóan, a 65 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK ténylegesnél kisebb nyomásveszteséget eredményez. Az eltérés az E „hatásfok tényező”-nek 0,9<E<1,0 intervallumban történő változtatásával nem kompenzálható. DN 600, 100 km Nyomásveszteség [bar] 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 50 100 150 200 3 250 300 350 3 Gázáram [10 m /h] Dp(C-W) Dp(IGT E=0,9) Dp(IGT E=1,0) 2.2-11 ábra A Colebrook-White és az IGT összefüggés összehasonlítása A továbbiakban vizsgált DN 400 névleges átmérőjű távvezeték esetén a feltételezett egyenértékű (abszolút) érdesség azonos a korábban számításba vett k=0,1 mm-es értékkel, ami

k/d=0,00026 relatív érdességnek felel meg. A 2.2-12 és 22-13 ábrák tanúsága szerint az eredmények nagyon hasonlóak DN 400 néveleg átmérő esetén is, mint a korábban vizsgált DN 600 névleges átmérő esetén. Az IGT összefüggés alkalmazása lényegesen kisebb nyomásveszteséget eredményez, mint a C-W összefüggés, a különbség az E „hatáfok tényező” segítségével nem kompenzálható. A fentiek alapján megállapítható, hogy egy átlagos korú, és átlagos mértékben korrodált belső felületű DN 600 és DN 400 névleges átmérő gázvezeték esetén a kevesebb számítási időt igénylő Panhandle A, vagy az IGT összefüggés alkalmazása jelentősen kisebb nyomásveszteséget eredményez, mint a C-W összefüggés. DN 400, 100 km Nyomásveszteség [bar] 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 25 50 75 100 125 3 150 175 200 3 Gázáram [10 m /h] Dp(C-W) Dp(PA E=0,9) Dp(PA E=1,0) 2.2-12 ábra A Colebrook-White és a Panhandle A

összefüggés összehasonlítása 66 Nyomásveszteség számítás DN 400, 100 km Nyomásveszteség [bar] 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 3 140 160 180 200 3 Gázáram [10 m /h] Dp(C-W) Dp(IGT E=0,9) Dp(IGT E=1,0) 2.2-13 ábra A Colebrook-White és az IGT összefüggés összehasonlítása A továbbiakban a C-W összefüggés alkalmazásánál a relatív érdesség hatása látható a nyomásveszteségre. DN 600, 100 km Nyomásveszteség [bar] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 3 250 300 350 3 Gázáram [10 m /h] Dp(k/d=0) Dp(k/d=0,0001) Dp(k/d=0,001) Dp(k/d=0,00017) 2.2-14 ábra A relatív érdesség hatása a Colebrook-White összefüggés esetén A 2.2-14 és 22-15 ábrák tanúsága szerint az érdesség jelentős mértékben befolyásolja a súrlódási tényező értékét, és az érdes csövek nyomásvesztesége többszöröse is lehet a sima csőének. A 22-1 táblázat alapján a vizsgálatokhoz feltételezett k=0,1 mm

egyenértékű érdesség a 20-25 éves, belső bevonat nélküli acélcsöveknél tekinthető reális értéknek. A vizsgált DN 600 névleges átmérőjű csőtávvezeték súrlódási nyomásvesztesége 350 103 m3/h gázáramnál közel kétszerese a sima cső nyomásveszteségének. A kisebb átmérőjű, DN 400-as csővezeték esetén, 150 103 m3/h gázáramnál a vizsgált érdes cső nyomásvesztesége több, mint kétszerese a sima csőének. Az eredmények rávilágítanak a csőtisztítás, illetve a belső bevonat fontosságára. 67 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK DN 400, 100 km Nyomásveszteség [bar] 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 25 50 75 100 3 125 150 3 Gázáram [10 m /h] Dp(k/d=0) Dp(k/d=0,0001) Dp(k/d=0,001) Dp(k/d=0,00026) 2.2-15 ábra A relatív érdesség hatása a Colebrook-White összefüggés esetén 2.3 Hőmérséklet- és gázkeveredés számítás Hőmérsékletváltozás a távvezeték mentén Ha a gázszállító rendszer valamely

pontjáról a talajhőmérséklettől eltérő hőmérsékletű gáz áramlik tovább, energiaáramlás alakul ki a csőtávvezeték és a körülötte lévő talaj között. A csőtávvezeték mentén áramlási irányban haladva egyre kisebb lesz a hőmérsékletkülönbség. A talajhőmérséklettől eltérő indítóhőmérséklet a csővezeték rendszer egy részében, vagy a teljes rendszerben befolyásolja az áramlási viszonyokat. A talajhőmérsékletnél nagyobb áramlási hőmérséklet esetén nagyobb, a talajhőmérsékletnél kisebb áramlási hőmérséklet esetén pedig kisebb lesz az áramlási nyomásveszteség annál az értéknél, amely talajhőmérséklettel történő számításkor adódik. Talajhőmérsékletnél nagyobb áramlási hőmérséklet alakul ki a földgáz komprimálása során, ha a gáz hűtése csak részleges. Alacsonyabb gázhőmérséklet nyomásszabályozás után fordulhat elő, ha a földgázt a szabályozás előtt nem, vagy csak

kismértékben melegítik. Csőtávvezetékek mentén a hőmérsékletváltozás az ismert összefüggéssel számítható (Pápay,1984.; Szilas,1985):  − Lk   T2 =T t + (T1 − Tt ) exp  q mc  (2.3-1) Az összefüggés az áramló közegnek a környezeti hőcsere miatt bekövetkező hőmérsékletváltozását adja meg. Az indítási pontban érvényes (T1-Tt) hőmérsékletkülönbség a távolság függvényében exponenciálisan csökken. A hőmérsékletcsökkenés egyenesen arányos a kezdőponttól mért távolsággal és az egységnyi hosszra eső hőátbocsátási együtthatóval, és fordítottan arányos a tömegárammal, valamint a közeg aktuális fajhőjével. Az egységnyi felületre és az egységnyi hosszra vonatkozó hőátbocsátási együttható közötti átszámításra az alábbi összefüggés szolgál: 68 Hőmérséklet- és gázkeveredés számítás k= k∗ d⋅π ahol k* az egységnyi felületre, k pedig az egységnyi

vezetékhosszra vonatkozó hőátbocsátási együttható. Az első esetben a mértékegység W/m2K, míg a második esetben W/mK. A 2.3-1 ábrán látható egy DN 400 névleges átmérőjű, és 50 km hosszú gáztávvezeték mentén a (2.3-1) szerint kialakuló hőmérsékletváltozás különböző gázáramok esetén. A legkisebb, 75 enm3/h-ás gázáramnál leggyorsabb az áramló közeg lehűlése. Kétszeres és háromszoros gázáramok esetén a gáz lehűlése kisebb mértékű, és a görbe alakja is változik. 50 45 Hőmérséklet [oC] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 Távolság [km] Talaj 100% 200% 300% Tavr. (100%) Tavr. (200%) Tavr. (300%) 2.3-1 ábra Hőmérsékletváltozás a távvezeték mentén Az ábra jól szemlélteti, hogy a távvezeték első szakaszán a leggyorsabb a lehűlés, ahol a legnagyobb az áramló közeg és a távvezetéket körülvevő talaj közötti hőmérsékletkülönbség. A távvezeték vége felé a lehűlés

mértéke érzékelhetően csökken. Az egyes görbéknél látható a (23-2) szerinti átlaghőmérséklet érték is Egy távvezetéki szakasz átlaghőmérsékletét a (2.3-1) összefüggés integrálásával kapott egyenletből lehet számítani: T = Tt +   q mc (T1 − Tt )1 − exp − Lk  Lk  q m c   (2.3-2) Távvezetékhálózat esetén a (2.3-1) és (23-2) összefüggéseket ki kell egészíteni a keveredési egyenlettel. A 23-2 ábrán látható esetben a csomópontba két irányból érkezik a gáz, és általános esetben feltételezhető, hogy az érkezési hőmérsékletek különböző nagyságúak lesznek. A különböző hőmérsékletű gázok a csomópontban keverednek, így alakul ki a csomópontból ki-, illetve továbbáramló gáz hőmérséklete. 69 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK T11 q1 T12 q3 T31 T32 T22 T21 q2 2.3-2 ábra Különböző hőmérsékletű gázáramok keveredése a csomópontban A

keveredésnél a csomópontba be- és kiáramló gázok hőtartalmának egyenlőnek kell lenni egymással. A 23-2 ábrán látható csomópontra a következő egyenlet írható fel: q 1 c1 (T1 − Tt ) + q 2 c 2 (T2 − Tt ) + q b c b (Tb − Tt ) = (q 1 c 1 + q 2 c 2 + q b c b )(T3 − Tt ) (2.3-3) A T1 és a T2 érkezési hőmérsékleteket a (2.3-1) összefüggés segítségével lehet meghatározni. A q1 és q2 gázáramok nagysága a hidraulikai számításból adódik, a fajhőket pedig az állapotegyenletből lehet számítani. Betáplálási pont esetén a qb betáplálás nagysága adott vagy számított érték, ehhez tartozik az adott Tb betáplálási hőmérséklet. Íly módon a (23-3) egyenletben csak T3 az ismeretlen Az iteratív számítás elkerülése érdekében a (2.3-1) és (23-3) egyenletek kombinálásával egy lineáris egyenletrendszer írható fel a távvezeték hálózatra, amelynek megoldása adja az egyes csomópontokra a keveredés utáni

hőmérsékletet. A számítási igény nagymértékben csökkenthető, ha az egyenletrendszer segítségével nem a tényleges hőmérsékletet, hanem a talajhőmérséklethez viszonyított hőmérséklet különbséget határozzák meg. Ez matematikailag a következő transzformációt jelenti: τ = T - Tt A 2.3-1 ábrán látható elemi hálózatra a hőmérsékletszámítási összefüggés az elmondottak alapján a következő alakban írható fel:  − k L1   − k L2 τ1 + q 2 c 2 exp q 1 c1 exp  q 1c1   q 2c2  τ 2 − (q 1 c1 + q 2 c 2 + q b c b )τ 3 = q b c b τ b  (2.3-4) Ha a vizsgált csomópontban nincs betáplálás, akkor qb=0, és a (2.3-4) egyenlet ennek megfelelően egyszerűsödik. Az 2.3-3 és 23-4 ábrákon látható mintahálózat mindkét betáplálási pontjától 100+100 km hosszú DN 600 névleges átmérőjű vezetékszakaszon áramlik a földgáz az elvételi pontig. Az első változatban

talajhőmérsékleten áramlik a gáz, a második változatban viszont a betáplálási pontokban a talajhőmérsékletnél nagyobb hőmérsékletű gázokat táplálnak be. A melegebb gáznak nagyobb az áramlási sebessége, ami végeredményben nagyobb nyomásveszteséget eredményez. 70 Hőmérséklet- és gázkeveredés számítás p=60 bar o 5 C 200 400 p=56,2 bar o p=37,5 bar 200 5 C p=60 bar 2.3-3 ábra Izotermikus áramlás o p=60 bar 25 C 201 o 5,3 C p=55,8 bar o o 400 5 C p=34,8 bar 199 35 C p=60 bar 2.3-4 ábra Nem-izotermikus áramlás Mindkét ábrán a három vezeték kapcsolódási pontjába a betáplálási pontok irányából eltérő hőmérsékletű gázáramok érkeznek, és keveredés után alakul ki az a közös hőmérséklet, amely a harmadik vezetékszakasz gázáramának induló hőmérséklete. A betáplálási pontokból 100 km-es áramlás után a gáz hőmérséklete megközelíti a talajhőmérsékletet. 2.3-1 Mintapélda: Mekkora

hőmérséklet alakul ki a DN 400 névleges átmérőjű gáztávvezeték végpontjában, és mekkora lesz az átlaghőmérséklet az alábbi feltételek esetén? Megnevezés Névleges átmérő Vezetékhossz Gázáram Indítóhőmérséklet Talajhőmérséklet Hőátbocsátási együttható Fajhő Érték 400 50 75 40 5 3 2,6 Mértékegység km 103 m3/h o C o C W/m2.K kJ/kg.K A hőmérsékletcsökkenés a távvezeték mentén a (2.3-1) összefüggésből számítható. Behelyettesítés előtt át kell számítani a felületegységre vonatkozó 71 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK hőátbocsátási együtthatót hosszegységre vonatkozó értékre, továbbá a normálállapotra vonatkozó gázáramot tömegárammá:  − 50000 * 2,44  o T2 = 5 + (40 − 5) * exp  = 6,4 C  14,48 * 2600  Az 50 km hosszú DN 400 névleges átmérőjű gáztávvezetékben áramló gáz hőmérséklete a 40 oC-os indítási értékről 6,4 oC-ra hűl le, amire a végpontra érkezik. Az

átlaghőmérséklet a /2.3-2/ összefüggésből számítható: T=5+  14,48 * 2600  − 50000 * 2,44  * (40 − 5) 1 − exp  = 15,4 oC 50000 * 2,44  14,48 * 2600   A vizsgált gáztávvezetékben az áramló gáz átlaghőmérséklete 15,4 oC. Gázkeveredés számítás A földgázkeveredés számításának célja, hogy különböző összetételű - elsősorban eltérő inerttartalmú - földgázok betáplálása esetén meghatározható legyen a földgázok keveredése az egyes távvezetéki csomópontokon, és az, hogy a keveredés következményeként milyen energiatartalmú földgáz érkezik az egyes fogyasztói végpontokra. A földgáz energetikai célú felhasználásánál alapvető paraméter az égéshő és a Wobbe-szám, de a két jellemző nem független egymástól. Az átszámítás a gáz relatív sűrűségének segítségével a következő összefüggéssel végezhető el: N Wo = Hg ρr A földgázkeveredési

számítások végeredménye minden csomópontra a Wobbe-szám és az inerttartalom. A Wobbe-számot nem lehet bemenő paraméterként kezelni, mert nem lineáris függvénye a földgáz összetételének, és nem érvényes rá a keveredési mérlegegyenlet (Vet, 1982). Az AGA Gázszállítási Munkabizottsága a gázmennyiség méréshez szükséges eltérési tényező számítási módszernél a földgáz összetételének jellemzésére figyelembe veszi a földgáz inerttartalmát is (AGA Report No.8) A gázszállító rendszerben a gázkeveredés számításához indokolt az AGA módszerét alkalmazni, és a földgázok jellemzésére a szimuláció során a következő négy paramétert célszerű használni: • a földgáz relatív sűrűsége, • égéshője, • CO2 tartalma, • N2 tartalma. A felsorolt négy paraméter tartalmazza azt a minimális információmennyiséget, amely a különböző számításokhoz szükséges. Mindegyikre érvényes a térfogati keveredési

szabály, és segítségükkel bármely hálózati csomópontban meghatározható a Wobbe-szám is. 72 Hőmérséklet- és gázkeveredés számítás x1i q1 q3 x3i x2i x3i q2 2.3-5 ábra Különböző összetételű gázáramok keveredése a csomópontban A hivatkozott AGA módszer a felsorolt négy gázjellemzőből egy közelítő összetételt határoz meg, ez képezi az alapját az eltérési tényezőnek és más gázjellemzőknek állapotegyenletből történő számításához. A földgáz relatív sűrűségére nemcsak a Wobbe-szám számításakor van szükség, hanem a nyomás- és hőmérsékletszámításkor is. A 23-5 ábrának megfelelő elemi hálózatrészre a térfogati keveredési szabály a következő egyenlettel írható le: q 1 x 1i + q 2 x 2 i + q b x bi = (q 1 + q 2 + q b )x 3i (2.3-5) Az egyenletbe az xi változó helyére rendre be kell helyettesíteni a földgáz minőségének jellemzésére korábban felsorolt négy paramétert. Ha valamely

csomópontban nincs betáplálás, akkor qb=0, és az egyenlet ennek megfelelően egyszerűsödik. Mivel a (2.3-5) egyenletben csak azoknak a szomszédos csomópontoknak a változói szerepelnek, amelyekből a gáz a vizsgált csomópont felé áramlik, ezért a (2.3-5) egyenletből álló lineáris egyenletrendszer együttható mátrixának egyik jellegzetessége, hogy aszimmetrikus. Másik jellegzetessége, hogy nagyon sok a zérus együttható, ami a (2.3-4) egyenletekből álló egyenletrendszerhez hasonló speciális megoldási eljárást igényel. C1 97% C2 3% p=60 bar 200 400 p=56,2 bar C1 97% C2 3% p=37,5 bar 200 p=60 bar 2.3-6 ábra Azonos összetételű földgáz áramlása Az 2.3-6 és 23-7 ábrákon látható mintahálózat mindkét betáplálási pontjától 100+100 km hosszú DN 600 névleges átmérőjű vezetékszakaszon áramlik a földgáz az elvételi pontig. Az első változatban azonos a földgáz összetétele a betáplálási 73 GÁZMÉRNÖKI

ALAPISMERETEK pontokban, a második változatban viszont eltérő. Látható, hogy a földgáz összetétele hatással van az áramlási és nyomásviszonyokra is. p=60 bar C1 C2 97% 3% 204 400 p=56,1 bar C1 C2 CO2 92% 3% 5% C1 C2 CO2 94,5% 3,0% 2,50% p=36,3 bar 196 p=60 bar 2.3-7 ábra Eltérő összetételű földgáz áramlása 2.4 Nagy sebességű gázáramlás Gázkiáramlás nagynyomású vezetékből Ha egy p0 nyomású távvezetéki szakaszból szűkítőnyíláson keresztül gáz áramlik ki a környezetbe, vagy egy kisebb nyomású térbe, az alábbi feltétel alapján két esetet kell megkülönböztetni (Bobok, 1997). Ha a nyílás p2 kilépési és a p1 belépési oldalán uralkodó nyomások hányadosára érvényes a következő egyetlőtlenség κ p 2  2  κ −1 >  p1  κ + 1  akkor a kiáramlási sebesség hangsebességnél kisebb marad, és nagyságát a Bernoulli egyenletből levezetett összefüggéssel lehet számítani: v= 

p 2κ RT1 1 −  2   p1 κ −1     κ −1 κ     (2.4-1) Az összefüggésből látható, hogy a kiáramlási sebesség nemcsak a szűkítőnyílás előtti és utáni nyomásoktól, hanem a szűkítőnyílás előtti hőmérséklettől is függ, és ismerni kell a gáz κ anyagi jellemzőjét. Ebben az esetben a kiáramlási keresztmetszetben a nyomás egyenlő a környezeti nyomással, a hőmérséklet pedig a kiindulási értéktől és az expanzió mértékétől függ. Abban az esetben, ha κ p 2  2  κ −1 ≤  p1  κ + 1  74 Nagy sebességű gázáramlás a kiömlési keresztmetszetben kritikus állapot alakul ki, a gáz kiáramlási sebessége egyenlő lesz a hangsebességgel. Ezt a sebességet bármilyen kis nyomásarány esetén sem lépi túl. A kiömlési keresztmetszetben a gázsugár nem expandál a pk környezeti nyomásig, hanem csak a κ p krit .  2  κ −1 = p1    κ

+ 1 (2.4-2) értékig. A (pkrit-pk) nagyságú véges nyomáskülönbség egy nyomáshullám kialakulása során emésztődik fel. A 2.4-1 ábrán a 21 fejezetben adott gázösszetéllel számított kritikus nyomásarány látható a nyomás és a hőmérséklet függvényében. Kritikus nyomásarány (p2/p1) 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Nyomás [bar] -10 [oC] 0 [oC] 10 [oC] 20 [oC] 30 [oC] 40 [oC] 2.4-1 ábra Kritikus nyomásarány a nyomás és hőmérséklet függvényében A földgáz termelési, előkészítési és szállítási technológiája során fúvókákon és szabályozó szelepeken áramlik keresztül, vagy a távvezetékek sérülése esetén gázkifúvás alakul ki. A szűkítési keresztmetszetben kialakuló kritikus paramétereket az alábbi összefüggésekből lehet számítani. A kritikus kiáramlási sebesség a helyi hangsebességgel egyenlő: v krit . = a 1 2 κ +1 (2.4-3) κ p krit.

 2  κ −1 = p1    κ +1 (2.4-4) 75 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK 1 ρ krit.  2  κ −1 = ρ1    κ +1 (2.4-5)  2  Tkrit. = T1    κ +1 (2.4-6) A gáziparban ismert jelenség, hogy nyáron a gázkutak hozamkorlátozó fúvókáján, vagy a távvezetékek gázátadó állomásain a nyomásszabályozó külső részén jégburkolat alakul ki. A gáztávvezetékek mentén, kis átmérőjű korróziós lyukaknál is összefagy a talaj. Nagy sebességű súrlódásos gázáramlás A nagy sebességű gázáramlás speciális esetét jelenti a lefúvató rendszerekben kialakuló gázáramlás. Ilyen esetben súrlódásos izentrópikus állapotváltozás közelíti legjobban a tényleges fizikai folyamatot. Nagy sebességű gázáramlás esetén már jelentős különbség van a nyugalmi állapotban vagy kis sebességnél érvényes p0 és T0, illetve az aktuális Mach-számnál a mérőműszerekről leolvasható ps és Ts

statikus értékek között. Az átszámítás a (24-7) és (24-8) összefüggések segítségével végezhető el. p s1 = Ts1 = p 01  κ −1 2  1 + 2 M 1  (2.4-7) κ κ −1 T01  κ −1 2  1 + 2 M 1  (2.4-8) A gázszállító és -elosztó vezetékekben kialakuló áramlási sebesség – normál üzemviszonyok mellett - elég kicsi ahhoz, hogy a gáz térfogatváltozásából származó gyorsuláskomponens elhanyagolható legyen. A folyamat ilyen esetben alapvetően Reynolds-szám függő. Csőtöréskor vagy lefúvatás során a vezetékekben olyan nagy sebességek (v > 50 m/s) alakulnak ki, hogy ilyen esetekben a térfogatváltozásból származó gyorsuláskomponens nem hanyagolható el. A Reynolds-szám mellett a Mach-szám szerepe lesz meghatározó. Az előzőekben említett különleges esetekben a nagy sebességű gázáramlás viszonylag rövid, néhány száz méteres csőszakaszban alakul ki, ahol az áramló gáz igen rövid

ideig tartózkodik. Ezalatt nem jöhet létre jelentős nagyságú hőátadás a csővezeték és a környezete között, ezért elfogadható közelítést jelent, ha a vizsgált rendszert tökéletesen hőszigeteltnek, adiabatikusnak tekintjük. A rendszer adiabatikus jellegének feltételezése azonban nem jelenti automatikusan az áramlás izentrópikus jellegének feltételezését is, hiszen a súrlódás irreverzibilis volta miatt az entrópia az áramlás irányában monoton növekszik. Az áramlással együtt járó termikus állapotváltozás tehát nem izentrópikus. Ez egy különleges folyamat, amelynek 76 Nagy sebességű gázáramlás jellemzői: a tökéletesen hőszigetelt rendszer, a súrlódás okozta entrópianövekedés, valamint az állandó tömegáram-sűrűség (Tihanyi et al., 2001) A nyomásesés meghatározásánál egy elemi csőszakaszra felírt kinetikus energiamérlegből kell kiindulni: vdv + dp dx v 2 + fD =0 ρ D 2 (2.4-9) Az egyenlet

átalakításával, és megfelelő állapotegyenlet felhasználásával adódik a differenciálegyenlet végső alakja: fD dx = D 2(1 − M 2 )dM  κ −1 2  κM 3  M + 1  2  (2.4-10) Integrálásnál célszerű egyik határpontnak a cső kiömlő végét felvenni, ahol a gáz kritikus állapotba kerül, és az x = 0, M = 1 feltételrendszer érvényes. A másik integrálási határpont a cső végétől visszafelé mért x távolságban lévő pont, amelyben M a Mach-szám értéke. A gázipari gyakorlat szempontjából a 0 ≤ M ≤ 1 szubszonikus tartományt indokolt vizsgálni, amelyben a gáz gyorsulva halad a kritikus sebességű kiömlő keresztmetszet felé. Az előző feltételek mellett az integrálás eredménye az alábbi: κ +1 2   M  2  κ +1 D 1− M 2   L= + ln κ −1 2 κf D  M 2 2 M + 1   2   (2.4-11) Az összefüggés megadja a csőhossz és Mach-szám közötti kapcsolatot. Számítás során célszerű a

0 1 tartományban különböző M értékeket felvenni, és a hozzájuk tartozó L értékeket számítani. A (2.4-10) összefüggés M1 és M2 határok között is integrálható Az így kapott összefüggés a csővezeték mentén tetszőleges pontok között teszi lehetővé a Machszám változás meghatározását (Coulter, 1984). [ [ fDL 1 1 κ + 1 M 12 2 + (κ − 1)M 22 = − + ln 2 D 2κ M 2 2 + (κ − 1)M 12 κM 12 κM 22 ] ] (2.4-12) Ha a vezeték kiválasztott pontjaiban ismertek a Mach-számok, akkor a nyomások és a hőmérsékletek az alábbi összefüggésekkel számíthatók: p s2 M 1 = p s1 M 2 2 + (κ − 1)M 12 (2.4-13) 2 + (κ − 1)M 22 77 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK κ −1 2 M1 2 Ts2 = Ts1 κ −1 2 M2 1+ 2 1+ (2.4-14) A (2.4-12), (24-13) és (24-14) összefüggések felhasználásával számított paraméterek a 2.4-1, a 24-2 és a 24-3 ábrákon láthatók 1,2 1,0 Mach-szám 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 50 100 150 200 250 300

Távolság [m] 2.4-1 ábra Mach-szám változása a távolság függvényében 450 Áramlási sebesség [m/s] 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 Távolság [m] 2.4-2 ábra Áramlási sebesség változása a távolság függvényében A 2.4-1 ábra egy 300 m hosszú és DN 200-as névleges átmérőjű lefúvató vezeték mentén szemléteti a Mach-szám változását. A kezdőpontban a Mach-szám 0,2-as érték, ami az első 250 m-es hosszúságú szakaszon az expanzió következtében 0,44-re nő. A lefúvató vezeték utolsó 50 m-es szakaszán a sebesség nagyon gyorsan nő, és a kiömlési keresztmetszetben eléri a hangsebességet. Az ábrán látható 78 Nagy sebességű gázáramlás jellegzetes Mach-szám eloszlást a lefúvató vezeték szakaszokra osztásánál figyelembe kell venni, azaz a kiáramlási végpont közelében egyre rövidebb szakaszokra kell a számítást végezni. A 2.4-2 ábra tanúsága szerint az áramlási

sebesség változása a vezeték hossza mentén összhangban van a Mach-szám változásával. A lefúvató vezeték 5/6-od részén csak mérsékelt, az utolsó 1/6-od részén viszont nagyon erőteljes a sebességnövekedés. 15 10 Hőmérséklet [oC] 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 0 50 100 150 200 250 300 Távolság [m] T0 Tti 2.4-3 ábra Hőmérsékletváltozás a távolság függvényében 25 Nyomás [bar] 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 250 300 Távolság [m] P0 Pti Psi(Fanno) 2.4-4 ábra Nyomásváltozás a távolság függvényében A 2.4-3 ábrán a hőmérsékletváltozás látható a lefúvató vezeték mentén A T 0 jelű görbe a gáz nyugalmi, vagy kis sebességeknél érvénye hőmérsékletét mutatja. A nagy áramlási sebesség miatt már a lefúvató vezeték kezdőpontjában is eltér a gáz hőmérséklete a nyugalmi értéktől. Megfigyelhető, hogy a lefúvató vezeték utolsó szakaszán erőteljes hőmérsékletcsökkenés lép

fel. A 2.4-4 ábrán három görbe látható A p0 nyomás a lefúvatandó távvezetéki szakaszban lévő gáz nyomását jelenti. A pti értékek a súrlódási nyomásveszteséggel 79 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK csökkentett nyomásértékeket adják meg. A nagy sebesség miatt a nyomásenergia egy része kinetikus energiává alakul. Ennek a csökkenésnek a mértékét szemlélteti a psi jelű görbe. Kiáramló mennyiség [nm3/h] 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Nyomás [bar] dc=10 mm dc=5 mm dc=2 mm 2.4-5 ábra Kis átmérőjű lyukon kiáramló gázmennyiség Gazdaságossági és környezetvédelmi szempontból fontos kérdés lehet a kiáramló gázmennyiség számítása. A szűkítési keresztmetszetben kialakuló kritikus sűrűség segítségével lehet meghatározni a gáz tömegáramát, amelyből a normál állapotra vonatkozó gázáram számítható. A 24-5 ábrán 2, 5 és 10 mm átmérőjű

lyukakon keresztül a környezetbe kiáramló gázmennyiség nagysága látható a nyomás függvényében. Egy adott átmérőjű szűkítőnyílás esetén a kiáramló gázmennyiség a szűkítőnyílás előtti nyomással arányos. Kiáramló mennyiség [103 nm3/h] 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Lyukátmérő [mm] P(10 bar) P(30 bar) P(50 bar) 2.4-6 ábra Kiáramló mennyiség a lyukátmérő függvényében A 2.4-6 ábrán a kiáramló gázmennyiség a szűkítőnyílás átmérőjének a függvényében látható. Egy 34 cm átmérőjű nyíláson az óránként kiáramló gázmennyiség már nagyon jelentős. 80 Általános tervezési szempontok 2.5 Általános tervezési szempontok Párhuzamosan üzemelő csőtávvezetékek Két azonos hosszúságú csőtávvezeték párhuzamos üzeme esetén a kezdőpontok a betáplálási pontban, a végpontok pedig az elvételi pontban kapcsolódnak egymással. A szállított mennyiség az átmérőktől

függően lehet azonos vagy különböző. d1 L q1 p1 p2 d2 L q2 2.5-1 ábra Párhuzamosan üzemelő távvezetékek A 2.5-1 ábrán látható a párhuzamosan üzemelő távvezetékek általános esete, amelynél az egyik csővezeték átmérője d1, a másiké pedig d2. Ilyen esetben a nyomásveszteség számítására szolgáló (2.2-1) alapegyenletből az alábbi összefüggések vezethetők le. Egyenértékű átmérő: d e = (d15 / 2 + d 52 / 2 ) 2/5 (2.5-1) A gázáramok aránya: d15 q1 = q2 d 52 (2.5-2) A sebességek aránya: d1 v1 = v2 d2 (2.5-3) Szállítókapacitás növelése párhuzamosítással Előadódhat az a helyzet, hogy egy létező távvezeték kapacitását kell bővíteni, és ennek egyik lehetséges módja, ha a régi vezeték nyomvonalán párhuzamos veztetéket létesítenek. Indokolt lehet azonban a párhuzamosítást egynél több ütemben végezni A szakaszos párhuzamosítás hidraulikai hatását az alábbi módon lehet vizsgálni. Legyen az

eredeti távvezeték szállítókapacitása q0, ekkor a nyomásveszteség az alábbi egyszerűsített formában fejezhető ki: q 02 p −p = K 5 L d1 2 1 2 2 (2.5-4) Részleges párhuzamosítás esetén a számításokhoz a távvezeték két részre bontható: az x hosszúságú párhuzamosított szakaszra, és az (L-x) hosszúságú még 81 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK nem párhuzamosított szakaszra. A párhuzamosított szakaszon a szállított gáz megoszlik a két távvezeték között, míg a nem párhuzamosított szakaszon a teljes gázáram fog áramolni: p12 − p 22 = K 2 q11 q 12 (L − x ) x + K d15 d15 (2.5-5) A párhuzamosított szakaszon a két vezeték együttes szállítókapacitása: q 1 = q 11 + q 12 de (2.5-2) szerint d15 q11 = q 12 d 52 Az előzőek alapján q 11 = ahol q1  d 1 +  2   d 1    5/ 2    = q1 B   d 5 / 2  B = 1 +  2     d1   Azonos

átmérő esetén B=2. Részleges párhuzamosításnál a megnövekedett szállítókapacitást az eredeti távvezeték szállítókapacitásához célszerű viszonyítani. Ebben az esetben az alábbi összefüggést kapjuk: q1 = q0 1  1 x 1 +  2 − 1 B L (2.5-6) A 2.5-1 ábrán azonos átmérővel történő párhuzamosítás kapacitásnövelő hatása látható. Az ábra alapján megállapítható, hogy a szállítókapacitás nem lineárisan változik a párhuzamosított hosszal. 50 %-os párhuzamosítás esetén a szállítókapacitás 26 %-al, 75 %-os párhuzamosítás esetén pedig 51 %-al fog növekedni. Természetesen teljes párhuzamosítás esetén a szállítókapacitás megduplázódik. 82 Általános tervezési szempontok 100% Szállítókapacitás növekmény 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0% 25% 50% 75% 100% Párhuzamosított vezetékhossz 2.5-1 ábra Szállítókapacitás növekedés párhuzamosítással 2.5-1 Mintapélda:

Mekkora az egyenértékű átmérő, továbbá a gázáramok és a sebességek aránya azonos hosszúságú párhuzamosan üzemelő gáztávvezetékek esetén? Megnevezés Névleges átmérő (1) Névleges átmérő (2) Érték Mértékegység 400 600 A hidraulikailag egyenértékű átmérő a (2.5-1), a gázáramok aránya a (25-2) és a sebességek aránya a (2.5-3) összefüggésből számítható A belső átmérő kiválasztásához az F7 függelékben szereplő adatok használhatók. d e = (0,387 5 / 2 + 0,5915 / 2 ) 2/5 = 0,666 m q1 0,387 5 = = 0,347 q2 0,5915 v1 0,387 = = 0,809 v2 0,591 2.5-2 Mintapélda: Mekkora szállítókapacitás növekményt eredményez egy DN 400 gáztávvezeték első szakaszának részleges párhuzamosítása azonos átmérőjű távvezetékkel? Megnevezés Névleges átmérő Részleges párhuzamosítás aránya (x/L) Érték Mértékegység 400 40 % 83 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK Részleges párhuzamosítás esetén összefüggésből

lehet számítani: B=2 q1 = q0 a 1   1 1 +  2 − 1 0,4  2 kapacitásnövekményt a (2.5-6) = 1,195 A vezetékhossz 40 %-os részleges párhuzamosítása az eredetivel azonos átmérőjű távvezetékkel 19,5 %-os kapacitás növekedést eredményez. Szállítókapacitás növelése részleges cserével p1 d2 p3 d1 p2 x L-x 2.5-2 ábra Csőtávvezeték részleges cseréje nagyobb átmérőjű vezetékre A gázszállító rendszer fejlesztése során felmerülhet valamely kis kapacitású távvezeték cseréje nagyobb átmérőjű vezetékre. Ha a cserét nem egyetlen ütemben végzik, a részleges csere kapacitásnövelő hatását az alábbi módon lehet vizsgálni. Az eredeti csőtávvezeték szállítókapacitása az alábbi egyenlettel jellemezhető: p12 − p 22 = K L 2 q0 d 15 (2.5-7) Változatlan kezdő- és végponti nyomást feltételezve a részleges csere után az egyenlet jobb oldalán az első tag az új, x hosszúságú és nagyobb

átmérőjű vezetékszakasz nyomásveszteségét, míg a második tag az (L-x) hosszúságú régi vezetékszakasz nyomásveszteségét írja le: p12 − p 22 = K (L − x ) q 2 x 2 q +K 1 5 1 d2 d 15 (2.5-8) A két egyenletből összevonás után kapjuk a számítás alapegyenletét L 2 x 2 (L − x ) 2 q 0 = 5 q1 + q1 d 15 d15 d2 (2.5-9) A (2.5-9) összefüggésből meghatározhatjuk azt a távvezetéki hosszt, amelyen az eredeti d1 átmérőjű vezetéket d2 nagyobb átmérőjű vezetékre cserélve biztosítható a (q1/q0-1) szállítókapacitás növekmény. q2   d L = 12  x  1 q0   d2  5    + (L − x )   (2.5-10) 84 Általános tervezési szempontok Ha a kérdés az, hogy adott hosszúságú távvezetéki szakasz cseréje mekkora szállítókapacitás növekményt eredményez, a (2.5-9) egyenletből a gázáram arányt kell kifejezni. q1 = q0 1 x  d 1  L  d 2  (2.5-11) 5    −

1 + 1   A 2.5-3 ábrán egy DN 400 névleges átmérőjű távvezetéknek DN 600 névleges átmérőjű távvezetékkel történő részleges cseréje során a szállítókapacitás változás nagysága látható. Az ábra alapján megállapítható, hogy a kapacitásnövekedés nem lineárisan változik a cserélt szakasz hosszával. A távvezetéki hossz felének a cseréje mindössze 34 %-os kapacitásnövekedést eredményez. A távvezeték hosszának 75 %án végrehajtott vezetékcsere esetén a kapacitásnövekedés 71 %-os Ha a régi távvezeték helyett teljes hosszban elkészül a nagyobb átmérőjű új távvezeték, a szállítókapacitás változatlan kezdő- és végponti nyomások esetén 182 %-kal lesz nagyobb. 200% Szállítókapacitás növekmény 180% 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 0% 25% 50% 75% 100% Párhuzamosított vezetékhossz 2.5-3 ábra Szállítókapacitás növekedés részleges hosszúságú vezetékcsere esetén 2.5-3

Mintapélda: Mekkora szállítókapacitás növekményt eredményez egy DN 400 gáztávvezeték első szakaszának részleges cseréje DN 600 névleges átmérőjű távvezetékkel? q1 = q0 1  0,387  5  0,4   − 1 + 1   0,591  85 = 1,242 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK A távvezeték első szakaszának részleges cseréje esetén a kapacitásnövekményt a (2.5-11) összefüggésből lehet számítani A belső átmérő kiválasztásához az F7 függelékben szereplő adatok használhatók. A vezetékhossz 40 %-os részleges cseréje DN 600 névleges átmérőjű távvezetékkel 24,2 %-os kapacitásnövekedést eredményez. Célszerű fejlesztési stratégiák A fejlesztési stratégia alapkérdése általánosan úgy fogalmazható meg, hogy egy adott nagyságú szállítókapacitást egyetlen nagy átmérőjű, vagy több kisebb átmérőjű csőtávvezeték létesítésével célszerű-e biztosítani. A kétféle megoldás

egyenrangúnak tekinthető-e beruházási és üzemeltetési szempontból. A 2.5-2 ábra azonos névleges szállítókapacitást biztosító technikai megoldások esetén mutatja a fajlagos felületet. A legkisebb a fajlagos felület egyetlen csőtávvezeték esetén adódik. Ha ugyanakkora szállítókapacitást két együttműködő párhuzamos vezetékkel biztosítják, a fajlagos felület 1,52-szer lesz nagyobb. Az alapesethez képest többszörös lesz a növekedés, ha a szükséges szállítókapacitást együttműködő kisebb átmérőjű párhuzamos távvezetékekből, esetünkben DN 400 névleges átmérőjű távvezetékekből építenék ki. Könnyű belátni, hogy minél kisebb átmérőjű csővezetkékből álló „csőköteg” biztosítja a kívánt szállítókapacitást, annál kedvezőtlenebb és gazdaságtalanabb a megoldás. 45 2 Fajlagos felület [m /m] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 9 45 50 55 60 3 Névleges kapacitás [10 m

/a] DN 400 Párhuzamos Céltávvezeték 2.5-2 ábra A fajlagos felület változása hidraulikailag egyenértékű megoldások esetén Az előzőhöz hasonló következtetés vonható le a 2.5-3 ábrából, ha a hidraulikailag egyenértékű megoldásoknál a fajlagos tömeget vizsgáljuk. Minél kisebb átmérőjű csővezetékekből építik ki a szükséges szállítókapacitást, annál nagyobb mennyiségű acélt kell beépíteni. A szállítókapacitás növelés gazdaságos módja tehát nem a párhuzamosítás, hanem nagyobb átmérőjű távvezeték létesítése. 86 Általános tervezési szempontok 12 000 Fajlagos tömeg [kg/m] 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 9 45 50 55 60 3 Névleges kapacitás [10 m /a] DN 400 Párhuzamos Céltávvezeték 2.5-3 ábra A fajlagos tömeg változása hidraulikailag egyenértékű megoldások esetén A gyakorlat szempontjából fontos kérdés az áramlási sebesség és a nyomásgradiens

közötti kapcsolat. A kérdés vizsgálatához a Darcy-Weisbach összefüggés használható: ∆p f D ρ 2 v = L 2d (2.5-12) 10 36,0 9 32,4 8 28,8 7 25,2 6 21,6 5 18,0 4 14,4 3 10,8 2 7,2 1 3,6 0 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 Sebesség [km/h] Sebesség [m/s] Az összehasonlító vizsgálatnál 40 bar-os távvezetéki átlagnyomást, és konstans értékű súrlódási tényezőt feltételeztünk. 0,0 0,25 Nyomásgradiens [bar/km] DN 400 DN 600 2.5-4 ábra A nyomásgradiens változása a sebesség függvényében A 2.5-4 ábra jól szemlélteti a sebesség növekedését a nyomásgradiens függvényében. Látható, hogy 100 km hosszúságú távvezeték esetén 0,2 bar/km, vagy 87 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK annál kisebb gradiens engedhető csak meg, vagyis az átmérőtől függően 10 m/s sebesség tekinthető felső határnak. A gyakorlatban a szállítási útvonalak 100 km-nél hosszabbak, ezért az áramló gáz nyomásenergiájával való

hatékony gazdálkodás érdekében nem célszerű túllépni a 0,2 bar/km-es nyomásgradiens, és a 10 m/s-os áramlási sebesség határértéket. A (25-12) összefüggésből látható, hogy az áramlási sebesség és a nyomásgradiens közötti kapcsolatot nemcsak a csőátmérő, hanem a gáz sűrűsége, közvetve a vezetékszakasz átlagnyomása is befolyásolja. 2.6 A szállítókapacitás értelmezése A földgázpiac liberalizációs folyamatában egyre élesebben vetődnek fel a földgázszállító rendszer tényleges, illetve szabad kapacitásával kapcsolatos kérdések. A nyitott gázpiac működését szabályozó EU Földgáz Direktíva előírja, hogy az engedéllyel rendelkező földgázkereskedők az energiahordozó szállítása céljából – megfelelő tarifa ellenében - korlátozás nélkül igénybe vehetik a csővezetékes infrastruktúrát. Az Irányelv szerint a rendszer üzemeltetőjének – megkülönböztetés nélkül - biztosítani kell a szabad

hozzáférést a csővezetékes rendszer szabad kapacitásához. Az egyszerű és világos jogi feladat végrejtása során azonban nem várt nehézségekbe ütközik az, aki megpróbál módszert kidolgozni a kapacitás abszolút nagyságának, vagy a szabad (tartalék) kapacitás mértékének a meghatározására. Az alábbiakban elemi mintapéldák szemléltetik a kapacitás értelmezésének alapvető problémáját (Tihanyi et al., 2002) A szállítókapacitás meghatározása szempontjából a legegyszerűbb esetet a céltávvezeték jelenti. Az alábbiakban vizsgált céltávvezeték 200 km hosszúságú és DN 600 névleges átmérőjű csőtávvezeték, amelynek indítópontjában 60 bar, elvételi pontjában pedig 35 bar nyomás van adva. Az a/ esetben csak a távvezeték végpontjában van elvétel, azaz ténylegesen céltávvezetéknek tekinthető, a b./ esetben a felezőpontban is van elvétel. Végül a c/ esetben az elvételi pont a távvezeték felezőpontjában van,

és mindkét végpont betáplálási pont. A számítási eredmények az alábbi hálózati vázlatokon és a 2.6-1 ábrán láthatók Az ábrán, és a továbbiakban a gázáramok mértékegysége 103 m3/h. a./ eset 60 bar 35 bar 332 332 332 332 Teljes szállítókapacitás: b./ eset 332 em3/h 60 bar 35 bar 417 417 Teljes szállítókapacitás: c./ eset 217 200 217 417 em3/h 88 A szállítókapacitás értelmezése 60 bar 35 bar 470 60 bar 470 470 940 Teljes szállítókapacitás: 470 940 em3/h Az a./ esetben a szállítókapacitás azt a gázáramot jelenti, amely a betáplálási pontból a fogyasztási végpontba szállítható. A b/ esetben a közbenső elvétel aszimmetrikussá tette a távvezetékrendszer terhelését. Változatlan indító- és érkezőponti nyomás mellett csökkent az elvételi végpontba szállítható gázáram, de a távvezetékrendszeren szállítható összes gázmennyiség nőtt. A c/ esetben a szállítási távolság a

felére csökkent, ennek hatására a felezőpontba szállítható gázmennyiség többszörösére nőtt. 65 60 Nyomás [bar] 55 50 45 40 35 30 25 20 0 25 50 75 100 Távolság [km] 125% 100% 125 150 175 200 283% 2.6-1 ábra Gáztávvezeték szállítókapacitásának változása 60 bar-os indítónyomás esetén A 2.6-1 ábrán a nyomásváltozás látható a távvezeték hossza mentén a vizsgált esetekben. Az összehasonlításnál az a/ esetet tekintettük alapesetnek Ha a b/ esetben a szállítókapacitást úgy értelmezzük, mint a közbenső és a végponti elvétel összegét, akkor az alapesethez képest 25 %-os kapacitásnövekedés adódik. A közbenső elvétel azonban visszahat a végponti elvétel nagyságára, ami az alapesethez képest csökken. Ilyen esetben a távvezeték mentén a végpontig elszállított gázmennyiség hidraulikai hatása, és a közbenső pontig elszállított gézmennyiség hidraulikai hatása összeadódik. Ez okozza azt, hogy

az első távvezetéki szakaszban a nagyobb gázáram hatására nagyobb, a második szakaszban a kisebb gázáram hatására kisebb nyomásgradiens alakul ki, mint az alapesetben. Az előzőekből következik, hogy minél kisebb távolságra van a közbenső elvételi pont a betáplálási ponttól, annál jobban közelít a nyomásváltozási görbe az alapesethez, továbbá annál nagyobb lesz a rendszer kapacitásnövekedése. A c/ esetben az elvételi pontba két oldalról áramlik a gáz, ennek hatására a szállítókapacitás 183 %-kal nő. Az előző esetek arra világítottak rá, hogy egy adott rendszernél a betáplálások és az elvételek területi megoszlása jelentősen befolyásolja a szállítókapacitást. 89 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK A második mintapéldában egyetlen eltérés van az elsőhöz kipést, mégpedig a kezdő- és végponti nyomás 5 bar-al kisebb a korábban feltételezett 60 bar-os értéknél. a./ eset 55 bar 30 bar 315 315 315 315

Teljes szállítókapacitás: b./ eset 315 em3/h 55 bar 30 bar 398 198 398 200 Teljes szállítókapacitás: c./ eset 55 bar 198 398 em3/h 30 bar 445 55 bar 445 445 890 Teljes szállítókapacitás: 445 890 em3/h 65 60 Nyomás [bar] 55 50 45 40 35 30 25 20 0 25 50 75 100 Távolság [km] 120% 95% 125 150 175 200 268% 2.6-2 ábra Gáztávvezeték szállítókapacitásának változása 55 bar-os indítónyomás esetén A 2.6-2 ábrán az a/ c/ esetekre vonatkozó nyomásváltozás látható a távvezeték hossza mentén. Az első mintapéldához hasonlóan az a/ esetben csak végponti elvétel van, a b./ esetben a végponti elvételen kívül a felezőpontban is van elvétel. A kapacitás értékelésnél az első mintapélda a/ esete jelentette az alapesetet, a 90 A szállítókapacitás értelmezése százalékos kapacitásértékek erre a bázisértékre vonatkoznak. A számítási eredményekből látható, hogy az 5 bar-os kezdő- és végponti

nyomáscsökkenés minden vizsgált esetben kisebb szállítókapacitást eredményezett, mint az első mintapéldában. A Gas Transmission Europe (GTE) szervezet szakértői által 2001. júliusában, th a 4 European Gas Regulatory Forum-on, vagy szakmai körökben használt rövid elnevezéssel a 4. Madrid Fórum-on munkaanyagként beterjesztett „Capacity and Congestion Report”–hoz kapcsolódó előadásban a szállítókapacitás értelmezését egyszerű mintapélda segítségével szemléltették (GTE-Capacity, 2001.) 1 80 bar 2 80 bar 1200 100 % 1200 100 % 3 2400 100 % 49 bar 4 2.6-3 ábra Kapacitás mintapélda két forráspont esetén A 2.6-3 ábrán látható mintapélda egy elemi hálózat áramlási viszonyait szemlélteti. Mindkét betáplálási pontban 80 bar az indítónyomás, az elvételi végponton 49 bar az érkezőnyomás. Az előző feltételekhez tartozó áramlási viszonyokat bázisállapotnak, az egyes vezetékszakaszok kapacitáskihasználtságát

100 %-nak tekintették. 1 80 bar 2 80 bar 1000 1000 2000 167 % 1800 150 % 1000 83 % 800 67 % 3 1800 75 % 49 bar 4 2.6-4 ábra Szállítókapacitás változása közbenső elvételek esetén 91 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK A 2.6-4 ábrán változatlan létesítmény, továbbá változatlan betáplálási és elvételi nyomások esetén, de közbenső fogyasztás feltételezésével láthatók a gázáramok, és az egyes vezetékszakaszok kapacitáskihasználtsága. A százalékos értékekből látható, hogy csupán a közbenső elvétel számításba vétele milyen jelentős mértékben módosítja az áramlási képet. A 2.6-5 ábrán a csőtávvezeték rendszer azonos a korábbiakkal, de a szállítási irány két pont között megváltozott. Az új hidraulikai határfeltételek mellett teljesen új áramlási kép alakult ki, és az egyes vezetékszakaszok kapacitáskihasználtsága a korábbiaktól merőben eltérő képet mutat. 1 80 bar 2 49 bar 1000 1000 1350

113 % 1050 88 % 350 29 % 2050 171 % 3 1700 71 % 80 bar 4 2.6-5 ábra Kapacitás változása fordított áramlási irány esetén Az előző mintapéldák szerzői a szállítókapacitást egymástól eltérő módon értelmezték. A 26-1 és 26-2 ábrák szerinti mintapéldáknál a kapacitás adott feltételek mellett a távvezetékrendszer lehetséges maximális gázforgalmát jelenti. A 2.6-3 26-5 ábrák szerinti mintapéldában a szállítókapacitás vezetékszakaszokra vonatkozik, és a referencia állapotban kialakuló gázáramokat tekintették az egyes vezetékszakaszok névleges szállítókapacitásának. Az első, rendszerszemléletű értelmezés összhangban van azzal a tapasztalattal, hogy a szállítókapacitás minden esetben a rendszer egészére vonatkozó feltételek halmazától függ. Ennek a megközelítésnek a gyenge pontja az, hogy a rendszer eredő kapacitását nem lehet szállítási útvonalakra bontani. A második értelmezés a rendszernek és az

egyes alkotóelemeknek a névleges szállítókapacitását egy referencia állapothoz köti. Ennek a közelítésnek a gyenge pontja az, hogy ténylegesen nincs referencia állapot. Általánosságban elmondható, hogy egy szállítórendszer esetén megkülönböztethető téli és nyári üzemállapot, tényleges csúcsnapi, vagy adott szigorúságú tél leghidegebb napjára vonatkozó, előrejelzett terhelési állapot. Egy új betáplálási pont vagy föld alatti tároló belépésével megváltozhatnak az áramlási útvonalak és a szállítási távolságok, ennek hatására új létesítmények nélkül is megnő a szállítókapacitás. A „GTE Balancing and Storage Report” c. jelentés szakértői rámutattak az időben állandó (állandósult) és az időben változó (tranziens) gázáramok esetén érvényes szállítókapacitás eltérésére (GTE-BSR, 2001.) Azt vizsgálták, hogy DN 750 névleges átmérőjű céltávvezeték esetén 66 bar betáplálási és 49

bar elvételi nyomás 92 A szállítókapacitás értelmezése mellett mekkora gázáramok alakulnak különböző hosszúságú távvezetékek esetén. Állandósult esetben a végponti gázelvételt a betáplálási és az elvételi végpontok nyomásaiból határozták meg. Ezt tekintették a távvezeték statikus szállítókapacitásának. Időben változó szállítási rezsim esetén feltételezték, hogy a vizsgált nap első felében az elvétel 10 %-al nagyobb, második felében pedig 10 %-al kisebb, mint a betáplált órai gázmennyiség. Az indítóponti és az elvételi végpont nyomásának a változások ellenére benn kell maradni a 66 49 bar-os tartományban. Az előző feltételezésekkel kapták a 2.6-1 táblázatban szereplő kapacitás értékeket 2.6-1 táblázat Céltávvezeték szállítókapacitása különböző rezsimek esetén Vezetékhossz Szállítókapacitás (statikus) [103 m3/h] 1080 760 620 530 470 [km] 50 100 150 200 250

Szállítókapacitás (napi kiegyensúlyozás esetén) [103 m3/h] 360 460 450 420 390 Kapacitás csökkenés [%] 67 40 27 21 17 A csőtávvezetékek szállítókapacitásának az előzőek szerinti értelmezése figyelemre méltó, de látni kell, hogy kiindulási feltételként egy nagyon szigorú feltételt építettek be: a betáplálási és az elvételi pont nyomása változó terhelés mellett sem léphet ki a statikus kapacitás meghatározásánál felvett nyomástartományból. A 2.6-6 ábra tanúsága szerint már viszonylag kismértékű terhelésingadozás is jelentős kapacitáscsökkenést eredményez. Az a tény azonban, hogy a két görbe a távvezeték hosszának a növekedésével közelít egymáshoz azt mutatja, hogy nagyobb vezetékkészlet esetén a terhelésingadozásból adódó nyomásváltozás csökkenő mértékű, egyre jobban közelít az állandósult állapotra érvényes konstans nyomásokhoz. 3 3 Aktuális szállítókapacitás [10 m /h] 1200

1000 800 600 400 200 0 0 50 100 150 200 250 Vezetékhossz [km] Állandósult Napi kiegyensúlyozás 2.6-6 ábra Aktuális szállítókapacitás a vezetékhossz függvényében 93 300 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK DN 750 névleges átmérő és 100 km vezetékhossz 3 750 3 Végponti terhelések [10 m /h] 800 700 650 600 550 500 450 400 350 300 0 4 8 12 16 20 24 Idő [h] Betáplálás Elvétel qáll. 2.6-7 ábra Állandó és időben változó terhelés összehasonlítása A 2.6-7 és 26-8 ábrák a fentiek szerinti kapacitás értelmezést szemléltetik Ennek megfelelően 100 km-es vezetékhossz esetén 760 103 m3/h gázmennyiség szállítható 66 bar-os betáplálási és 49 bar-os elvételi nyomás mellett. Ha ugyanezen a vezetékszakaszon az előző nyomástartományt úgy használják ki, hogy a vizsgált nap első felében az elvétel 10 % -al nagyobb, a nap második felében pedig 10 %-al kisebb a betáplált órai gázmennyiségnél, akkor az

előzőnél lényegesen kisebb, mindössze 460 103 m3/h gázmennyiség szállítható a vezetékszakaszon. A 26-8 ábrán látható, hogy időben változó végponti elvétel mellett a p1 és p11 nyomások különbsége kisebb, mint p1áll. és a p11áll nyomások különbsége Végeredményben a szállítókapacitás csökkenés 40 %-os. DN 750 névleges átmérő és 100 km vezetékhossz 70 65 Nyomás [bar] 60 55 50 45 40 35 30 0 4 8 12 16 20 24 Idő [h] p1 p11 p1áll. p11áll. 2.6-8 ábra Nyomásváltozás állandósult és tranziens áramlási viszonyok esetén 94 A szállítókapacitás értelmezése DN 750 névleges átmérő és 200 km vezetékhossz 3 3 Végponti terhelések [10 m /h] 550 500 450 400 350 300 0 4 8 12 16 20 24 Idő [h] Betáplálás Elvétel qáll. 2.6-9 ábra Állandó és időben változó terhelés összehasonlítása A 2.6-9 és 26-10 ábrákat összehasonlítva a 26-7 és 26-8 ábrákkal megállapítható, hogy hosszabb

vezetékszakasz esetén a korábbiakkal azonos hidraulikai határfeltételek mellett csökken az eltérés az állandósult és a tranziens áramlási viszonyok között kialakuló szállítókapacitás között. Ennek megfelelően 200 km-es vezetékhossz esetén 530 103 m3/h gázmennyiség szállítható állandósult, és 420 103 m3/h gázmennyiség szállítható tranziens áramlás esetén. A szállítókapacitás csökkenés ebben az esetben csak 21 %. Egy csőtávvezeték rendszer szállítókapacitását az alábbi feltételek befolyásolják: A/ Fix vagy lassan változó tényezők: • Csőtávvezetékek hossza, átmérője, • Kompresszorállomások beépített gépegységeinek teljesítménye, • Betáplálások és elvételek helyének és nagyságának területi (földrajzi) megoszlása, B/ Változó tényezők: • A csőtávvezetékes szállítórendszer alkotóelemeinek kapcsolódása, • A betáplálási pontoknak és a kompresszorállomások kimeneti pontjainak a

nyomása, • Az elvételi pontokban a terhelések nagysága, jellemző értéke, • Az elvételi pontok terhelésének a nagysága. A fejezet első részében bemutatott mintapéldákban a felsoroltak közül az elvételi pont helye, az indítónyomás, valamint a szállítási irány változott. A vizsgált egyszerű hálózaton már a felsorolt néhány tényező változása is elegendő volt ahhoz, hogy a kapacitás nagyságára vonatkozó kérdést ne tudjuk megválaszolni. A többszáz betáplálási és elvételi ponttal rendelkező országos gáztávvezeték hálózat esetén további szabadságfokok miatt a szállítókapacitás nagyságára, vagy a szabad kapacitásra vonatkozó kérdés megválaszolása csak az összes létesítményre és az összes csomópontra vonatkozó aktuális feltételek megadásával egyidejűleg lehetséges. 95 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK DN 750 névleges átmérő és 200 km vezetékhossz 70 65 Nyomás [bar] 60 55 50 45 40 35 30 0 4 8

12 16 20 24 Idő [h] p1 p11 p1áll. p11áll. 2.6-10 ábra Nyomásváltozás állandósult és tranziens áramlási viszonyok esetén Az előzőek alapján hangsúlyozni kell, hogy a szállítókapacitás egy sokváltozós függvénnyel írható le matematikai formában. Ennek a függvénynek az értékei analitikusan nem, csak egy szimulációs programmal határozhatók meg. A rendszer irányítása szempontjából nem a komplex kapacitásfüggvénynek van jelentősége, hanem annak a szimulációs szoftvernek, amely tetszőleges paraméterek mellett alkalmas a rendszer áramlási és nyomásviszonyainak számítására. A fenti értelmezések közös jellemzője volt, hogy a kapacitás értelmezését a létesítmény oldaláról, azaz technikai szempontból közelítette. Ettől alapvetően eltér a kereskedelmi értelmezés, amelynél nem a technikai, hanem a kereskedelmi feltételrendszer az elsődleges. Mivel a gázszállító rendszer üzemeltetőjének a szállítási

szerződésekben rögzített feladatokat kell teljesíteni, a „GTE Capacity and Congestion Report” c. jelentés szakértői a kereskedelmi értelmezés fontosságára hívták fel a figyelmet (GTE-Capacity, 2001.) S1 C1 Lekötött kapacitás 170 170 170 B A 100 100 C2 Lekötött kapacitás 100 S2 70 Tényleges áramlás 2.6-11 ábra A szállítókapacitás kereskedelmi értelmezése A 2.6-11 ábra szemlélteti azt az alaphelyzetet, amely a szállítókapacitás kereskedelmi értelmezéséhez vezetett. Ebben az esetben C1 fogyasztó S1 96 A szállítókapacitás értelmezése kereskedővel kötött szerződést 170 egységnyi földgázellátásra. A földgáz A pontból B pontba történő szállításához 170 egységnyi távvezetéki szállítókapacitás lekötésére van szükség. Az előzővel egyidejűleg C2 fogyasztó S2 kereskedővel kötött szerződést 100 egységnyi földgázellátásra. A B pontból A pontba történő szállításhoz a kereskedő 100

egységnyi távvezetéki szállítókapacitást köteles lekötni. Egy adott távvezetéki szakaszon azonban csak egyirányban áramolhat a gáz, ezért az a helyzet alakul ki, hogy S1 kereskedő által betáplált gázból C2 fogyasztó fog 100 egységet felhasználni, és csak 70 egység fog továbbhaladni A pontról Bpontba. A távvezeték másik végén hasonló helyzet alakul ki: S2 kereskedő által betáplált gázt teljes egészében C1 fogyasztó használja fel. Ebben a helyzetben C2 fogyasztó gázellátása attól az S1 kereskedőtől függ, akivel nincs szerződéses kapcsolatban, és hasonlóan C1 fogyasztó gázellátása részben S2 kereskedőtől függ, akivel nincs szerződéses kapcsolatban. Az előzőek szerinti alaphelyzet az un lecseréléses gázellátás, amelynél a gázellátási szerződésben a fogyasztó csak a folyamatos ellátás jogát szerezte meg, de nem biztosítják számára, hogy a kereskedő által megvásárolt gázmolekula fizikailag is eljut

hozzá. A rendszer működőképes, de számos kérdés tehető fel Példaként ezek közül csak néhány: Mit szavatolnak a gázellátási szerződések? Milyen kötelezettségeik vannak az egyes szereplőknek? Ki vagy mi szavatolja az ellátásbiztonságot? Hogyan lehet a szállítókapacitást és a szállítási díjat számítan? A lecseréléses gázellátási rendszernél a szállítókapacitás-lekötés kérdését újra kell gondolni. Ha a 26-11 ábra szerinti esetben mindkét kereskedő a gázellátási szerződéssel szinkronban teljesíti a kapacitáslekötést, akkor összesen 270 egységnyi kapacitást kötnek le, a tényleges 70 egységnyi szállítókapacitás igénybevételével szemben. A kereskedelmi és a fizikai szállítókapacitás elszakadása egymástól jelentős túlértékesítést eredményezhet, amely költségnövelő hatása mellett csökkenteni fogja az átláthatóságot. Felmerül a kérdés, mi lesz akkor, ha C1 vagy C2 fogyasztó 2-3 hetes

karbantartásra leáll, és a kereskedő csak a minimális gázigénynek megfelelő mennyiség betáplálásáról gondoskodik ebben az időszakban. Ez a racionális üzleti lépés alapvetően érinti a hidraulikailag kapcsolódó másik fogyasztó gázellátását. A lecseréléses kereskedelmi rendszernél kiemelt hangsúlyt kap a gázminőség, illetve a gáz energiatartalmának a kérdése. Csak kivételes esetben biztosítható, hogy egy földgázszállító távvezeték rendszer minden betáplálási pontján teljesen azonos összetételű és energiatartalmú földgázt tápláljanak be. Ha a fogyasztó a lecserélés következtében nem olyan minőségű földgázt kap, amilyet a kereskedő megvásárolt és betáplált a rendszerbe, joggal fog reklamálni. Ennek a problémának a kezelésére szolgál a betplálási és elvételi pontokon a mennyiségmérés mellett a gázminőség mérése, és a gázminőség eltérés pénzügyi kompenzációja. A kereskedelmi

megközelítésnél a gázkereskedő nem arra vállal kötelezettséget, hogy meghatározott útvonalon meghatározott mennyiséget elszállítson, hanem arra, hogy az általa megvásárolt, és a gázszállító rendszer egy vagy több pontján betáplált gázmennyiséget meghatározott elvételi pont(ok)ra elszállítja. A kapacitáslekötéshez két modell terjedt el: egyik un „fiktív út” modell (notional path model), míg a másik a „belépési/kilépési” (entry/exit model) modell. Mindkét modell alkalmazása esetén a gázszállító rendszer üzemeltetője a becsült vagy tényleges szállítási igények alapján hidraulikai számításokkal határozza meg, hogy milyen feltételekkel lehet teljesíteni a tervezett, vagy szerződésben rögzített szállítási kötelezettségeket. A hidraulikai szoftverek valójában belépési/kilépési modellek, mert a hálózati csomópontokra megadott elvételekből és betáplálásokból számítják a csomóponti

nyomásokat, a távvezetéki szakaszok gázáramát, a szükséges 97 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK kompresszorteljesítményt, összességében teljesítésének hidrulikai feltételeit. 2.7 a nagyszámú szállítási szerződés Zajhatás A zajelhárításra vonatkozó alapismereteket Kurucz nyomán foglaljuk össze (Vida, 1991.) A hang valamely rugalmas közeg állapotának gyors változása, amely a vivőközegben terjed. A vivőközeg lehet gáz, folyadék vagy szilárd test A terjedés sebessége a hangsebesség, amelyet a vivőközeg p nyomása és ρ sűrűsége határoz meg. A legegyszerűbb hangjelenség akkor alakul ki, ha a vivőközeg részecskéi rezgőmozgást végeznek. A hangjelenség a vivőközegben hullám formájában terjed. Az a terjedési sebesség a vivőközeg anyagi jellemzőitől függ, a hanghullám jellemző paramétere az f frekvencia és a λ hullámhossz. A három paraméter között a fizikából ismert összefüggés van: λ= a f (2.7-1)

A hanghullámmal továbbított energiára az I intenzitás jellemző, ami a felületegységen áthaladó teljesítményt adja meg. Az intenzitás és a hangnyomás pillanatnyi értéke közötti kapcsolatot az alábbi összefüggéssel lehet leírni: p(τ ) I (τ ) = 2 (2.7-2) ρa A legtöbb zajforrás nem egyetlen tiszta hangot kelt, hanem számos, különböző frekvenciájú hang keverékét sugározza. Az eredő intenzitás és az effektív hangnyomás a követketkezők szerint számítható: n I = ∑ Ii (2.7-3) i =1 n p 2 = ∑ p i2 (2.7-4) i =1 Valamely keverékhang megadására a spektrum alkalmas. Gyakorlati okokból azonban nem lehet a spektrumot 1 Hz-es felbontásban vizsgálni, ezért a zajelhárítási gyakorlatban a méréseket és számításokat többnyire oktávsávonként végzik. Egy oktávsáv felső határfrekvenciája az alsó határfrekvencia kétszerese, azaz f f = 2f a (2.7-5) A sáv középfrekvenciája a határfrekvenciák geometriai közepe f k

= f f f a = 2f a (2.7-6) 98 Zajhatás A nemzetközileg szabványosított középfrekvenciák fk (Hz) értékei: 16; 31.5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000; 31500. A legtöbb esetben elegendő az fk = 63.8000 Hz közé eső 8 oktávsáv vizsgálata Az oktávsávos zajspektrumban az egyes sávokra jellemző értékeket a középfrekvenciákhoz rendelve ábrázolják, majd az így kapott pontokat törtvonalakkal kötik össze (lépcsős diagram készítése). Az akusztikában a szinteket a vizsgált teljesítményjellegű vagy azzal arányos mennyiség, s egy azonos jellegű alapérték viszonyának a tízszeres, tízes alapú logaritmusaként decibelben adják meg. Hangteljesítményszint: L1 = 10 lg P dB P0 P0=10-12 W Intenzitásszám: L1 = 10 lg I dB I0 I0=10-12 W/m2 Hangnyomásszint: p2 p L = 10 lg = 20 lg dB p0 p0 p0=2.10-5 Pa A szokásos légköri viszonyok mellett az intenzitásszint és a hangnyomásszint számértéke gyakorlatilag megegyezik. Nagy

hőmérsékletű levegőben, gázokban terjedő hang esetében azonban L1 és L között jelentős különbség lehet. Az emberi fül érzékenységének az alsó határa a hallásküszöb, f=1000 Hz frekvenciájú hangoknál jó közelítésssel L=0 dB. A hangnyomásszintben bekövetkező 1 dB változás gyakorlatilag észrevehetetlen, 3 dB már jól érzékelhető, 10 dB-t pedig jelentős változásnak érzékeljük.A hangnyomásszint 25 dB-es csökkenését a hangforrás kikapcsolásaként érzékeljük. A fül érzékenysége az f = 3000 Hz körüli frekvenciáknál a legnagyobb, a kis frekvenciáknál lényegesen kisebb. Az érzékelésben mutatkozó különbség a frekvencián kívül a hangnyomásszinttől is függ: kis hangnyomásszintnél nagyobb különbséget észlelünk. A nemkívánatos, és általában számos különböző frekvenciájú összetevőt tartalmazó hangjelenség a zaj. A zajterhelések összehasonlítása és szabályozására szükséges volt a folytonos

spektrumú zajokat egyetlen számadattal jellemezni. Ennek érdekében szabványosították az un. "A" szűrőt, amely a tényleges zajspektrumot az érzékelés szerinti közepes hangnyomásszinteknél tapasztalt frekvenciafüggőség szerint módosítja. A szűrő segítségével módosított spektrum eredő szintjét súlyozott zajszint néven - LA dB(A) jelöléssel adják meg. Sok kisfrekvenciájú összetevőt tartalmazó spektrum esetén a súlyozott zajszint az eredő szintnél mindig kisebb: LA < L. A súlyozott zajszint ismerete részletesebb akusztikai vizsgálatoknál általában nem elegendő, legalább az oktávsávos spektrum meghatározása szükséges. Már kis zajszintek is okoznak pszichológiai hatást: figyelemelvonást, a munka teljesítményének csökkenését. Nagyobb zajszintek befolyásolhatják a vegetatív idegrendszer működését (pl. vérnyomás, pulzusszám, pupillatágulás), majd bizonyos szint túllépése után múló, végül

maradandó halláscsökkenés lép fel. Külön gondot 99 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK okoz a zaj megítélése során, ha annak szintje időben nem állandó. Ezért a vonatkozó előírások az egyenértékű A szintet, Leq-t korlátozzák, amely az időben változó LA dB(A) értékeknek - azok logaritmikus jellegének figyelembevételével képzett - átlaga. A káros hatások elkerülésére a különböző helyeken, adott körülmények között megengedhető zajszinteket szabványok rögzítik. 10 0 ∆LA [dB] -10 -20 -30 -40 -50 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 Szabványos középfrekvenciák [Hz] 2.7-1 ábra Az “A” szűrő csillapítása Épületek környezetében a területi besorolástól függően az alábbi zajterhelés engedhető meg: Területi besorolás Üdülőterület, gyógyhely, kórházi, szanatóriumi negyed Lakó- és intézményterület laza beépítéssel Lakó- és intézményterület tömör, városias beépítéssel

Iparterület lakóépületekkel és intézményekkel vegyesen Megengedett egyenértékű A-hangnyomásszint dB Éjjel Nappal 22-6h 6-22h 45 35 50 40 55 45 60 50 A halláskárosodás elkerülésére munkahelyeken maximálisan Leq = 85 dB(A) egyenértékű A-szintet engedhető meg. Ezen belül a hangnyomásszint pillanatnyi értéke nem haladhatja meg az LA = 125 dB(A) értéket. Zajforrások Az osztályozás alapja a vivőközegben (levegőben) fellépő nyomásingadozások keltési módja. Két fő csoportot különböztetünk meg A mechanikai zajok esetében a zajforrás (gép, alkatrész, jármű) teljes egészében rezgéseket végez, vagy egyes elemei, részei rezegnek. E rezgések átadódnak a levegőnek A rezgések lehetnek folyamatos, időben állandó amplitudójú gerjesztett rezgések, s előfordulhatnak csillapodó rezgések, vagy impulzusszerű jelenségek. További csoportosítás lehetséges a rezgések eredete szerint. 100 Zajhatás A technológiai folyamatból

származó zajok jelentkeznek a forgácsoló megmunkálások során a szerszám és a munkadarab rezgései folytán, dugattyús gépeknél a periodikus nyomásváltozások következtében fellépő alakváltozások miatt. Ide-oda mozgó géprészek esetén (forgattyús hajtómű, periodikus működésű záróelemek, szelepek, csappantyúk) a tömegerők ingadozása kelt rezgéseket. Rezgések léphetnek fel az elkerülhetetlen gyártási pontatlanság, s az üzem során jelentkező kopások miatt (kiegyensúlyozatlanság, csapágyhézag). Mechanikai zaj keletkezhet olyan erőingadozások folytán is, amelyet mágneses (transzformátor, villamos motor vasteste) vagy áramlási (csőszerelvények, szeleptányér, csappantyú) jelenségek okoznak. Az áramlási eredetű zajok magában a vivőközegben fellépő periodikus nyomásingadozásból származnak. Légtechnikai berendezések (ventilátorok, klímaberendezések elemei) esetén e zajok a levegőn át közvetlenül jutnak az

észlelőhöz. Gázvezetékekben, vízben, egyéb folyadékokban keletkező zajok (kompresszorok, szivattyúk, vegyi üzemek, fűtőberendezések, hidraulikus rendszerek) csak közvetve (testhangközvetítéssel) érzékelhetők. Nyomásingadozások léphetnek fel az áramlás turbulens volta miatt egyébként helyesen kialakított rendszerekben is. Idomdarabokban (könyök, elágazás), csappantyúkon, szelepekben, esetleg áramlástanilag helytelen kialakítás esetén az áramlás leválik, s ez jelentős zajt kelthet. Folyadékot szállító gépekben, csővezetékekben kedvezőtlen körülmények között helyi gázbuborékképződés (kavitáció) lép fel, amely nemcsak nagy intenzitású zajt kelt, hanem a szerkezet károsodását is okozhatja. A térfogat-kiszorítás elvén működő, s egyéb áramlástani elveken működő gépekben üzem közben perodikus nyomásingadozások keletkeznek. E zajkeltést, mivel az a gép működésével szükségszerű kapcsolatban van, a

leggondosabb konstrukcióval sem lehet bizonyos határok alá szorítani. Zajcsökkentés A kisugárzott hangteljesítmény csökkentése. A gépek, berendezések zajsugárzását általában csak a konstrukció megváltoztatásával lehet csökkenteni. Ezen belül számos lehetőség kínálkozik. Így pl siklócsapágy alkalmazása gördülőcsapágy helyett, szerkezeti elemek merevségének növelése bordákkal (ez egyes esetekben rezonanciák miatt - hátrányos is lehet), a szerkezeti elemek belső csillapításának fokozása pl. acéllemez helyett alumíniumöntvény alkalmazásával, csillapítóbevonatok felvitelével. Az áramlási zajok az áramlás helyesebb vezetésével, a leválások, kavitáció elkerülésével csökkenthetők. Fontos szerepe lehet a túlméretezés elkerülésének: az indokolatlanul nagy teljesítményű gép (ventilátor, szivattyú) eleve zajosabb, s a kívánt üzemi állapot csak szabályozással (zajt keltő fojtóelem beiktatásával)

érhető el. A nagy sebességek alkalmazása lehetőleg elkerülendő. A szabályozó-, nyomáscsökkentő szelepekben összenyomható közeg (levegő, gáz) áramlása esetén az esetek többségében (ha a nyomásviszony a kritikus értéket meghaladja) fellépő hangsebességű áramlás az expanzió fokozatokra osztásával megszüntethető. Eredményes lehet egyes esetekben a technológia alkalmas megválasztása is: ütések és ebből származó rezgések elkerülése, szakaszos helyett folyamatos műveletek beiktatása. A berendezések tervezőinek, üzemben tartóinak sokszor nincs lehetősége az alkalmazandó technológia megváltoztatására, a gépek konstrukciójára. Kívánatos azonban, hogy a szállítótól, tervezőtől igyekezzenek az akusztikai jellemzőket 101 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK (hangteljesítményszint-spektrum) beszerezni, mert csak az lehet az összehasonlítás és a további zajcsökkentési tevékenység alapja. A zaj terjedése elleni

védekezés területén több lehetőség áll rendelkezésre: • Célszerű telepítés. Ha mód van rá, a legintenzívebb zajforrásokat a védendő helytől távol kell elhelyezni, mert szabadtéri terjedés esetén a távolság megkétszerezése 6 dB csökkenést okoz. A zajforrás és a megfigyelő közé épített hanggát is hatásos lehet. • A zajforrás burkolása. A zajforrásra, vagy köré nagy hanggátlású burkolat, tokozás helyezendő, amely az ellenőrzés, kezelés, anyagszállítás biztosítására esetleg nyitott is lehet (ez esetben a hatásosság jelentősen csökken). A burkolat belső felületét hangelnyelő borítással kell ellátni (szálas- vagy szivacsos anyaggal). • A visszavert hangtér intenzitásának csökkentése. Zárt térben előnyös lehet a falak hangelnyelő anyaggal való burkolása. A zajforrás közvetlen közelében tartózkodók számára azonban ez nem jelent javulást. A visszavert hangtér hangnyomásszintjének csökkenésén

kívül, szubjektíve kellemes a füllel való tájékozódás lehetőségének (zajforrás helyének és távolságának érzékelése) javulása is. • Testhangterjedés korlátozása. A gépek, összetettebb berendezések mechanikai rezgésének terjedése rugalmas alátámasztással, felfüggesztéssel csökkenthető. Lényeges, hogy rugalmas elem megválasztása számításon alapuljon: a rendszer önrezgésszáma alacsony legyen, ne haladja meg a gerjesztőfrekvencia 1/3-át. A gyakorlatban főleg gumi- vagy acélrugókat szoktak alkalmazni, az utóbbi esetben célszerű az olyan szerkezet, amely csillapítással is rendelkezik. Az előzetes méretezés nélküli rugalmas alátámasztás rosszabb lehet, mint az eredeti állapot! • Csőben, csatornában terjedő hang csillapítása. Szellőzőberendezések légcsatornáiban, sűrített levegő és gázvezeték esetén a levegőben, gázban keletkezett áramlási eredetű zaj főként magában a közegben terjed. Célszerű a

hangelnyelésen alapuló csillapítás. Lehetőség: a vezeték belső falának burkolása hangelnyelő anyaggal. Hatásosabb az iránytörést jelentő bélelt idomdarabok beépítése. Gyakori jó megoldás a vezetékbe iktatott, készen beszerezhető betétes csillapító, amely a beépített, hangelnyelő anyagból készült (ill. azzal töltött) betéttáblák vastagságától és a köztük levő hézag méretétől függően, széles frekvenciasávon ad jelentős csillapítást. Az esetleges testhangtovábbítás elkerülésére, célszerű e csillapítókat a hálózat többi eleméhez rugalmasan csatlakoztatni. Kisebb csőkeresztmetszetben (kompresszorok, belsőégésű motorok kipufogóvezetéke) a visszaverődésen alapuló csillapítókat használják. Ezek hirtelen keresztmetszet-változásokat jelentő, ún. expanziós dobokként, vagy a csőhöz oldalágként, szűkebb nyakkal csatlakozó kamrából álló rezonátorként alakíthatók ki. Egyéni védelem. Az

előzőekben említett módszerek esetleg műszaki vagy gazdasági okból (pl. a zaj csak néhány dolgozót, azokat is csak rövid ideig érint) nem alkalmazhatók. Ilyenkor füldugó, fülvédő vagy fejvédő sisak alkalmazható Ezek tényleges használatát következetesen ellenőrizni kell. Irodalom 102 Zajhatás Bobok E. (1997): Áramlástan Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc Coulter, B.M(1984): Compressible Flow Manual Handbook for the design of compressible flow piping systems Hymen, S.-Stoner, M-Karnitz, M (1975): Gas flow formulas Pipeline and Gas Journal, 12, p.34-44 Gersten,K.-Papenfuss, H-Kurschat, T-Genillon, P-Fernández Pérez, F-Revell, N (2000): New transmission-factor formula proposed for gas pipelines GERG Research Project 1.19, Oil & Gas Journal, February 14, pp 58-62 Gregory, G.A-Fogarasi, M (1985): Alternate to standard friction factor equation Oil & Gas Journal, April 1, pp. 120-127 GTE-2000234-capacity.ppt (2000) http:europa.euint//madrid4htm

(2001) GTE-Capacity and Congestion Report.pdf (2001) http:europa.euint//madrid4htm (2001) GTE-Capacity and Storage Report.pdf (2001) http:europa.euint//madrid4htm (2001) Kuper, W,-Fournier, A. (1994): Determination of Actual Wall Roughness Using Operational Data PSIG Papers, 9404, www.psigorg (2001) Pápay J. (1984): A szénhidrogénkutak hőmérsékletviszonyai OMBKE kiadvány Physical properties of natural gases N. V Nederlandse Gasunie, (1988) Schroeder, D.W (2001): A Tutorial on Pipe Flow Equations PSIG Papers, 0112, www.psigorg (2002) Sjøen, K.-Gudmundsson, J-Sletfjerding, E (1998): Flow Experiments with High Pressure Natural Gas in Coated and Plain Pipes: Comparison of Transport Capacity PSIG Papers, 9808, www.psigorg (2001) Smith, R.W–Miller, JS (1956): Flow of Natural Gas through Experimental Pipe Lines and Transmission Lines Monograph 9, U.S Department of the Interior, Bureau of Mines Szilas A. P (1985): Kőolaj és földgáz termelése és szállítása Akadémiai Kiadó,

Budapest Techo, R.-Tickner, R-James R (1965): An accurate equation for the computation of the friction factor for smooth pipes from the Reynolds number Journal of Applied Mechanics, June p. 443 103 GÁZMÉRNÖKI ALAPISMERETEK Tihanyi L. (2002): Súrlódási tényező – a gázhálózati modellek kulcsparamétere BKL - Kőolaj és Földgáz, 135 évf. 7-8 sz 81-85 Tihanyi L.-Zsuga J (2002): A gázszállító rendszer kapacitása a gázpiac alapkérdése Magyar Energetika, 2, p. 20-24 Tihanyi L.- Bobok E (2001): Flow Conditions during Blow-off of Gas Pipeline Journal of Computational and Applied Mechanics, vol. 2, No 1, pp 145-156 Uhl, A. E (1965): NB-13 Committee: Steady Flow in gas Pipelines Institute of Gas Technology Report No. 10, American Gas Association Vida M. (főszerk) (1991): Gáztechnikai Kézikönyv Műszaki Könyvkiadó, Budapest Wilkinson, J.V-Holliday, DV-Batey, ER (1964): Analytic solution for gas flow Pipe Line Industry, 11. 104 Hidraulikai rendszertervezés

3 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.1 Hidraulikai rendszertervezés Céltávvezeték tervezése Céltávvezeték esetén a hidraulikai tervezés viszonylag egyszerű feladat, mivel adott a kezdő- és a végpont, a távvezeték hossza, továbbá ismert a szállítási feladat, azaz a végponti fogyasztó gázigénye. Kiegészítő feltételként adottak a biztonsági előírások, amelyek behatárolják az üzemelési nyomástartományt. Ilyen feltételek mellett egyetlen paramétert, a csőtávvezeték átmérőjét kell meghatározni. Általánosítva úgy jellemezhető ez a hagyományos tervezési módszer, hogy kapacitástervezés adott határfeltételek mellett. Hidraulikai rendszertervezés Lényegesen összetettebb a tervezési feladat, ha egy meglévő rendszer bővítésére kell javaslatot tenni. Egy új létesítmény a rendszerbe illesztve és a rendszerrel együttműködve visszahat a rendszerre, jelentősen módosítva a korábbi állapot áramlási- és

nyomásviszonyait. Legtöbb esetben a tervezési feladat azzal a kérdéssel kezdődik, hogy az új létesítmény a rendszer mely pontjaihoz kapcsolódjon a legnagyobb mértékű kapacitásbővítés érdekében. Különböző kapcsolódási pontok esetén ugyanis más-más határfeltételek alakulnak ki az új létesítmény számára. Nagyon gyakran az új létesítmény és a rendszer együttműködése szükségessé teszi, hogy a korábbi rendszer kapcsolódásait, vagy egyéb üzemeltetési feltételét is megváltoztassák. Az előzőeket a hazai gázszállító rendszerre vonatkozó mintapélda támasztja alá. A vizsgált esetben a Pilisvörösvár-Győr DN 600 névleges átmérőjű távvezeték volt az az “új létesítmény”, amelynek a rendszer kapacitásnövekedését kellett eredményeznie. A 31-1 ábrán látható a gázszállító rendszer sémavázlata a bővítést jelentő távvezeték nélkül. Az ábrán csak azok a vezetékáramok és csomóponti nyomások

láthatók, amelyek a további változatokkal való összehasonlítás szempontjából érdekesek. Látható, hogy Pilisvörösváron a nyomás 38,6 bar, Győrben pedig 20,1 bar. A hagyományos tervezési módszer esetén ezek az értékek képezték volna a nyomásfeltételeket az új távvezeték részére. A 3.1-2 ábra azt szemlélteti, hogy az új távvezeték és a rendszer együttműködése során (változatlan csomóponti terhelések és kapcsolódás esetén) jelentősen megváltozott a kezdő- és végpont nyomása. A korábbi 18,5 bar-os nyomáskülönbség 0,3 bar-ra csökkent le, ami felhívja a figyelmet arra, hogy nagyon félrevezető lett volna a tervezésnél az eredeti nyomáskülönbséget alapul venni. Az új létesítmény és a rendszer együttműködése során az eredetitől lényegesen eltérő határfeltételek alakultak ki. Hangsúlyozni kell azt is, hogy az új vezeték hatása nemcsak lokális jellegű, mivel a rendszer távoli forráspontjainak a

terhelését, és az azokból induló fővezetékek (Testvériség és Összefogás, továbbá az Algyő-Vecsés vezetékek) gázáramát is jelentősen módosította. Az új vezeték által szállított gázmennyiség teljes egészében az import átadási-átvételi állomás terhelését növelte, és ugyanilyen mértékben csökkentette az algyői betáplálás nagyságát. 105 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.1-1 ábra A rendszer áramlási viszonyai a bővítés előtt 106 Hidraulikai rendszertervezés 3.1-2 ábra A bővített rendszer áramlási viszonyai 107 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.1-3 ábra Áramlási viszonyok az átszabályozás módosítása után 108 Hidraulikai rendszertervezés A 3.1-3 ábrán látható változat abban különbözik az előzőtől, hogy a DHE-nél a hazai földgázt szállító rendszerből az import földgázt szállító rendszerbe átadott 20 103 m3/h gázáram 75 103 m3/h-ra változott. Ennek hatására mind az import,

mind pedig az algyői betáplálás nagysága visszaállt az eredeti értékre, így a Testvériség és az Összefogás távvezetékek terhelése megegyezik a 3.1-1 ábrán láthatóval Az átszabályozott gázáram megváltoztatásával megnőtt az új távvezeték terhelése, és kedvezően változott mind a pilisvörösvári, mind pedig a győri nyomás. Ez az egyszerűnek látszó beavatkozás, - az átszabályozás helyének és nagyságának a megválasztása - amellyel a forráspontok terhelése, illetve a hálózat áramlási viszonyai módosíthatók, nem algoritmizálható lépése a tervezési folyamatnak, és nem nélkülözhető a tervező alapos ismerete a rendszerről. A tervezőnek az új létesítménynek a rendszerbe történő illesztésekor számos korábbi üzemeltetési jellemzőt meg kell változtatnia annak érdekében, hogy az új, bővített rendszer üzemállapota a legkedvezőbb legyen. A bemutatott mintapélda jól szemlélteti, hogy a bővítést

szolgáló új létesítmény/ek/ visszahat/nak/ a rendszerre, és kisebb-nagyobb mértékben befolyásolja az áramlási viszonyokat. Minél bonyolultabb a rendszer, annál nagyobb a valószínűsége, hogy az új létesítmény jelentős, előre nehezen átlátható változást okoz az áramlási viszonyokban. Nyilvánvaló, hogy ilyen esetekben a hagyományos tervezési módszer - az előre adott határfeltételeken alapuló kapacitástervezés - nem használható. A lehetséges megoldások számbavételénél mérlegelni kell az idő- és költségigényt. Az alábbi felsorolásnál az első csoportban szerepelnek a kisebb költséggel és rövidebb idő alatt, míg a második csoportban a nagyobb költséggel és hosszabb idő alatt megvalósítható kapacitásbővítések: 1. csoport • kompresszor forgórész csere (18 hónap), • nyomásnövelés (24-30 hónap), • a csővezeték felminősítése (24-30 hónap), • nyomásszabályozó beépítése (18 hónap) 2. csoport •

új csővezeték létesítése (36 hónap), • új kompresszorállomás létesítése (48 hónap), • új tárolási lehetőség (50 hónap). A rendszerfejlesztési feladatoknál általában a következő kérdésekre kell választ keresni: • új távvezeték kapcsolódási pontja, • új távvezeték átmérője, • új kompresszor állomás helye, • kompresszor gépegységek száma, egységteljesítménye, • nyomásszabályozás helye, mértéke, • gázáram szabályozás helye, mértéke, • a távvezetékek kapcsolódása a nagy csomópontokban, • föld alatti tároló és a gázszállító rendszer együttműködése télen, illetve nyáron, • az új létesítmény kapacitásának illeszkedése a kapcsolódó hálózatrész kapacitásához, • az új létesítmény kapacitásának időbeni felfutása. 109 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE A felsorolt, különböző jellegű feladatoknál akkor alkalmazható egységesen a rendszerszemlélet, ha a tervező egy

általános célú hálózatszimulációs szoftvert, és heurisztikus, indirekt tervezési módszert használ. Ennek lényege, hogy minden esetben előre fel kell tételezni a rendszer bővítéshez szükséges új létesítmény telepítési helyét, fő paramétereit és a szükséges további változtatásokat. Ezután áramlásszimulációval lehet vizsgálni az új rendszer együttműködését, és különböző számított paraméter pl. csomóponti nyomás, kompresszor teljesítmény, áramlási sebesség, gázminőségi paraméterek stb. alapján lehet dönteni az elfogadásról, vagy változtatások után az áramlásszimuláció megismétléséről. Az előzőek szerinti tervezési módszert nevezzük hidraulikai rendszertervezésnek. A módszer egyik alapvető jellemvonása, hogy rendszerszemléletű, másik jellegzetessége pedig az általánossága, amely alkalmazhatóvá teszi a feladatok széles körénél. Általánosítva a hidraulikai rendszertervezés módszerét,

az alábbiak szerint foglalható össze (Tihanyi, 1990.) A felhasználónak az új (bővítő) létesítmény és a rendszer együttműködését kell vizsgálnia annak érdekében, hogy a következő kérdésekre választ kapjon: • melyek a feltételezett új létesítmény legkedvezőbb kapcsolódási pontjai a régi rendszerhez; • mekkora legyen az új létesítmény kapacitása, amely hatékony együttműködést tesz lehetővé a régi rendszerrel; • a rendszer mely részén, és milyen mértékben kell megváltoztatni a korábbi üzemeltetési feltételeket, illetve a bővített rendszernek melyek lesznek a legkedvezőbb üzemeltetési feltételei? Mivel a hidraulikai rendszertervezés során egyidejűleg több kérdésre kell választ keresni, és mindegyik kérdéskörön belül általában nem egy, hanem több a szabadsági fokok száma, ezért a megoldáshoz csak fokozatos közelítéssel lehet eljutni. A tervezési módszer kapcsán hangsúlyozni kell a

rendszerfejlesztés paradoxonát, amely abból adódik, hogy a gázvezeték rendszerek hosszú távon folyamatosan “fejlődő” rendszerek, de bővítésük csak nagy holtidővel, és diszkrét lépésekkel végezhető. A nagy holtidő azt jelenti, hogy a tervezéskor figyelembe vett feltételrendszer már az üzembeállítás időpontjáig is módosulhat, a távvezeték teljes élettartama alatt pedig valószínűleg jelentősen megváltozik. A prognosztizálttól eltérően alakulhatnak a gázigények, de változhat a források nagysága és területi elhelyezkedése. Hazai körülmények között a tranzitszállítással kapcsolatos változások is jelentős hatásúak lehetnek. Olyan időszakban, amikor a gazdasági, vagy az egyéb változások nehezen kiszámíthatók, akkor a tervezőtől sem várható el, hogy a gázszállítás feltételrendszerét nagy biztonsággal előre lássa. Ilyen esetekben előadódhat, hogy a megvalósuló fejlesztés nem a tervező szándékainak

megfelelő kapacitástöbbletet eredményezi. A rendszerfejlesztés további dilemmája, hogy a gazdaságos üzemeltetés a rövidtávú profitérdekeknek megfelelően mindig csak a szükséges mértékű fejlesztést preferálja. A kis lépésekben végrehajtott fejlesztések ugyanakkor hidraulikailag és energetikailag általában kedvezőtlenek (lásd 1.5 fejezet) A nagyobb léptékű bővítések eredményeképpen a rendszer egyes részein esetenként több évig tartó átmeneti kapacitásfelesleg jöhet létre. Általában igaz, hogy a beruházás nagysága és eredményeképpen létrejött többlet szállítókapacitás között nemlineáris a kapcsolat. Az előzőek miatt a fejlesztési lépések optimális nagysága mai ismereteink szerint nem határozható meg, és a döntési kritériumok nem algoritmizálhatók. 110 Hidraulikai rendszertervezés Az előzőek tükrében túlságosan leegyszerűsített és statikus a hálózattervezésnek az a módszere, amelynél

egyetlen terhelési állapot esetére matematikai szélsőérték feladatot fogalmaznak meg, és ebből határozzák meg a vezetékátmérőket. A gázvezeték rendszereket éppen azzal a céllal létesítik, hogy az időben változó gázigényeket kielégítsék. Nincs olyan fogyasztói hely, amelynek a gázigénye hosszú távon sem nagyságát, sem pedig fogyasztási szerkezetét tekintve ne változna. A matematikai szélsőértékfeladatokhoz hallgatólagosan azt is fel kell tételezni, hogy a rendszer struktúrája állandó, és a rendszerelemek kapacitáskihasználtsága szezonálisan elhanyagolható mértékben változik. Az ilyen jellegű megszorítások - különösen a szállító rendszer esetében - nagyon szigorúak, emiatt a kapott optimum csak nagyon szűk üzemelési tartományra érvényes, vagyis reálisan nem tekinthető optimumnak. Tapasztalatok szerint a tervezőt, az embert nem lehet “kikapcsolni” a tervezési folyamatból. Éppen ellenkezőleg: megfelelő

módszerrel és eszközzel tág teret kell nyitni a tervezői intuiciónak. Hatékony módon kell biztosítani, hogy a tervező ne távvezetékben, vagy egyedi létesítményekben gondolkozzon, hanem minden esetben rendszerben. A tervező “ha-akkor” típusú vizsgálatsorozattal tárja fel a rendszer működésének jellegzetességeit és fejlesztési elképzeléseinek hatását. Ehhez a módszerhez azonban a tervezőnek olyan szoftverre van szüksége, amellyel könnyen és gyorsan elő tudja állítani a különböző változatokat. A tervezői munka eredményességét és hatékonyságát javítja, ha a tervező idejének döntő részét nem az adatelőkészítés és szimuláció, hanem az eredmények értékelése, a rendszer “viselkedésének” megismerése tölti ki. Modellalkotás hidraulikai számításokhoz Gázszállító rendszer hidraulikai számításához az alábbi adatcsoportokra van szükség: • a rendszer fizikai létesítményeinek jellemző paraméterei,

• az áramló közeg paraméterei, • aktuális terhelési- vagy nyomásadatok a rendszer ki- és bemeneti pontjaiban (a rendszer hidraulikai határfeltételei). Bármely célú hidraulikai számításhoz az alábbi szempontok mérlegelését kell elvégezni: • a gázszállító rendszert alkotó csővezeték szakaszokban az áramlási nyomásveszteség leírására szolgáló összefüggések pontossága és érvényessége, • a gázszállító rendszert alkotó egyéb elemek (kompresszor, nyomásszabályozó, stb.), működését leíró egyenletek, • az előző egyenletek numerikus megoldására alkalmazott eljárás, • a rendszerben áramló közeg fizikai-kémiai tulajdonságait leíró összefüggések (empirikus közelítés, állapotegyenlet stb.), • komplex csomópontokban a kapcsolódásra vonatkozó lehetőségek és korlátozások, • technológiai állomásokon az egyszerűsítés és elhanyagolás mértéke, • bemeneti és kimeneti pontok terhelésének,

ill. terhelésváltozásának a leírási lehetőségei, • állandósult és/vagy tranziens szimulációs lehetőség, • izotermikus és/vagy nem-izotermikus áramlás számítási lehetősége, • különböző összetételű gázok betáplálásának és a gázok keveredésének figyelembe vétele, korlátozása. 111 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE A hidraulikai alapegyenletek felírásánál célszerű opcionális lehetőségekben gondolkodni. Ez azt jelenti, hogy a modell alkalmas legyen állandósult és tranziens, izotermikus és nem-izotermikus áramlás számítására, továbbá a számítások során a gázkeveredés miatt kialakuló változó gázösszetétel figyelembe vételére. A csővezeték szakasz áramlási nyomásveszteségének számítási összefüggésében szereplő surlódási összefüggés számítására az egyes országok felhasználói más-más összefüggéseket részesítenek előnyben. Ennek figyelembe vételére két lehetőség kínálkozik:

vagy választási lehetőség biztosítása, vagy a felhasználói kör által használt összefüggés beépítése. Mindkét esetben számolni kell azzal az igénnyel, hogy valamilyen illesztő paraméter (érdesség, „hatásfok tényező”) segítségével szakaszonként legyen lehetőség a számítási eredmények illesztésére a tényleges értékekhez. A gázszállító rendszert alkotó egyéb elemek általában a következők: kompresszor, nyomásszabályozó, gázáram szabályozó, elzáróelem. Számos további elemet lehet még definiálni, így adott ellenállású elemet, távolsági nyomásszabályozót, fix átmérőjű fojtást, hőcserélőt stb. Az áramló közeg adott nyomáson és hőmérsékleten érvényes eltérési tényezőjének a számítására empirikus összefüggések és állapotegyenletek egyaránt használhatók. Ha további gázjellemzők (izentrópikus kitevő, fajhő, stb) számítása is szükséges, indokolt valamilyen állapotegyenlet

beépítése a modellbe. Egy technológiai állomás általában sok olyan elemet tartalmaz, amelynek az áramlási ellenállása normál üzemviszonyok esetében elhanyagolható: idomdarabok, elzárószerelvények, szűrők, hőcserélők, mérők, stb. Tapasztalatok alapján a feladatok döntő részénél az előző elemek hidraulikai hatása elhanyagolható, az állomások egyszerűsített kapcsolási sémája elegendő. A kérdés elsősorban on-line szimulációra is alkalmas modell esetén igényel alaposabb mérlegelést, mivel ilyen esetben a tényleges és a modellhálózat között szigorúbb megfelelésnek kell fennállni. A szállítási üzemmódokat a modellhálózaton is meg kell tudni valósítani, továbbá a tényleges hálózat kiválasztott mérési pontjait egyértelműen azonosítani kell tudni a modellhálózaton is. (Bachman et al, 2000) Hálózatszámításnál a terhelési feltételeket a csomópontokra megadott hidraulikai határfeltételek jelentik. Egy

modellnél olyan lehetőségeket kell biztosítani, hogy minél kevesebb korlátozással lehessen megadni a terhelési jellemzők változását az egyes csomópontokban. Egyszerűsítő feltételezések Egy gázszállító rendszer az alkotóelemek számát tekintve is nagy rendszer. Ehhez járul az áramlási folyamatok bonyolultsága, amit az egyidejű térbeli és időbeli változások okoznak. Az áramlásszimuláció csak egyszerűsítő feltételezésekkel végezhető gazdaságosan. Távlati fejlesztéshez megengedhető egyszerűsítő feltételezés, hogy az áramlás időben nem változik, azaz állandósult. Ilyen állapot egy tényleges gázszállító rendszer esetén nem, vagy csak nagyon ritkán fordul elő. Távlati tervezési feladatoknál azonban az alapadatok pontossága és megbízhatósága csak az állandósult állapotra vonatkozó szimulációs vizsgálatokat indokolja. További egyszerűsítést jelent, hogy a szimulációt nem a tényleges gázszállító

rendszerre, hanem egy azzal megegyező hidraulikai karakterisztikájú modellhálózatra végzik el. A modellhálózatnak nem kell tartalmaznia számos olyan elemet, amelyeknek vagy elhanyagolható a hidraulikai hatása (pl. folyadékleválasztó, lefúvató 112 Hidraulikai rendszertervezés rendszer, mérőberendezés, stb.), vagy állandósult állapotban nincs funkcionális szerepe (pl. elzáróelem) A gázszállító rendszer áramlási- és nyomásviszonyait alapvetően a következő technológiai elemek határozzák meg: • csőtávvezeték szakasz, • kompresszor, • nyomásszabályozó, • gázáram szabályozó. A szimulációhoz szükséges modellhállózat az esetek többségében ezekből az elemekből felépíthető. A felsorolt modell-elemek csomópontokban kapcsolódnak egymáshoz. A csomópontok egyben a gázszállító rendszer bemeneti és kimeneti pontjai is. A csomópontokra megadható betáplálási és elvételi értékek, illetve a szükséges helyeken

a csomóponti nyomások jelentik a gázszállító rendszernek azokat a határfeltételeit, amelyek a modell-elemek gázáramait és a csomópontok nyomásértékeit meghatározzák. A szimulációhoz első lépésként a modellhálózatot kell definiálni. Célszerű formája ennek egy kapcsolódási vázlat, amelyen be vannak számozva a csomópontok, és fel van tüntetve, hogy a csomópontokban milyen összekötőelemek kapcsolódnak. A modellhálózat felépítése után, második lépésként meg kell adni az összekötőelemek jellemző paramétereit, valamint a csomóponti terhelés- vagy nyomásértéket. Ez utóbbiak közül csak az egyik adható meg alapadatként, a másik a szimuláció eredménye lesz. Általános szabály, hogy minden független hálózatrészben legalább egy csomópontban meg kell adni a nyomást. A szimulációs technika hatékonyságát növeli a számítógépi program interaktivitása, és a sokoldalú eredményfeldolgozási lehetőség.

Különösen nagy hálózat esetén a számítási eredmények olyan nagyságú számhalmazt jelentenek, amelynek az értékelése időigényes és nehézkes. Ha azonban lehetőség van azoknak a csomópontoknak vagy összekötőelemeknek a szelektív kigyűjtésére, amelyek valamilyen szempontból (pl. nyomás, Wobbe-szám, áramlási hőmérséklet stb) kritikusak, akkor ez felgyorsítja és megkönnyíti az eredmények értékelését. Ugyancsak hatékonyabbá teszi az eredmények feldolgozását a célszerű grafikus megjelenítés. 3.1-1 Mintapélda: Határozza meg a tervezett céltávvezeték átmérőjét 65 km-es szállítási távolság és 350 103 nm3/h szállítási feladat esetén! Megnevezés Indítónyomás Minimális érkezőnyomás Áramlási hőmérséklet Súrlódási tényező A gáz moláris tömege Érték Mértékegység 50 bar 35 bar 8 oC 0,01 17,4 kg/kmól Az aktuális átlagnyomáshoz és átlaghőmérséklethez tartozó eltérési tényező értéke 0,91.

Az átmérő meghatározásához a (22-1) összefüggés átrendezett alakja használható az alábbiak szerint: 113 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE    db =    4p n   πTn   (p12 − p 22 )  2   f D z TML 2   qn  R  1/ 5 Behelyettesítve az értékeket     ( 51,0132 − 36,0132 )   db =   4 *1,013  2 0,01 0,91 281,15 16,44 65000  300  2       8314,41   3,14 * 288,15   3,6   1/ 5 = 0,444 m A legközelebbi szabványos átmérő DN 450. 3.2 Az állandósult áramlás matematikai modellje Nyomásszámítás Állandósult áramlás esetén a szűkebb értelemben vett hidraulikai számításokhoz a kontinuitást kifejező csomóponti, és a nyomásváltozást leíró karakterisztikus egyenletet kell használni. ∑q ij + q i =0 (3.2-1) j p i2 − p 2j = K ij q ij2 (3.2-2) A (3.2-1) csomóponti egyenlet első tagja az i

csomópontban kapcsolódó vezetékek gázáramának eredőjét adja meg, amelynek egyenlőnek kell lenni a csomópont terhelésével. Az egyenlethez valamilyen előjelszabályt is hozzá kell rendelni, és azt következetesen be kell tartani. A (32-2) karakterisztikus egyenlet az i és j csomópontokat összekötő vezetékszakasz nyomásveszteségét adja meg, ahol az ellenállási tényező az alábbi módon számítható:  4p K ij =  n  πTn 2  f D zTML  Rd 5  A 3.2-1 ábrán látható mintahálózaton a csomópontokhoz tartozó két hidraulikai paraméter (a nyomás és a terhelés) közül felül látható az adott értékű, alul pedig az, amelyiket számítani kell. A mintapélda alapján megállapítható, hogy a (3.2-1) és (32-2) egyenletek megoldási sorrendje nem tetszőleges. Első lépésként a vezetékszakaszok gázáramát kell meghatározni, amelyhez a (3.2-1) csomóponti egyenleteket kell felírni és megoldani. Kis hálózatnál, és

kézi számolásnál a csomóponti egyenletek meghatározott sorrendben egymástól függetlenül megoldhatók. 114 Az állandósult áramlás matematikai modellje q3 p3 q23 p1 q1 q12 q2 p2 q24 q4 p4 3.2-1 ábra Sugaras gázszállító rendszer elemi része Ha egy hálózatban n csomópont, és n-1 vezetékszakasz van, azaz a hálózat sugaras, akkor a csomóponti egyenletrendszer határozott, ugyanis annyi ismeretlen gázáram szerepel benne, ahány független egyenlet írható fel. Az n csomópontra ugyanis n-1 független csomóponti egyenlet írható fel. A vezetékszakaszok gázáramának ismeretében a nyomászámítás a (3.2-2) karakterisztikus egyenlet alkalmazásával elvégezhető. q3 p3 q23 p1 q1 q12 q2 p2 q34 q24 q4 p4 3.2-2 ábra Hurkolt gázszállító rendszer elemi része A 3.2-2 ábrán látható hurkolt hálózat esetén az ismeretlen szakaszáramok száma több, mint a független csomóponti egyenletek száma. A nyomásszámításhoz szükséges

szakaszáramok tehát nem határozhatók meg a sugaras hálózatnál leírt módon. p1 q1 q12 q23 q2 p2 p3 q3 3.2-3 ábra Sugaras hálózat több adott nyomású ponttal A 3.2-3 ábrán látható elemi hálózatban két adott nyomású csomópont van, ilyen esetben sem lehet alkalmazni azt a számítási eljárást, amely a sugaras hálózatnál megoldáshoz vezetett. Csomóponti egyenletet ugyanis csak a 2-es csomópontra lehet felírni, de egyetlen egyenletből nem lehet két vezetékszakasz ismeretlen gázáramát meghatározni. A csomóponti egyenletrendszer tehát ebben az esetben is határozatlanná válik. A megoldásra két lehetőség kínálkozik: a lineáris csomóponti egyenletrendszert kiegészíteni a nemlineáris hurokegyenletekkel, vagy a karakterisztikus egyenlet segítségével kiküszöbölni a csomóponti egyenletből a vezetékszakaszok gázáramát. Ha az első megoldást választjuk, akkor a 115 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE hurokkorrekciós

hálózatszámítási módszerek csoportjához jutunk. A második megoldás a csomóponti korrekciós számítási módszereket eredményezi. A hurokkorrekciós módszerek közös jellemzője, hogy szétválasztják az ismeretlen szakaszáramokat n-1 faágra és h húrágra. A húrágak gázáramának kezdőértéket adnak, leggyakrabban zérust, és ezzel a feltételezéssel megoldják a csomóponti egyenletrendszert. Ezután megoldják a nemlineáris hurokegyenleteket A megoldáshoz a Newton-Raphson módszernek megfelelő lineáris korrekciós egyenletrendszert használják. Ha ezt a lineáris egyenletrendszert a Gauss-Seidel-féle iteratív eljárással oldják meg, akkor az általánosan ismert Cross-féle hálózatszámítási algoritmushoz jutnak. Az iteratív megoldásra épülő, Cross-féle hurokkorrekciós módszert hosszú ideig széles körben használták, mert egyaránt alkalmas volt kézi és gépi (programozott) számolásra. A lineáris hurokkorrekciós

egyenletrendszer szimultán megoldása a konvergenciát nagymértékben gyorsítja. Ilyen számítási algoritmust publikált többek között Almássy (Almássy, 1966.), Renouard (Manuel, 1968.), Fincham (Fincham, 1971), Csete és Tihanyi (Csete-Tihanyi, 1978), továbbá Vajna (1991.) Vajna a hurokkorrekciós módszerek körében olyan eljárást dolgozott ki, amely a hálózatelemzés mellett közvetlen hálózattervezésre is alkalmas. A hurokkorrekciós módszernek az előnye különösen akkor jelentkezik, ha az áramlási- és nyomásviszonyok számítását csak csővezetékszakaszokból álló hálózatra kell elvégezni. Nehézkessé válik a számítási algoritmus, ha a hálózat kompresszort vagy nyomásszabályozót tartalmaz, vagy a számítások során több csomópontban adott a nyomás. Hasonlóan bonyolítja a számítási eljárást a magasságkülönbségek figyelembe vétele. Ilyen esetekben az érintett csomóponti nyomásokra vonatkozó egyenletekkel, illetve

korrekciós tagokkal kell az egyenletrendszert kiegészíteni. Mivel a hurokkorrekciós módszereknél a gázáramok meghatározása a nyomások figyelembe vétele nélkül történik, ezért a nyomásokra vonatkozó kiegészítő összefüggések a számítási algoritmust iteratívvá teszik. Ha a számítási algoritmust és az arra épülő számítógépi programot nemcsak a tervezési munkához, hanem időben változó gázáramlás számítására is használják, akkor nem célszerű az állandósult fázisban a hurokkorrekciós módszert alkalmazni. Az időben változó gázáramlás matematikai leírásához ugyanis a csomóponti egyenlet nem-stacionárius alakját kell használni, ami a csomóponti korrekciós módszer alkalmazását indokolja az állandósult fázisban is. Ellenkező esetben a két számítási fázisban eltérő típusúak lesznek az egyenletrendszerek, ami nagyon bonyolulttá teszi az algoritmust. A csomóponti korrekciós módszernél a gázáramokat a

karakterisztikus egyenletek segítségével küszöbölik ki. Ha a csomóponti és a karakterisztikus egyenleteket közvetlenül kombinálják, az eredmény egy nehezen kezelhető nemlineáris egyenletrendszer lesz (Stoner,1970.) Az ilyen típusú nemlineáris egyenletrendszer megoldására is ismeretesek számítási eljárások, de ezek stabilitása gyenge. Megbízhatóan stabil lesz viszont a megoldás, a karakterisztikus egyenlet linearizálásával. Íly módon a csomóponti egyenletet fel lehet írni a csomóponti nyomások lineáris függvényeként. A kvázi-lineáris karakterisztikus egyenlet a következő alakú: ( q ij = C ij p i − p j ) (3.2-3) ahol 116 Az állandósult áramlás matematikai modellje C ij = pi + p j K ij q ij Behelyettesítve a csomóponti egyenletbe ∑ C (p ij i ) − p j + qi = 0 j (3.2-4) Az ismeretlen nyomások szerint a következő alakra lehet rendezni az egyenletet: p i ∑ C ij − ∑ C ij p j + q i = 0 j (3.2-5) j A

gázszállító rendszer csomópontjaira felírva a (3.2-5) egyenletet olyan lineáris egyenletrendszert kapunk, amelyben a csomóponti nyomások az ismeretlenek. Abban az esetben, ha valamely csomópont pi nyomása adott, akkor a qi terhelés lesz az ismeretlen. Azokban a csomópontokban, amelyekben a távvezetékeken kívül kompresszor-, vagy szabályozóelem is kapcsolódik, ezek gázáramával, mint ismeretlennel ki kell egészíteni a (3.2-5) egyenletet A számítás során fel kell tételezni nyomás kezdőértékeket, és azokkal ki kell számítani a Cij látszólagos állandókat. Ha ezek ismertek, akkor felírható a (32-5) egyenletrendszer együtthatómátrixa, és számíthatók az ismeretlenek. A kapott új nyomásokkal a Cij látszólagos állandók pontosíthatók, és az egyenletrendszer ismét felírható. Az eljárást addig kell ismételni, amíg két egymást követő számítási lépésben a csomóponti nyomásváltozások maximális értéke kisebb lesz egy

előre megadott hibahatárnál. Az egyenletrendszer ismételt felírása és megoldása során pontosítani kell a csőszakaszok Kij ellenállási tényezőjét is. Bármely csomópontra felírva a (3.2-5) egyenletet, abban általában 35 ismeretlen szerepel. Ezek: a vizsgált i és az azzal szomszédos j csomópontok nyomása, esetenként pedig terhelése. Az előzőek azt jelentik, hogy nagyméretű vagyis 80100 csomópontnál nagyobb - hálózat esetén az egyenletrendszer együtthatóinak 95.98 %-a zérus, ami speciális egyenletrendszer megoldási eljárás alkalmazását indokolja. Csak csővezetékszakaszokból álló hálózat esetén az egyenletrendszer szimmetrikus, a kompresszor, a nyomás- és a gázáram szabályozó azonban aszimmetrikussá teszi. A csomóponti korrekciós eljárások elterjedése elsősorban a személyi számítógépeknek köszönhető, amelyeknél a műveleti sebesség és a memóriakapacitás gyors növekedése egyre nagyobb méretű csomóponti

egyenletrendszer megoldását tette lehetővé. Az előzőek szerinti számítási algoritmus az a csomóponti korrekciós hálózatszámítási eljárás, amely a Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézetében kifejlesztett TGAS és TGASWIN, ill. DIGAS és DIPLAN hálózatszámítási programok alapját képezik. Kompresszor, nyomás- és gázáram szabályozó modellezése A kompresszornak és a szabályozó elemeknek - amelyeket közös jellegzetességük alapján aktív elemeknek is neveznek - a gázszállító rendszerben az a feladata, hogy adott üzemeltetési cél érdekében a gázszállítás folyamatába beavatkozzanak, és a célnak megfelelően módosítsák az áramlási- és nyomásviszonyokat. A 117 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE modellhálózatnál ugyanilyen célból szükségesek a kompresszor és szabályozó elemek. A számítás során az elemek működését leíró algoritmusoknak adott hidraulikai feltételek érvényesülését kell biztosítani.

Egyszerűsíti a szimulációs feladatot, hogy nem szükséges teljes részletességgel leképezni azt az állapotváltozást, amelynek során az aktív elemen áramló gáz a bemeneti állapotból a kimeneti állapotba jut. Legtöbb esetben elegendő az aktív elem valamelyik jellemző paraméterére (például a kimeneti nyomásra, vagy a szállított gázmennyiségre) bizonyos feltételeket megfogalmazni, és ezeket hozzákapcsolni a (3.2-5) egyenletrendszerhez Alapvető követelmény azonban, hogy bármilyen feltétel esetén a kompresszor és szabályozó elemek be- és kimeneti pontjai között a kontinuitási egyenlet érvényes legyen. A kompresszorok működésére az alábbi üzemeltetési feltételek a jellemzők: • a kimenő nyomás állandó; • a szállított gázmennyiség állandó; • a kimeneti és a bemeneti nyomások aránya állandó. A kompresszor alapüzemmódja az állandó kimeneti nyomásra történő szabályozás. Mindaddig ez a feltétel érvényesül,

ameddig a kompresszor gázárama kisebb az alapadatként megadott maximális gázáramnál. Ha azonban az adott kimeneti nyomás fenntartásához a maximális értéknél nagyobb gázáramra lenne szükség, a kompresszor modell szabályozási módot változtat, és a maximális gázáramot szállítja tovább. Mivel ez nem elegendő az adott kimeneti nyomás fenntartásához, a kimeneti nyomás csökkenni fog. Ilyen esetek állandósult áramlásnál akkor fordulhatnak elő, ha két kompresszor "szembe dolgozik" egymással. Hasonló eset játszódik le, ha a kompresszor bemeneti oldalán a nagy szállítási igény miatt alacsony nyomás alakul ki, és érvényesül a maximális nyomásarány feltétele. Ebben az esetben a kimeneti nyomás a bemeneti nyomással arányosan fog változni. Az alapüzemmódra megadottnál kisebb kimeneti nyomás viszont korlátozni fogja a kapcsolódó távvezetékbe/hálózatba szállítható gázmennyiséget. Az előző feltételek

matematikailag a következő formában írhatók le: p ki ≤ p névl. q komp ≤ q max p ki ≤ rmax p be A feltételrendszerhez a szimuláció során egy prioritási sorrendet lehet hozzárendelni. Kompresszor teljesítményét minden számítási lépésben a hálózati áramlási feltételekből adódó hidraulikai paraméterekből kell számítani. Ez azt jelenti, hogy a csőtávvezetékek ellenállási viszonyai határozzák meg a kompresszorállomás érkező és szükséges indító nyomását, továbbá a gázáramát. Ezekből az értékekből a szükséges teljesítmény ismert összefüggéssel számítható.  p pn n P= T1z 1q n  2  p1 Tn n − 1     n −1 n  − 1   (3.2-10) Az n politrópikus kitevő a gázösszetételre jellemző κ izentrópikus kitevőből és a politrópikus hatásfokból számítható 118 Az állandósult áramlás matematikai modellje n κ ηp = n −1 κ −1 A kompresszor

tengelyteljesítménye a mechanikai hatásfok figyelembe vételével határozható meg: Pt = P ηpol ηm (3.2-11) A kompresszor fűtőgázfogyasztását a következő összefüggéssel lehet számítani: qf = Pt ηt H n (3.2-12) Az előző összefüggésekben ηpol a kompresszor politrópikus, ηm a mechanikai, ηt pedig a gázturbina termikus hatásfoka, Hn pedig a gázturbina tüzelőanyagául használt földgáz fűtőértéke. Nyomásszabályozónál a modellezés a kompresszorhoz hasonló elvekre épül. Alapüzemmódja a kimeneti nyomás szabályozása, ezt egészíti ki a maximális gázáram figyelembe vétele, ugyanúgy, mint a kompresszornál. Speciálisan csak a nyomásszabályozóra érvényes működési szabály viszont, hogy túlterhelés esetén a nyomásszabályozó teljesen kinyit, ilyen esetben a be- és kimeneti nyomások azonos mértékben változnak. Alapadatként megadható az a minimális nyomáskülönbség, amely teljesen nyitott állapotban a

nyomásszabályozó berendezés saját ellenállása. Teljesen nyitott állapotban tehát a kimeneti nyomás az adott minimális nyomáskülönbséggel lesz kisebb a bemeneti nyomásnál. A nyomásszabályozó üzemmódjai a következő összefüggésekkel adhatók meg matematikai formában: p ki ≤ p névl. q szab. ≤ q max p ki ≤ p be − ∆p min Gázáram szabályozó modellezésére elsősorban szimulációs okok miatt van szükség. Előfordul, hogy valamely távvezetéki csomóponton különböző minőségű és eltérő nyomású földgázok áramolnak át. Ezeket a földgázokat el kell különíteni egymástól, ugyanakkor szükség lehet meghatározott mennyiség átadására az egyik oldalról a másikra. Mivel ilyen esetben a nyomásszabályozó névleges kimeneti nyomása csak zavaró feltételt jelentene, és hatása nehezen becsülhető előre, ezért a szimulációs technika hatékonyságát nagymértékben növeli egy nyomásfeltétel nélküli gázáram

szabályozó elem használata. A gázáram szabályozó alapparamétere a szabályozandó gázáram nagysága. Ha ez az érték túl nagy, és ennek hatására a kimeneti csomóponton nagyobb nyomás alakulna ki, mint a bemeneti oldalon, akkor a szabályozó automatikusan üzemmódot változtat, és teljesen kinyit. Ilyen esetben bármelyik irányba áramolhat gáz A gázáram szabályozó állapotegyenletei a következők: 119 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE q szab ≤ q max p ki ≤ p be Ha az i csomópontban aktív elem is kapcsolódnak a (3.2-5) alakú csomóponti egyenletet ki kell egészíteni az aktív elem (kompresszor, szabályozók) gázáramával. p i ∑ C ij − ∑ C ij p j + q a + q i = 0 j (3.2-13) j Az egyenletrendszert a /3.2-13/ egyenleteket követően ki kell egészíteni még az aktív elemek aktuális üzemmódját leíró - és az előzőekben felsorolt - feltételi egyenletekkel. A megoldás során ebből a bővített egyenletrendszerből kell az

ismeretlen csomóponti paramétereket és az aktív elemek gázáramát számítani. A magasságkülönbség hatása Hazai földrajzi adottságaink mellett a gázszállító rendszernél a legnagyobb magasságkülönbségből adódó nyomáskorrekció is kisebb 1 bar-nál, ami nagyságrendileg azonos az alapadatok bizonytalanságából, illetve az egyéb elhanyagolásokból adódó hibákkal. Számításaink szerint a hazai gázszállító rendszer esetében a magasságkülönbség figyelembe vételéhez szükséges többlet adatigény és számítási munka nem áll arányban a pontosabb számítási eredmények elvi jelentőségével. Jelentős lehet a magasságkülönbség hatása azokban az esetekben, amelyeknél nagy inert tartalmú földgázt kell szállítani csőtávvezetéken. A nagy inert tartalom miatt a gáz sűrűsége nagyobb a közszolgáltatású földgázénál, emiatt a gazosztatikus nyomástöbblet hidraulikai hatása nem hanyagolható el. Különösen abban az

esetben lényeges ez a hatás, ha a távvezeték a nemzetközi gyakorlatnak megfelelően szuperkritikus tartományban üzemel. A Bázakerettye-Nagylengyel között létesített távvezeték, amely nagy CO2 tartalmú földgázt szállított, ez utóbbi kategóriába tartozott (Tihanyi et al., 1984; Csete et al,1986; Tihanyi et al,1988) Ha egy gázvezeték hálózatban valamely vezetékszakasz végpontjainak magassági koordinátái nem azonosak, akkor a mérhető végponti /abszolút/ nyomások különbsége a súrlódási és a gazosztatikus nyomáskülönbségek eredője lesz: p i − p j = ∆p s + ∆p h (3.2-14) ∆p h = ρ g g(h i − h j ) (3.2-15) ahol Ha hj>hi, akkor a (3.2-15) összefüggés negatív nyomáskorrekciót ad Magasságkülönbség esetén a (3.2-3) lineáris karakterisztikus egyenlet a következő alakú lesz: q ij = C ij (p i − p j − ∆p ijh ) (3.2-16) A (3.2-16) egyenletből következik, hogy ha valamely vezetékszakasz két végpontja között

magasságkülönbség van, az áramlásra nem a triviális szabályok érvényesek. Zérus gázáram esetén is különbözni fognak a végpontokon mérhető 120 Az állandósult áramlás matematikai modellje (abszolút) nyomások, ugyanakkor azonos végponti nyomások esetén is lesz gázáramlás. A (3.2-15) egyenletet nem célszerű a (32-16) egyenletbe behelyettesíteni, mivel abban a sűrűség és nem a nyomás szerepel változóként. Az átszámításhoz az általános gáztörvény használható. pi + p j M   q ij = C ij  p i − p j − g (h i − h j ) 2 zTR   (3.2-17) A (3.2-17) egyenletet behelyettesítve a (32-1) egyenletbe és a (32-5) egyenlethez hasonló struktúrára rendezve kapjuk: p i ∑ C ij (1 − E ij ) − ∑ C ij p j (1 − E ij ) + q a + q i = 0 j (3.2-18) j ahol E ij = Mg (h i − h j ) 2zTR Ha az i csomópontban aktív elem nem kapcsolódik, értelemszerűen qa=0. Az Eij együttható értéke a számítás során csak

kismértékben változik, ezért Cij-vel együtt célszerű értékét újraszámolni. Ennek az eljárásnak az az előnye, hogy a (32-5)-el azonos struktúrájú egyenletrendszert eredményez, csupán a konstansvektornak és a Cij látszólagos vezetékkonstansnak a számítási módjában tér el. 3.2-1 Mintapélda: Egy csőtávvezeték kezdő- és végpontja között 100 m magasságkülönbség van. Mekkora gazosztatikus nyomástöbblettel lehet számolni, ha a vizsgált szakasz átlagnyomása 50 bar túlnyomás? Megnevezés A gáz moláris tömege Átlagos ármlási hőmérséklet Átlagértékekhez tartozó eltérési tényező Érték Mértékegység 16,44 kg/kmól 8,0 oC 0,9 A gáz adott nyomáson és hőmérsékleten érvényes sűrűségét az általános gáztörvényből lehet meghatározni: ρg = pM 51,013 *16,44 = = 39,95 kg/m3 zRT 0,9 * 8314,4 (8 + 273,15) A gazosztatikus nyomás /3.2-15/ szerint számítható: ∆p = 100 * 9,80665 39,95 = 39181 Pa=0,39 bar A

számítási eredmény alapján megállapítható, hogy a vizsgált esetben a magasságkülönbség hatása nem jelentős. 121 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.3 Mintapéldák a hidraulikai rendszertervezéshez Az együttműködő gázszállító rendszerben különböző beavatkozások hatására esetenként nehezen átlátható áramlási viszonyok alakulnak ki. Ezt szemléltetik a következő mintapéldák. A mintapéldák az egyszerűség kedvéért azonos hálózatra vonatkoznak. A mintahálózat 23 csomópontból, 22 vezetékszakaszból, 1 kompresszorból, 1 nyomásszabályozóból és 1 gázáram szabályozóból áll. A hálózat kapcsolódása, és a csomóponti fogyasztások mind a 7 változatban azonosak. Az 1-es és a 19-es csomópontok a betáplálási pontok, amelyekre a nyomás, a 3, 4, 7, 11, 13, 14, 17, 22 és 23 csomópontokban pedig a fogyasztás lett megadva. A 19-es csomópontban betáplált gázt a 19-11-17 hurok osztja szét. A 17-es csomópontból

nyomásszabályozón keresztül áramlik egy kisebb nyomású hálózatrészbe, majd tovább a 22-es és 23-as csomópont fogyasztóihoz. A 11-es csomópontból kompresszor szállítja a gázt a párhuzamos vezetéken keresztül a 4-es csomópont felé. A 4-es csomópont egy nagy elosztóközpont, amelyben egy hozamszabályozó is működik. Ezáltal a 4-es csomópontból minden esetben csak meghatározott gázmennyiség áramlik a 13-as csomópont felé. A vizsgált változatok a következők: • alapváltozat; • gázáramszabályozó üzemállapotának változtatása; • a betáplálási pont nyomásának a változtatása; • kompresszor kimeneti nyomásának a változtatása; • kompresszor gázáramának korlátozása; • nem-izotermikus gázáramlás számítása; • gázkeveredés számítása. Annak érdekében, hogy az egyes paraméterek változtatásának a hatása egyértelmű legyen, a vizsgált változatok az alapváltozattól minden esetben csak egyetlen

jellemzőben térnek el. 1. változat Az 1-es és 19-es betáplálási pontok nyomása, továbbá a kompresszor kimeneti nyomása azonos. A 4-5 hozamszabályozó 30 103 m3/h gázt szállít A számítási eredményekből látható, hogy a betáplálási pontok terhelése lényegesen eltér egymástól. A 19-es csomópont nagy terhelése ellentmondásosnak tűnhet, ha figyelembe vesszük, hogy a 4-es és 7-es csomópontokon jelentkezik a teljes gázigény 55 %-a. Ha azonban figyelembe vesszük, hogy az 1-es csomópontot DN 400 névleges átmérőjű vezeték köti össze a 4-es csomóponttal, a 19-es betáplálási ponttól viszont DN 600 névleges átmérőjű vezeték szállítja a gázt egészen a 7-es csomópontig, akkor az eredmény érthetővé válik. Ráadásul a 19-7 szállítási útvonalon jelentős mértékben növeli a szállítókapacitást a kompresszor és a párhuzamosítás. A 4-es és 5-ös nyomások különbségéből látható, hogy a hozamszabályozó erőteljesen

korlátozza a gázáramlást. A hozamszabályozó tehát egy kényszerfeltételt érvényesít, ami meghatározza, hogy a 13-as és 14-es csomópontok fogyasztói az 5-ös, ill. a 16-os csomópontok felől mennyi gázt kapnak. A hozamszabályozó teljesen nyitott állapotában a 4-es és 5-ös nyomások kiegyenlítődnének, és több gáz áramolna az 5-13 vezetékszakaszon. 122 Mintapéldák a hidraulikai rendszertervezéshez 3.3-1 ábra 1 változat 2. változat Az 1. változathoz képest 30 103 m3/h-ról 80 103 m3/h-ra változott a hozamszabályozó gázárama. A látszólag helyi beavatkozás az 5-ös és 16-os csomópontokkal határolt hálózatrész megtáplálási arányait módosította. Amennyivel növekedett a 4-5 szabályozón átáramló mennyiség, annyival csökkent a 16-12 vezetékszakasz gázárama. A nagyobb gázmennyiség átszabályozásának a hatására csökkent a 4-es és 5-ös csomópontok nyomásainak a különbsége, de megváltozott a legtöbb

vezetékszakasz gázárama is. A hozamszabályozó gázáramának a növekedése kihatott a rendszer nagy részének a hidraulikai viszonyaira. Az állandósult áramlási állapot miatt érvényesülni kell a csomóponti törvénynek, vagyis a beáramlásnak is növekedni kell. Több gáz viszont csak akkor áramlik a 4-es csomópontba, ha annak kisebb lesz a nyomása. Az 50 103 m3/h-ás többlet gázáram egyik része az 1-es betáplálási pont felől, a másik része pedig a 11-10 kompresszor felől érkezik. Az ellenállási viszonyoknak megfelelően az 1-4 vezetéken csak 10 103 m3/h, a 10-4 párhuzamos vezetéken viszont 40 103 m3/h többlet gázáram alakult ki. 123 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.3-2 ábra 2 változat A 16-12-es vezetékszakasz gázáramának csökkenése miatt a kompresszor szívóoldalán is átrendeződtek a gázáramok. Nagyobb lett a 16-11-es vezetékszakasz terhelése, ennek hatására megváltoztak a 19-11-17 hurok vezetékszakaszainak

gázáramai. Látszólag ellentmondásosnak tűnik, hogy a kompresszor 40 103 m3/h-val többet szállít, mint az 1. változatban, a szívóoldali csomópontra érkező többlet gázmennyiség hatására mégsem csökken, hanem kismértékben növekszik a szívónyomás értéke. Ez a jelenség a 19-11-17 hurok sajátos ellenállási viszonyainak a következménye. Az 1. és 2 változat között a 16-12-es vezetékszakasz gázáramának a csökkenése, illetve a kompresszor gázáramának a növekedése nem azonos mértékű, ezért az eltéréssel arányosan változott a 19-es betáplálási pont gázárama. 3. változat A 4-5-ös hozamszabályozó gázárama az 1.változattal egyezően 30 103 m3/h, a 19-es betáplálási pont nyomása azonban 50 bar-ról 55 bar-ra változott. A nagyobb betáplálási nyomás hatására nagyobbak lettek a csomóponti nyomások a 19-11-5-17 csomópontokkal határolt hálózatrészben, a vezetékszakaszok gázáramai azonban nem változtak. A

változtatás a hálózat többi részére nem terjed ki 124 Mintapéldák a hidraulikai rendszertervezéshez 3.3-3 ábra 3 változat Látható, hogy a 17-20 nyomásszabályozóval ellátott 20-22-23 hálózatrész együttműködik ugyan a rendszer többi részével, de a változások nem gyűrűznek keresztül a nyomásszabályozón. Mindaddig, amíg a nyomásszabályozó bemeneti nyomása elegendően nagy, a kimeneti nyomás állandó marad. A szabályozott hálózatrész szempontjából nem érdekes, hogy az egyes változatoknál eltérő nagyságú a fojtás mértéke a nyomásszabályozón. A szabályozó kimeneti pontjához kapcsolódó hálózatrészben stabil áramlási viszonyok uralkodnak. 4. változat A 4. változatban látható, hogy a kompresszor kimeneti nyomásának a növelése milyen hatást gyakorol az áramlási viszonyokra. Az 1-es és a 19-es csomópontok nyomása az 1. változatban szereplő bázisértékkel egyenlő A 10-es csomópont nyomásváltozása

azt jelenti, hogy megváltozott az 1-es és 10-es csomópontok közötti nyomáskülönbség. Ennek hatására megváltozott a 10-4-1 szállítási útvonalon a vezetékszakaszok gázárama és az áramlási ellenállása. 125 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.3-4 ábra 4 változat Az ábráról látható, hogy amekkora értékkel megnőtt a szállított mennyiség a 10-es és 4-es, ugyanannyival csökkent a szállítás az 1-es és 4-es csomópont között. Mivel a kompresszor a többlet gázt a 19-11-17 hurokból szívja, ez a mennyiség a 19es adott nyomású betáplálási pontot fogja terhelni. A kompresszor kimenő oldali nyomásának a változása a hálózat nagy részében megváltoztatja az áramlási és nyomásviszonyokat, és kihat az adott nyomású betáplálási pontok terhelésére is. 5. változat Az 5. változatban a csomóponti határfeltételek megegyeznek a 4 változatéval, a 1110 kompresszor gázárama azonban 410 103 m3/h értékben maximálva van Ennek

hatására a kompresszor kimeneti pontjára adott névleges nyomásnál csak kisebb nyomás tud kialakulni. A hálózat áramlási viszonyai szempontjából ez a feltétel egyenértékű azzal, mintha nem lenne a hálózatban kompresszor és a 11-es csomópontban egy 410 103 m3/h-ás fogyasztást, a 10-es csomópontban pedig egy ugyanilyen nagyságú betáplálás lenne. 126 Mintapéldák a hidraulikai rendszertervezéshez 3.3-5 ábra 5 változat A nyomások az 1-es betáplálási pont nyomásából kiindulva a gázáramokból adódó áramlási ellenállásoknak megfelelően fognak alakulni. Mivel a kompresszor gázárama kisebb, mint a 4. változatban, ezért a 19-es adott nyomású betáplálási pont terhelése is csökkenni fog. Természetesen a gázáram változás megoszlik a 19-17-11 hurok vezetékszakaszain. A kompresszor gázáramának korlátozásával tehát be lehet állítani az adott nyomású csomópontok terhelését. 6. változat Ez a változat a

nem-izotermikus gázáramlás hatására kialakuló üzemállapotot szemlélteti. A kompresszor 10-es kimeneti pontjában a gáz kilépő hőmérséklete 40 o C-os, vagyis lényegesen nagyobb az 5 oC-os talajhőmérsékletnél. A meleg gáz hatására a 10-4 csomópontok között érzékelhetően megnőtt az áramlási ellenállás. Látható továbbá, hogy a 10-8-4 DN 600 névleges átmérőjű vezetéken kisebb mértékű a hőmérsékletcsökkenés, mint a 10-9-4 DN 400 névleges átmérőjű távvezetéken. Látszólag ellentmondásos, hogy a 4-es csomópontban 12,8 oC-os gázhőmérséklet alakult ki, holott a 9-es csomópontban már csak 12,5 oC a hőmérséklet. Valójában a 4es csomópontban különböző hőmérsékletű gázáramok keverednek A 8-as csomópont felől érkező 313 103 m3/h gázáramnak a legnagyobb a hőmérséklete. Ezzel keveredik a 9-es csomópont felől érkező 107 103 m3/h-ás, a talajhőmérsékletnél kismértékben nagyobb hőmérsékletű, és a

3-as csomópont felől 127 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE érkező 83 103 m3/h-ás talajhőmérsékletű gázáram. A kevert gáz hőmérséklete az ábrán látható 12,8 oC- as érték. 3.3-6 ábra 6 változat A számítások alapján megállapítható, hogy a 10-es és 4-es csmópontok közötti 70 km-es távolságon nem csökkent a gáz hőmérséklete talajhőmérsékletre, és nem elhanyagolható áramlási ellenállás-többletet okozott. A tényleges hidraulikai viszonyokat tehát pontosabban közelíti egy olyan számítási eljárás, amely a hőmérsékletváltozást nem hanyagolja el. 7. változat A változatban az 1-es és a 19-es betáplálási pontokban különböző a földgáz összetétele. A 19-es betáplálási pontban azonos a korábbi változatokban feltételezett összetétellel, az 1-es csomópontban viszont 0,69 a relativ gázsűrűség és 16% az inerttartalom. Ennek megfelelően a Wobbe-szám csak 38,5 MJ/m3 A keveredés a 4es csomópontban megy végbe

és eredménye a 0,61-es relatív sűrűségű, 52,8 MJ/m3 Wobbe-számú és 2,26 % inerttartalmú kevert földgáz. Az áramlási viszonyoknak megfelelően a legrosszabb minőségű gáz áramlik az 1-4 távvezetéken, kevert gázt kapnak a 4-7 távvezetékről ellátott fogyasztók és 128 Mintapéldák a hidraulikai rendszertervezéshez részben a 13-as csomópontból ellátott fogyasztó. A hálózat többi részén jóminőségű földgáz áramlik. Ilyen egyszerű esetben is négy különböző összetételű földgáz forgalmazásával kell számolni. 3.3-7 ábra 7 változat Azoknak a távvezetékeknek, amelyekben a bázisösszetételtől eltérő minőségű földgáz áramlik, más lesz az áramlási ellenállása. A vizsgált esetben az 1-4 csomópontok között nőtt az áramlási ellenállás és kismértékben csökkent a gázáram. Az ábráról látható, hogy amennyiben az 1-es csomóponton betáplált gáz inerttartalma nő, a mennyiség csökkeni fog. Ugyanakkor

a 19-es csomópontban jelentkezik az 1-es csomópontnál kiesett gázmennyiség. A mintapéldák alapján megállapítható, hogy viszonylag egyszerű struktúrájú hálózatoknál is előfordulhat, hogy egy-egy paraméter megváltozása az áramlási viszonyokat nehezen becsülhető módon befolyásolja. A kompresszornak és szabályozónak a különböző üzemmódjai jól szemléltették ezeknek az elemeknek a szerepét a szimuláció során. Látható volt az azonos hosszúságú, de eltérő átmérőjű távvezetékek hidraulikai együttműködése is. A számszerű eredmények nagyságrendi tájékoztatást adtak a hidraulikai szimulációval ismerkedők számára. A mintapéldák segítségével fel lehett mérni a nem-izotermikus áramlásnak és az eltérő gázösszetételnek a hatását. 129 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.4 Szilárdsági méretezés A távvezetékek szilárdsági méretezésének általános szempontjait az alábbiak szerint lehet összefoglalni:

• A szállítóvezetéket úgy kell méretezni, hogy a tervezési nyomással, mint maximális üzemnyomással lehatárolt nyomástartományban biztonságosan üzemeltethető legyen. A szabadtéri elhelyezésű berendezések és föld alatti vezetékszakaszok méretezési hőmérsékletét -20 oC és +80 oC-nak kell venni abban az esetben, ha a technológiából adódóan e tartományon kívüli hőmérséklet nem keletkezhet. • A szállítóvezetéket acélcsőből kell megépíteni. A szállítóvezetéki csövek anyagát, méretét és minőségét a szállítás jellemzőinek (a szállított közeg anyagának, halmazállapotának, nyomásának, hőmérsékletének, korrozív tulajdonságának stb.) és az igénybevételi módoknak megfelelően kell megválasztani. • Gázszállító vezeték tervezési nyomása a vezetékhossz és a terep magassági viszonyaitól függetlenül az egész vezetékre azonosnak tekintendő, és nem lehet kisebb, mint a rendszer bármelyik

szakaszára számítható legnagyobb üzemi nyomás. • Cseppfolyós szénhidrogén szállítóvezeték tervezési nyomása a vezetékhossz és a terep magassági viszonyai függvényében változó lehet. A szállítóvezeték adott szakaszának tervezési nyomása azonban nem lehet kisebb, mint a szállító rendszer ezen szakaszán számítható legnagyobb üzemnyomás és a geodetikus viszonyokból adódó nyomás előjeles összege. Az adott szakasz határait a tervezés során kell megállapítani A szállítóvezetéket dinamikai igénybevételre és a nyomvonal környezetére (biztonsági övezet) is figyelemmel, szilárdságilag méretezni kell. A méretezésre, valamint a biztonsági tényezőkre a vonatkozó szabvány előírásain túlmenően a gáz és kőolajüzemi létesítmények biztonsági övezetéről szóló előírásokat is alkalmazni kell. Megfelelő minőségű passzív korrózióvédelem, valamint katódos, vagy azzal egyenértékű aktív korrózióvédelem

alkalmazása esetén a méretezés során a külső korróziós hatások figyelmen kívül hagyhatók. A szállítóvezetékek belső korróziójával a szállított közeg korróziós tulajdonságainak függvényében kell számolni, vagy a szállítóvezeték belső felületének a korrózióvédelmét kell biztosítani. A csőtávvezetékek szilárdsági méretezését az érvényes tervezési előírásban vagy szabványban megadott méretezési nyomásra és hőmérsékletre kell elvégezni. Ha a csővezeték falának tényleges hőmérséklete üzemelés közben 0.50 oC között változik, akkor tervezési hőmérsékletnek 20 oC-ot kell venni. Ha 0 oC-nál kisebb hőmérséklet is kialakulhat, akkor ezt a csőanyag kiválasztásánál kell figyelembe venni. Ha a tényleges falhőmérséklet 50 oC-nál nagyobb is lehet, akkor a csőanyag szilárdsági jellemzőt interpolálással erre a tervezési hőmérsékletre kell meghatározni. A méretezési nyomás egyenlő, vagy nagyobb

a fentiekben említett tervezési nyomásnál. Sikeres kivitelezés után a tervezési nyomás lesz a csővezeték engedélyezett (maximális) üzemnyomása. Üzemi nyomás az a legnagyobb belső vagy külső túlnyomás, amely a csővezeték normális üzemvitele közben keletkezik, figyelembe véve az üzemszerű nyomás-lökéseket, az áramlási ellenállás leküzdéséhez szükséges nyomástöbbletet és a szállított közeg hidrosztatikai nyomását. Földgázszállító távvezetékeket általában belső túlnyomásra kell méretezni. Kivételt 130 Szilárdsági méretezés képeznek a tenger alatti csővezetékek, amelyeknél a tengervíz hidrosztatikus nyomása külső túlnyomásként jelentkezik. A szilárdsági méretezés végeredménye a falvastagság, amely annak a függvénye, hogy a tervezési előírás a cső falában mekkora gyűrűfeszültséget enged meg. 3.4-1 ábra Erőhatások belső túlnyomás esetén A 3.4-1 ábrán látható L hosszúságú,

átmérője mentén felmetszett csődarabra felírható, hogy a belső felületre ható nyomóerő és a két s*L falmetszeten ható feszültségek egymással egyensúlyban vannak: 2sσL = pd i L (3.4-1) A nyomóerőnek a vizsgált felületre merőleges összetevőjét az alábbi módon lehet meghatározni: π π 0 0 Fp = ∫ Lp sin αds = ∫ Lp sin αrdα = 2rpL A falvastagságot kifejezve az alábbi összefüggést kapjuk: s= pd i 2σ (3.4-2) A képlet szerint a csővezeték falvastagsága egyenesen arányos a tervezési nyomással és az átmérővel, és fordítottan arányos a szilárdsági jellemzővel. Az összefüggést Barlow egyenletnek, vagy a mérnöki gyakorlatban kazánformulának nevezik. A korszerűbb méretezési formulák általában a középső szálra felírható redukált feszültséget tekintik mérvadónak. Ennek megfelelően a (34-1) egyenlet az alábbi formában írható fel: s  2sσL = p d o − 2  L 2  (3.4-3) vagy di belső

átmérővel felírva s  2sσL = p d i + 2  L 2  (3.4-4) 131 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE A (3.4-3) egyenletből kifejezve a falvastagságot, a (34-2) egyenletnél pontosabb összefüggést kapunk. s= pd o 2σ + p (3.4-5) vagy hasonló módon (3.4-4) egyenletből s= pd i 2σ − p (3.4-6) A csővezeték biztonságos üzemeltetése érdekében a tervezési nyomás, azaz a maximális üzemnyomás esetén is a csővezeték falában a folyáshatárnál lényegesen kisebb feszültség engedhető csak meg. A névleges megengedett feszültség a biztonsági tényezővel korrigált érték. fm = R eHt nT (3.4-7) ahol ReHt - a legkisebb felső folyáshatár a méretezési hőmérsékleten N/mm2; nT a folyáshatárhoz tartozó biztonsági tényező, irányadó értéke 1,5. A szilárdságilag szükséges s′ falvastagság számítására szolgáló összefüggésben további tényezőként a hegesztési varratok megbízhatóságát is figyelembe veszik s′ =

pd i 2f m v e − p (3.4-8) ha a belső átmérő ismert, és s′ = pd o 2f m v e + p (3.4-9) ha a külső átmérő ismert. Mindkét képletben az fm névleges megengedett feszültségnek a mértékegysége N/mm2, a p belső túlnyomásé MPa. A falvastagság és az átmérő mértékegysége azonos, célszerűen mm. A (3.4-8) és (34-9) képletben szereplő ve szilárdsági tényező értéke varrat nélküli acélcső esetén ve =1, hosszvarratos, illetve spirálhegesztett cső esetén pedig a következő: Hosszvarratos csőnél Spirálhegesztett csőnél Gépi hegesztés esetén Kézi hegesztés esetén 0,85-1,0 0,95 0,8-0,95 0,9-1,0 A szilárdságilag szükséges falvastagságból pótlékok hozzáadásával adódik a tényleges falvastagság: s = s′ + c1 + c2 (3.4-10) 132 Szilárdsági méretezés c1 a szállított közeg korróziós és eróziós hatása miatt figyelembe vehető pótlék, c2 pedig az acél csővezeték falvastagságának negatív tűrése

miatt figyelembe vehető pótlék. Az előzőek szerinti méretezési eljárás abban az esetben használható, ha 1< do ≤ 1,7 di Ismétlődő nyomásterhelés esetén a szilárdságilag szükséges falvastagságot az alábbi összefüggéssel lehet meghatározni: do s′ = 2 f m,N (3.4-11) K (p max − p min ) −1 ahol fm,N a tervezett N terhelésismétlődésre megengedett feszültség, p max és pmin pedig az ismétlődő nyomásváltozások legnagyobb és legkisebb értéke. A K feszültségnövekedési tényező a hegesztés és az alakhibák okozta kifáradási teherbíráscsökkenést jellemzi. fm,N értékét a szabvány 1 és 3 lapjában adott módon kell meghatározni. A falvastagság pótlékokat a (34-10) összefüggésnél elmondottak szerint kell számításba venni. A külső túlnyomással terhelt csővezeték szilárdsági méretezését rugalmas horpadásra, illetve képlékeny alakváltozásra lehet elvégezni. Mivel műtárgykeresztezéseknél a

védőcsöveket külső túlnyomás terheli, ezeket rugalmas horpadásra kell méretezni. Ilyen esetben a megengedhető külső túlnyomás az alábbi összefüggésből számítható: pE = 2,2 E t d nU    so  3  d d  max  1;0,82 L so   (3.4-12) ahol pE rugalmas horpadásra megengedhető külső túlnyomás MPa; Et a csőanyag rugalmassági modulusa a méretezési hőmérsékleten N/mm2; nU - biztonsági tényező stabilitásra; da csővezeték középátmérője (do-s) mm; so a szilárdságilag rendelkezésre álló falvastagság mm; Lmerevítetlen csőhossz mm; Mértékadó külső terhelésnek közút keresztezésénél 9,6 104 N/m2, vasút keresztezésénél pedig 14,7 104 N/m2 értéket lehet venni. Az nU biztonsági tényező értéke üzemi körülményekre 2,4; L a merevítőgyűrűk közötti távolság. Nem szükségesek merevítőgyűrűk, ha a p külső túlnyomásra fennáll az alábbi egyenlőtlenség: 133 GÁZTÁVVEZETÉKEK

TERVEZÉSE p≤ 2,2 E t d nU    so  (3.4-13) 3 A tényleges falvastagságot a szilárdságilag szükséges falvastagság és az egyéb szempontok alapján becsült falvastagság pótlékok összege adja meg. Hangsúlyozni kell azt is, hogy a csővezetékek biztonságos üzemeltetésének csak szükséges előfeltétele a szabvány szerinti csőfalvastagság. A szabványos vezetékcsövek acél-anyagának szilárdsági jellemzői a 3.4-1 táblázatban láthatók: 3.4-1 táblázat Vezetékcsövek szilárdsági jellemzői Anyag jele StE.2107 StE.2407 StE.2907 StE.3207 X 42 X 46 X 52 X 56 X 60 X 65 X 70 X 80 Folyáshatár [N/mm2] 210 240 290 320 290 317 359 386 414 448 483 552 Szakítószilárdság [N/mm2] 320 440 370.490 420.540 460.580 414 434 469 498 517 551 565 599 Tapasztalati tény, hogy egy csővezeték létesítési költségének 50-55 %-át a csőár alkotja, ezért a költségbecsléshez célszerű a csővezeték tömegét meghatározni. Adott L

hosszúságú csőszakasz Mp tömegét a csőfal térfogatának és az acél ρst sűrűségének a szorzatából lehet számítani: Mp = π 2 ( d o − d i2 )Lρ st 4 (3.4-14) Az összefüggés más formában is felírható: s s   M p = π d i + 2 sLρ st = π d o − 2 sLρ st 2 2   (3.4-15) 3.4-1 Mintapélda: Határozza meg egy DN 600 névleges átmérőjű, és PN 80 bar névleges nyomású csőtávvezeték falvastagságát 1,5-ös biztonsági tényező figyelembe vételével! Megnevezés A csővezeték külső átmérője Névleges nyomás Érték Mértékegység 609,6 mm 8,0 MPa 134 Szilárdsági méretezés 414 N/mm2 1,5 0,95 1 mm - Az acél folyáshatára (X60) Biztonsági tényező Szilárdsági tényező Korróziós és eróziós pótlék (c1) Falvastagság tűrési pótlék (c2) A szilárdságilag szükséges falvastagság (3.4-9) szerint számítható: s’ = 8,0 * 609,6 = 9,0 mm  414  2*  * 0,95 + 8,0  1,5

 Figyelembe véve (3.4-10) szerinti pótlékokat: s=9,0+1,0+0,0=10,0 mm A legközelebbi szabványos falvastagság 10,3 mm. 3.4-2 Mintapélda: Határozza meg a 34-1 mintapélda szerinti csővezeték 90 km hosszú szakaszának a tömegét és a cső árát! Megnevezés Ért ék A csővezeték acél anyagának a sűrűsége Az acél folyáshatára (X60) A csőanyag fajlagos ára (X60) Mérté kegység 7,80 t/m3 414 N/mm2 1000 USD/t A csőszakasz tömege a (3.4-15) összefüggésbe történő behelyettesítés után M p = 3,14 * 90 1000 7,8 10,3 (609,6 − 10,3) = 13613 t 1000 1000 és Kp = 13613*1000 = 13613000 USD = 13,61 millió USD 3.4-3 Mintapélda: Határozza meg a 34-1 mintapélda szerinti csővezeték 90 km hosszú szakaszának a tömegét és a cső árát X70-es anyagminőség esetén! Megnevezés Az acél folyáshatára (X70) A csőanyag fajlagos ára (X60) Érték Mértékegység 483 N/mm2 1030 USD/t A szilárdságilag szükséges falvastagság (3.4-9) szerint

számítható: s’ = 8,0 * 609,6 = 7,8 mm  483  2*  * 0,95 + 8,0  1,5  135 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE Figyelembe véve (3.4-10) szerinti pótlékokat: s = 7,8+1,0+0,0 = 8,8 mm A legközelebbi szabványos falvastagság 9,5 mm. A csőszakasz tömege a (3.4-15) összefüggésbe történő behelyettesítés után M p = 3,14 * 90 1000 7,8 9,5 (609,6 − 9,5) = 12573 t 1000 1000 és Kp = 12573*1030 = 12950000 USD = 12,95 millió USD A 3.4-2 és 34-3 mintapéldák eredményeinek az összehasonlításából látható, hogy a csővezeték ára nem nőtt, hanem csökkent abban az esetben, ha jobb minőségű acélból készült csőveket használtak. Biztonsági övezet Magyarországon törvény (Bányatörvény 32§.) írja elő a gáz- és olajipari létesítményeknél biztonsági övezet létesítését. A biztonsági övezetnek kettős szerepe van. Egyfelől megvédi a gázipari létesítményt a káros külső befolyásoktól, másfelől óvja az

állampolgárokat, valamint a köz- és magántulajdont a gázipari létesítmény esetleges káros hatásaitól. A törvény végrehajtását szolgáló miniszteri rendelet kimondja, hogy a szállítóvezeték biztonsági övezetét a vezeték mindkét oldalán annak tengelyétől kell mérni. A szállítóvezeték biztonsági övezetén belül tilos: • minden építési tevékenység, • a tűzrakás, illetve anyagok égetése (pl. tarlóégetés), • bányaművelés, • a vezeték állagát veszélyeztető maró- és tűzveszélyes anyagok kiöntése, kiszórása, • zagytér létesítése, • robbantás, • 15-15 m távolságon belül árasztásos öntözés, rizstelep, halastó, víztározó létesítése, • 5-5 m távolságon belül fák ültetése, szőlő és egyéb kordonok elhelyezése, 50 cm-nél mélyebb talajművelés, anyagok állandó, vagy ideiglenes tárolása, • 3-3 m távolságon belül bokrok és cserjék (egres, ribizke, szőlő, stb.) ültetése. A

gázszállító vezetékek biztonsági övezetének nagysága a 3.4-2 táblázatban látható. A táblázathoz tartozó kiegészítő megjegyzések az alábbiak: a/ Védőcsőbe, valamint föld felett csak 1,7 és annál nagyobb biztonsági tényezőjű vezeték helyezhető el; b/ Védőcső alkalmazásával a biztonsági övezet a felére csökkenthető, de nem lehet kisebb 5 m-nél, c/ Lakott területen a szállítóvezeték a táblázat szerinti 10 m-nél kisebb biztonsági övezettel csak akkor vezethető, ha olyan aktív korrózióvédelemmel van 136 Irányadó nemzetközi előírások ellátva, amely a vezeték minden pontján negatívabb potenciált biztosít a környező talajnál. A biztonsági övezet terjedelmének megfelelő földterületre a csővezeték üzemeltetőjét szolgalmi jog illeti meg, amelyet az illetékes földhivatalban be kell jegyeztetni. A szolgalmi jog alapján az ingatlan tulajdonosa köteles biztosítani az üzemeltető vagy meghatalmazottja

részére a csővezeték nyomvonalának ellenőrzését, üzemzavar esetén az elhárításhoz szükséges gépekkel történő felvonulást. 3.4-2 táblázat A gázszállító vezetékek biztonsági övezetének a nagysága Vezetékátmérő [mm] 200-ig 201-400 401-600 601-800 801-től 3.5 Üzemnyomás [bar] 40-ig 41-64 65-től 40-ig 41-64 65-től 40-ig 41-64 65-től 40-ig 41-64 65-től 40-ig 41-64 65-től 1,4 16 20 22 23 28 30 28 35 38 32 42 46 40 50 55 Biztonsági tényező 1,7 2,0 12 8 15 10 17 11 16 11 20 14 22 15 20 14 25 18 28 20 24 18 30 22 33 24 28 20 35 25 38 28 2,2 5 5 6 7 8 9 8 10 11 10 12 13 12 15 16 Irányadó nemzetközi előírások A csővezeték szilárdsági méretezésének nemzetközi gyakorlatában a falvastagság meghatározására szolgáló elméleti alapok és számítási összefüggések azonosak. A biztonság értelmezésében, és az erre épülő tervezési feltételrendszerben azonban már nem egységes a kép. Az iparilag fejlett országokban a

beépítési- és a népsűrűségtől függő területi kategóriákat definiálnak, ezekhez rendelik hozzá a csővezeték biztonságosnak ítélt feszültségi állapotát. A biztonsági tényező helyett annak reciprokát, az ún tervezési faktort használják. A tervezési faktort a megengedhető feszültség és a folyáshatár hányadosaként értelmezik. Általános gyakorlat az is, miszerint előírják a minimális falvastagságot. Szigorú szabályok szerint gyűjtik a vezetéksérülések adatait, és ezek elemzése szolgáltat alapot a tervezési előírások rendszeres időközönként történő felülvizsgálatához. A továbbiakban két irányadónak tekinthető nemzetközi előírás és egy összehasonlító tanulmány alapján tekintjük át a legfontosabb kérdéseket: • Gas Transmission and Distribution Piping Systems, ASME B31.8, 1999 Edition • Petroleum and natural gas industries – Pipeline transportation systems, ISO 13623, International Standard, First

Edition, 2000-04-15 • Evaluation of Pipeline Design Factors GRI 00/0076 Az ASME B31.8 szárazföldi (on-shore) és tengeri (off-shore) földgázszállító távvezetékekre, továbbá földgázelosztó vezetékekre alkalmazható. Az ISO 13623 szabvány érvényességi köre a szállított közeg szempontjából szélesebb az előzőnél, 137 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE mivel nem-éghető, éghető, mérgező gázokat, valamint veszélyes folyadékokat szállító csővezetékekre egyaránt alkalmazható szabályokat tartalmaz. Ez utóbbi szabványban a szállított közegre az alábbi kategóriákat adták meg: 3.5-1 táblázat A szállított közeg kategóriái az ISO 13623 szerint Kategória Leírás A Tipikusan nem éghető vízbázisú fluidumok B Éghető és/vagy mérgező fluidumok, amelyek folyékony halmazállapotúak a környezeti hőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson. Ide sorolható például a kőolaj, továbbá a kőolajszármazékok. Éghető és

mérgező fluidumnak tekinthető például a metanol is. C Nem éghető fluidumok, amelyek nem mérgező gázok a környezeti hőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson. Ide sorolható például a nitrogén, a szén-dioxid, az argon és a levegő. D Nem mérgező, egyfázisú földgáz. E Éghető és/vagy mérgező fluidumok, amelyek gáz halmazállapotúak a környezeti hőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson. Ide sorolható például a hidrogén, az etán, az etilén, a propán-bután, a gazolin, az ammónia és a klór. A szabvány gerincét az általános szabályok alkotják, de az egyes fejezetekben megadja azokat a szigorításokat, amelyek a veszélyesebb közeg szállítása esetén érvényesek. A környezeti kockázati tényezők figyelembe vétele A nemzetközi gyakorlatban a kockázati tényezők figyelembe vétele a csővezeték nyomvonalát körülvevő területek különböző kategóriába sorolásával történik. Minél nagyobb kockázatú egy terület,

annál kisebb tervezési faktort engednek meg. A tervezési faktor a hazai gyakorlatban alkalmazott biztonsági tényezőnek a reciproka, amely megadja, hogy a csővezeték maximális engedélyezett üzemnyomásán (MAOP) a csővezetékben legfeljebb mekkora gyűrűfeszültség ébredhet. Az ASME B31.8-ban definiált területi kategóriák leírása a 35-2 táblázatban található: 3.5-2 táblázat Területi kategóriák definíciója a B318 szerint Terület B31.8/1-es kategória B31.8/2-es kategória B31.8/3-as kategória B31.8/4-es kategória Leírás Bármely 1,6 km-es (1 mérföldes) szakaszon 10-nél kevesebb lakóépület található. Ide sorolhatók a kopár területek, sivatagok, hegyvidéki területek, legelők, mezőgazdasági művelés alatt álló területek és a ritkán lakott területek. Bármely 1,6 km-es (1 mérföldes) szakaszon 10-nél több, de 46-nál kevesebb lakóépület található. Ide sorolhatók a közepes népsűrűségű területek, úgy mint az

agglomerációs területek, az ipari övezetek, farmok stb. Bármely 1,6 km-es (1 mérföldes) szakaszon 46-nál több lakóépület található. Ide sorolhatók a külvárosi területek, bevásárló központok, lakóparkok, ipari övezetek és egyéb sűrűn lakott területek, amelyek nem felelnek meg a 4-es kategória feltételeinek. Ezen a területen többemeletes épületek vannak túlsúlyban, nagyforgalmú utak találhatók, és gyakoriak a föld alatti létesítmények. 138 Irányadó nemzetközi előírások A terület minősítésénél a csővezeték tengelyvonalától számított 400-400 m-es (¼ - ¼ mérföldes) sávot veszik figyelembe. Amennyiben a vizsgált területen templom, iskola, kórház stb. található, kiegészítő biztonsági megfontolásokat lehet tenni, illetve a területet eggyel magasabb kockázatú kategóriába sorolják. Az ISO 13623 nemzetközi szabvány szerinti területi kategóriák leírása a 3.5-3 táblázatban található. 3.5-3

táblázat Területi kategóriák definíciója az ISO 13623 szerint Terület Leírás ISO 13623/1-es Olyan terület, ahol emberi tevékenységre csak elvétve lehet számítani, és kategória nincs állandó emberi tartózkodásra szolgáló épület. Ide sorolhatók például a sivatagok. ISO 13623/2-es Olyan terület, amelyen 50 fő/km2-nél kisebb a népsűrűség. Ide sorolhatók kategória például a terméketlen, kopár területek, a legelők, mezőgazdasági művelés alatt álló területek és egyéb ritkán lakott területek. ISO 13623/3-as Olyan terület, amelyen 50 fő/km2-nél nagyobb, de 250 fő/km2-nél kisebb a kategória népsűrűség. Jellemzőek a többlakásos épületek, az 50-nél kevesebb személy tartózkodására szolgáló szállodák, irodaépületek és ipari üzemek. Ide sorolhatók például a közepes népsűrűségű területek, a nagyvárosok körül lévő agglomerációs területek, és a farmergazdaságok. ISO 13623/4-es Olyan terület, amelyen

250 fő/km2-nél nagyobb a népsűrűség. Ide sorolkategória hatók például a külvárosi területek, lakóparkok, ipari övezetek és egyéb olyan területek, amelyek nem felelnek meg az 5-ös kategória feltételeinek. ISO 13623/5-ös Ezen a területen többemeletes épületek vannak túlsúlyban, nagyforgalmú kategória utak találhatók, és gyakoriak a föld alatti létesítmények. A terület minősítésénél – a B31.8 előírásaihoz hasonlóan - a csővezeték tengelyvonalától számított 400 – 400 m-es sávot véletlenszerűen kiválasztott 1,5 kmes hosszban veszik figyelembe. A szabvány részletesen megadja a módszertani szabályokat, és felhívja a figyelmet a jövőbeni változások mérlegelésére is, de számszerűsíthető szigorításokat nem tesz. A területi kategóriák alkalmazásával a környezet és a csővezeték kölcsönhatását biztonsági szempontból differenciáltan lehet kezelni. A csővezeték nyomvonala mentén nem tekintik végig

azonosnak a kockázatot, hanem szakaszról szakaszra határozzák meg a szükséges és elégséges biztonságot. Biztonsági tényező A csővezeték falvastagságának meghatározásánál már szóltunk arról, hogy a tervező a biztonsági tényező, illetve a tervezési faktor segítségével tudja befolyásolni a megengedett feszültséget a csővezeték falában. Minél nagyobb a biztonsági tényező, annál nagyobb lesz a falvastagság, és annál kisebb kockázatot fog jelenteni a csőtávvezeték a környezetre nézve. Természetesen a biztonságnak ára van, a nagyobb falvastagság a létesítési költségek növekedését eredményezi. A hivatkozott amerikai és európai tervezési előírásokban a jellemző kockázatra épülő biztonsági filozófiának megfelelően a tervezési faktor, illetve a boztonsági tényező a területi kategóriáktól függ. Az előírásokban megadott feltételrendszer a 35-4 és a 35-5 táblázatban látható A hivatkozott külföldi

előírások biztonsági övezetet nem definiálnak abban az értelemben, ahogy a magyar jogi szabályozás használja. A csővezeték nyomvonala fölötti földsávot, mint felügyeleti zónát értelmezik, ahol a csövezeték üzemeltetőjének joga van ellenőrzési tevékenységet folytatni, és üzemzavar esetén gépekkel felvonulni a javítás érdekében. A felügyeleti zóna ismert angol neve a „right of way” (ROW) 139 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.5-4 táblázat Tervezési faktor az ASME B318 szerint Létesítmény 1 Csővezetékek 0,80 (1,2) Keresztezések védőcső nélkül - magánutak 0,80 (1,25) - alsóbbrendű közutak 0,60 (1,70) -főutak, autóutak, vasutak 0,60 (1,70) Keresztezések védőcső alkalmazásával - magánutak 0,80 (1,25) - alsóbbrendű közutak 0,72 (1,40) -főutak, autóutak, vasutak 0,72 (1,40) Párhuzamos megközelítések - magánutak 0,80 (1,25) - alsóbbrendű közutak 0,80 (1,25) -főutak, autóutak, vasutak 0,60 (1,70) Speciális

létesítmények 0,60 (1,70) Csővezeték csőhídon 0,60 (1,70) Kompresszorállomások 0,50 csővezetékei (2,00) Területi kategória 1 2 3 0,72 (1,3) 0,60 (1,3) 0,50 (1,5) 4 0,40 (1,8) 0,72 (1,40) 0,60 (1,70) 0,60 (1,70) 0,60 (1,70) 0,60 (1,7) 0,50 (2,00) 0,50 (2,50) 0,50 (2,0) 0,50 (2,00) 0,40 (2,50) 0,40 (2,50) 0,40 (2,50) 0,72 (1,40) 0,72 (1,40) 0,72 (1,40) 0,60 (1,70) 0,60 (1,70) 0,50 (2,00) 0,50 (2,50) 0,50 (2,00) 0,50 (2,00) 0,40 (2,50) 0,40 (2,50) 0,40 (2,50) 0,72 (1,40) 0,72 (1,40) 0,60 (1,70) 0,60 (1,70) 0,60 (1,70) 0,50 (2,00) 0,60 (1,70) 0,60 (1,70) 0,60 (1,70) 0,60 (1,70) 0,60 (1,70) 0,50 (2,00) 0,50 (2,50) 0,50 (2,00) 0,50 (2,00) 0,50 (2,00) 0,50 (2,00) 0,50 (2,00) 0,40 (2,50) 0,40 (2,50) 0,40 (2,50) 0,40 (2,50) 0,40 (2,50) 0,40 (2,50) Megjegyzés: a zárójelben lévő számok a hazai értelmezés szerinti biztonsági tényezőt jelentik. 3.5-5 táblázat Tervezési faktor az ISO 13623 szerint Szállított közeg Nyomvonali részek Általános szakasz

D E 1 1 0,83 0,77 (1,2) (1,3) Keresztezések és párhuzamos megközelítések - alsóbbrendű utak 0,77 0,77 (1,3) (1,3) -főutak, vasutak, csatornák, 0,67 0,67 folyók, árterek és tavak (1,5) (1,5) Görénykamrák és nyersgáz 0,67 0,67 fogadó létesítmények (1,5) (1,5) Technológiai állomások és 0,67 0,67 terminálok csővezetékei (1,5) (1,5) Speciális létesítmények pl. 0,67 0,67 csővezeték csőhídon (1,5) (1,5) D és E 2 0,77 (1,3) 3 0,67 (1,5) 4 0,55 (1,8) 5 0,45 (2,2) 0,77 (1,3) 0,67 (1,5) 0,67 (1,5) 0,67 (1,5) 0,67 (1,5) 0,67 (1,5) 0,67 (1,5) 0,67 (1,5) 0,67 (1,5) 0,67 (1,5) 0,55 (1,8) 0,55 (1,5) 0,55 (1,5) 0,55 (1,5) 0,55 (1,5) 0,45 (2,2) 0,45 (2,2) 0,45 (2,2) 0,45 (2,2) 0,45 (2,2) Megjegyzés: a zárójelben lévő számok a hazai értelmezés szerinti biztonsági tényezőt jelentik. 140 Irányadó nemzetközi előírások Takarási mélység A csővezetékek takarása, azaz a csővezeték felső alkotója és a felszín közötti távolság

nem lehet kisebb a 3.5-6 és 35-7 táblázatokban szereplő értékeknél 3.5-6 táblázat Csővezetékek legkisebb takarása az ASME B318 szerint A fektetés helye 1-es területi kategória 2-es területi kategória 3-as és 4-es területi kategória Utak és vasutak keresztezésénél Normál talajnál 0,610 m (24 in.) 0,762 m (30 in.) 0,762 m (30 in.) 0,762 m (36 in.) Sziklás talajnál D < DN 500 D > DN 500 0,305 m (12 in.) 0,457 m (18 in) 0,457 m (18 in.) 0,457 m (18 in) 0,610 m (24 in.) 0,610 m (24 in) 0,610 m (24 in.) 0,610 m (24 in) Olyan helyeken, ahol felszíni talajerózióval kell számolni, vagy például tervezett út-, vasútépítés miatt tereprendezés várható, illetve minden egyéb, a csővezeték takarását befolyásoló ok előre látható, a táblázatban szereplő értékeknél nagyobb takarással járulékos védelmet kell biztosítani. 3.5-7 táblázat Csővezetékek legkisebb takarása az ISO 13623 szerint A fektetés helye Takarási mélység

Olyan terület, ahol emberi tevékenységre csak elvétve lehet számítani Mezőgazdasági vagy kertészeti terület(1) Csatornák, folyók(2) Utak és vasutak(3) Lakóterület, ipari-, kereskedelmi övezet Sziklás talaj esetén(4) (1) A takarás nem lehet kisebb, mint a normál művelési mélység (2) A takarást a legkisebb előrelátható fenékszinttől kell számítani (3) A takarást a vízelvezető árok aljától kell számítani (4) A csővezeték felső alkotója legalább 0,15 m legyen a sziklás felszín alatt (m) 0,8 0,8 1,2 1,2 1,2 0,5 Keresztezések A B31.8 szabvány által a közutak és vasutak keresztezésére megadott tervezési faktort és takarási mélységet az 3.5-4 és 35-6 táblázatok tartalmazzák A föld alatti csőtávvezeték minimális megközelítési távolságát 0,15 m-ben (6 in.) rögzíti Amennyiben ez nem tartható, védőcső alkalmazásával, áthidalással vagy szigetelő anyag alkalmazásával kell a védelmet biztosítani. Közutak

keresztezésénél az ISO 13623 szabvány a szállított közegtől függően megadja a tervezési faktor nagyságát, amelyet az 3.5-5 táblázat tartalmaz A 35-5 táblázat szerinti tervezési faktort és a 3.5-7 táblázat szerinti takarási mélységet, mint minimális előírást főutaknál a szilárd burkolat szélétől mért 10 m, alsóbbrendű utaknál 5 m távolságig kell alkalmazni. Vasutak keresztezésénél hasonlóan az előzőhöz, az 3.5-5 táblázat szerinti tervezési faktort, és az 3.5-7 táblázat szerinti takarási mélységet, mint minimális előírást kell alkalmazni a vasúti pálya oldalsó határától számított 5 m távolságig. Ha az oldalsó határ nincs definiálva, a síntől számított 10 m távolságot kell alapul venni. A függőleges távolság a sín és a csővezeték között minimálisan 1,4 m, fúrt vagy alagutas keresztezésnél 1,8 m legyen. 141 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.5-1ábra Csővezetékek keresztezése Csővezetékek

és kábelek keresztezésénél a minimális követelmény a fizikai érintkezés elkerülése. Az elválasztáshoz szükség esetén „matrac” vagy egyéb anyagok is használhatók (lásd ASME B31.8 695 fejezet) A későbbi javításokhoz szükséges földmunkák biztonságos elvégzése miatt ajánlott a föld alatti létesítmények között legalább 0,3 m távolságot biztosítani (lásd ASME B31.8 1063 fejezet) Védőcső alkalmazását kerülni kell, ahol csak lehetséges (lásd ASME B31.8 6.97 fejezet) Egyéb előírások Az ISO 13623 és az ASME B31.8 szabvány egyaránt differenciáltan kezelik a próbanyomás értékét is. A legnagyobb kockázatú területeknél a próbanyomás értékének 1,25*ptervezési helyett 1,4ptervezési alkalmazását írják elő. Az ISO 13623 szabvány mérgező gázokat szállító csővezeték esetén 100 %-os mértékű, azaz minden hegesztési varrat roncsolásmentes vizsgálatát írja elő. 3.5-8 táblázat Legkisebb névleges

falvastagság az ASME B318 szerint Névleges 1-es területi átmérő kategória 125 2,1 150 2,1 200 2,6 250 2,6 300 2,6 350 3,4 400 3,4 450 3,4 500 3,4 550-650 4,2 700-750 4,2 800-900 5,5 950-1050 6,4 Legkisebb névleges falvastagság, mm Kivitelező által készített kiegészítő létesítmények Minden cső 1-es területi 2-es területi 3-as, 4-es területi a kompresszorkategória kategória kategória állomásokon 3,2 3,2 3,2 6,4 3,4 3,4 4,0 6,4 3,4 3,4 4,4 6,4 4,2 4,2 4,8 6,4 4,2 4,2 5,2 6,4 4,2 4,2 5,3 6,4 4,2 4,2 5,6 6,4 4,8 4,8 6,4 6,4 4,8 4,8 6,4 6,4 4,8 4,8 6,4 6,4 6,4 6,4 7,1 7,1 6,4 6,4 7,9 7,9 7,9 7,9 9,5 9,5 142 Irányadó nemzetközi előírások A 3.5-8 táblázatban látható feltételrendszernek megfelelően az ASME B318 előírja a csővezetékek minimális falvastagságát. Anyagminőség és biztonság A 3.5-2 ábrán egy DN 400 névleges átmérőjű, 6,4 mm falvastagságú és 70 bar névleges üzemnyomású csővezeték esetén a különböző

tervezési faktorokhoz tartozó nyomások láthatók az anyagminőség függvényében. Az ábráról leolvasható, hogy minél nagyobb szilárdságú acél csővezetéket használnak, az egyes területi kategóriákhoz tartozó tervezési faktorok mellett annál nagyobb nyomások engedhetők meg. DN 400, falvastagság 6,4 mm, PN 70 bar 200 X42 X46 180 X52 X56 X60 X65 X70 X80 Nyomás [bar] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 200 250 300 350 400 450 500 550 600 2 Folyáshatás [N/mm ] 40% 50% 60% 72% 90% 100% 105% MAOP 1,25*MAOP 3.5-2 ábra Az anyagminőség szerepe a tervezésnél A folyáshatár 100 %-os, illetve 105 %-os értékének megfelelő nyomások a próbanyomás értékét jelentik. Az ábráról látható, hogy a megadott paraméterekkel rendelkező csővezetéket elegendő X 46-os acélból készíteni. Ennél nagyobb szilárdságú acél alkalmazása esetén kisebb falvastagság is elegendő. Speciális tervezési követelméyek A T-idomoknál a

leágazás méretétől függően görényvezető bordákat kell tervezni. A bordák nem hagyhatók el, ha a leágazás keresztmetszete nagyobb, mint a fővezeték keresztmetszetének 60 %-a. A tervezésnél tekintettel kell lenni arra, hogy a maximális sebességgel áramló gáz ne idézhessen elő rezgéseket. Folyók és vízfolyások keresztezésénél csak a DIN 30670 szerinti gyári KPE vagy PE extrudált szigetelésű, és mechanikai védelmet biztosító 3 mm vastag üvegszál erősítésű, műgyanta bevonattal ellátott acélcső tervezhető be. A talajmechanikai vizsgálati eredményektől függően kell meghatározni, és a terveb rögzíteni az extrudált szigetelés vastagságát, fajtáját, rétegszámát, és szükség esetén a cső pótlólagos mechanikai védelmét. Gyárilag előszigetelt csöveknél a hegesztési varratok szigetelésének legalább az eredeti szigeteléssel azonos minőségűnek kell lennie. A szigetelés minőségét a behúzás előtt

szigetelés átütés vizsgálattal elenőrizni 143 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE kell. A MOL tervezési követelményei szerint folyók és vízfolyások keresztezésénél a csőfal biztonsági tényezője minimálisan 2-es értékű legyen (MOL, 2003). Más nyomvonalas létesítmények keresztezési mélységének a meghatározásánál figyelembe kell venni a csőre ható külsö dinamikus és statikus terheléseket, továbbá a keresztezés helyén elvégzett talajmechanikai vizsgálati eredményeket. Amennyiben lehetséges a keresztezést védőcső nélkül kell tervezni A csőfal biztonsági tényezője ilyen esetben sem lehet kisebb 2-nél. 3.6 Nyomvonalterv A távvezeték-nyomvonal kitűzésének lépéseit Török nyomán foglaljuk össze (Vida, 1991). A kitűzésnél az alábbi szempontokat kell figyelembe venni: • az adott kezdő és végpont között a vezeték hosszúsága a lehető legrövidebb legyen, • a vezeték a legkedvezőbb topográfiájú területen

haladjon keresztül, • a vezeték a mezőgazdaságilag legértéktelenebb területeken haladjon és lehetőleg minimális művelhető területet vegyen igénybe, • a már meglévő létesítmények megközelítésénél vegye figyelembe a kötelező védőtávolságokat, műtárgyak (út, vasút stb.) keresztezésekor a vonatkozó előírásokat, • a nyomvonal mentén biztonsági övezetet lehessen kialakítani. A szállítóvezeték kitűzéséhez egyeztető tervet kell készíteni. Ennek a tervnek tartalmaznia kell a tervező, a beruházó adatait, a létesíteni kívánt szállítóvezeték műszaki leírását és rajzmellékleteit, az érintett területek tulajdonosainak és a tulajdonjogi határoknak tételes felsorolását, a fennálló tilalmakat és korlátozásokat M=1:25 000 méretarányú térképen. Az érdekeltekkel egyeztető eljárás keretében kell egyezségre jutni a nyomvonallal kapcsolatban. Az eljárás során biztosítani kell, hogy az érdekeltek a

tervezett nyomvonalat a helyszínen megtekinthessék, és mindazokat a kérdéseket, amelyek a dokumentáció alapján nem bírálhatók el, a helyszíni szemle során tisztázhassák (pl. kábel, közmű, egyéb föld alatti vezetékek keresztezési helyei, stb) A vezeték tartozékaként létesülő állomások területére, ha az mezőgazdasági rendeltetésű földterület igénybevételével jár, és ahhoz területfelhasználási engedély szükséges, úgy a területileg illetékes földhivataltól engedélyt kell kérni. A szállítóvezeték nyomvonalának egyeztetése után történhet a tervezett nyomvonal helyszíni kitűzése. A kitűzött nyomvonalat geodéziai mérési módszerekkel rögzíteni kell. A helyszíni egyeztetés és a nyomvonalkitűzés után kell a nyomvonaltervet elkészíteni. A nyomvonaltervnek tartalmaznia kell a távvezeték átnézeti térképét /M=1:25000/ és az un. távvezetéki hossz-szelvényt /M=1:10000/ A távvezetéki hossz-szelvény

tartalmazza mindazokat az információkat, amelyek a kivitelezéshez, az árokásáshoz, a csővezeték fektetéséhez, takarásához szükségesek. A csőtávvezetékek elhelyezésével kapcsolatban az alábbiakat kell figyelembe venni: • a szállítóvezetéket lehetőleg a föld felszíne alatt kell elhelyezni, a cső felső alkotójától mért legalább 1 m-es takarással; • a felszínen vezetett szállítóvezeték elhelyezését és védelmét a tervezés során kell meghatározni; 144 Nyomvonalterv • a szállítóvezeték elhelyézésénél biztosítani kell, hogy káros vagy veszélyes mértékű elmozdulás (pl. felúszás) ne következhessen be; • a terep- és talajviszonyok függvényében a talajerózió (lemosás, kimosás, stb.) elleni védelemről gondoskodni kell; • két vagy több párhuzamos szállítóvezeték esetén, ha különböző időpontban épülnek és a korábban épült vezeték/ek/ üzemel/nek/ a csövezetékeket egymástól az

építési körülmények figyelembevételével, de legalább 5 m távolságra kell elhelyezni. Egyidejűleg létesülő szállítóvezetékek esetében ez a távolság legalább 0,6 m legyen; • technológiai telephelyeken a távvezetékek fektetési mélysége, illetve két távvezeték távolsága (1 m és 5 m) olyan mértékig csökkenthető, ami nem veszélyezteti a vezetéképítést, üzemeltetést, karbantartást, valamint az üzemzavar elhárítást; • a szállítóvezeték tartozékát képező üzemviteli kábelt (légvezetéket) úgy kell elhelyezni, hogy mind a szállítóvezeték, mind az üzemviteli kábel sérthetetlensége (bármelyik javítása vagy cseréje esetén biztosítható legyen. Az üzemviteli kábelt a csővezeték felső alkotójánál mélyebben kell elhelyezni. A szállítóvezeték belterületen történő elhelyezése esetén: • a nyomvonal nem jelölhető ki azokon a területeken, ahol a kisebb nyomású gázelosztó vezeték létesítését is

tiltják a vonatkozó jogszabályok, • a szállítóvezeték időszakos felülvizsgálati helyeit és a felülvizsgálat módját a tervezés során kell meghatározni, • a szállítóvezeték nyomvonalát a vonatkozó jogszabály szerint meg kell jelölni. Amennyiben a környezet beépítettsége a jogszabály szerinti jelölést nem teszi lehetővé, a vezeték nyomvonalának megjelöléséről más módon (pl. jelzőtáblákkal) kell gondoskodni Szállítóvezetékek más nyomvonalas létesítménnyekkel való keresztezésére külön jogszabály vonatkozik. A szállító, leágazó és mezők közötti vezetékről az indítóállomástól az átadóállomásig, illetve az országhatárig távvezetéki térképet kell készíteni. A térképet az állami alaptérkép méretarányában (1:10 000 vagy 1:25 000), annak másolatán kell elkészíteni, és azt a vezeték üzemeltetőjének kell megőrizni. A térképen fel kell tüntetni: • a távvezeték megnevezését, • a

vezeték nyomvonalát, • a táv- és leágazó vezetékek kezdő-, törés- és végpontjait sorszámozva méretaránytól függő sűrűséggel, valamint legalább 10 km-enként a szelvényszámokat, • a csőelzáró szerelvényeket, a nyomásfokozó, katód- és melegítő állomásokat, felszíni jeleket szelvényszámukkal, • a gázvezeték nyomvonala által keresztezett vagy annak védősávjában levő utakat, vasutakat és a 110 kV vagy ennél nagyobb üzemi feszültségű villamos távvezetékeket, • a vezetékek védelmére kijelölt védőpilléreket, • a bányatelek-nyilvántartásból nem törölt bányatelek határvonalát és megnevezését, • a koncessziós terület(ek) megnevezését és határvonalait. A távvezeték nyomvonalán vagy szelvényezésében beállott változásokat a 145 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE térképen évenként át kell vezetni. 3.7 Vonali létesítmények tervezése 3.71 Szakaszoló állomás A szállítóvezetékek

szakaszolásával kapcsolatban az alábbi szempontokat indokolt figyelembe venni: • biztosítani kell a szállítóvezeték szakaszolhatóságát és szakaszonkénti nyomásmentesíthetőségét. A szakaszok hosszát - a nyomvonal ismeretében - biztonsági szempontok figyelembe vételével kell meghatározni; • a szakaszoló szerelvények telepítésénél figyelembe kell venni a környezet beépítettségét, és a domborzati viszonyokat. A tervezés során olyan megoldást kell alkalmazni, hogy a szakaszoló szerelvényt idegen személy csak erőszak alkalmazásával hozhassa működésbe; • a gázszállító vezeték lefúvatásának lehetőségét úgy kell biztosítani, hogy minden szakaszoló állomással határolt vezetékszakasz legalább az egyik végén lefúvatható legyen. A lefúvató rendszert a következők szerint kell kiépíteni: • a lefúvatót vagy fáklyát a környezeti, meteorológiai és domborzati viszonyok figyelembe vételével úgy kell kialakítani

és elhelyezni, hogy a lefúvatott közeg a megengedett mértéken túl a környezetet ne szennyezze és ne veszélyeztesse; • mérgező, egészségre ártalmas közeg, vagy 0,8-nál nehezebb relatív fajsúlyú éghető gáz lefúvatására csak fáklyán keresztül legyen lehetőség; • a lefúvató vezeték kezdőpontjában egy záró- és egy kézi szabályozó (fojtó) szerelvényt kell építeni; • a lefúvató rendszert szilárdságilag méretezni kell a lefúvatáskor fellépő üzemviszonyoknak megfelelően; • folyadékleválasztót kell létesíteni, ha a gáz folyadéktartalma olyan nagy, hogy lefúvatása vagy fáklyázása folyadékleválasztó nélkül biztonságosan nem végezhető el. • DN 250 névleges átmérőnél nagyobb szállítóvezetéknél a szakaszoló szerelvényt a kétoldali nyomás kiegyenlítése céljából kerülő vezetékkel kell ellátni. Biztonsági főelzáró szerelvényt kell beépíteni az állomásokhoz csatlakozó vezetékeken a

technológiai egység veszélyességi övezetén kívül, de 200 m-nél nem távolabb úgy, hogy az állomások üzemzavara esetén is a szakaszoló szerelvények biztonságosan működtethetők legyenek. Az állomás villamos veszélyességi övezetén kívül telepített csőgörény indító, vagy fogadó leágazó tolózára az állomás biztonsági tolózára is lehet. A szállítóvezeték részeként csak olyan elzáró szerelvények építhetők be, amelyeknek “zárva”, illetve “nyitva” helyzetét megfelelő szerkezet egyértelműen mutatja; A talajszint alatt elhelyezett elzáró szerelvények működtetését és kenését úgy kell megoldani, hogy az a felszínről elvégezhető legyen. 146 Vonali létesítmények tervezése A távvezetéki szakaszoló állomások lehetővé teszik a sérült vezetékszakaszok kizárását és a földgáz lefúvását a rendszerből. A szakaszoló állomásokon kialakított lefuvatók, illetve fáklyák segítségével

végezhető el a kizárt vezetékszakaszban lévő földgáz biztonságos lefúvatása. Az állomás jellemző kialakítása a 371-1 ábrán látható. 3.71-1 ábra Távvezetéki szakaszoló állomás 1 kezelőtér, 2 járdalap, 3 szakaszoló, 4 elzárószerelvények a lefúvatáshoz, 5 műszercsatlakozó, 6 nyomásmérő, 7 gömbcsap, 8 szerelvényalap, 9 szigetelőkarima,10 lefúvatócső A szakaszolóállomások maximális távolsága a hazai gyakorlatban nincs korlátozva. Az ASME 318 előírás a terület jellemző besorolásának függvényében adja meg két szakaszolóállomás közötti legnagyobb távolságot (ASME B31.8) 3.71-1 táblázat Szakaszolóállomások közötti legnagyobb távolság Távolság km (miles) 32 (20) 24 (15) 16 (10) 8 (5) A terület jellemző besorolása 1-es kategória (Class 1) 2-es kategória (Class 2) 3-es kategória (Class 3) 4-es kategória (Class 4) Elzáróelemek Az elzáróelemeknek számos műszaki megoldása ismeretes, de a

gáztávvezetékekre vonatkozó különleges követelmények miatt elzáróelemként csak néhány típust alkalmaznak. Ezek jellemzőit Bakos nyomán foglaljuk össze (Vida, 1991) A tolózárak közös jellemzője, hogy a zárótest orsó segítségével az áramlásra merőlegesen mozgatható. A zárótest alakja alapján megkülönböztetnek ék- vagy lapzárású tolózárakat. Az ék-tolózárakban a zárótest osztatlan, zárófelületei ék alakban vannak kiképezve. Nyitáskor és záráskor a tömítőfelületek csak rövid úton csúsznak el egymáson, ami előnyös a kopás szempontjából. A tömör zárás előfeltétele a házban és a záróelemen a zárófelületek pontos geometriai kiképzése és megmunkálása. Ennek a típusnak hátránya, hogy nyitott állapotban az áramló közegből könnyen kiülepedhet szilárd szennyeződés az ék alakú zárófelületekre, ami megakadályozza a tömör zárást, és fokozott kopást eredményez. 147 GÁZTÁVVEZETÉKEK

TERVEZÉSE A merev lapzárású tolózárakban a zárótest oldalai párhuzamosak, zárófelület vagy csak az egyik, vagy mindkét oldalon ki van alakítva. A zárólapot két oldala közötti nyomáskülönbség szorítja a speciális tömítőfelületre, ezért a zárás bizonytalan. További hátránya ennek a megoldásnak, hogy záráskor és nyitáskor a zárólap és a tömítőfelület hosszú úton csúszik el egymáson, ami a felület gyors kopásához vezet. Továbbfejlesztett változata az 3.71-2 ábrán látható párhuzamos lapzárású tolózár, amelyben a zárótest két párhuzamos lapból áll, ezeket csavar-, ék-, vagy könyökemelő szorítja a párhuzamos tömítőfelületekre. Ezzel a megoldással egyrészt biztosítható a tömör zárás, másrészt a tömítőfelületek egymásról merőlegesen, és nem csúsztatva távolíthatók el, ezért kopásuk kismértékű. Az ilyen típusú tolózárak nagyobb számú, 3.71-2 ábra Laptolózár (gate valve) gondos

megmunkálást igénylő alkatrészt tartalmaznak, ezért drágábbak. Osztott zárótesttel készítenek éktolózárakat is, kiküszöbölve ezzel az alaki illesztés problémáját. A 3.71-3 ábrán egy nagyméretű távvezetéki gömbcsap szerkezeti vázlata látható.A gömbcsap záróeleme gömb alakú, amelyben körszelvényű átersztő nyílást képeznek ki. Ennek átmérője megegyezik a csővezeték belső átmérőjével A gömbcsap szerkezeti kialakítása nagyon előnyös az áramlási ellenállás és a csőtisztítás szempontjából. A gömb alakú zárótest külső felületét gondosan kell megmunkálni, mivel ez érintkezik a csapházon belül a speciális záróüléssel. A záróülés rendszerint színesfémből vagy műanyagból készül a szállított közeg tulajdonságaitól függően. A kis felületű, műanyag bevonatú ülésfelület miatt még nagy nyomáskülönbségek esetén is kicsi a működtetéshez szükséges nyomatékigény. Zárt állapotban a

nyomáskülönbség a forgórészt rányomja a záróülésre, ezzel fokozza a zárás biztonságát. A gömbcsapot számos előnyös tulajdonsága miatt a gáztávvezetékeknél is széles körben alkalmazzák. 148 Vonali létesítmények tervezése 3.71-3 ábra Távvezetéki gömbcsap (ball valve) 1 tömítőgyűrű kerete, 2 forgó csap, 3 lefúvató csonk, 4,6 golyó-ház, 5 tömítőanyag besajtolási pont, 7 tömítőanyag besajtolási pont, 8,9 forgószár tömítések, 10 “úszó” tömítőgyűrű Lefúvatók, fáklyák A lefúvató rendszer a szakaszoló-, vagy technológiai állomások kiegészítő része, amely a távvezetéki szakasz nyomásmentesítésére szolgál. A lefúvatót vagy fáklyát a várható üzemviszonyok figyelembevételével hidraulikailag és szilárdságilag méretezni kell. 3.71-4 ábra A lefúvatórendszer vázlata 1 szállítócső, 2 szabályozó szelep, 3 elzáró szerelvény, 4 lefúvató vezeték, 5 lefúvató v. fáklyakémény

Lefúvatáskor a két végén lezárt távvezetéki szakaszban lévő földgázt külön erre a célra létesített csőrendszeren keresztül távolítják el, és a folyamat során a gáz saját nyomásenergiáját hasznosítják. A kiáramló gázt környezetvédelmi okok miatt általában meggyújtják, ezért a folyamatot fáklyázásnak is nevezik. A távvezetéki fáklyák jellemzője, hogy csak ritkán üzemelnek, szemben az állandóan égő finómítói vagy gázüzemi fáklyákkal. Ennek megfelelően méretük és technikai megoldásuk is eltér azokétól. Műszaki-biztonsági okból lefúvatásnál, ill. fáklyázásnál a fáklyakémény kilépési keresztmetszetében korlátozhatják a kiáramlást. Példaként a hazai előírás 149 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE említhető, amely normál esetben 0,2 (vészhelyzetben 0,6 0,8) Mach-számot enged meg. Ez a feltétel azt jelenti, hogy a lefúvató vezeték végén az áramlási sebesség a hangsebességet nem éri el.

A távvezetéki szakaszoló állomásokon kiépített lefúvató rendszerek szokásos technológiai elrendezése a 3.71-4 ábrán látható A lefúvatóvezeték elején egy szabályozó szelepet és egy elzáró szerelvényt építenek be. A kézi működtetésű szabályozó szeleppel tudják a helyszínen a zárt távvezetéki szakaszból kiáramló gázmennyiséget szabályozni. A lefúvatási folyamat számításánál a vizsgált rendszert két jól elkülöníthető részre lehet bontani (Tihanyi et al. 2001) Egyik rész a zárt távvezetéki szakasz, amelyet nyomásmentesíteni kell, a másik rész a fix vagy szabályozható szűkítéssel ellátott lefúvató vezeték. A zárt távvezetéki szakaszt magában foglaló részrendszer esetén a nyomás- és a hőmérsékletváltozást kell meghatározni ismert lefúvatási gázáram esetén. A kapcsolódó lefúvató részrendszerre pedig a lefúvatási gázáram nagyságát kell meghatározni, amelyhez a kiindulási feltételt a

zárt távvezetéki szakasz aktuális nyomás- és hőmérséklet értéke adja. A zárt távvezetéki szakaszban a nyomásváltozást az általános gáztörvény alkalmazásával lehet számítani: p1 p 2 RT − = ∆m z 1 z 2 MVp (3.71-1) Az összefüggés megadja, hogy a Vp térfogatban lévő gázmennyiségnek ∆m tömeggel történő megváltozása mekkora nyomásváltozást eredményez. Az 1-es index a kezdeti, a 2-es pedig a végállapotra utal. Az eltérési tényező nyomás- és hőmérsékletfüggése miatt az egyenlet csak fokozatos közelítéssel oldható meg. A lefúvatás során a távvezetéki szakaszban a nyomáscsökkenéssel egyidejűleg hőmérsékletváltozás is végbemegy, annak számításánál különböző feltételezésekből lehet kiindulni: • az expanzió adiabatikus, és csak a gáz hőmérséklete változik, • az expanzió politrópikus, és csak a gáz hőmérséklete változik, • az expanzió adiabatikus, de a gáz és az acél csővezeték

hőmérséklete azonos mértékben változik. Ilyen esetben minden időpontra a közös hőmérséklet az alábbi összefüggéssel számítható: Ti +1 = c a m a Ti + c g m g Ti (3.71-2) ca ma + cg mg az expanzió során a gáz és az acél csővezeték hőmérséklete azonos mértékben változik, de a rendszer a környezetből hőt vesz fel. A közös hőmérsékletet az (3713) összefüggésből lehet meghatározni, amely tartalmazza a ∆τ idő alatt végbemenő környezeti hőcserét. Ti +1 = c a m a Ti + c g m g Ti + k F ∆τ Tt (3.71-3) c a m a + c g m g + k F ∆τ A gáz fajhőjét az aktuális nyomásnak és hőmérsékletnek megfelelően az állapotegyenletből kell számolni, az acél fajhőjét extrapolálással lehet meghatározni. A gáz tömege a vizsgált időpontban a távvezetéki szakaszban lévő aktuális érték, az 150 Vonali létesítmények tervezése acél tömegét alapadatként kell megadni. Ugyancsak a számítás bemenő adataként kell

megadni a hőátbocsátási együtthatót, a hőátadási felület az alapadatokból számítható. Az időlépés nagyságát a számítási algoritmus határozza meg. A hőmérsékletet a (3.71-3) összefüggésből fokozatos közelítéssel lehet meghatározni Az előző feltételezésekkel végzett számítások közül az utolsó mutatja a legjobb egyezést a tényleges lefúvatások tapasztalataival. Ez azt jelenti, hogy a “tartálymodell”-nél határoló felületet nem a csőszakasz belső, hanem a külső felületén, a passzív szigetelő rétegnél indokolt felvenni. Ebben az esetben a távvezeték anyagának a hőmérséklete azonos mértékben változik a távvezetékben lévő gázéval. A távvezeték tömege és hőtartalma ugyanis többszöröse a benne lévő gáz tömegének és hőtartalmának, ezért nem hanyagolható el a távvezeték anyagának kiegyenlítő hatása. Egy DN 600 névleges átmérőjű távvezetéki szakasz fajlagos tömege 164 kg/m, ugyanakkor

az 1 m-es csőszakaszban lévő 50-bar nyomású földgáz tömege csak 10,7 kg. Mivel a gáz közvetlenül érintkezik a cső belső felületével, így rövid idő alatt is végbemehet a hőmérsékletkiegyenlítődés. 3.71-1 táblázat Az acél fajhőjének változása Hőmérséklet [oC] 20 0 -50 -100 Fajhő [J/kg.fok] 452 440 406 356 A 3.71-1 táblázatban látható az acél fajhőjének a változása a hőmérséklet függvényében (Raznjevic, 1964). A nyomásváltozásnál elegendően pontos eredményt kapunk, ha a zárt távvezetéki szakasz hossza mentén minden pontban azonosnak tekintjük a nyomást. Üzemelő távvezeték esetén ugyanis a lefúvási idő minimalizálása érdekében mindkét végén egyidejűleg végzik a lefúvatást, így csak nagyon szélsőséges esetben alakulhat ki olyan helyzet, amelynél korlátozott lenne az áramlás a kiáramlási ponthoz. A “tartályhoz”, vagyis a távvezetéki szakaszhoz kapcsolódó lefúvató rendszerben bonyolult

áramlási forma alakul ki. A lefúvató rendszer kiindulási pontjában a nyomás és a hőmérséklet a “tartálymodellből” adódik. A lefúvató rendszer első eleme egy rövid leágazó vezetékszakasz, amely a távvezetéki szakaszt köti össze a szabályozó szeleppel. Ebben a csőszakaszban még nagy nyomás és viszonylag kis áramlási sebesség a jellemző. A leágazó szakaszhoz kapcsolódik a szabályozószelep, amely a gázáram korlátozásával nyomáscsökkenést idéz elő. A végbemenő állapotváltozást fojtásos, azaz izentalpiás állapotváltozásnak lehet tekinteni. A fúvókán, ill fojtáson kialakuló gázáram nagyságát a fúvóka kimeneti pontjánál kialakuló ellennyomás határozza meg. A fúvóka utáni csőszakaszban, a tényleges lefúvató vezetékben a gáz nyomása tovább csökken, sebessége viszont nő. Ha a csőszakasz elegendően hosszú, a kiáramlási keresztmetszetben kritikus sebesség alakul ki. A kiömlési ponthoz közeledve

gyorsan nő a sebesség, ami nagy nyomásgradiens, ill. nyomásveszteség kialakulását eredményezi A lefúvató rendszerben a nyomás- és hőmérséklet változását a 2.4 fejezetben leírt módon lehet számítani. A lefúvatási folyamat során kialakuló áramlási viszonyokat egy mintapélda segítségével mutatjuk be. A vizsgált három esetben a rendszer és a kezdeti feltételek 151 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE azonosak voltak, a kiáramló gázmennyiséget azonban különböző szabályozási módok határozták meg: • a szabályozó szelepen a nyomáskülönbség állandó, • a szabályozott gázáram állandó, • a kiáramlási végponton a Mach-szám állandó. Adott nyomáskülönbségre történő szabályozás Ebben az esetben a szabályozó szelepen 3 bar-os állandó nyomáskülönbséget tartanak. A 371-5 ábrán látható, hogy a lefúvatási folyamatot három szakaszra lehet bontani. A 2 óra 47 percig tartó első szakaszban a szabályozószelep

két oldala között tartható a 3 bar-os állandó nagyságú fojtás. Ebben az időszakban a távvezetéki szakaszt és a fojtószelepet összekötő rövid leágazóvezetéken elhanyagolható a nyomásveszteség, ezért a p1 “tartálynyomás” és a szabályozószelep kimenő nyomása párhuzamosan csökken. A második szakaszban a fojtást fokozatosan csökkenteni kell, végül 3 óra 47 perctől a szabályozó szelep teljesen nyitott állapotban üzemel. 30 Nyomás [bar] 25 20 15 10 5 0 0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 8:24 Idő P1 P3 P4 3.71-5 ábra Nyomásváltozás az idő függvényében Az első fázisban a p1 és p3 nyomások párhuzamos csökkenése mellett a kiáramlási keresztmetszetben a környezeti nyomásnál nagyobb p 4 érték alakult ki. A rendszerben 2 óra 47 perctől a szabályozási mód és a végponti feltételrendszer ellentmondásba került volna egymással, ezért ettől az időponttól kezdve csökkenteni kellett a fojtást. 3 óra 47

perckor a fojtás nagysága zérusra csökken, így a hátralévő időben fojtás nélkül, azaz teljesen nyitott szabályozó szelepen keresztül folytatódott a lefúvatás. Az ábráról látható, hogy a lefúvatás utolsó fázisában a “tartálynyomás” 5 bar alá csökkent. A lefúvatás 7 óra 56 percig folytatódott egyre csökkenő kiáramlással. Ebben a fázisban a kiáramlási keresztmetszetben kialakult nyomás azonos volt a környezeti nyomással. 152 Vonali létesítmények tervezése 10 5 o Hőmérséklet [ C] 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 8:24 9:36 Idő T1 T3 T4 3.71-6 ábra Hőmérsékletváltozás az idő függvényében A 3.71-6 ábra a folyamat során számított hőmérsékleteket mutatja A T1 “tartályhőmérséklet” a kezdeti 5 oC-os talajhőmérsékletről a lefúvatás első, intenzív szakaszában -0,8 oC-ig csökken, majd a lefúvatás későbbi szakaszában a környezeti hőáram miatt

növekedett. A fojtószelep kimeneti pontján a T3 hőmérséklet az állandó nagyságú nyomáskülönbség miatt a T1 hőmérséklettel párhuzamosan változott. A lefúvató vezeték kiáramlási végpontján - a lefúvatás első fázisában - nagyon alacsony T4 hőmérséklet alakult ki, mert a gáz hangsebességre történő felgyorsulása során jelentős expanzió ment végbe. Később, a kiáramlási Mach-szám csökkenésével, a lefúvató vezeték mentén csökkent az expanzió, ennek következtében a kiáramlási hőmérséklet egyre jobban megközelítette a lefúvató vezeték kezdőpontjának T3 hőmérsékletét. A Mach-szám változását vizsgálva a 3.71-7 ábrán azt látjuk, hogy a kiáramlási végponton az M4 Mach-szám mindaddig 1-es értékű volt, ameddig meg lehetett valósítani a 3 bar-os fojtást. Ezt követően, az átmeneti fázisban valamivel kisebb Mach-számok alakultak ki. A lefúvatás utolsó fázisában, a gázáram csökkenése miatt az M4-es

Mach-szám is csökkent. 1.1 1.0 0.9 Mach-szám 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 Idő M3 M4 3.71-7 ábra Mach-szám változása az idővel 153 8:24 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE Az M3 Mach-szám a szabályozó szelep kimeneti pontjára érvényes érték. A görbén az egyes lefúvatási fázisok végpontjában nincs töréspont, ami azt jelenti, hogy az egyes szabályozási módok között folyamatos az átmenet. A lefúvatás utolsó fázisában, az egyre kisebb gázáramok miatt a szabályozó szelep kimeneti pontjában is csökkent a Mach-szám, és a két görbe gyorsan közelítette egymást. Adott gázáramra történő szabályozás Ebben az esetben a lefúvatás gázárama 15000 nm3/h-ás állandó érték. A 371-8 ábrán látható, hogy ezzel a szabályozási móddal a lefúvatás hosszabb ideig tartott, mint az előző változatnál. A “tartálynyomás” csak 6 óra elteltével csökkent 5 bar alá Az előző

változatban ugyanilyen mértékű nyomáscsökkenés már 3 óra 47 perc után bekövetkezett. 30 Nyomás [bar] 25 20 15 10 5 0 0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 8:24 9:36 10:48 Idő P1 P3 P4 3.71-8 ábra Nyomásváltozás az idővel A lefúvatás első fázisa 5 óra 51 percig tartott. Eddig az időpontig - csökkenő mértékű fojtással ugyan - biztosítani lehetett a 15000 nm3/h-ás lefúvató gázáramot. A szabályozó szelep kimeneti pontján 5,7 bar nyomást kellett tartani, a kiáramlási végponton pedig 0,1 bar túlnyomás alakult ki. 5 óra 51 perckor a “tartálynyomás”, ill a szabályozó szelep előtti nyomás olyan mértékig lecsökkent, hogy a fojtást meg kellett szüntetni. Ettől kezdve a lefúvatás teljesen nyitott szabályozó szelepen keresztül, egyre csökkenő kiáramlással folytatódott. Az utolsó fázisban a kiáramlási végponton a nyomás azonos volt környezeti nyomással, a Mach-szám viszont folyamatosan csökkent. A

lefúvatás 10 óra 11 perckor fejeződött be A 3.71-9 ábra tanúsága szerint a T1 “tartályhőmérséklet” a kezdeti 5 oC-os talajhőmérsékletről közel lineárisan –0,2 oC-ig csökkent. Az állandó gázárammal történő lefúvatás sajátos következménye, hogy a “tartályban” és a szabályozó szelepen végbement expanzió kiegyenlítette egymást, így a szabályozó kimeneti pontján a T3 hőmérséklet a lefúvatás első fázisában közel állandó volt. Ugyanezen idő alatt a lefúvató vezeték kiáramlási végpontján nagyon alacsony, de közel állandó T4 hőmérséklet alakult ki, mivel a gáz hangsebességre történő felgyorsulása során jelentős expanzió ment végbe. 154 Vonali létesítmények tervezése 10 5 o Hőmérséklet [ C] 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 Idő T1 T3 T4 3.71-9 ábra Hőmérsékletváltozás az idő függvényében A lefúvatás második fázisában a rendszer minden

pontján rohamosan csökkent az expanzió mértéke, emiatt a hőmérséklet növekedett. Az ábrán látható, hogy a T1 és T3 hőmérsékletek esetén csak kismértékű, a T4 végponti hőmérsékletnél viszont nagyon jelentős volt a növekedés. 1.1 1.0 0.9 Mach-szám 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 8:24 9:36 10:48 Idő M3 M4 3.71-10 ábra Mach-szám változása az idővel A Mach-szám változását vizsgálva a 3.71-10 ábrán azt látjuk, hogy a kiáramlási végponton az M4 Mach-szám mindaddig 1-es értékű, ameddig a lefúvatás során a gázáram az adott, állandó érték. Ezt követően a Mach-szám - különböző mértékben ugyan - de mindkét vizsgált pontban fokozatosan csökken. Meg kell jegyezni, hogy az adott rendszernél is csak meghatározott gázáramnál nagyobb érték esetén alakul ki 1-es Mach-szám a kiáramlási végponton. Kisebb gázáramok esetén a lefúvatás első fázisában 1-nél kisebb

állandó nagyságú Mach-számmal történik a lefúvatás. Adott kiáramlási Mach-számra történő szabályozás Ebben az esetben a szabályozás végeredményeképpen a lefúvatás első fázisában 0,8as állandó Mach-szám alakult ki a kiáramlási végponton. 155 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 30 Nyomás [bar] 25 20 15 10 5 0 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 Idő P1 P3 P4 3.71-11 ábra Nyomásváltozás az idővel A 3.71-11 ábrán látható, hogy 8 óra 47 percig a “tartálynyomás” lineárisan csökkent, a szabályozó szelep kimeneti pontjában viszont 3,9 bar-os állandó nyomást kellett tartani. A kiáramlási keresztmetszetben a környezeti nyomással azonos nyomás alakult ki. Állandó Mach-számmal történő lefúvatás tehát úgy valósítható meg, ha a szabályozó szelepet nyomásszabályozóként üzemeltetik. A kezdetben jelentős nagyságú fojtás idővel csökkent, majd 8 óra 47 perctől a “tartálynyomás” egyenlő lett a

szabályozó szelep kimeneti nyomásával. Ettől kezdve a lefúvatás egyre csökkenő kiáramlással folytatódott. A kiáramlási végpont nyomása a lefúvatás teljes ideje alatt azonos nagyságú volt a környezeti nyomással. A Mach-szám a fojtás nélküli második fázisban folyamatosan csökkent. A lefúvatás 12 óra 30 perckor fejeződött be 10 5 o Hőmérséklet [ C] 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 Idő T1 T3 T4 3.71-12 ábra Hőmérsékletváltozás az idő függvényében A 3.71-12 ábrán látható hőmérsékletváltozás, jellegét tekintve nagyon hasonlít a 3.71-6 ábrán láthatóhoz Az egyezés nem véletlen, hiszen 0,8-as állandó Mach-számmal végrehajtott lefúvatásnál az első fázisban 11000 nm3/h-ás állandó gázáram alakult ki. A legszembetűnőbb különbség az, hogy a szabályozó szelep kimeneti és a lefúvató vezeték végpontja között kisebb mértékű volt az expanzió, ezért a kiáramlási

végponton -25 oC-nál kisebb hőmérséklet nem alakult ki. 156 Vonali létesítmények tervezése 1.1 1.0 0.9 Mach-szám 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 Idő M3 M4 3.71-13 ábra Mach-szám változása az idővel A Mach-szám változását vizsgálva a 3.71-13 ábrán azt látjuk, hogy a kiáramlási végponton az M4 Mach-szám mindaddig 0,8-as adott értékű maradt, ameddig azt gázáram szabályozással biztosítani lehetett. A fojtás megszűnése után, a csökkenő gázáramhoz egyre kisebb M3-as és M4-es Mach-szám volt elegendő. A végpontra adott 0,8-as Mach-szám a lefúvatás első fázisában is a kritikusnál kisebb sebességű kiáramlást eredményezett, ennek következménye a vizsgált változatok között a leghosszabb, 12 óra 30 perces lefúvatási idő volt. 60 Gázáram [103 nm3/h] 50 40 30 20 10 0 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 Idő Dp=3 bar q=15 000 m3/h M=0,8 3.71-14 ábra A

szabályozási módok összehasonlítása Végezetül a 3.71-14 ábrán látható a különböző szabályozási módok esetén kialakult gázáramok nagysága, és ezek függvényében a lefúvatási idők. Minél kisebb a lefúvatási gázáram, vagy a kiáramlási Mach-szám, annál hosszabb ideig tart a folyamat. Ha az üzemeltető a viszonylag könnyen megvalósítható, állandó nyomáskülönbséget biztosító szabályozást választja, akkor nagy induló, majd gyorsan csökkenő gázárammal rövid idő alatt elvégezhető a lefúvatás. 157 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE A lefúvató méretezése A lefúvató, ill. fáklyavezeték szilárdsági méretezésénél abból kell kiindulni, hogy üzemzavar esetén a szállítóvezetékben uralkodó nyomás alakulhat ki, ezért tervezési nyomásnak a szállítóvezeték nyomását kell alapul venni. A távvezetéki lefúvatók minimális magasságára irányadónak lehet tekinteni a központi lefúvatókra érvényes 2,5 m-es

minimális magasságot. Fáklyák esetén a magasságot a megengedhető hőterhelés alapján kell meghatározni. A lefúvató- vagy fáklyakéményt a technológiai berendezések robbanásveszélyes övezetén túl, olyan távolságra kell telepíteni, hogy azon keresztül a lefúvatás vagy fáklyázás zavartalanul és biztonságosan elvégezhető legyen. A sugárzó hőhatás számítását Bozóki nyomán mutatjuk be (Bozóki, 1977). A fáklyának a szomszédos berendezésektől és létesítményektől a távolságát, illetve a magasságát úgy kell megállapítani, hogy a hőterhelés a nap sugárzását is beleszámítva ne haladja meg az 1400 W/m2 értéket. Magyarországi éghajlati viszonyok között a napsugárzás 700 W/m2 értékkel vehető számításba. 3.71-15 ábra Vázlat a fáklya sugárzó hatásának számításához A fáklyaláng sugárzó hőhatása a Stefan-Boltzmann törvényből levezetett egyszerűsített összefüggéssel számítható: I= εQ 4 πX 2

(3.71-4) ahol I a sugárzás intenzitása, W/m2, ε emissziós tényező, Q az égés során felszabaduló hőmennyiség W, X pedig a sugárzási középponttól mért távolság. A (3.71-4) összefüggés a sugárzó hőforrást gömbfelületnek tekinti, és a kisugárzott hőt a felszabaduló teljes hőmennyiségnek és az emissziós tényezőnek a 158 Vonali létesítmények tervezése szorzataként számolja. Szénhidrogének esetén az emissziós tényező az alábbi közelítő összefüggésből számítható: ε = 0,048 M Az égéskor felszabaduló hőmennyiség a kiáramló gázmennyiségből és a gáz fűtőértékéből számítható. A veszélyes övezet határát a talajszinten a fáklya tengelyvonalától az alábbi összefüggés adja meg. [ Y = X 2 − H + ( X m − H ) cos θ ] + (X 2 m − H ) sin θ (3.71-5) ahol X m = H ( H + L) A (3.71-5) összefüggés a 371-15 ábra alapján értelmezhető A θ szög a v kiáramlási és a vsz szélsegbességből

határozható meg. A láng hosszúságát 0,35-nél nagyobb Mach-szám esetén az L = 120 d összefüggésből lehet számítani. Tekintettel arra, hogy a távvezetéki lefúvatók és fáklyák használata alkalomszerű, külön őrláng és gyújtóláng alkalmazása nem szükséges. Begyújtásuk egyszerű, kötéllel felhúzott gyújtódárdával elvégezhető. Olyan esetben, amikor a lefúvatóvezetékben robbanás következhet be, és a robbanás a környezetben veszélyt jelent (további robbanások iniciálása, berendezések sérülése), a fáklyacsőbe lángzárat (molekulazár, hálószerkezet stb.) kell beépíteni Lángzárat kell beépíteni 0,8-nál nagyobb relatív sűrűségű, éghető gázt elégető fáklyatestben is. A lángzár a csőben befelé haladó lángot kioltja 3.72 Folyadékleválasztó A nagynyomású távvezetéken alkalmazott kondenzátum leválasztó látható a 3.72-1 ábrán A kondenzátumleválasztó két fő részből, az (1) szedőből és a

(2) gyűjtőcsőből áll. A szedőt a gáztávvezetékbe építik, a gyűjtőcsövet pedig a távvezeték alatt helyezik el és DN 50 névleges átmérőjű vezetékkel kötik össze. Az áramló földgázban levő folyadékcseppek a szedőben levő perforált csővel ütköznek és a folyadék a szedő alján összegyűlik, majd a (3) nyitott gömbcsapon keresztül átfolyik a gyűjtőcsőbe. Az összegyűlt kondenzátumot a gyűjtőcsőbe csatlakozó és a talajszint fölé nyúló (6) kondenzátumvezetéken keresztül lehet időnként eltávolítani. A kondenzátumvezeték és a gázvezeték (5) nyomáskiegyenlítő csővel van összekötve, amelybe tűszelepet építenek be. Üzem közben a tűszelep nyitva van. A kondenzátumvezeték föld feletti szakaszában további elzárószerelvények (8, 9, 11) és tűszelep (10) van beépítve, amelyeket viszont zárva kell tartani. A kondenzátum lefejtése előtt a (4) szelepet el kell zárni, a (8) tolózárat és a (9) gömbcsapot

pedig nyitni kell, majd a (10) tűszelep fojtásával az összegyűlt folyadék átfejthető egy kondenzátumtartályba. Átfejtés után minden szerelvényt eredeti állásába kell visszaállítani. A gyűjtőcső elszennyeződése esetén a (3) gömbcsap lezárásával, valamint a gyűjtőcső nyomástalanítása után, a vakkarimák megbontásával a gyűjtőcsövet ki lehet tisztítani. 159 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE 3.72-1 ábra Folyadékleválasztó 1 szedőcső, 2 gyűjtőcső, 3 gömbcsap, 4 tűszelep, 5 nyomáskiegyenlítő vezeték, 6 kondenzátum vezeték, 7 támaszték, 8 tolózár, 9 gömbcsap, 10-11 tűszelep 3.73 Keresztezések Védőcső alkalmazása A gázszállító vezetéknek és más nyomvonalas létesítményeknek (pl. út, vasút, villamos vezeték stb.) továbbá vízilétesítményeknek a keresztezését külön előírásoknak megfelelően kell kialakítani. A védőcső feladata egyrészt az, hogy a külső terheléstől mentesítse a

gázszállító vezetéket, másrészt a szállító vezeték meghibásodása esetén elvezeti a szivárgó gázt, és ezáltal megakadályozza tűz- és robbanásveszélyes helyzet kialakulását a keresztezett nyomvonalas létesítmény alatt. A védőcső a keresztezés kivitelezését is leegyszerűsítheti, mivel lehetővé teszi a műtárgy megbontás nélküli, átfurással történő keresztezését. Szilárdsági méretezéséhez mértékadó terhelésnek közút keresztezésénél 9,6 104 N/m2, vasút keresztezésénél pedig 14,7 104 N/m2 értéket lehet venni. Egy védőcsöves közút-keresztezés vázlata a 373-1 ábrán látható 3.73-1 ábra Védőcsöves közút-keresztezés 1 útkorona, 2 gumi záróharang, 3 védőcső, 4 szállítócső, 5 központosító gyűrűk, 6 szaglócső 160 Vonali létesítmények tervezése A szállítócsőre szerelt központosító gyűrűk javasolt távolsága a 3.73-1 táblázatban látható. Egy átlagos központosító gyűrű

teherbírása 40 000 N, ezért minél nagyobb a szállítóvezeték folyómétersúlya, annál kisebb távolságra kell elhelyezni. A keresztezés környezetében a nyomvonalvezetéssel kell biztosítani, hogy a keresztezési szög 30-90 fok között legyen. A keresztezés előtt és után, 25 m-nél nem nagyobb távolságra, a vezeték nyomvonalát mindkét oldalon meg kell jelölni olymódon, hogy a tábla az áramlás irányát mutassa. Ha a keresztezésnél védőcsövet kell alkalmazni, akkor a védőcsőnek a keresztezett létesítmény szélső vonalától - arra merőlegesen mérve - mindkét irányban legalább 5-5 m-rel túl kell nyúlnia. A védőcső végeinek megfelelő lezárását olymódon kell biztosítani, hogy a gyűrűstérbe folyadék ne hatolhasson be. Olyan kivitelezési módot kell alkalmazni, hogy a védőcsőbe történő behúzáskor a szállítócső szigetelése ne sérüljön meg, továbbá a védőcső és a szállítócső között se fémes, se

elektrolitikus kapcsolat ne alakulhasson ki. A védőcsövezett vezetékszakaszon az esetleges szivárgás észlelésének a lehetőségét a gyűrűstérből biztosítani kell. A védőcsőbe - gázvezeték esetén - legalább 50 mm átmérőjű észlelő, illetve szaglócsövet kell beépíteni. A szaglócső alsó végét hegesztéssel a védőcsőbe kell beépíteni, felső végét pedig a talajszint felett legalább 1,5 m magasságban 180 fokos ívcsőként kell kiképezni. Ez a megoldás megakadályozza, hogy csapadék-, ár-, vagy belvíz jusson a gyűrűstérbe. A szaglócső felső végét nem szabad lezárni! 3.73-1 táblázat Központosító gyűrűk távolsága védőcsőnél A védőcső külső átmérője [mm] D < 610 610 < D < 762 762 < D < 914 Központosító gyűrűk távolsága [m] 3,7 3,0 2,4 A gázszállító vezeték közutat és vasutat pályaszint felett általában nem keresztezhet. A szállítóvezetéket közút és vasút alatti

átvezetésénél védőcsőbe kell helyezni. A közút, illetve a vasút pályaszintje és a szállítóvezeték védőcsöve közötti függőleges távolság legalább 2 m legyen. Vízfolyások keresztezése A természetes és mesterséges vizek és a nyomvonalas vízilétesítmények keresztezésénél a szállítóvezeték speciális védelméről kell gondoskodni. A keresztező csőszerkezet felső határsíkját folyónál a szabályozási fenékszint alatt legalább 1,5 mre, egyéb vizeknél pedig 1 m-re kell elhelyezni. A csőszakaszt felúszás ellen biztosítani kell. Hajózható folyók, csatornák keresztezése esetén a vezeték védelmére a keresztezés mindkét oldalán III.-IV osztályú hajóúton 100-100 m-re, egyéb hajóúton 50-50 m-re horgonyzást tiltó táblát kell elhelyezni. A szállítóvezetéket árvízvédelmi töltésen a töltéskorona alatt, de a mértékadó árvízszint felett úgy kell átvezetni, hogy a csővezeték a töltés hasznos

keresztmetszetét ne csökkentse, rendeltetésszerű használatát ne veszélyeztesse és a vezeték szükséges földtakarása legalább 1 m - biztosítva legyen. A védőcsövet a 3.4 fejezetben leírtak szerint külső túlnyomásra, ezen belül rugalmas horpadásra kell méretezni. A külső túlnyomás utaknál és vasútaknál a védőcső felett elhelyezkedő földréteg, továbbá a járművek súlyából származó együttes megoszló terhelésből adódik. Figyelembe kell azonban venni, hogy a 161 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE védőcső feletti földtakarás segíti a csövet a külső terhelésből adódó igénybevételek elviselésében. A vízfolyások keresztezésének tervezését Török nyomán foglaljuk össze (Vida, 1991). Nagy folyóknál leggyakrabban alkalmazott megoldás a mederbe kotort árokba történő fektetés. Mivel a folyómederben végzendő munkákat főként időjárási, hidrológiai és talajmechanikai tényezők befolyásolják, és ezek

pontosan nem adhatók meg, csak prognosztizálhatók, ezért a munkálatok kockázati tényezője nagy. A tervezés feladata az, hogy olyan dokumentációkat, prognózisokat adjon, amelyek a várható körülményekhez közelállnak. A következő kérdéseket kell megbízhatóan megválaszolnia: • az év melyik időszakában /hónapban/ kell a kivitelezést végrehajtani, hogy a kivitelezést meghiúsító körülmények bekövetkezésének valószínűsége minimális, a kivitelezés megvalósítási költsége optimális legyen; • a kivitelezést milyen összetételű, milyen paraméterekkel rendelkező géplánccal kell végrehajtani, ill. hogy adott paraméterű géplánc alkalmas-e a kivitelezés végrehajtására. A feladat megoldásához nagyszámú múltbeli adatot kell elemezni a keresztezni kívánt folyó vízszintjének időbeni változásáról, a folyó hordalékszállításáról a vízállás függvényében, a keresztezés helyén a folyómeder talajmechanikai

jellemzőiről. A kockázat mértékére jelentős hatással van az építés időtartama is, ezért a kotrási idő rövidítésére kell törekedni. Ez a műveletek pontos tervezését és végrehajtását, jó műszaki állapotú, nagy teljesítményű kotróberendezést kíván. A kotróberendezés mindenkori teljesítményére természetesen jelentős hatással vannak a meder talajmechanikai jellemzői, a kőzetanyag lazíthatósága, "nyesési ellenállása". Behúzásos keresztezés a legelterjedtebb módszer a csőszerkezet árokba helyezésére. Ennél az eljárásnál a parton összehegesztett, megfelelően előkészített csőszerkezetet a vízfolyás ellentétes oldaláról a mederbe kotort árokba behúzzák. A tervezés során a vízfolyás méretének és a csőszerkezet jellemzőinek alapján javaslatot kell tenni • olyan csőszerkezet kialakítására, amely stabil, és amelynek a szigetelése a behúzás közben, ill. utána nem károsodik; • olyan

behúzópályára, amelyen a behúzáshoz szükséges vonóerő minimális; • olyan kötélszerkezet kialakítására, amellyel a rendelkezésre álló erőgépek be tudják húzni a csőszerkezetet. Hazai gyakorlatban leggyakrabban alkalmazott megoldás az, amelynél a csőszerkezetet behúzólemezre szerelik. Ebben az esetben gondoskodni kell a lemez és a csőszerkezet elektromos szigeteléséről, a hatásos katódvédelem érdekében. A csőszerkezet stabilizálására terhelőidomokat kell tervezni, amelyek megakadályozzák a vezetékek felúszását. A behúzás közbeni stabilitás folyamatos vízfeltöltéssel valósítható meg. A húzóerő növelésére csigasorok tervezhetők, de ez csökkenti a csőbehúzás sebességét. Maximum 6-os csigaáttételben a kötélrendszer saját ellenállása (kötél csúszóellenállása, csigák gördülő-ellenállása, stb.) olyan mértékben megnő, hogy a hasznos behúzóerő számottevően nem növelhető. A sűllyesztéses

csőfektetés lényege, hogy a szerkezet úszóképességét kihasználva, a szerkezetet a kikotort árok nyomvonalába úsztatják és valamilyen módon lesüllyesztik. A csőszerkezet nyomvonalba forgatásakor a víz mozgási energiáját használják fel. Beforgatás közben a szerkezetre ható egyenlőtlen 162 Vonali létesítmények tervezése erőhatások nem okozhatnak maradandó alakváltozást, ezért tervezéskor számításokkal ellenőrizni kell, hogy a beforgatás egyes fázisaiban milyen igénybevételek lépnek fel, és a feszültségek alatta maradnak-e a határértéknek. 3.73-1 ábra Behúzásos vízfolyás keresztezés (Forrás: WINGAS, www.zggde, 2002) A csőszerkezetre ható igénybevételek meghatározása bizonytalan, ezért részletes és teljeskörű szilárdsági számításokkal kell megállapítani, hogy milyen mértékű hibák azok, amelyeket a csőszerkezet még el tud viselni. E veszélyeket számításba kell venni, és a bekövetkező hibák

elhárítására - beleértve a szükséges intézkedéseket is - tervet kell készíteni. A sűllyesztéses csőelhelyezési módszernél különböző úszószerkezetek is részt vesznek a műveletek végrehajtásában. Az ellenőrző számításoknak e szerkezetek igénybevételére is ki kell terjedniük. A nagy folyók keresztezésekor a biztonsági előírások a tervezés feladatává teszik annak meghatározását, hogy szükséges-e tartalékvezeték. Főleg nagy átmérőjű földgáz-távvezetékek esetében, a nagy folyók keresztezésekor tartalék vezetéket is létesítenek a szállítóvezetékektől eltérő helyen (attól legalább 50 m-re). Több szállítóvezeték és folyó egy helyen történő keresztezésekor egyetlen, a legnagyobb átmérőjű szállítóvezetékkel azonos átmérőjű tartalék vezetéket célszerű létesíteni és csatlakoztatni a parton, az árvízvédelmi töltésen kívül (a mentett oldalon) a szállítóvezetékhez vagy a

szállítóvezetékekhez. A különböző szállítóvezetékek egy árokba helyezhetők! A nagy folyók keresztezésénél, a szállítóvezeték esetleges meghibásodásakor nincs lehetőség az utólagos javításra. Ha tartalék vezeték létezik, akkor az üzemeltetés azon végezhető. A meghibásodott szállítóvezeték vagy tartalékvezeték alkalmas arra, hogy a meder alatt egy kisebb átmérőjű vezetéket átbújtassanak, kotrási munkálatok nélkül. E vezetékszakasz korrózióvédelme azonban csak különleges módszerekkel valósítható meg. A vízfolyások keresztezésének számos tényezőtől függő műveletét nagymértékben leegyszerűsítette az irányított ferdefúrással történő keresztezés 163 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE alkalmazása (lásd 5.6 fejezet) Az eljárás előnyeit az alábbiak szerint foglalhatjuk össze: • független az időjárási és vízállási viszonyoktól, • a keresztezés a mederfenék alatt történik, így nincs

szükség terhelőidomokra, • a keresztezési mélység célszerű megválasztásával kiküszöbölhető a kimosás, ill. a felúszás veszélye, • a művelet a partról elvégezhető, nincs szükség semmiféle vízi járműre, ill. kotróra, • az előkészítés és a tényleges átfúrás nem igényel hosszú időt, • nem szükséges a gátak megbontása, • a vízi közlekedés nem jelent veszélyt a csővezetékre nézve. Az irányított ferdefúrással történő folyókeresztezést Magyarországon is sikerrel alkalmazták. Vastag kavicságy esetén azonban a módszer nem volt eredményes. 3.74 Csőgörény indító és -fogadó A csőtávvezetékek belső tisztítása érdekében ki kell alakítani olyan állomásokat, amelyeken keresztül csőgörény, illetve csőmalac juttatható vagy kivehető a csőtávvezetékbe anélkül, hogy a szállítás folyamatossága megszakadna. Indítóállomásokat a rendszer betáplálási pontjain, elosztó csomópontokon,

hajózható folyókat keresztező tartalékvezeték kezdőpontján létesítenek. Fogadóállomásokat a csőtávvezetékek végpontjain, csomópontjain és folyókeresztezések tartalékvezetékeinek végpontjain létesítenek. A tisztítási művelet biztonságos elvégzése érdekében a tervezés során fogyelembe kell az alábbi követelményeket: A gázszállító vezetékben összegyűlt folyadék elvezetésére folyadékleválasztó rendszert kell kialakítani azokon a helyeken, ahol a kondenzátum esetleges felgyülemlése, illetve továbbjutása veszélyezteti a folyamatos üzemmenetet, vagy az üzemeltetés biztonságát; A folyadékleválasztó rendszer felszíni berendezéseit úgy kell körülkeríteni, hogy a kerítés a felszíni berendezések szélétől legalább 6 m-re legyen. A föld alatti gyűjtőtartály a kerítésen belül legyen; Biztosítani kell, hogy a szállítóvezeték belső tisztítását a technológiai igények szerinti módon és gyakorisággal el

lehessen végezni; A szállítóvezeték azon szakaszaiba, amelyeken a tisztításra szolgáló berendezés (csőgörény stb.) áthalad, 20 D vagy annál nagyobb sugarú csőívet kell beépíteni. 20 D nél kisebb sugarú csőívek alkalmazása esetén a vezetéktisztítást a vezetékkel egyidejűleg külön meg kell tervezni; Tisztítószerkezettel történő tisztítás esetében a szállítóvezetékek végpontjaira a tisztító szerkezet indítására és fogadására alkalmas csőkamrákat (továbbiakban csőgörény indító és fogadó) kell beépíteni. A csőgörény indítót és fogadót az alábbi szempontok figyelembevételével kell kialakítani: • a csőgörény indítót és fogadót szilárd, burkolt téren kell elhelyezni és elmozdulás ellen kellően rögzíteni kell. Cseppfolyós szénhidrogént szállító vezetéknél az esetleg kifolyt folyadék biztonságos összegyűjtéséről 164 Vonali létesítmények tervezése gondoskodni kell. A

csurgalékgyüjtő akna térfogata az indító-, fogadókamra térfogatának legalább kétszerese legyen; • gázszállító vezeték esetén a csőgörény fogadót lefúvató vezetékbe kell bekötni. A lefúvató végén elhelyezett fáklyát vagy lefúvató kürtőt a technológiai berendezések robbanásveszélyes övezetén túl, olyan távolságra kell telepíteni a csőgörény fogadótól, hogy azon keresztül a fáklyázás vagy lefúvatás zavartalanul és biztonságosan elvégezhető legyen; • a csőgörény indítót és fogadót úgy kell elhelyezni, hogy a tisztítószerkezet ki- és beemelése kézzel vagy géppel biztonságosan elvégezhető legyen; • a csőgörény indítót és fogadót úgy kell kialakítani, hogy a behelyezett tisztítószerkezet (csőgörény, malac stb.) a csatlakozó zárószerelvények kismértékű áteresztése esetén se tudjon elindulni, és az indító zárószerelvény záróelemeiben sérülést okozni. A szállítóvezeték belső

tisztításánál figyelmet kell fordítani a környezet védelmére, az esetleges talajszennyeződés megszüntetésére és a mezőgazdasági területek újrahasznosítására. A csőgörények előtt összegyűlő szennyeződések eltávolítása céljából a távvezetéken csőgörényváltó állomásokat is kell létesíteni. A csőgörényváltó állomás egymáshoz kapcsolt csőgörényfogadó és -indítóból áll. Általánosan elfogadott gyakorlat, hogy a távvezetéken 70 . 100 km-ként telepítenek csőgörényváltó állomást. A csőgörény indító kialakítása Webb nyomán látható a 3.74-1 ábrán (Webb, 1979). A csővezeték végén lévő nagyobb átmérőjű indító kamra szolgál a csőgörény, vagy csőmalac elhelyezésére. A kamra hosszúsága a szűkűlettől a kerülő vezeték csatlakozási pontjáig, a csőgörény hosszának 1,5-szeresével egyenlő. Egyik vége szűkítő közdarabbal kapcsolódik a távvezetékhez, másik végét pedig könnyen

nyitható zárófedél zárja le. 3.74-1 ábra Csőgörény indító 1 zárófedél, 2 lefúvató, 3 nyomásmérő, 4 lefúvató, 5 szűkítő közdarab, 6 kifutó csőszakasz, 7 görény-áthaladás jelző, 8 elakadást gátló betét, 9 kerülő vezeték csatlakozási pontja Gáztávvezeték esetén a tisztítószerkezet indítása az alábbi lépésekben végezhető el: • Zárni kell az A, C, D, E és F elzáró szerelvényeket. • Le kell fúvatni a csőgörény kamrát a G szelepen keresztül. 165 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE • Amikor a kamra nyomása a légköri nyomásra csökkent, ki lehet nyitni a zárófedelet és be lehet helyezni a csőgörényt. • A kamra zárófedelének lezárása után ki kell nyitni a D és E szelepeket, és át kell fúvatni a lezárt kamrát földgázzal az F és a G szelepeken keresztül. Amikor az átfúvatás megtörtént, a G szelepet le kell zárni. Ha a D, E és F szelepek nincsenek felszerelve a görényindítóra, akkor az

átfúvatás az L vezetéken és a C elzárón keresztül is elvégezhető. Miután a nyomás az A elzáró két oldala között kiegyenlítődött, le kell zárni az F, E és D szelepeket, majd ezt követően a C elzárót. Az indításhoz először teljesen ki kell nyitni az A, majd a C elzárót. Ekkor a görény indításra kész állapotba kerül. A B elzáró részleges zárásával megindul a gáz áramlása az L kerülő vezetéken és C elzárón keresztül a csőgörény mögé. Az áramlás hatására a csőgörény áthalad az A elzárón és a fővezetékben a gázáram mozgatja tovább. Ha az I megfigyelőponton észlelték a csőgörény áthaladását, akkor teljesen ki kell nyitni a B elzárót, majd azt követően zárni az A és a C elzárókat. 3.74-2 ábra Csőgörény fogadó 1 zárófedél, 2 lefúvató, 3 nyomásmérő, 4 lefúvató, 5 görény-áthaladás jelző, 6 elakadást gátló betét, 7 befutó csőszakasz, 8 bővítő közdarab, 9 kerülő vezeték

csatlakozási pontja A csőgörény fogadó kialakítása a 3.74-2 ábrán látható Fő méretei megegyeznek az indítóéval. A csőgörény fogadása az alábbi lépésekben történhet: • Ha szükséges a fogadókamrát földgázzal átfúvatni, akkor ki kell nyitni a D és E szelepeket, majd a C elzáró részleges nyitásával az átfúvatást el lehet végezni. • A D és E szelepek zárása után a C elzáró nyitásával ki kell egyenlíteni a nyomást az A elzáró két oldala között. • Az A és a C elzárók teljes nyitása után az állomás a görény fogadására kész állapotba kerül. • Ha az I megfigyelőponton észlelték a csőgörény érkezését, részlegesen zárni kell a B elzárót. Ezáltal a gázáram egy része az A és C elzárókon, valamint az L vezetéken keresztül fog áramolni és a csőgörényt betolja a kamrába a kerülő vezeték csatlakozó pontjáig. • A B elzáró teljes nyitásával a fő gázáram az eredeti irányban fog

haladni, az A és C elzárók zárásával pedig megszűnik a hidraulikai kapcsolat a kamra és a távvezeték között. Ezt követően az E és C szelepeken keresztül le kell fúvatni a csőgörény fogadó kamrát. 166 Vonali létesítmények tervezése • Lefúvatás után a zárófedél kinyitható és a csőgörény kivehető. A művelet befejezése után be kell zárni a kamra zárófedelét és a kamrát fel kell tölteni ismét földgázzal. Végül az L kerülő vezetéken és a C elzárón keresztül ki kell egyenlíteni a nyomásokat az A elzáró két oldalán és ki kell nyitni az A elzárót. A tervezés során a 3.74-1 és 374-2 ábrának megfelelő elrendezésű és az előzőek szerinti feladatok ellátására alkalmas csőgörény indító- és fogadó állomást kell kialakítani. Irodalom Almássy B. (1966): Csővezetékhálózatok számítása elektronikus digitális számológépen Egyetemi doktori értekezés, BME, Budapest ASME B31.8 1999 Edition Gas

Transmission and Distribution Piping Systems Bachman, S.-Goodreau, M (2000): Less is More: Accuracy versus Precision in Modeling PSIG Papers, 0009, www.psigorg (2001) Bakos I. (1991): Zárószerelvények, Gáztechnikai kézikönyv (2 kiadás) IV rész, 26 fejezet, Főszerkesztő Vida M., Műszaki Könyvkiadó, Budapest Bozóki G. (1977): Nyomástartó rendszerek túlnyomáshatárolása Műszaki Könyvkiadó, Budapest Csete J. (1980): Gázvezetékek szilárdsági méretezése és a biztonsági övezet Kőolaj és Földgáz, 8, p.225-232 Csete J.-Tihanyi L (1978): Különböző nyomásfokozatú gázhálózatok szimulációja Energiagazdálkodás, 6, p.246-251 Csete J.-Tihanyi L (1986): Injection of CO2 Oil/Gas European Magazine, 1, p.28-31 Evaluation of Pipeline Design Factors (2000) GRI Report 00/0076, Gas Research Institute Fincham, A.E (1971): A review of computer programs for network analysis The Gas Council, Research Communication, GC 189, London ISO 13623 First edition, 2000

Petroleum and natural gas industries – Pipeline transportation systems Manuel pour le transport et la distribution du gaz Société du Journal des Usines á Gaz. Paris, 1968 MSZ 2970/2-85 sz. szabvány Acél csővezetékek szilárdsági számítása Egyenes cső méretezése belső túlnyomásra. 167 GÁZTÁVVEZETÉKEK TERVEZÉSE A gázenergiára vonatkozó jogszabályok gyűjteménye Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó, Budapest, 1984. 6/1983. /V6/ IpM számú rendelet A gáz- és kőolajüzemi létesítmények biztonsági övezetéről 1993. évi XLVIII Törvény a bányászatról, egységes szerkezetben a végrehajtásáról szóló 115/1993. (VIII 12) Korm rendelettel Raznjevic (1964): Hőtechnikai táblázatok Műszaki Könyvkiadó, Budapest Stoner, M.A (1970): A new way to design natural gas systems Pipe Line Industry, 2, p.38-42 Tihanyi L.- Bobok E (2001): Flow Conditions during Blow-off of Gas Pipeline Journal of Computational and Applied Mechanocs, Vol. 2, No 1, pp

145-156 Tihanyi L.-Csete J-Drágossy R (1984): CO2-os gázt szállító vezeték nyomás- és hőmérsékletviszonyai. Kőolaj és Földgáz, 12, p364-369 Tihanyi L.-Csete J (1988): Flow of CO2 - from the bottom of production wells to the bottom of injection wells. Publ TU for Heavy Industry, Miskolc, Series A Mining, Vol 44 p89-108 Tihanyi L. (1988): A gázszállító rendszer tervezésének fejlett módszere Kőolaj és Földgáz, 12, p.355-360 Tihanyi L. (1990): How to design gas pipeline-system in Hungary UN/ECE-IGU Symposium on the Use of Computers for Gas Transmission and Distribution Systems, Budapest, 17-19. October Tihanyi L. (1990): Gázszállító és -elosztó rendszerek számítógéppel segített tervezésének és üzemeltetésének módszertani kérdései Kandidátusi értekezés, Társszerző: Csete J., Miskolc Török A. (1991): Gázszállítás, Gáztechnikai kézikönyv (2 kiadás) IV rész, 3 fejezet, Főszerkesztő Vida M., Műszaki Könyvkiadó, Budapest Vajna Z.

(1991): Csőhálózatok, Gáztechnikai kézikönyv (2 kiadás) I rész, 55 fejezet, Főszerkesztő Vida M., Műszaki Könyvkiadó, Budapest Webb, B.C (1979): The Art of Pigging Pipeline and Gas Journal, 2., p25-29 Általános műszaki tartalom és tervezési irányelvek szénhidrogénszállító távvezetékek és tartozékaik tervezéséhez MOL, 2003, www.molhu 168 Gázátadó állomás 4 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK 4.1 Gázátadó állomás A gázátadó állomás a gázszállító rendszer része, valamely vezeték vagy az abból leágazó vezeték végéhez kapcsolódó technológiai állomás, amelyen a szállított gázt az átvevőnek meghatározott nyomáson mérve és szagosítva átadják. A gázátadó állomások tervezésével kapcsolatos általános szempontok az alábbiak szerint foglalhatók össze: A különböző nyomásfokozatú rendszerek csatlakozása miatt a gázátadó állomásokon a tervezés és üzemeltetés során biztosítani kell, hogy az

engedélyezési nyomásnál nagyobb nyomás üzemszerűen sehol se fordulhasson elő. A túlnyomás határolást minden esetben legalább két biztonsági berendezés sorbakapcsolásával kell biztosítani az alábbi technikai lehetőségek figyelembe vételével: • a hagyományos gázátadó állomásoknál biztonsági gyorszár és nagy kapacitású biztonsági lefúvató beépítésével, • amennyiben az előző pont szerinti állomásnál külön engedély alapján a biztonsági gyorszárat elhagyják, két nagy kapacitású biztonsági lefúvató beépítése szükséges, • korszerű gázátadó állomásoknál aktív-monitor szabályozás alkalmazása esetén a biztonsági lefuvató berendezés feladata módosul, de a biztonsági gyorszár beépítése szükséges, • korszerű, de monitor szabályozás nélküli állomásoknál áganként két-két sorbakapcsolt biztonsági gyorszár is beépíthető. A biztonsági berendezések beállítási nyomásértékeit úgy kell

meghatározni, hogy a védett rendszer engedélyezési nyomásánál nagyobb nyomás még üzemzavar esetén se fordulhasson elő. A tényleges beállítási értékeket a biztonsági berendezések gyártóművi előírásai, valamint az üzemeltetési, szállítási és elosztási igények alapján kell meghatározni a tervezőnek és az üzemeltetőnek. A gázszállító vezeték és tartozékainak különböző nyomásfokozatai közötti kerülővezetékek (tartalékvezetékek) kézi nyomásszabályozásra szolgáló szerelvényei csak fojtásra alkalmas kivitelűek lehetnek. A gázátadó állomásoknak az alábbi fő feladatokat kell megvalósítaniuk: • nyomásszabályozás, • gázmennyiség mérés, • túlnyomás elleni védelem, • szagosítás, • szűrés, • gázmelegítés. A gázátadó állomás tervezésénél az üzemelést befolyásoló tényezőket kell figyelembe venni: • a gázáram nagyságát, alsó és felső határértékét, • a bemeneti és a

kimeneti nyomásokat és azok változását a gázáram függvényében, • a gázátadótól, mint betáplálási ponttól megkívánt biztonságot, • a távfelügyelettel kapcsolatos követelményeket, 169 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK • a gázáram melegítésével, mérésével, szagosításával, illetve a zajártalom csökkentésével kapcsolatos követelményeket, • a fogyasztók ellátásával kapcsolatos speciális igényeket. A gázátadókra vonatkozó általános tervezési irányelvek az alábbiak szerint foglalhatók össze: A belépési oldalon két vagy több nagynyomású szűrőt kell beépíteni. A szűrők kapcsolódását úgy kell megvalósítani, hogy tetszés szerint bármelyik egységet üzemen kívül lehessen helyezni tisztítás, illetve szűrőbetét-csere céljából az állomás folyamatos működése mellett. A kapacitásukat akkorára kell megválasztani, hogy egy szűrőegység kiiktatása ne korlátozza az átáramlást. Ki kell alakítani

két vagy több nyomásszabályozó ágat és minden ágba legalább két szabályozót kell beépíteni. Az impulzus vezetéket úgy kell csatlakoztatni, hogy bármelyik szabályozó kiesése esetén a maradék fenntartsa a biztonságos áramlási feltételeket. A nyomásszabályozók működtetéséhez szükséges tápgáz vezetékek indítási pontjánál finom szűrőkkel kell megtisztítani a gázt. A bemeneti oldalon biztonsági gyorszárat kell beépíteni, amelyet az állomás kimeneti nyomásával kell vezérelni. Olyan esetekben, amikor a csatlakozó fogyasztó folyamatos ellátása alapvető követelmény, külön mérlegelés alapján abban a szabályozó ágban, amely utoljára lép működésbe, a biztonsági gyorszár el is hagyható, vagy korlátozott kapacitású kerülő vezetékkel megkerülhető. Ilyen esetben azonban gondoskodni kell arról, hogy a kimeneti oldal kisebb nyomású vezetékrendszerét megfelelő kapacitású lefuvató szelep védje a hibás

működés esetén kialakuló szabályozatlan áramlás következményeitől. Többlépcsős nyomásszabályozó ágba, a szabályozók közé is biztonsági lefuvatót kell építeni, ha a sorbakapcsolt szabályozók közül bármelyik nem az állomás maximális bemeneti nyomására van méretezve. Biztonsági lefuvatót kell beépíteni minden nyomásszabályozó ág kimeneti oldalára és a kimeneti fejcsőről kell vezérelni. A lefuvató szelepek kapacitása érje el a szabályozó ág névleges kapacitásának legalább 5 %-át. A hidrátképződés megelőzése érdekében gázmelegítő egységeket kell létesíteni azokon a gázátadó állomásokon, amelyeken normál üzemviszonyok mellett a nyomáscsökkentés mértéke meghaladja a 14 bar-t. A gázmelegítők teljesítményét úgy kell megválasztani, hogy a leghidegebb téli hőmérsékletek és maximális gázáram esetén se alakulhasson ki jég, vagy hidrát a rendszerben. A gázmelegítők számának a

meghatározásakor egy tartalékkal célszerű számolni. Egyes esetekben nem szükséges a teljes gázáramot, hanem elegendő csak a nyomásszabályozó vezérlő szelepét, illetve az impulzus vezetéket melegíteni. Ilyen esetben célszerű elektromos fűtőkábeleket alkalmazni. A gázátadó állomásnál minimális zajszintre kell törekedni. Tervezéskor 70 dBA-es zajszint érték tekinthető irányadónak. A kibocsátott zaj függ a nyomáscsökkentés mértékétől és a gázáram nagyságától, de befolyásolja a nyomásszabályozó típusa, a csővezetékek vonalvezetése az állomáson és további telepítési paraméterek. Csökkenthető a kibocsátott zaj a nyomásszabályozó földbe süllyesztésével, vagy hangszigetelő szekrényben, illetve házban történő elhelyezéssel. Speciális hangtompítók alkalmazása is célravezető lehet. Fontos szempont, hogy a gázátadó állomás megfelelően együttműködjön a kapcsolódó távvezetékekkel. Ennek egyik

alapvető feltétele, hogy az állomás áteresztő kapacitása és a kapcsolódó vezetékek szállítókapacitása összhangban legyen egymással. Tervezési ökölszabálynak tekinthető, hogy a gáz áramlási sebessége a 170 Gázátadó állomás legkisebb üzemnyomás és a legnagyobb átáramlás esetén se legyen nagyobb 20 m/snál a bemeneti oldalon és 40 m/s-nál a kimeneti oldalon. Többlépcsős szabályozás esetén a szabályozók közötti minimális távolság ne haladja meg a 15 csőátmérőt. Indokolt lehet bővítő közdarabok alkalmazása a gázátadó állomás elemei és a kapcsolódó távvezeték között. A bővítő közdarab kúpszöge azonban nem lehet nagyobb 15o-nál. A fejcsövet úgy kell méretezni, hogy keresztmetszete legalább 1,5szerese legyen a befutó vezeték-keresztmetszetek összegének Gondoskodni kell arról is, hogy a mérő és szabályozó berendezésekhez jutó gáz szilárd szennyeződést, továbbá kondenzátumot ne

tartalmazzon. A tervezés során meg kell határozni a műszerezés szükséges mértékét, és a távfelügyelet szintjét. A távmérés mellett helyi mérési lehetőséget is biztosítani kell a következő paraméterek ellenörzéséhez: • az állomás bemeneti nyomása; • az állomás kimeneti nyomása; • nyomásesés a szűrőkön; • gázáram nagysága; • többlépcsős nyomásszabályozás esetén a szabályozók közötti nyomás; • a bemeneti/kimeneti gázhőmérséklet, ha szükséges. Az előző paraméterek folyamatos mérése mellett határértékek, és állapotjellemzők figyelése is szükséges: • a gyorszár felső nyomáskorláta; • a biztonsági lefúvató felső nyomáskorláta; • az átadási nyomás alsó és felső határértéke; • a főelzáró, szükség esetén további elzárók üzemállapota; • a gázmelegítő üzemállapota; • az elektromos energia kimaradásának jelzése. 4.1-1 ábra Nyomásszabályozó állomás

kapcsolódási vázlata 1 és 2 az állomás főelzáró szerelvényei, 3 kerülőág, 4 kézi szabályozó, 5 biztonsági lefúvató, A nyomásszabályozó, B szagosító, C szűrő, D mérőhidazat, E tartalék szagosító, F gázmelegítő A 4.1-1 ábrán a hazai gázszállító rendszer un síkállomásának kapcsolási vázlata látható. A szaggatott vonallal határolt részek az állomás fő funkcionális 171 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK egységeit emelik ki. Az A jelű egység a nyomásszabályozó, és azzal összeépítve a biztonsági gyorszár. A nyomásszabályozó után van elhelyezve a B jelű szagosító, előtte pedig a C jelű szűrőegység. Az állomás kisnyomású oldalán van a D jelű mérőegység és az E jelű tartalék szagosító. Időszakos működésű az állomás bemeneti oldalán az F jelű gázmelegítő egység. Az 1 és 2 elzárók az állomás biztonsági főelzárói. A nyomásszabályozó ágak kiesése esetén a 3-as kerülő ágba épített

4-es kézi szabályozó szeleppel lehet szabályozni. A kimeneti oldal túlnyomás elleni védelmét az 5 biztonsági lefuvató szelep szolgálja. A síkállomásokra vonatkozó évtizedes tapasztalatokat Szerényi és Bogoly foglalta össze (Szerényi et al., 1995) Ezeknek az állomásoknak az alapvető jelemzője, hogy a technológiai berendezések a felszínen síkba kiterítve, szabadtéri telepítésűek, ezért a területigény nagy, átlagosan 3-5000 m2. Épületbe vagy konténerbe csak az irányítástechnikai berendezések, a műszerek és a számítóművek kerültek elhelyezésre. Az állomás belépési pontján a gáz a biztonsági főelzárón halad át. A gázmelegítők az állomások egyik részénél a szűrők előtt, másik részénél a szűrők után vannak elhelyezve. A párhuzamosan kialakított nyomászabályozó ágakat kézi kerülő ág egészíti ki, amelyen rendkívüli esetben az állomás kapacitásának 50-70 %-a szabályozható. A nyomásszabályozó

ágak szekunder oldali fejcsövéről általában több mérőág ágazik le. A szagosító egységet korábban a mérési pont elé, a későbbiekben utána telepítették. A túlnyomás határolást SAPAG gyártmányú lefúvató szelep biztosítja. A síkállomások túlnyomó többségénél létesítéskor FLEXFLO nyomásszabályozót építettek be, amely nagy gázáram-tartományban üzemel, de a mennyiségi ingadozásokat lomhán követi, szabályozási pontossága ±10 %. Az állomások rekostrukciója során a 90-es években a FLEXFLO nyomásszabályozókat korszerűbb típusra (pl. FIORENTINI) cserélték le A korábbi tervezési előírásokban a túlnyomás határolás alapvető eszköze a biztonsági lefúvató szelep volt, és az állomás lefúvató rendszerének kapacitása legalább az állomás kapacitásának 30 %-val volt egyenlő. Különleges fogyasztói követelmények esetén a gyorszárat elhagyták, ilyen esetben a lefúvatási kapacitásnak meg kellett

egyezni az állomás névleges kapacitásával. A nagy kapacitású lefúvatók azonban nem tudták betölteni feladatukat, mivel működésükkel jelentős nyomásingadozást okoztak, és ennek hatására a gyorszár lezárt. Kis gázmennyiség esetén is hasonló jelenséget figyeltek meg: pulzáló működés miatt kialakult nyomáslengések a gyorszár lezárását eredményezték. A túlméretezett védelmi rendszer az előzőek miatt nem teljesítette alapvető feladatát. Napjainkban környezetvédelmi okoból sem fogadható el a túlnyomás határolás lefúvatáson alapuló koncepciója. A hagyományos síkállomásokon a gázmelegítők nyílt égésterű füstcsöves kazánok, amelyeket a technológiai tér bontható kötéseitől legalább 16 m-re kellett elhelyezni. Ilyen az elrendezésnél a felmelegített gázt hosszú vezetéken kell a nyomásszabályozóhoz visszavezetni, ami nagy hőveszteséggel jár. Különösen kis gázáramoknál jelentős a visszahűlés, így

nem biztosítható a +5 oC-os kimeneti hőmérséklet. A hagyományos állomásoknál zajvédelmi problémák is jelentkeztek. A mérések azt mutatták, hogy ha a fogyasztás elérte az állomás névleges teljesítményének a 60 %-át, akkor a szabályozó által okozott zaj a közvetlen környezetben meghaladta a 90 dBA értéket. Ez azt jelentette, hogy a zajszint a zajforrástól csak 550 m-re csökkent a lakóépületekre megengedett 40 dBA határérték alá. A gázátadó állomáson zajforrás a nyomásszabályozó, a csővezetékrendszer és a 172 Gázátadó állomás szabadtéri telepítésű füstcsöves gázmelegítő egységek. A kibocsátott zajok általában magasabb frekvenciájúak, kivéve a gázmelegítő kéményében keletkezett zajokat, amelynél a 125.1000 Hz frekvenciájúak dominálnak Az utóbbi alacsony frekvenciájú zajok terjedése jobb, mint a magasabb frekvenciájúaké és csökkentésük is nehezebb. A hagyományos gázátadó állomás

szabályozó és biztonsági berendezéseinek beállítási értékei láthatók a 4.1-1 táblázatban 4.1-1 táblázat Beállítási értékek hagyományos gázátadó állomáson Berendezés Biztonsági lefúvató Biztonsági gyorszár II. Biztonsági gyorszár I. Nyomásszabályozó I. Nyomásszabályozó II. Beállítási érték [bar] 10,0 9,6 9,0 8,0 7,5 Tűréshatár ±2,5 % ±5,0 % ±5,0 % +10,0 / -5,0 % +10,0 / -5,0 % A fő- és a tartalékági nyomásszabályozók, illetve gyorszárak összehangolt együttműködését a nyomás-határértékek megfelelő megválasztása biztosítja. A beállítás akkor megfelelő, ha a főági nyomásszabályozó meghibásodása esetén az állomás automatikusan átvált a tartalékági szabályozóra. Ha a szabályozott nyomás valamilyen okból megnő, a főági gyorszár lezár, ezáltal megszünteti az áramlást a meghibásodott berendezésen keresztül. A nagyobb nyomásértékre beállított tartalékági gyorszár nyitott

marad, így a kiadási nyomás csökkenése után automatikusan üzembe lép a tartalékági szabályozó. A folyamatos szolgáltatás miatt a gyorszárak alsó nyomáskorlátját általában nem állítják be. A táblázatból látható, hogy a korszerűtlen berendezéseknek túl nagy a tűréshatára, emiatt üzemelési tartományaik átfedésben vannak egymással. Így valamely berendezés szabályos működése elindíthatja egy másik berendezés működését. A labilitást csak a berendezések névleges beállítási értékeinek széthúzásával lehet kiküszöbölni. 1993 óta a magyar gázszállító rendszeren épületbe elhelyezett gázátadó állomásokat telepítenek. Kialakításuknál az alábbi technológiai követelményeket vették figyelembe: • a 10 103 m3/h-nál kisebb névleges kapacitású állomásoknál két nyomásszabályozó ág, továbbá egy mérőturbinás mérőpont és hozzá kapcsolódva 0,5 osztálypontosságú primer oldali nyomástávadók,

ill. szekunder oldali hőmérséklettávadó üzemeljenek. A gázmelegítést egyszerűsített kazán-hőcserélő rendszer biztosítsa, • a 10 103 m3/h m3/h-nél nagyobb névleges kapacitású állomásoknál két nyomásszabályozó ág, továbbá áganként egy-egy mérőturbinás mérőpont, 0,25 osztálypontosságú primer oldali nyomástávadókkal, ill. szekunder oldali hőmérséklettávadóval üzemeljen. A szükséges gázmelegítést minimálisan két kazánra épülő gázmelegítő rendszer biztosítsa. Az épületbe telepítésnek számos kedvező hatása volt. Mindenekelőtt a jellemző területigény 600-1200 m2-re csökkent, és a berendezések nincsenek kitéve időjárási hatásoknak. Eleget lehetett tenni továbbá a zajvédelmi előírásoknak, és több szempontból is előnyös, hogy a kivitelezési idő jelentős mértékben lecsökkent. Az újtípusú gázátadó állomás kapcsolódási vázlata a 4.1-2 ábrán látható 173 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK

4.1-2 ábra Korszerű gázátadó állomás kapcsolási vázlata Szembetűnő változás a korábbi technológiai kapcsoláshoz képest az aktívmonitor szabályozó alkalmazása, amelynek a hátterében a biztonsági filozófia megváltozása áll. Mindkét nyomásszabályozó ágban a szabályozók megkettőzésével az üzembiztonságot maximálisra növelték. A monitor szabályozó az aktív szabályozó előtt található, de mindkettőt a közös szekunder nyomás vezérli. Az aktív szabályozó 174 Gázátadó állomás meghibásodása esetén a monitor szabályozó lép működésbe, és az aktív szabályozó nyitva marad. Az aktív- monitor szabályozás alkalmazása nagyságrenddel növelte az új állomások üzembiztonságát. Elhanyagolható mértékűre csökkent annak a valószínűsége, hogy nagy gázmennyiségeket kell az atmoszférába lefúvatni, vagy a gyorszár kényszerű működtetésével a gázszolgáltatást megszakítani. Az előzőek miatt a

biztonsági lefúvató csak kis gázmennyiségek lefúvatását biztosítsa, a biztonsági gyorszár pedig legvégső eszköze a túlnyomás határolásnak. A korszerű technológiai rendszer miatt ezeknél az állomásoknál nem szükséges a primer oldalon a belépési pontra távműködtetésű motorikus főelzárót tenni. A 90-es években a magyarországi gázszállító rendszer rekonstrukciójához a FIORENTINI, az INSTROMET és az RMG által javasolt típus-állomásokat fogadták el. Az INSTROMET állomásoknál az aktív-monitor szabályozó két FL sorozatú TARTARINI nyomásszabályozó egyesítésével speciális házban van kialakítva. Ez a megoldás a befoglaló méretek jelentős csökkenését eredményezte a hagyományos elrendezéshez képest. Ugyanakkor biztosított a két szabályozó teljesen független működése. A monitor szabályozási rendszerben a biztonsági szelep a szabályozó kapacitásának csak 1-2 %-át teszi ki, vagyis a készülék tervezői nem

szántak neki közvetlen szerepet a túlnyomás elleni védelemben. Feladata a hirtelen fogyasztásingadozás miatt fellépő nyomásemelkedés megszüntetése, amely a szabályozó túlnyitásából adódhat. A biztonsági szelepnek további feladata a nyomásszabályozó tökéletlen zárása esetén átszivárgó gáz lefúvatása, megakadályozva ezzel a szekunder ág feltöltődését. A monitor rendszerű gázátadó állomás szabályozó és biztonsági berendezéseinek beállítási értékei láthatók a 4.1-2 táblázatban. 4.1-2 táblázat Beállítási értékek monitor szabályozás esetén Berendezés Biztonsági gyorszár II. Biztonsági gyorszár I. Biztonsági lefúvató I.,II Monitor szabályozó I. Aktív szabályozó I. Monitor szabályozó II. Aktív szabályozó II. Beállítási érték [bar] 8,0 7,5 7,0 6,2 6,0 6,0 5,8 Tűréshatár ±1,5 % ±1,5 % ±1,5 % +3,0 / -1,0 % +2,5 / -1,5 % +3,0 / -1,0 % +2,5 / -1,5 % A földgáz melegítését ellenáramú

csöves hőcserélővel oldják meg, amelyhez a melegvizet a nyomásszabályozó épületében elhelyezett, de a technológiai tértől gáztömören elválasztott külön helyiségben lévő automatikus kazánok biztosítják. Az egyes nyomásszabályozó ágakba beépített hőcserélőkhöz keringető szivattyúk juttatják el a melegvizet. Ennél a rendszernél a hőbevitel közvetlenül a nyomásszabályozó előtt történik, ezért minimális a hőveszteség és a szabályozott gázáram hőmérséklete pontosan szabályozható. Minden állomáson legalább két kazánt építenek be, 30 % tartalék kapacitással, így egy kazán meghibásodása nem jelenti a gázmelegítő rendszer teljes kiesését. Az épületben elhelyezett gázátadó állomás tipikus példája látható a 4.1-3 ábrán. 175 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK 4.1-3 ábra Épületben elhelyezett gázátadó létesítmény A 4.1-4 ábrán látható a Ruhrgas AG-nél alkalmazott gázátadó állomás kapcsolási

vázlata (Corban et al., 1995) Szembetűnő jellegzetesség, hogy nincs monitor szabályozó, helyette egy második biztonsági gyorszár van beépítve. Az ábrán látható módon két sorbakapcsolt gyorszárat azonban csak abban az esetben építenek be, ha a be- és kilépő nyomások beállított értéke nagyobb 16 bar-nál, vagy a nyomásarány nagyobb 1,6-nál. A nagyfokú megbízhatóság az állomás minden berendezésével szemben alapvető követelmény. Az állomásoknál leggyakrabban RMG típusú nyomásszabályozót alkalmaznak, amely a legszigorúbb elvárásoknak is eleget tesz. A belső bevonatolású vezetékcsövek alkalmazása miatt a szűrő szerepe csökkent. Költségtakarékos megoldás, hogy szűrő, hőcserélő, gázmennyiségmérő és biztonsági lefúvató csak az egyik ágba van beépítve. Ha nyomásszabályozás során a nyomásdifferencia nem nagyobb 16 bar-nál, a hőcserélőt is elhagyják. 4.1-4 ábra Gázátadó állomás kapcsolása a Ruhrgas

AG-nél 1 szűrő, 2 hőcserélő, 3 biztonsági gyorszár, 4 nyomássszabályozó 5 biztonsági lefúvató, 6 áramlásmérő, 7 szagosító 176 Gázátadó állomás Szűrő A gázszűrő a földgázban levő szilárd szennyeződéseket választja le. A szűrőelemek egyik típusa porkohászati úton bronzból, másik típusa perlonból, vagy egyéb műszálból készült. A leválasztási követelményeket elsősorban az állomáson alkalmazott gázárammérőnek, gáznyomásszabályozónak, illetve a további szabályozó- és mérőeszközöknek a szilárd szennyeződéssel szembeni érzékenysége határozza meg. Megfelelőnek minősíthető az a szűrőberendezés, amelyik az 5 µm-nél nagyobb porszemcséket 98%-os hatásfokkal választja le. A szűrő mélypontján gyűjtő rész van kialakítva, amelyen lefuvatócsonkot alakítanak ki. Ezen keresztül távolítják el a felgyülemlett port és az estleges kondenzátumot. 4.1-5 ábra Távvezetéki szűrő 1 bemeneti

csatlakozó, 2 kimeneti csatlakozó, 3 oldható fedél, 4 kondenzátumgyűjtő A megengedhető nyomásesést maximális gázáram és minimális nyomás mellett kell meghatározni. A szűrőket 0 - 0,5 bar méréstartományú nyomáskülönbség érzékelővel kell ellátni, amelyet úgy kell beállítani, hogy 0,35 bar-nál adjon jelzést a telemechanikai rendszeren keresztül a szűrő eltömődéséről. A szűrő ház nyomásának állandó figyelése érdekében elzáró szerelvény nélküli nyomásmérő csatlakozáson keresztül helyi nyomásmérési lehetőséget kell biztosítani. Nyomásszabályozó A nyomásszabályozó a nagynyomású gázszállító rendszerből szabályozza az átáramlást egy kisebb nyomású vezetékbe, vagy hálózatba olymódon, hogy a kisebb nyomású oldal indítónyomását változó terhelés esetén is állandó értéken tartja. A jelenleg kereskedelmi forgalomban lévő nyomásszabályozók pneumatikus berendezések, amelyeknek a

munkaközege maga a földgáz. A szabályozott nyomás egy vékony, ún. impulzus vezetéken keresztül hat vissza a pneumatikus vezérlő szervre, amely a munkaközeg nyomásának változtatásával változtatja az átömlési keresztmetszetet. Ha a kisebb nyomású oldalon nő a gázfogyasztás, akkor a nyomáscsökkenés hatására a szabályozó növeli az átömlési keresztmetszetet és ezáltal több gázt szabályoz át. Ha a gázfogyasztás csökken, ellentétes folyamat játszódik le, vagyis az átömlési keresztmetszet csökkentésével csökkenti az átáramló mennyiséget. 177 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK Íly módon a szabályozott nyomás egy névleges érték körül ingadozik. A nyomásszabályozóval szemben fontos követelmény, hogy a beállított nyomásértéket terheléstől függetlenül tartani tudja, továbbá időben változó gázigények esetén működése stabil legyen és lehetőleg kis holtidővel kövesse a változásokat. A szabályozó körök

elméletéből ismeretes, hogy az értéktartás a körerősítéstől függ. Minél nagyobb a körerősítés, annál kisebb az eltérés az alapjeltől A stabil működés a szabályozási kör minden jellemzőjétől függ, így a szabályozó jellegétől, a körerősítéstől, illetve az időállandóktól. A holtidő hatása a dinamikai tulajdonságokra egyértelműen kedvezőtlen, mivel csökkenti a stabilitást és a működési sebességet is. Számottevő holtidővel bármilyen jellegű szabályozási kör labilissá válhat. A gyakorlatban ilyen hatása van a hosszú impulzus vezetéknek, mert csillapítja a nyomásváltozást és fáziskésést eredményez. A működési sebességgel szemben támasztott követelmény a felhasználás körülményeitől függ. Nagy működési sebességre akkor van szükség, ha a fogyasztót rövid, kis átmérőjű vezeték köti össze a nyomásszabályozóval. Ha azonban a nyomásszabályozó nagy térfogatú hálózatra dolgozik, a

működési sebességnek kisebb a szerepe. A szabályozó kiválasztásánál az előző szempontokat célszerű figyelembe venni. A síkállomásokon hosszú ideig a Grove FLEXFLO típus volt a legszélesebb körben alkalmazott gáznyomás-szabályozó, amelynek felépítése a 4.1-6 ábrán látható A szabályozó két fő részből, a vezetékbe építhető szelepből, és a kapcsolódó vezérlőegységből áll. A szelep maga a szelepházból a hasítékokkal ellátott, és a belső rész közepén válaszfallal kettéosztott betétcsőből, valamint erre a betétcsőre szorosan rásímuló, ún. "HYCAR" táguló műanyag csőből áll A műanyag cső az áramló közeg nyomásának hatására kitágul, eltávolodik a betétcső palástjától, és utat enged az áramlásnak. A szelepház belső része és a műanyag cső között gyűrűs teret alakítottak ki, amelybe egy furaton keresztül vezérlőgázt vezetnek. A vezérlőgáz nyomása, és a műanyag cső saját

szilárdsága együttesen tart egyensúlyt a betétcső hasítékain keresztül áramló gáz nyomásával. 4.1-6 ábra Grove-FLEXFLO nyomásszabályozó felépítése 1 szelepház, 2 betétcső, 3 HYCAR cső 178 Gázátadó állomás Ha a “HYCAR” csőre kívülről ható vezérlőgáz nyomása kisebb, mint az áramló közeg nyomása, a cső kitágul, és nagyobb gázmennyiség átáramlását teszi lehetővé. Ellenkező esetben a vezérlő gáz nyomása rászorítja a “HYCAR” csövet a betétcsőre, és szűkíti az áramlást korlátozó rést. A nagy nyomás miatt a “HYCAR” műanyag cső vastagfalú, ami befolyásolja a szabályozó érzékenységét. A REDUXI 7100 típusú nyomásszabályozó berendezés hagyományos szelepes megoldású. A 41-7 ábrán látható működési vázlat szerint az l szeleptányérra mindkét oldalról hat a nagyobb bemeneti nyomás, ami biztosítja a nyomóerők egyensúlyát, és ezáltal nagymértékben növelik a szabályozó

érzékenységét. A 2 szelepszár egy membránhoz kapcsolódik, amelyre alulról a po szabályozott nyomás és a 3 rugó feszítőereje, felülről pedig a vezérlőszabályozó által szabályozott pp nyomás hat. A membránra ható nyomóerők és a rugóerő eredőjének hatására mozdul el a 2 szelepszár, és ezzel együtt az 1 szeleptányér. A nyomásszabályozó működéséhez a bemeneti oldal nagy nyomású és a kimeneti oldal szabályozott nyomású gázárama egyaránt szükséges. A nagynyomású gáz a 4 szűrő és 5 előszabályozón keresztül jut el a 6 vezérlő szabályozóhoz, amely lecsökkenti azt a beállított po szabályozott nyomáshoz szükséges pb értékre. A szabályozott kimenőnyomás értékét a vezérlő szabályozóban a 7 rugó előfeszítésének változtatásával lehet módosítani. 4.1-7 ábra Reduxi 7100 típusú nyomásszabályozó működési vázlata 1 szelepülés, 2 szelepszár, 3 rugó, 4 szürő, 5 előszabályozó, 6 vezérlő

szabályozó, 7 rugó A korszerű hazai gázátadó állomásokon FIORENTINI vagy TARTARINI szabályozók lettek beépítve. A 41-8 ábrán a TARTARINI (FL sorozatú) nyomásszabályozó működési vázlata látható. A vezérszelep feladata a szabályozó működéséhez szükséges tápgázellátás, amely biztosítja, hogy a szabályozott nyomás az előre beállított értéken maradjon, függetlenül a bemenő nyomás változásától és a fogyasztói igénytől. A vezérszelepbe épített szűrő-stabilizátor tisztítja a primer oldalról érkező gázt, és állandó értékre lecsökkenti le a nyomását. Ezzel a 179 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK megoldással a vezérszelep tápnyomása független marad a bemenőoldali nyomásváltozástól. Az ábrán látható, hogy a stabilizátor nyomását az /M1/ rugó fix terhelése és a szekunder oldali /Pv/ nyomás által a /D3/ membránra kifejtett terhelés összege adja. Ennek eredményeként a vezérszelepet konstans nyomás

táplálja, melynek értéke közel 3 barral nagyobb a szekunder oldali /Pv/ nyomásnál. A vezérszelepben lévő kapilláris-nyílás eldugulásának megakadályozására a stabilizátorban egy szűrő található. 4.1-8 ábra TARTARINI nyomásszabályozó működési vázlata Egyensúlyi körülmények között a /V1/ szelepen keresztül történő beáramlás pontosan kompenzálja az /F/ kalibrált furaton és a /V2/ szelepen történő kiömlést, aminek eredményeként az /O/ szelep helyzete változatlan marad a /D/ membránra ható erők egyensúlya miatt. Mivel a /D/ membrán felső oldalán a nyomóerőhöz hozzáadódik a rugóerő is, ezért a tápgáz /Pc/ nyomása nagyobb, mint a szekunder oldali /Pv/ nyomás. A szekunder oldali nyomás változásának hatására megszűnik a /D1/ membránra ható erők egyensúlya, és a szekunder oldali /Pv/ nyomásból származó nyomóerő el fog térni az /Ms/ rugóerő nagyságától. Például a szekunder oldali nyomás

növekedése a /D1/ membránra hatva az /Ms/ rugóénál nagyobb ellenerőt eredményez. A /D1/ membrán felfelé történő elmozdulásának hatására - az /L/ kar és az /S/ szár közvetítésével - elmozdulnak a /V1/ és /V2/ szelepek. A /V1/ szelep zárja a tápgáz beáramlási nyílását, miközben a /V2/ szelepen és az /F/ kalibrált nyíláson keresztül a tápgáz kiáramlása folytatódik a kisebb nyomású /C1/ térbe. A tápgáz utánpótlásának csökkenése miatt a /D/ membrán alatti /C/ térben is csökkenni fog a /Pc/ nyomás. Az előzőek hatására a szekunder oldali /Pv/ nyomás és az /M/ rugó legyőzi a /Pc/ nyomást és az /O/ szelepet zárt helyzete felé mozgatja mindaddig, amíg a szabályozott nyomás névleges értéke vissza nem áll. Ha a szekunder oldalon a gázelvétel nő, és a /Pv/ nyomás csökken, akkor a folyamat ellentétesen megy végbe. A /D1/ membránra ható nyomóerő kisebb lesz az /Ms/ rugó által kifejtett erőnél, ezért a

membrán lesüllyed, ezáltal a /V2/ lefúvató szelep zárása és a /V1/ adagoló szelep nyitása következik be. Az előzőek hatására a 180 Gázátadó állomás /Pc/ vezérlő nyomás nőni fog, ami az /O/ szelep nyitását, és végső soron nagyobb átáramló gázmennyiséget eredményez. 4.1-9 ábra TARTARINI nyomásszabályozók beépített állapotban Hirtelen záráskor a /D/ membrán ütésszerű lefékeződése kimozdítja egyensúlyi helyzetéből a vezérszelep /L/ karját, ami a /Vs/ lefúvató szelep nyitását, és a /Pc/ tápnyomás csökkenését eredményezi. A pillanatszerű lefúvatás csökkenti az /O/ szelep visszaugrását, ezáltal stabilizáló hatású. A monitor szabályozó vezérszelepe annyiban különbözik a fentiekben ismertetett vezérszeleptől, hogy hiányzik az /F/ kalibrált furat, és a /Pc/ tápnyomás nagyobb, mint az aktív szabályozónál. Ez azt jelenti, hogy a monitor szabályozó normál üzemállapotában teljesen nyitott. A

FIORENTINI cég által gyártott Reflux 819 nyomásszabályozó a hollandiai Gastech minősítése alapján a 90-es évek közepén a világ legjobb szervomotor vezérlésű pneumatikus gáznyomásszabályozója volt. A szabályozó 0,5 85 bar belépő és 0,3 . 65 bar kilépő nyomástartományban üzemeltethető, működéshez a belépő és a kilépő oldal között 0,5 bar nyomáskülönbség szükséges. A berendezés nagy előnye, hogy felülről szerelhető, így karbantartáskor nem kell a csővezetékről leemelni, továbbá, hogy a nyomásszabályozó testébe monitor, gyorszár és zajcsökkentő is beépíthető. Maga a nyomásszabályozó is üzemeltethető monitor szabályozóként. A nyomásszabályozó működése során a belépő p1 nyomást a hengeres szelep, mint fojtószerv csökkenti a p2 beállított szabályozott nyomásra. A szelep kiegyensúlyozását a szelep geometriája és a kiegyenlítő kamra biztosítja. A membrán záró oldalára egy gyárilag

beállított rugó és a kilépő p2 nyomás hat. A membrán nyitó oldalára ható pv nyomást a vezérlő berendezés állítja elő. A vezérlő berendezésben a belépőoldali gáz először egy szűrőn halad át, majd nyomását az előszabályozó p2+konstans értékre csökkenti. A szükséges pv nyomásértéket második lépcsőben a vezérlőszabályozó (pilot) állítja be. A vezérlőszabályozó működését egy kisméretű membránra ható p2 nyomás nyomóerejének és egy állítható rugó rugóerejének a dinamikus egyensúlya határozza meg. A rugóval lehet beállítani a szabályozott p2 181 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK nyomás értékét. Működés közben a szelep helyzetének változásával változik a rugóerő, ennek hatására elmozdul a szelep, de a megtett út elhanyagolhatóan kicsi. Mivel a pv nyomást a membrán alatti térben a szabályozási feladattól függően kell csökkenteni vagy növelni, célszerű folyamatos áramlást biztosítani

úgy, hogy a vezérlő gázt a membránon kiképzett furaton keresztül elvezetik a kisebb, p2 nyomású membrántérbe, majd onnan az impulzusvezetékkel a kilépő oldalra. Ez a megoldás a membrán mozgását is gyorsítja. ami csökkenti a szabályozó holtidejét A 41-10 ábrán a FIORENTINI Reflux 819 szabályozó működési vázlata látható. 9 10 11 6 7 5 8 4 3 1 2 4.1-10 ábra FIORENTINI Reflux 819 szabályozó működési vázlata 1 belépő oldal, 2 kilépő oldal, 3 szelep, 4 rugó üreges szelepszárral, 5 membrán, 6 jelzőrúd, 7 nyomáskiegyenlítő kamra, 8 stabilizáló furat a membránon, 9 szűrő, 10 elő-nyomásszabályozó, 11 vezérlő szabályozó Az Aperflux 851 a Reflux 819-el ellentétes feltételre (hibára) nyit, ezért monitor szabályozóként nem szokták alkalmazni. Gyakori megoldás, hogy aktív szabályozóként Aperflux 851-et, monitorként pedig előtte Reflux 819-et használnak. Lehetőség van arra, hogy a két szabályozó mellett még

egy gyorszárat is ugyanabba a testbe építsék be, ami költség- és helymegtakarítást jelent. Az Aperflux 851 működése során a belépő p1 nyomást a szabályozótest felső részében található membrán-szelep csökkenti p2 nyomásra. A membrán-szelepet p1 nyomás emeli és ezáltal nyit a szabályozó. A membrán-szelep felső, záró oldalára egy gyárilag beállított rugó és a vezérlő berendezés által előállított pv vezérlő nyomás hat. A vezérlő berendezés egy pneumatikus jelerősítőnek felel meg, amely p1 bemenő nyomás segítségével p2 nyomást erősíti fel pv-re. A vezérlő berendezés fojtószelepén a fojtás szűkítésével lehet a szabályozó erősítését növelni. A vezérlő nyomást a vezérlőszabályozó (pilot) állítja be azáltal, hogy a vezérlő nyomás teréből gázt enged át a kilépő oldalra. A vezérlőszabályozó szelepére záró irányba p2 nyomás, nyitó irányba pedig egy rugó hat. Ezzel a rugóval lehet

beállítani a p2 szabályozott nyomást Ha működés közben p2 nagyobb a pilot rugóján beállított értéknél, akkor p2 a vezérlőszabályozó szelepét záró irányba mozdítja el, vagyis kevesebb gázt enged át a vezérlő nyomás teréből. Ennek hatására a vezérlő nyomás nőni fog, ami a nyomásszabályozó fő szelepét is záró irányba mozdítja el, ezáltal kevesebb gáz fog átáramolni, és p2 kimenő nyomás csökkenni fog. 182 Gázátadó állomás 6 7 5 8 9 4 3 1 2 4.1-11 ábra FIORENTINI Aperflux 851 szabályozó működési vázlata 1 belépő oldal, 2 kilépő oldal, 3 membrán-szelep, 4 rugó, 5 szűrő, 6 fojtószelep, 7 vezérlő szabályozó, 8 rugó, 9 rugóterhelést állító csavar A szerkezet sajátos felépítéséből adódóan a szelep kiegyensúlyozására nincs szükség, mivel a vezérlő nyomást egy fixen beállított fojtás állítja elő p1-ből, így a vezérlő nyomás értéke arányos a p1 bemenő nyomáséval. Mivel a

membránnal egybeépített egyik oldalára a primer nyomással arányos vezérlőnyomás, másik oldalára pedig a p1 primer nyomás hat, így a szelep kiegyensúlyozott, mozgatásához nem szükséges nagy erő. Gyorszár A biztonsági gyorszárak nyomásfeltételhez kötött automatikus elzáróelemek, amelyek segítségével a gázáramlás pillanatszerűen megszüntethető. A beállítható alsó- és felső nyomásérték segítségével a szekunder oldalon kialakuló gázhiány, ill. túlnyomás ellen nyújt hatékony védelmet. A nyomásszabályozó utáni vezetékszakaszban uralkodó nyomás a vezérlőszerkezetben lévő membrán alsó részére hat. Ha ennek a nyomásnak a hatására a membránon nagyobb nyomóerő alakul ki, mint a membrán másik oldalán a nyomóerő és a beállított rugóerő együttes nagysága, akkor a membrán a szeleporsót megemeli és egy kilincsszerkezeten keresztül lezárja a szelepet. A gyorszárakat általában úgy alakítják ki, hogy

zárt állapotban a primer oldali nyomás a szeleptányér felső felületére hat, ezzel garantálva a tömör zárást. A szerelvény nyitása általában kézi úton, a szeleptányér két oldala közötti nyomáskiegyenlítés után végezhető el. A gyorszárat a nyomásszabályozó elé építik be, de a szabályozó utáni nyomással vezérlik. Párhuzamos nyomásszabályozó ágak esetén körültekintően kell a biztonsági gyorszárak zárónyomását beállítani, nehogy az egyik ágban a lezárás hatására keletkező nyomásimpulzus lezárja a másik ág gyorszárát is. A síkállomásokon széles körben a FLONIC-SCHLUMBERGER cég VS 601 típusú biztonsági gyorszárát építették be. 183 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK Szagosítás A hazai gázátadó állomásoknál korábban a Dózelectric típusú szagosító berendezést alkalmazták. A 90-es években végrehajtott rekonstrukciók során az állomási szagosításról áttértek a körzeti szagosításra, zárt

rendszereket alakítottak ki, és Lewa gyártmányú szivattyúkat építettek be. A 41-12 ábrán látható kapcsolódási vázlat szerint a szagosító berendezés két részegységből, a vezérlőegységből és az injektálóműből áll. Az injektálómű a gázvezetékre, vagy mellé van szerelve a szabadban, a vezérlőegység a biztonsági távolságon kívül, épületben vagy műszerszekrényben van elhelyezve. 4.1-12 ábra Dózelectric szagosító vázlata 1 csővezeték, 2 injektáló pumpa, 3 szagosítóanyag, 4 vezérlőegység, 5 mennyiségmérő A szagosító anyagok fő jellemzői: Etilmerkaptán sűrűség 20 ºC-on sűrűség gőzállapotban forráspont olvadáspont gőznyomás 20 ºC-on lobbanáspont alsó robbanási határkoncentráció felső robbanási határkoncentráció gyulladási hőmérséklet szagküszöbérték MK érték THT-TBM keverék sűrűség 20 ºC-on gőznyomás 20 ºC-on lobbanáspont alsó robbanási határkoncentráció felső robbanási

határkoncentráció gyulladási hőmérséklet MK érték fagyáspont átlagos moláris tömeg kéntartalom 184 0,84 kg/dm3 2,77 kg/m3 +35 ºC -148 ºC 58652,0 Pa /440 Hgmm/ -20 ºC 2,8 tf% 18 tf% 295 ºC 0,003 mg/ m3 1 mg/m3 0,8994 kg/dm3 111,6 mbar -10 ºC 4,4 tf% 24,5 tf% 350 ºC 10 mg/m3 -46 ºC alatt 89,18 kg/kmól 36 % Gázátadó állomás Megvalósítható időarányos és mennyiségarányos adagolás. Mennyiségarányos adagolásnál a vezérlőegységhez kábelen csatlakozik egy mennyiségmérő kör, amely meghatározott gázmennyiség átáramlása után egy elektromos impulzust ad. Az alkalmazott szagosítóanyag etilmerkaptán vagy tercier-butil-merkaptán és tetrahidrotiofén (TBM és THT) 50-50 %-os keveréke. A beinjektált mennyiség 12 16 ml/103 nm3. A szagosítóanyaggal szemben támasztott követelmények: • alacsony koncentráció esetén is jól érzékelhető, riasztó hatású legyen, • alacsony forráspontú, és nagy dermedéspontú anyag

legyen, amely széles hőmérsékleti tartományban jól keveredjen a földgázzal, • az anyag kémiailag stabil, szaghatása pedig tartós legyen, • az alkalmazott koncentrációban ne legyen mérgező, • a földgázzal együtt égjen el, és a képződött termék ne károsítsa a környezetet, • a szükséges mennyiségben és elfogadható áron álljon rendelkezésre. Gázmennyiségmérés A hagyományos gázátadó állomásokon a gázmennyiség mérése mérőperemes mérőberendezéssel történik. Egy mérőperemes mennyiségmérő berendezés fő egységei a mérőszakasz, a nyomás-, nyomáskülönbség-, és hőmérséklet távadók, valamint a számítómű. A mérőszakasz feladata, hogy a mérőperemnél biztosítsa a zavartalan áramlást. Az ISO 5167-2:2003(E) táblázatosan megadja, hogy különböző szerelvények, ívcsövek, szűkítő-, vagy bővítő közdarabok után mekkora hosszúságú egyenes csőszakaszokat kell kialakítani a zavartalan áramlás

kialakulásához. A szabvány szigorú előírásokat tartalmaz a mérőszakasz és a mérőperem méretpontosságára és egytengelyűségére, ezek a követelmények csak a gyárilag készített mérőszakasz esetében teljesülnek. A hivatkozott szabványban a mérőperem előtt megadott hosszúságú egyenes szakaszok célja az örvénymentes áramlás biztosítása. A gyakorlatban általában nehéz teljesíteni a szigorú követelményeket, különösen akkor, ha egynél több olyan elem van beépítve a mérőperem előtt, amely megzavarja az áramlást. Ilyen esetekben a feltételek összevonására van lehetőség Az alábbiakban néhány példa szemlélteti az összevonási lehetőségeket. Az ISO 5167-2:2003 telepítési követelményeihez tartozó egyenes szakaszok hosszából és az átmérőből képzett hányados van kivonatosan megadva a 4.1-3 táblázatban. 4.1-3 táblázat Szabványos egyenes szakaszok mérőperemes mérőnél β ≤ 0,2 0,4 0,5 0,6 0,67 0,75 Egy

90o– os ívcső 6 (3) 16 (3) 22 (9) 42 (13) 44 (20) 44 (20) Hozzáfolyási oldal Bővítő Teljes Két 90o–os Szűkítő ívcső közdarab(1) közdarab(2) szelvényű 0,5D Æ D nyitott függőleges 2D Æ D gömbcsap síkban 19 (18) 5 6 12 (6) 44 (18) 5 12 (8) 12 (6) 44 (18) 8 (5) 20 (9) 12 (6) 44 (18) 9 (5) 26 (11) 14 (7) 44 (20) 12 (6) 28 (14) 18 (9) 44 (20) 13 (8) 36 (18) 24 (12) 185 Elfolyási oldal 4 (2) 6 (3) 6 (3) 7 (3,5) 7 (3,5) 8 (49 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK Megjegyzés: a táblázatban szereplő értékeket meg kell szorozni a csőszakasz belső átmérőjével. A zárójelben szereplő értékek esetén a sebességi tényező bizonytalanságának az értékét növelni kell 0,5 %-kal(1) a közdarab hossza 1,5D ≤ L ≤ 3D (2) a közdarab hossza D ≤ L ≤ 2D A 4.1-1 táblázatban szereplő számok csak arra az esetre vonatkoznak, ha egyetlen szerelvény távolságát kell meghatározni a mérőperemtől. Ha két szerelvény is be van építve, akkor bonyolult

összevonási szabályok érvényesek. Tájékoztatásul rövid áttekintést adunk a szabályokról és a telepítési kérdésekről: • a hozzáfolyási oldalon a mérőperemhez legközelebb eső szerelvény minimális távolságának a 4.1-3 táblázatban szereplő szorzószám és a mérőperemnél érvényes csőátmérő szorzatát kell venni; • ha a mérőperem előtt két szerelvény hatásával kell számolni, akkor a két szerelvény (áramlást zavaró elem) közötti távolságnál az összevonási szabályt kell alkalmazni. Ennek értelmében az 1-es és 2-es elemek közötti távolságnak egyenlőnek kell lenni a mérőperemtől távolabb lévő elemre β = 0,67 értéknél a 4.1-3 táblázatban adott szorzószám, valamint az 1-es és 2-es elem közötti csőátmérővel képezett szorzat felével, függetlenül a tényleges β érték nagyságától; • ha két szerelvény közül a mérőperemhez közelebb eső egy teljes szelvényű nyitott elzáróelem, az a

közvetlenül előtte lévő szerelvény kimeneti oldalához is telepíthető. Ebben az esetben az előző két pont szerint meghatározott távolságot össze kell adni; • ha két szerelvény közül a mérőperemtől távolabb eső két 90o-os ívcső, ebben az esetben minimális távolságának a 4.1-3 táblázatban az ívcsövekre érvényes szorzószám és a mérőperemnél érvényes csőátmérő szorzatát kell venni. Az első esetben β = 0,6 szűkítési aránynál a hozzáfolyási oldalon egy teljes szelvényben nyitott elzáróelem (gömbcsap vagy laptolózár) és egy bővítő közdarab van beépítve. Az elzáróelem és a mérőperem közötti távolság az első szabály 14D, a bővítő közdarab és az elzáróelem közötti távolságot pedig a második szabály alapján lehet meghatározni. Ez utóbbi a vizsgált esetben 28/2D=14D hosszúságú szakasz A fenti szabályok alapján a 4.1-13 ábra szerinti elrendezésnél az elzáróelem előtt és után egyaránt

14D hosszúságú szakasz jelenti a szabványos megoldást. 1 2 3 14D 14D 4.1-13 ábra Elzáróelem és bővítő közdarab beépítése mérőperem előtt 1 bővítő közdarab, 2 teljes szelvényben nyitott elzárószerelvény, 3 mérőperem 186 Gázátadó állomás 1 2 3 28D 4.1-14 ábra Elzáróelem és bővítő közdarab beépítése mérőperem előtt 1 bővítő közdarab, 2 teljes szelvényben nyitott elzárószerelvény, 3 mérőperem Ha az elzáróelemet a 4.1-14 ábrán látható módon közvetlenül a bővítő közdarab kilépési oldalára építik be, az elzáróelem és a mérőperem közötti egyenes szakasz hosszúságát a harmadik szabály alapján lehet meghatározni, amely a 4.1-10 ábra szerinti távolságok összegével, azaz 28D-vel lesz egyenlő. A második esetben β = 0,4 szűkítési aránynál a mérőperem előtt egy teljes szelvényű nyitott gömbcsap, és függőleges síkban elhelyezett két 90o-os ívcső hatásával kell számolni.

Az első szabály szerint a nyitott elzáróelem és a mérőperem közötti szakasz hossza nem lehet rövidebb 12D-nél. A két ívcső és a mérőperem közötti távolság a negyedik szabály és a 4.1-1 táblázat szerint legalább 44D A két elem közötti távolságra a második szabály érvényes, azaz a függőleges síkban elhelyezett két ívcső és az elzáróelem között legalább 44/2D=22D hosszúságú egyenes szakasznak kell lenni. Az előző feltételek nem jelölik ki egyértelműen az elzáróelem telepítési helyét, hanem csak egy 9D hosszúságú szakaszt határoznak meg, amelyen belül az elzáróelem - figyelembe véve annak D tengelyirányú hosszát – bárhol elhelyezhető. Az előzőek alapján a 41-15 ábrán látható telepítési lehetőség adható meg. Ha a negyedik szabály szerint az elzáróelemet közvetlenül az ívcsövekhez kapcsolódva építik be, a 4.1-16 ábrán látható elrendezésnél az elzárószerlvény D tengelyirányú méretét

is figyelembe véve teljesül a 44D távolság. (22 + x) D D (12 + y) D x ≥ 0, y ≥ 0, x + y ≥ 9 4.1-15 ábra Ívcsövek és elzárószerelvény beépítése mérőperem előtt D min 43 D 4.1-16 ábra Ívcsövek és elzárószerelvény beépítése mérőperem előtt A harmadik esetben ugyancsak β = 0,4 szűkítési aránynál egy 2D átmérőjű csőszakaszban áramlik a gáz a mérőperem felé, és két 90o-os ívcsövön keresztül 187 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK D 2D kapcsolódik a mérőperem előtti egyenes szakasz a rendszer többi részéhez. A mérőperem előtti szakaszban egy 2D hosszúságú szűkítő közdarab átmenetet jelent a mérőperemet közvetlenül megelőző D átmérőjű szakaszhoz. A mérőperemet közvetlenül megelőző D átmérőjű szakasz minimális hossza az első szabály és a 4.1-3 táblázat szerint 5D, a két elem közötti szakasz hossza a második szabály szerint 44/2x2D=44D. Ez a beépítési elrendezés látható a 41-17

ábrán Más a helyzet akkor, ha a mérőperemet megelőző egyenes szakasznak a kisebb és nagyobb átmérőjű része a 4.1-18 ábrán látható módon fel van cserélve Az első szabály szerint a bővítő közdarab és a mérőperem között legalább 12D hosszúságú, a függőleges síkban elhelyezett két 90o-os ívcső és a bővítő közdarab között a második szabály szerint legalább 44/2x0,5D=11D hosszúságú, és végül az ívcsövek és a mérőperem között a negyedik szabály szerint legalább 44D hosszúságú egyenes csőszakasznak kell lenni. Az előző feltételek nem egyetlen telepítési helyet határoznak meg, hanem egy 19D hosszúságú szakaszt, amelyen belül a bővítő közdarab bárhol elhelyezhető. min 44 D 2D min 5 D D D/2 4.1-17 ábra Ívcsövek és szűkítő közdarab beépítése mérőperem előtt (11 + x) D 2D (12 + y) D x ≥ 0, y ≥ 0, x + y ≥ 19 4.1-18 ábra Ívcsövek és bővítő közdarab beépítése mérőperem

előtt A gázáram nagyságának meghatározásához a mérőszakaszon a szabványban előírt helyen kell nyomást, nyomáskülönbséget, továbbá hőmérsékletet mérni. Ezekből a mérési adatokból - az áramló földgáz fizikai tulajdonságainak beállításával - a számítómű számolja ki a pillanatnyi gázáramot. Ugyancsak a számítómű végzi a pillanatnyi értékek integrálását is. Mivel a mérőperemes mennyiségmérő berendezés nem egy zárt egységet képező készülék, hanem független modulokból állítható össze, a tervezőnek a különböző cégek által ajánlott egységekből egyenszilárdságú mérőrendszert kell létrehozni. Ez a látszólag egyszerű követelmény a valóságban azért rendkívül nehéz, mert a gázfogyasztás órai-, napi- és szezonális ingadozása miatt a mérőberendezésnek széles mérési tartományban kell üzemelnie. Az egyes egységek - vagyis a mérőszakasz, a távadók és a számítómű - pontossága

azonban nem azonos nagyságú a mérési tartomány különböző helyein. Annak érdekében, hogy a mérési hiba sem a kis, sem pedig a nagy gázáramok tartományában ne legyen 188 Gázátadó állomás nagyobb egy határértéknél, szükség lehet több mérőág kialakítására a nagy gázáramok megosztott mérésére. Ugyancsak szükség lehet két, esetleg több különböző méréshatárú nyomáskülönbség távadó beépítésére és a gázáram nagyságától függő működtetésére. Korszerű állomásokon a gázmennyiség mérésre mérőturbinát használnak. A mérőturbinák beépítésére vonatkozó követelményeket az AGA Report No. 7 és az ISO 9951 szabvány tartalmazza. A mérőturbina előtti egyenes szakasz ajánlott hossza a csőátmérő tízszerese, a turbinát követő egyenes szakasz hossza pedig a csőátmérő ötszöröse. Ajánlott továbbá áramlásrendező beépítése a turbina előtt öt csőátmérő távolságra. Az előzőek

szerinti mérőszakasznak és a mérőturbinának az átmérője legyen azonos. A szabványok más beépítési változatot is megengednek: elegendő, ha a befutó egyenes szakasz hossza négy csőátmérő, az elfutó egyenes szakasz el is maradhat, de ilyen beépítés a mérési pontosság csökkenését eredményezheti. Általában a gyártó cégek megadják a beépítési követelményeket. 4.1-19 ábra Mérőszakasz beépített mérőturbinával Biztonsági lefúvató A gázszállító rendszer síkállomásainál teljes vagy nagy emelkedésű, közvetlen rugóterhelésű biztonsági szelepet alkalmaztak. A biztonsági szelep lefuvató teljesítményét úgy kellett megválasztani, hogy a meg nem engedhető terhelés biztonságos levezetésére az engedélyezési nyomás 1,1-szerese mellett alkalmas legyen. A biztonsági szelepet a csővezeték vagy az állomás engedélyezési nyomásánál nagyobb nyomásra beállítani nem szabad. A 0,8-nál kisebb relatív sűrűségű nem

mérgező gázok lefuvatása történhet: • központi lefúvatókon keresztül, amely minimálisan 5 m magas, • egyedi lefúvatókon keresztül, • épületen belül elhelyezett készülékekből, a tetőgerinc fölé 1 m-re túlnyuló lefúvatócsonkon keresztül. Ilyen esetben a csonkot be kell kötni az épület villámvédelmi rendszerébe. 189 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK • szabadban elhelyezett készülékekből a készülék, ill. a kezelőtér fölé legalább 2,5 m-re vezetettt lefúvatócsonkon át. A túlnyomás elleni védelemmel az MSZ 7400 “Kazánok és nyomástartó edények biztonsági szerelvényei” c. szabvány foglalkozik A tervezés során ennek az előírásait kell alkalmazni. Egy szabványos, rugóterhelésű biztonsági szelep metszete látható a 4.1-20 ábrán Zárt lefúvató rendszer esetén, továbbá minden olyan esetben, amelyben a lefuvatás nem elhanyagolható ellenállású vezetéken keresztül történik, ellennyomás kialakulására

kell számítani. Ha a lefúvatórendszer ellennyomása a beállítási nyomás 3 %-át meghaladja, a pontos nyitás érdekében ellennyomásra érzéketlen típust célszerű kiválasztani. Minden esetben célszerű a kézikarral kiegészített, és működőképességi próbával könnyen ellenőrizhető típust választani. A lefúvatás során fellépő hatalmas erők ellensúlyozására a lefuvatószelepet megfelelően rögzíteni kell. A biztonsági lefúvató szelep és a védendő rendszer közé, valamint a szelephez csatlakozó lefuvató vezetékbe semmilyen elzárószerelvény nem építhető be. 4.1-20 ábra Biztonsági lefúvató A hazai gázszállító rendszernél alkalmazott biztonsági szelepek döntő többsége Consolidated típusú SAPAG- termék. Gázmelegítés A gázmelegítő berendezések lehetnek vízközvetítésű, indirekt és elektromos melegítők. A hagyományos vízközvetítésű földgázmelegítő egy fekvő hengeres tartály, két végén

bontható kötésű zárólemezzel. Az egyik zárólemezbe a földgáz áramlására szolgáló csőkígyó, a másikba pedig a füstcső van behegesztve. A hengeres tartályban atmoszférikus vízfürdő van, amely közvetíti az égő által termelt hőt az áramló gáz felé. A vízfürdő állandó hőmérsékletre történő szabályozása, továbbá az egység szabadtéri telepítése miatt nagyok a hőveszteségek, emiatt energetikai hatásfok kicsi. Az ilyen berendezések a gázáram hőmérsékletének kellő pontosságú szabályozására nagy hőtehetetlenségük miatt nem alkalmasak. Az indirekt gázmelegítők hagyományos csőköteges gáz-víz, vagy gáz-gőz hőcserélők. Korszerű, épületbe telepített gázátadó állomásoknál áttértek a hőcserélős rendszerre és a melegvíz előállítására szolgáló kazánt is az épületben helyezik el. 190 Kompresszorállomás Az elektromos fűtőkábelek kisebb teljesítményűek az előzőeknél, ezért ott

alkalmazhatók célszerűen, ahol nincs szükség a fő gázáram melegítésére, hanem elegendő a vezérlő szelep és/vagy az impulzus vezeték temperálása. 4.2 Kompresszorállomás Általános előírások Kompresszorállomás létesítésénél az alábbi tervezési szempontokat indokolt figyelembe venni: • a kompresszor elé csapadékleválasztót kell beépíteni, és azt felső vészszint jelzővel kell ellátni, • a kompresszorállomást el kell látni lefuvató rendszerrel, az állomás biztonsági szakaszoló szerelvényeit pedig távműködtetéssel, • a kompresszort és meghajtó egységét olyan jelzőberendezéssel kell ellátni, amely a rendellenes működést jelzi, illetve veszélyhelyzetben automatikusan leállítja a berendezést, • a kompresszorhoz csatlakozó csővezetékbe elzárószerelvényt kell beépíteni, hogy üzemen kívül a kompresszor, a gáznyomás hatására ne jöhessen mozgásba, • ha a kompresszorból kilépő gáz hőmérséklete

nagyobb a távvezetékre adható gáz hőmérsékleténél, gondoskodni kell a gáz hűtéséről, • a kompresszorállomást és a kompresszorok meghajtó egységeit vészleállító rendszerrel kell ellátni, • gondoskodni kell a biztonsági jelzőberendezések folyamatos energiaellátásáról. A kompresszorállomás telepítése A távvezetéki nyomásfokozó kompresszorállomások feladata eléggé sajátos: nagy gázáramokat kell 1,3 . 1,6 nyomásaránnyal komprimálni Erre a feladatra a turbókompresszor a legalkalmasabb berendezés. Mivel a turbókopresszor fordulatszáma nagy, meghajtó motorként legtöbbször gázturbinát alkalmaznak. Egy távvezetéki kompresszorállomásnak az alábbi modulokból kell felépülnie: • földgáz szűrő és folyadékleválasztó modul, • kompresszor modul, • földgáz hűtő modul, • fűtőgáz előkészítő modul, • a fűtőgáz és a szállított gáz mérésére szolgáló modul. Egy tipikusnak tekinthető

kompresszorállomás telepítési vázrajza látható a 4.2-1 ábrán 191 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK 4.2-1 ábra Kompresszorállomás telepítési vázrajza A szűrők feladata nemcsak a beérkező földgázban lévő szilárd szennyeződések, hanem az esetleges folyadékcseppek vagy folyadékdugók leválasztása is. A kompresszor gépegységek párhuzamosan kapcsolódnak a szívó-, illetve nyomó fejcsőhöz, így lehetőség van bármely gépegység leválasztására és karbantartására a többi gépegység folyamatos üzeme mellett. A nyomó fejcsőről a gáz a hűtőkhöz áramlik, ahol hőmérséklete csökken, majd a mérőszakaszon áthaladva hagyja el az állomást. 4.2-2 ábra Gázturbinával hajtott centrifugálkompresszor A gázgenerátor, B munkaturbina, C kompresszor 1 beszívott levegő, 2 tüzelőanyag bekeverés, 3 forró égéstermék, 4 égéstermék a kéménybe, 5 komprimált gáz a nyomó fejcsőbe, 6 gáz a szívó fejcsőből A távvezetéki

kompresszorállomások tipikus fő egysége a gázturbinával hajtott centrifugálkompresszor. Egy ilyen egység látható a 42-2 ábrán A gázturbina 192 Kompresszorállomás egy levegőkompresszorból, az un. „gázgenerátorból” és a munkaturbinából áll A gázgenerátor (A) egy 16 fokozatú axiálkompresszor, amely a beszívott levegő komprimálására szolgál. A nagynyomású, és a komprimálás hatására felmelegedett levegő az égőkamrákba áramlik, ahol hozzáadják a tüzelőanyagot (földgázt), és a keveréket meggyújtják. A nagy entalpiájú égéstermék először a gázgenerátor kétfokozatú munkaturbináját hajtja meg. Ez biztosítja a levegőkompresszor energiaigényét. Az égestermék a gázgenerátorból kilépve a hasznosítható energiaforrást jelentő (B) kétfokozatú munkaturbinát hajtja meg. Ez a meghajtó motorja a távvezetéki földgázkompresszornak (C). A (B) munkaturbinából a kéménybe távozó égéstermék energiatartalma

még jelentős, lehetőség van további hasznosítására. A kompresszorozás elméleti alapjai A távvezetéki kompresszorállomások tervezéséhez, illetve a turbókompresszorok kiválasztásához szükséges elméleti alapokat Czibere és Hanlon nyomán foglaljuk össze (Czibere, 1981., Hanlon, 2001) Izotermikus kompresszióról lehet beszélni, ha a földgáz hőmérséklete sűrítés közben nem változik. Az állapotváltozás a 42-2 ábrán látható 400 p=60 bar p=40 bar 350 T21 Hőmérséklet [K] 300 T1 250 200 150 100 50 0 8,8 9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,2 Entrópia [kJ/(kg K)] 4.2-2 ábra Izotermikus állapotváltozás Egységnyi tömegű gáz izotermikus sűrítéséhez szükséges munka egyenlő a nyomáspotenciál megváltozásával: L= p2 ∫ p1 dp ρ (4.2-1) Felhasználva az általános gáztörvényt, az integrál értéke kiszámítható: L iz = RT1 p 2 ln M p1 (4.2-2) 193 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK A sűrítés során hőt kell

elvonni a közegből annak érdekében, hogy a hőmérséklet ne változzon. Az egységnyi tömegű gázból elvonandó hőmennyiség a 4.2-2 ábrán látható vonalkázott területtel lesz arányos, vagyis Q iz = − RT1 p 2 ln M p1 (4.2-3) Izotermikus sűrítés esetén éppen a sűrítési munkával egyező nagyságú hőmennyiséget kell elvonni egységnyi tömegű gázból. A kompresszorok jellemzésére nagyon gyakran a szállítómagasságot használják, amely a (4.2-2) összefüggésből egyszerűen kiszámítható H iz = L iz RT1 p 2 = ln g Mg p1 (4.2-4) Izentrópikus az állapotváltozás abban az esetben, ha a gázt hőszigetelt kompresszorban súrlódásmentesen sűrítik. Ismeretes, hogy ilyen esetben a gáz nyomása és sűrűsége között az alábbi összefüggés áll fenn: p ρ =  p1  ρ1  κ (4.2-5) 400 p=60 bar 350 p=40 bar T22 Hőmérséklet [K] 300 T1 T21 250 200 150 100 50 0 8,8 9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,2

Entrópia [kJ/(kg K)] 4.2-3 ábra Izentrópikus állapotváltozás Az izentrópikus sűrítési munkát a (4.2-5) összefüggés figyelembe vételével a (4.2-l) integrálból lehet kiszámítani 194 Kompresszorállomás κ −1     RT1 κ  p 2 κ   − 1 L ie =  M κ − 1  p1    (4.2-6) Az állapotváltozás a 4.2-3 ábrán látható A sűrítés végeredményeként a gáz hőmérséklete T1-ről T2-re nő. A távvezetéki gázszállításnál azonban a nagyobb hőmérsékletű, és emiatt nagyobb fajtérfogatú gáz áramlási ellenállása nagyobb, ezért a kompresszor után a gázt hűtik. Ha a p2 nyomású gázt T1 hőmérsékletre hűtik vissza, akkor az elvonandó hőmennyiséget az alábbi gondolatmenet alapján lehet meghatározni. Izentrópikus esetben a gáz hőmérséklete és nyomása közötti összefüggés a következő képlettel számítható:  p2     p1  κ −1 κ = T2 T1 (4.2-79

Behelyettesítve a (4.2-6) egyenletbe, az izentrópikus sűrítési munka felírható a hőmérsékletekkel is L ie = R κ (T2 ie − T1 ) = c p (T2 ie − T1 ) M κ −1 (4.2-8) A kapott összefüggés azt mondja ki, hogy az izentropikus sűrítési munka megegyezik azzal a hőmennyiséggel, amit a T1 hőmérsékletű és p2 nyomású gázzal kell közölni állandó nyomáson ahhoz, hogy a gáz hőmérséklete T2ie-re emelkedjen. Az állítás megfordításával adható válasz arra a kérdésre, hogy mennyi hőt kell a sűrítés után elvonni a gázból, hogy p2 nyomású és T1 hőmérsékletű legyen a távvezeték indítópontjában. A (42-8) egyenlet szerint éppen az izentrópikus sűrítési munkával azonos nagyságú hőmennyiséget kell a T2ie hőmérsékletű és p2 nyomású gázból állandó nyomáson elvonni ahhoz, hogy hőmérséklete T1-re csökkenjen. A tényleges változásokat politrópikus állapotváltozással lehet legjobban megközelíteni. Nem hagyható

figyelmen kívül ugyanis az a tény, hogy a kompresszorban kialakuló nagy sebességű áramlások miatt jelentős súrlódási veszteségek keletkeznek, amelyek hővé alakulnak és növelik a gáz hőmérsékletét. A gáz állapotváltozása ebben az esetben nem megfordítható, ezért nem érvényesek a (4.2-5) és (42-7) állapotegyenletek Ha azonban az adiabatikus kitevő helyett bevezetjük a politrópikus kitevőt, akkor a (4.2-5) és (42-7) egyenletekkel formailag megegyező állapotegyenletekhez jutunk. Turbókompresszorok esetén n > κ egyenlőtlenség áll fenn. A politrópikus állapotváltozás végeredményét nagymértékben befolyásolják a kompresszor technikai jellemzői, illetve kialakítása. Több fokozatú kompresszor esetén hosszabb úton, nagyobb felületen érintkezik a nagysebességű gázáram a berendezéssel, így nagyobb lesz a súrlódási veszteség is. Az állapotváltozás a 4.2-4 ábrán látható A súrlódás miatt a gáz hőmérséklete az

állapotváltozás végén nagyobb, mint izentrópikus esetben. Az egységnyi tömegű gáz politrópikus sűrítési munkája az (A-T21-T23-T1-B), az irreverzibilis veszteségként jelentkező súrlódási hő pedig a (B-T1-T23-C) területtel arányos. 195 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK 400 p=60 bar 350 p=40 bar T22 T23 Hőmérséklet [K] 300 250 T21 T1 A B 200 150 100 50 0 8,8 9,0 9,2 C 9,4 9,6 9,8 10,0 10,2 Entrópia [kJ/(kg K)] 4.2-4 ábra Politrópikus állapotváltozás A politropikus sűrítési munkát a (4.2-6) egyenlethez hasonló módon lehet számítani: L po1 n −1   RT1 n  p 2  n   − 1 =  M n − 1   p1    (4.2-9) A súrlódásból adódó veszteséghő nagysága pedig az alábbi összefüggésből számítható: Qv = R κ n  −  (T2 pol − T1 ) M  κ − 1 n − 1 (4.2-10) A gáz fajlagos entalpiájának a növekedése egyenlő a politrópikus sűrítési munkának és a

súrlódásból eredő energiaveszteségnek az összegével. ∆I = L b = L pol + Q v (4.2-11) A kompresszor politrópikus szállítómagassága (4.2-9) egyenletből határozható meg: H pol n −1   RT1 n  p 2  n   − 1 = =  g Mg n − 1  p1    L pol 196 (4.2-12) Kompresszorállomás Az összefüggésből látható a turbókompresszorok jellegzetessége, miszerint azonos nyomómagasság nem azonos nyomáskülönbséget, hanem azonos nyomásarányt jelent. Nagyobb szívónyomás esetén ugyanakkora fajlagos energiabefektetés nagyobb nyomásnövekedést eredményez, mint kisebb szívónyomás esetén. Ha a politrópikus sűrítési munkát a nyomásokkal és a hőmérsékletekkel is felírjuk, olyan összefüggéshez jutunk, amelynek segítségével a politrópikus kitevő egyszerüen meghatározható: L pol  RT1 n  p 2  = M n − 1  p1     n −1 n  R n (T − T1 ) − 1 =

 M n − 1 2 pol  (4.2-13) ebből az alábbi összefüggés nyerhető: p2 p1 n = T n −1 ln 2 pol T1 ln (4.2-14) A kompresszor szívó-, illetve nyomócsonkján mért nyomásból hőmérsékletből a politrópikus kitevő tehát egyszerűen számítható. A kompresszor politrópikus hatásfokát a következőképpen értelmezik: ηpol = L pol és (4.2-15) L pol + Q v A politrópikus hatásfok azt adja meg, hogy a kompresszor belső munkaszükségletének hány százaléka fordítódik a gáz tényleges sűrítésére. Az izentrópikus és a politrópikus állapotváltozás jellemzői között a következő összefüggés írható fel: n κ = ηpol n −1 κ −1 A 4.2-5 ábra azt szemlélteti, hogy különböző kappa értékek esetén hogyan változik a politrópikus kitevő a politrópikus hatásfok függvényében. Minél kisebb a politrópikus hatásfok, azaz minél nagyobb a komprosszorban az irreverzibilis energiaveszteség, a politrópikus kitevő értéke

annál nagyobb. 197 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK 2,4 Politrópikus kitevő 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 60% 70% 80% 90% 100% Politrópikus hatásfok Kappa=1,3 Kappa=1,4 Kappa=1,5 4.2-5 ábra A politrópikus kitevő változása a hatásfok függvényében A szállított közeg teljes entalpiájának időegység alatti megváltozásához szükséges teljesítményt nevezik a kompresszor belső teljesítményének, amely a (4.211) összefüggésnek és a gáz tömegáramának a szorzataként írható fel: Pb = q m (L pol + Q v ) (4.2-16) Az összefüggésből számítható a földgáz sűrítéséhez szükséges elméleti teljesítmény. Figyelembe véve a kompresszor mechanikai hatásfokát, továbbá felhasználva a (4.2-13) és (42-15) összefüggéseket, megkapjuk a gyakorlati számításokhoz használható összefüggést: RT1 n 1 P = qm M n − 1 ηpol ηmech   p 2  p1     n −1 n  − 1   (4.2-17) ahol P a

kompresszor meghajtásához szükséges un. tengely-teljesítmény, W mértékegységben. A kompresszor után kapcsolt gázhűtőben politrópikus állapotváltozás esetén ( Q pol = c p T2 pol − T1 ) (4.2-18) hőmennyiséget kell elvonni ahhoz, hogy a távvezeték indítópontján p2 nyomású és T1 hőmérsékletű földgáz áramoljon keresztül. 4.2-1 Mintapélda: Határozza meg a nyomásfokozó teljesítményét 350 103 nm3/h szállítási feladat esetén! Megnevezés Érték Mértékegység 198 kompresszorállomás Kompresszorállomás Indítónyomás Érkezőnyomás Hőmérséklet a szívóoldalon A gáz moláris tömege Politrópikus hatásfok Mechanikai hatásfok 55 35 8 16,44 75 99 bar bar o C kg/kmól % % A szívóoldali nyomáshoz és hőmérséklethez tartozó izentrópikus kitevő értéke 1,47. A politrópikus kitevő az alábbi összefüggésből számítható: n κ = ηpol n −1 κ −1 Behelyettesítve az értékeket kapjuk n 1,47 = * 0,75 =

2,346 n − 1 1,47 − 1 és ebből n=1,743. A politrópikus állapotváltozásra érvényes fajlagos sűrítési munkát a (4.2-13) összefüggésből lehet számítani az alábbiak szerint: L pol n −1   RT1 n  p 2  n   − 1 =   M n − 1  p1    Behelyettesítve az értékeket L pol  56,013  0, 426  8314,3 * 281,15 = − 1 = 69107 J/kg * 2,346  16,44  36,013   A földgáz normálállapotra vonatkozó sűrűsége az általános gáztörvényből számítható: ρ gn = 101325 *16,44 = 0,695 kg/m3 8314,3 * 288,15 Végül a teljesítményigény a (4.2-17) összefüggésből a fentiek figyelembe vételével a következő módon számítható: P= L pol * q m ηpol ηmech = 69107 * 350 / 3,6 0,695 = 6291,6 kW 0,75 * 0,99 1000 4.2-2 Mintapélda: Határozza meg a 42-1 példa szerinti kompresszor munkapontját a jelleggörbén! A normálállapotra vonatkozó gázáramot az általános

gáztörvény segítségével lehet a szívóoldali állapotra átszámítani: 199 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK q eff = q n p n T1z 1 1,013 281,15 * 0,92 = 350000 = 8839,5 m3/h p1 Tn z n 36,013 288,15 *1 A szállítómagasság a (4.2-12) összefüggésből számítható: H pol = L pol g = 69107 = 7046,7 m 9,807 4.2-2 Mintapélda: Határozza meg a 42-1 példa szerinti komprimálás során a földgáz felmelegedését! A izentrópikus kitevő becsült átlagértéke legyen 1,42. A hőmérsékletszámításhoz a (4.2-7) összefüggés használható p  T2 = T1  2   p1  κ −1 κ  56,013  = 281,15 *    36,013  0 , 394 = 334,65 K=61,5 oC A kompresszor jelleggörbéje és üzemelési tartománya A kompresszor gépegységek kiválasztásánál, és üzemeltetésénél is alapvető jelentősége van a kompresszor jelleggörbéjének. A jelleggörbét egy olyan speciális koordinátarendszerben szokás ábrázolni, amelynek abszcissza

tengelyén a tömegáram, vagy a szívóoldali nyomásra és hőmérsékletre vonatkozó effektív gázáram van feltüntetve, ordinátatengelyén pedig a szállítómagasság, vagy a nyomásarány szerepel. Ez az ábrázolási mód azért előnyös, mert a kompresszor által előállított szállítómagasság csak a gép fordulatszámától és a beszívott q1 effektív térfogatáramtól függ. Emiatt elegendő egyetlen jelleggörbe-sereget felvenni, az használható különböző szívónyomások esetén is. 4.2-6 ábra Turbókompresszor jelleggörbéje A 4.2-6 ábrán látható jelleggörbe különböző állandó fordulatszám esetén megadja a beszívott effektív gázáram és a nyomásarány közötti kapcsolatot. A 200 Kompresszorállomás fordulatszámot megadhatják abszolút nagyságával is, de gyakoribb, hogy a névleges fordulatszám százalékában tüntetik fel. Annak érdekében, hogy a kompresszort a legkedvezőbb paraméterekkel lehessen üzemeltetni fel

szokták tüntetni a hatásfok görbéket is. Az állandó fordulatszámhoz tartozó görbék a kompresszor üzemeltetési tartományát is behatárolják. A munkapont nem eshet sem a maximális fordulatszám feletti, sem pedig a minimális fordulatszám alatti tartományba. Kis gázáramoknál a pumpálási határgörbe (surge line), nagy gázáramoknál pedig a falhatás (stone wall) vagy fojtási (choke) görbe határolja le. Ez utóbbi természetes korlátozás abból adódik, hogy a járókerék kilépési kerületén a gáz kiáramlási sebessége nem lépheti túl a hangsebességet. A jelleggörbén ez úgy jelenik meg, hogy az adott fordulatszámhoz tartozó q-h görbe hirtelen zérusra csökken. A pumpálási jelenség a centrifugál kompresszorok tipikus jelensége. Ha a hálózatban a gázigény lecsökken, a kompresszor által szállított gázmennyiség nagyobb része a nyomóoldali hálózatrészben (távvezetékben) akkumulálódik, és ennek hatására nő a kompresszor

nyomóoldali nyomása. Az adott fordulatszámon azonban a kompresszor kimeneti nyomása csak a jelleggörbe maximális pontjáig tud emelkedni. Ezt követően alakul ki a pumpálási jelenség, ami rövid ciklusidejű oda- és visszaáramlással jár. A pumpálási jelenség közvetlen oka, hogy az egyre kisebb gázáramok mellett a járókerék külső kerületén egyre kisebb sebeséggel és egyre laposabb szögben lép ki a gáz. Ennek következtében egyre hosszabb utat tesz meg a diffúzorban, és egyre nagyobb lesz az áramlási nyomásveszteség ezen az áramlási úton. Végül olyan helyzet alakul ki, hogy a járókerékben a gáz belső energiájának a növekedése egyenlő lesz a diffúzorban létrejövő súrlódási energiaveszteséggel. A gáz áramlása leáll, visszaáramlás alakul ki, majd a másodperc törtrésze alatt ismét normál irányú áramlás alakul ki. A hirtelen irányváltással járó nyomáslengések károsítják a kompresszor érintett részeit.

Minél nagyobb a gáz sűrűsége, a károsodás annál nagyobb mértékű A továbbiakban egy kompresszoron végzett mérési eredmények segítségével mutatjuk be a pumpálási jelenség hidrailukai jellegzetességeit. (McKee et al, 2000) 5000 Szállítómagasság [m] 4000 3000 2000 1000 0 0 50 100 150 200 250 3 Szívóoldali effektív gázáram [m /min] 4.2-7 ábra Pumpálási jelenség 201 300 350 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK A 4.2-7 ábrán a jelleggörbén különböző fordulatszámhoz tartozó Q-H görbék láthatók. A középső görbe vízszintes szakasza egyértelműen szemlélteti, hogy a pumpálás során a kompresszor gázárama átmenetileg zérus értékre csökkent. 35 Áramlási sebesség [m/s] 25 15 5 -5 -15 -25 -35 Idő [s] 4.2-8 ábra Sebességváltozás a kompresszoron belül pumpálási jelenség során 350 300 250 200 150 100 50 11:11:46 11:08:53 11:06:00 11:03:07 11:00:14 10:57:22 10:54:29 10:51:36 10:48:43 10:45:50 10:42:58

10:40:05 10:37:12 10:34:19 10:31:26 10:28:34 0 10:25:41 Szívóoldali effektív gázáram [m3/min] A 4.2-8 ábrán a kompresszoron belül az áramlási sebesség időbeni változása látható. Az abszcissza tengelyen egy osztásköz 2 s-nak felel meg, ami azt jelenti, hogy a folyamat során egészen rövid ciklusidejű hidraulikai lengések alakulnak ki. Az áramlási sebesség előjelváltása az áramlás irányváltására utal. Idő 4.2-9 ábra A kompresszor gázáramának a változása a pumpálási jelenség során A 4.2-9 ábrán látható, hogy három esetben jelentősen lecsökkent a kompresszor gázárama, ami figyelembe véve a 4.2-7 ábra görbéit azt jelenti, hogy a kompresszor mindhárom esetben a pumpálási tartomány közelében üzemelt. A középső esetben bekövetkezett a pumpálás, és a gázáram zérus értékre csökkent. A pumpálás során kialakuló nyomáslengések a kompresszorra, illetve a kapcsolódó csővezetékekre nézve károsak és

veszélyesek, ezért megfelelő védelemről kell gondoskodni. 202 Kompresszorállomás A pumpálás elleni védelmet technikailag a 4.2-10 ábrán látható kapcsolással oldják meg. Egy kerülő vezetékkel összekötik a szívó- és nyomóvezetéket úgy, hgy abba egy szabályozó szelepet építenek be. A kompresszor vezérlő rendszere érzékeli a kompresszoron átáramló gázmennyiséget, illetve a szívó- és nyomóoldali nyomások különbségét. Ha a gázáram gyorsan csökken, és ezzel párhuzamosan a nyomáskülönbség nő, a vezérlő rendszer kinyitja a kerülő vezeték szabályozó szelepét és gázt szabályoz át a nyomóoldalról a szívóoldalra. Ilyen esetben a kompresszor a tényleges szállítás mellett bizonyos gázmennyiség körbe forgatását is végzi. Ez az állapot hosszabb ideig nem tartható fenn, mert a földgáz túlmelegedését eredményezheti. Az üzemelő gépek számának a csökkentésével a kompresszorok munkapontja kedvezőbb

tartományba kerül. 4.2-10 A pumpálás elleni védelem 1 fő gázáram a szívóoldalon, 2 kompresszor, 3 fő gázáram a nyomóoldalon, 4 szabályozószelep, 5 vezérlőjel az irányítórendszer felöl, 6 mérési adatok az irányítórendszer felé A visszakeringető rendszernek a kompresszor indításakor is van szerepe. A meghajtó motor túlterhelésének elkerülése érdekében, fordulatszám felfutásakor a gázt zárt nyomóoldali szerelvény mellett keringetik és csak utána zárják a szívó- és nyomóoldalt összekötő vezeték szabályozó szelepét. Kompresszorok szabályozása Mivel a gázfogyasztási igények időben változnak, ezért a kompresszoroknál is lehetővé kell tenni a gázáram szabályozását. Az alkalmazható megoldások Bagdi nyomán a következők (Vida, 1991). Fojtás a nyomóvezetékben. A centrifugálkompresszorok szállítása csökkenthető a nyomóvezetékbe épített többlet-ellenállás (fojtás) segítségével. Ilyen esetben a

nyomóoldali távvezeték (vagy vezetékrendszer) áramlási ellenállásához hozzáadódik a fojtásból származó nyomásveszteség. A nyomóoldali távvezeték eredő szállítókapacitás görbéje így a 4.2-11/a ábrán látható módon meredekebb lesz A módszer energetikailag nem előnyös, ezért csak ritkán, kényszerből alkalmazzák. Fojtás a szívóvezetékben. A szívóvezetékben alkalmazott fojtás esetén a fojtószelep egy adott állásához egy szívó-jelleggörbe tartozik. A 42-11/b ábrának megfelelően tételezzük fel, hogy fojtás nélkül a szívónyomás nagysága független volt a gázáramtól és ehhez tartozott egy kompresszor jelleggörbe (1-es görbék). Beépítve egy állandó keresztmetszetű fojtást a kompresszor szívócsonkja elé, a kompresszor szívónyomása a gázáramtól függő mértékben csökken. Mivel a kompresszor 203 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK szállítómagassága egy adott tömegáramnál független a szívónyomástól,

ezért a nyomásarány nem változik, a kisebb szívónyomáshoz szükségképpen meredekebb lefutású kompresszor jelleggörbe tartozik (2-es görbék). Ugyanakkora p2 nyomóoldali nyomáshoz tehát kisebb gázáram fog tartozni. A 42-11/b ábráról további két jellegzetesség olvasható le. Egyik jellegzetesség, hogy a kompresszor jelleggörbék egy pontból indulnak, mivel zárt nyomóoldali szerelvény esetén a szívóoldali fojtás esetén a pumpálás egyre kisebb gázáramoknál lép fel. 4.2-11 ábra Turbókompresszor szabályozási módjai Fordulatszám szabályozás. Az előző fojtásos szabályozásoknál feltételeztük, hogy a kompresszor fordulatszáma állandó, vagyis a szállítómagasság és a gázáram között az adott fordulatszámhoz tartozó jelleggörbe adja meg a kapcsolatot. Ha változtatjuk a fordulatszámot, akkor az üzemeltetési tartományon belül tetszőleges munkapontot tudunk kialakítani. A 42-11/c ábrából látható, hogy ha a

fordulatszámot úgy változtatjuk, hogy közben a tömegáram állandó, akkor a szállítómagasság, illetve a p0/p1 nyomásarány változik. Ha viszont a szállítómagasságot és ezzel együtt a nyomásarányt akarjuk állandó értéken tartani, akkor a fordulatszám-változtatással a szállított mennyiség fog változni. Korszerű távvezetéki kompresszoroknál általában ez a szabályozási mód terjedt el. Az egyéb szabályozási módok közül meg kell említeni a kompresszor áramlásrendező lapátjainak szögállítását, amely kedvezőbb, mint a fojtásos szabályozás, de technikailag nehéz a megvalósítása. Kompresszorok kiválasztása A kompresszorok kiválasztása a tervezési fázis egyik legkritikusabb része. Ennek során meg kell határozni az alábbiakat: 204 Kompresszorállomás • kompresszor gépegységek számát és egységteljesítményét, • a kompresszorfokozatok számát, • a meghajtómotorok teljesítményét A kompresszor

gépegységek számát és egység teljesítményét elsősorban a szállítási feladat határozza meg. A hidraulikai rendszerszimuláció segítségével megadhatók a kompresszorállomással szemben támasztott hidraulikai követelmények. Mindenekelőtt a szállítandó gázmennyiség, annak szezonális ingadozása és várható növekedési trendje. Ezekhez az adatokhoz járulnak a különböző hálózati kapcsolódásokból adódó üzemmód-igények, amelyek együttesen mennyiségi oldalról determinálják a gépegységek számát és egységteljesítményét. Mivel a távvezetéki kompresszorok bonyolult és kényes berendezések, ezért általános követelmény, hogy a gépek számánál egy meleg-, és egy hidegtartalékot vegyenek figyelembe. A 4.2-12 ábrán látható a kompresszorállomás jelleggörbéje párhuzamosan üzemelő gépek esetén. A jelleggörbék átfedése azt jelenti, hogy a szállítási üzemállapotok elég széles tartományban különböző

gépegység számmal valósítható meg. Az ábrából látható továbbá, hogy többgépes üzemállapot esetén a pumpálási jelenség a gépek számának csökkentésével kerülhető el. 9000 Szállítómagasság [m] 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 3 Effektív gázáram [m /h] 4.2-12 ábra Többgépes üzemmódok jelleggörbéje A kompresszorfokozatok számát az igényelt nyomásfokozás mértéke határozza meg. Figyelembe kell venni, hogy a kiválasztáshoz rendelkezésre álló kompresszor-jelleggörbékről a szállítómagasságot, illetve a nyomásarányt lehet leolvasni. Egy adott nyomásarány azonban más-más nyomáskülönbséget fog jelenteni változó szívónyomás esetén. Természetesen a kompresszorfokozatok száma befolyásolja a szállítható gázmennyiséget is. A két- vagy háromfokozatú kompresszor nagyobb arányú nyomásfokozásra képes, de a szállítható gázmennyiség a fokozatok számával

arányosan csökken. Emiatt, ha a szállítási feladat nagyobb mértékű nyomásfokozást tesz szükségessé, egy-egy gép szállítókapacitása kisebb lesz, így több gépegységre van szükség egy adott gázmennyiség szállításához. A korszerű kompresszoroknál a fokozatok száma járókerék cserével változtatható. Ha a szállítási feladat során csak a gázáram változik, de a szívóoldali nyomás közel állandó, akkor viszonylag egyszerű olyan kompresszoregységeket kiválasztani, 205 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK amely a kompresszorállomás jó hatásfokú üzemeltetését teszi lehetővé. Nehezebb a feladat, ha jelentősen változhat a szívónyomás és a nyomásfokozási igény. Egy adott kompresszor ugyanis a névleges munkapont környezetében dolgozik jó hatásfokkal. Egy többfokozatú kompresszorral kis nyomásarányú, vagy egyfokozatú kompresszorral nagy nyomásarányú nyomásfokozás csak rossz hatásfokkal valósítható meg. Azért kell

tehát a kompresszorok kiválasztásánál a szállítási feladatot nagyon alaposan elemezni, hogy a kompresszorállomást hosszú távon is jó hatásfokkal, gazdaságosan lehessen üzemeltetni. Hasonló szempontokat kell figyelembe venni a meghajtó motorok kiválasztásánál is. Ha a meghajtó motor teljesítménye lényegesen nagyobb, mint a kompresszoré, a meghajtó motor tartósan rossz hatásfokkal fog üzemelni. Gázturbinák esetén ez jelentősen növeli a fűtőgázfelhasználást. Távvezeték és kompresszorállomás együttműködése A hidraulikai tervezés és az üzemeltetés során egyaránt fontos, hogy a kompresszorállomás működését ne önmagában, hanem a kapcsolódó távvezetékekkel együttműködve vizsgálják. A szállított közeg összenyomhatóságából adódóan a hidraulikai paraméterek között nem-lineáris kapcsolat van, aminek ismerete nélkülözhetetlen előfeltétele a kompresszor gépegységek megfelelő illesztésének a rendszerhez.

30 Nyomáskülönbség [bar] 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 Csőtávvezeték indítónyomása [bar] Dp2=1800 Dp2=1600 Dp2=1200 4.2-13 ábra Adott szállítási feladat esetén a nyomáskülönbség változása az indítónyomás függvényében A távvezeték és kompresszorállomás együttműködésének vizsgálata során abból a feltételezésből kell kiindulni, hogy a kompresszorállomás alapfeladata a szívóoldalhoz kapcsolódó távvezetékben kialakult nyomásveszteség pótlása. Ez a legegyszerűbb esetben azt jelenti, hogy a kompresszor kimenő nyomása egyenlő a szívóoldali távvezeték indítónyomásával. A feladatot bonyolítja, hogy adott nagyságú gázáram esetén a távvezeték nyomásvesztesége a ∆p2=Kq2 összefüggéssel jellemezhető, ami különböző indítónyomások esetén eltérő nagyságú nyomáskülönbséget jelent. Kompresszorok esetén viszont adott nagyságú

szállítómagasság adott nagyságú nyomásarányt jelent, amiből a szívóoldali nyomás 206 Kompresszorállomás segítségével határozható meg a nyomó- és a szívóoldali nyomások különbsége. A távvezeték és kompresszorállomás együttműködését tehát a rendszert alkotó elemek eltérő karakterisztikája teszi bonyolulttá. A továbbiakban egy adott „távvezeték-kompresszorállomás-távvezeték” szállítórendszerre vonatkozó három szállítási mintapélda eredményei láthatók. A kompresszorállomás szívóoldalához kapcsolódó távvezetékben az első szállítási feladat esetén ∆p2=1200, a második esetben ∆p2=1600, végül a harmadik esetben ∆p2=1800 hidraulikai ellenállás alakul ki. Az egyes mintapéldákban a gázáram állandó, azaz a szállítási feladat rögzített. A számításoknál a politrópikus hatásfok 75 %. A kompresszorállomás és a kapcsolódó távvezetékek együttműködését bemutató mintapélda azt

szemlélteti, hogyan alakul egy adott szállítási feladatnál a kompresszorállomás nyomó- és szívónyomásaiból képezett nyomáskülönbség, nyomásarány és kompresszorteljesítmény a távvezetékek indítónyomásának a függvényében. A 42-13 ábrán látható, hogy a szívóoldali távvezeték indítónyomásának a csökkenésével egyre nagyobb nyomáskülönbség alakul ki a betáplálási pont és a kompresszorállomás szívónyomása között, így a kompresszorállomásnak növekvő nyomásveszteséget kell kompenzálni. 2,6 2,4 Nyomásarány 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 Csőtávvezeték indítónyomása [bar] Dp2=1800 Dp2=1600 Dp2=1200 4.2-14 ábra Adott szállítási feladat esetén a nyomásarány változása az indítónyomás függvényében A 4.2-14 ábrán az előző mintapélda szerinti szállítási feladatok esetén a kompresszorállomás nyomó- és szívónyomásának a hányadosa,

azaz a távvezeték súrlódási nyomásvesztesége miatt szükséges nyomásfokozás nyomásaránya látható. A nyomásarány az indítónyomás csökkenésével dinamikusan nő, ami felhívja a figyelmet a változások kedvezőtlen hatására. A 4.2-15 ábrán a nyomásfokozáshoz szükséges kompresszorteljesítmény nagyságának a változása látható az indítónyomás függvényében. Az ábra alapján fel kell figyelni arra a kedvezőtlen jelenségre, hogy az indítónyomásnak már néhány baros csökkenése a nyomásfokozáshoz szükséges kompresszorteljesítménynek 20-50 %os növekedését eredményezi. Az indítónyomás 10-12 bar-os csökkenése pedig a kompresszormunka igényt megduplázza. 207 Kompresszor teljesítmény változása TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK 350% 325% 300% 275% 250% 225% 200% 175% 150% 125% 100% 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 Csőtávvezeték indítónyomása [bar] Dp2=1800 Dp2=1600 Dp2=1200 4.2-15 ábra Adott

szállítási feladathoz szükséges kompresszorteljesítmény változása az indítónyomás függvényében A három egyszerű mintapélda arra hívja fel a figyelmet, hogy a kompresszorállomások üzemeltetése kiemelten fontos kérdés. Adott szállítási feladat, azaz konstans gázáram esetén is jelentősen nőhet a kompresszorteljesítmény igény, a nyomástól függően. A mintapéldák alapján az is látható, hogy távvezeték és kompresszorállomás együttműködése nemlineáris hidraulikai feladatot jelent, amelyben a nyomás változásának a hatása nem látható be egyszerűen. 4.3 Földgázkeverő állomás A különböző földgázmezőkből termelt földgáz összetétele és ennek következtében a fűtőértéke jelentősen eltérhet egymástól. Előadódhat olyan eset is, hogy valamely technológiai folyamatnál nagy pontosságú hőmérsékletszabályozásra van szükség, ami miatt a gáz összetétele és fűtőértéke nem változhat. Ha nem

engedhető meg, vagy nem kívánatos az, hogy területenként más-más fűtőértékű gázt kapjanak a fogyasztók, akkor földgázkeverő állomást kell létesíteni, amelyen a fűtőértéket meghatározott értékre állítják be. A földgázkeverő állomás célszerű kialakítását de Vet és tsi nyomán mutatjuk be (de Vet et al., l982) A legegyszerűbb keverőkör a 4.3-1 ábrán látható módon egy áramlásszabályozó szelep segítsé-gével alakítható ki. A szabályozási kritérium matematikai formában történő felírásához három paraméterre vonatkozó mérlegegyenletet kell felírni. A keveredési pontban teljesülni kell a be- és kilépő anyagáramok egyenlőségének, továbbá egyenlőnek kell lenni a be- és kilépő gázáramok energiatartalmának is. 208 Földgázkeverő állomás 4.3-1 ábra Keverőkör vázlata A Wobbe-szám számításához a belépő, a kilépő és a kevert gázáram relatív sűrűségét is ismerni kell. Ezekre a

jellemző paraméterekre az alábbi mérlegegyenletek írhatók fel: q1 + q 2 = q 3 (4.3-1) q1 H a1 + q 2 H a 2 = q 3 H a 3 (4.3-2) q 1 ρ r1 + q 2 ρ r 2 = q 3 ρ r 3 (4.3-3) A fűtőértékből és a relatív sűrűségből meghatározható a földgázra jellemző Wobbe-szám N Woi = H ai (4.3-4) ρ ri Az egyik legegyszerűbb keverési kritérium esetén a belépő gázáramok aránya állandó legyen. Ez azt jelenti, hogy R= q2 = állandó q1 (4.3-5) A (4.3-1) és (43-5) egyenletek segítségével kifejezhetjük, hogyan fog változni a q3 gázáram függvényében a szabályozott q2 gázáram: q2 = R q3 1+ R (4.3-6) A kevert gáz fűtőértéke az alábbi módon számítható: H a 3 = (H a1 + R H a2 ) R 1+ R (4.3-7) 209 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK Ha a q2 gázáramot a fűtőértékek alapján szabályozzák, akkor a szabályozási kritérium a (4.3-1) és (43-2) egyenletek segítségével az alábbi formában írható fel: q2 = H a 3 − H a1 q3 H a 2 − H

a1 (4.3-8) Ebben az esetben a belépő gázáramok aránya az alábbi összefüggésből határozható meg: q1 H a 2 − H a 3 = q 2 H a 3 − H a1 (4.3-9) A szabályozási feltétel még bonyolultabb lesz, ha a gázáramot a Wobbe-szám függvényében fejezzük ki. A (43-2), (43-3) és (43-4) egyenletekből ki lehet fejezni a keverék Wobbe-számát: q1 N Wo1 ρ r1 + q 2 N Wo2 ρ r 2 = q 3 N Wo3 ρ r 3 (4.3-10) Ha q1-et a (4.3-1) egyenlet segítségével írjuk fel, akkor az alábbi egyenletet kapjuk: q2 = N Wo3 ρ r 3 − N Wo1 ρ r1 N o 2 ρ r 2 − N Wo1 ρ r1 q3 (4.3-11) A gáz keveredése történhet célberendezésben, leggyakrabban azonban magában a távvezetékben megy végbe. Az utóbbi megoldásnál gyakran alkalmaznak megfelelően kialakított szűkületet a csővezetékben az áramlási sebesség növelése érdekében. 4.3-2 ábra Földgázkeverő állomás vázlata Holland gázkeverési kísérletek azt mutatták, hogy ha a keveredési úthossz a

csőátmérő 50-szerese, akkor a kevert gáz már megfelelően homogén összetételű. Tökéletes keveredéshez a csőátmérő 100-szorosának megfelelő keveredési úthossz szükséges (Hanna, 1982). 210 Földgázkeverő állomás A keverő állomást a 4.3-2 ábrán látható módon úgy célszerű kialakítani, hogy ne csak egyetlen, hanem több kritérium szerinti szabályozásra is alkalmas legyen. A fűtőérték vagy a Wobbe-szám beállítása esetén azonban probléma a szabályozó szelephez kapcsolódó tényleges szabályozó kör kialakítása A távvezetékeknél szokásos áramlási sebességek esetén a szabályozó szelep és a keveredési szakasz végpontján elhelyezett mérő közötti távolság megtételéhez az áramló gáznak nem elhanyagolható időre van szüksége. Visszacsatolás esetén ez a holtidő labilissá teheti a szabályozó kört. További gondot jelent, hogy Wobbe-szám mérőnek 35 s körüli az időkonstansa, ezért a mérés nem

pillanatszerű. 4.3-3 ábra A hollandiai Assumburgnál lévő keverőállomás vázlata Szükséges a műszer gyakori kalibrálása is, mivel a nullpont könnyen "elmászik". A kalibrálási idő 15 min-nál kisebb értékre nem csökkenthető, ezért célszerű két Wobbe-szám mérő műszer alkalmazása. A szabályozó kör stabilitása érdekében megfelelő számítógépi szoftverrel biztosítható, amely az áramlási sebesség 211 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK folyamatos számításával, valamint a mérési adatok megfelelő ideig történő tárolásával kiküszöböli a holtidők okozta problémát. A 4.3-3 ábrán látható a hollandiai Assumburgnál lévő keverőállomás technológiai ábrája. Az állomásra 4 különböző összetételű és emiatt különböző Wobbe-számú földgáz érkezik. Első lépcsőben a Middelieből érkező kisebb, és a Balgzandból érkező nagyobb Wobbe-számú gázt keverik, majd ezt a kevert gázt egy második

lépcsőben a groningeni földgázhoz keverik. Végeredményképpen a groningeni földgáz 43,7 MJ/m3-es Wobbe-száma 44,4 MJ/m3 értékre nő. Az állomás másik részén a Balgzandból, Bergenből érkező nagy Wobbeszámú földgázok keverésére van lehetőség. Normális esetben a Bergenből érkező földgáz keverés nélkül áramlik tovább a Hoogovens melletti acélműhöz és más fogyasztókhoz. Ha azonban többlet gázigény jelentkezik valamelyik vezetéken, akkor a balgzandi és a bergeni távvezetékek között bármelyik irányba átszabályozható a földgáz. Ezek között a távvezetékek között megvalósítható a gázáramok arányának a szabályozása is, ami azonban maga után vonhat megszorításokat Bergenben a termelésnél. A 4.3-3 ábrán látható mérő- és szabályozó berendezések az ellenőrző és irányító számítógéphez csatlakoznak. Az állomás belépési és kilépési oldalán nyomást, hőmérsékletet és gázáramot, továbbá

Wobbe-számot, relatív sűrűséget és CO2 tartalmat mérnek. Közvetlenül a szabályozó szelepek előtt, vagy után pedig a gázáramot és a sűrűséget mérik. Az ábráról látható, hogy a kisebb Wobbe-számú Middelie-i gáz szabályozására szolgáló szelepek áramlásszabályozók, a balgzandi és bergeni gázok keverőkörében pedig nyomásszabályozók vannak beépítve. A hazai inert tartalmú földgázok hasznosítása céljából alakítottak ki keverőkört Szankon, Kardoskúton, Nagykanizsán, továbbá Kisújszálláson az inert gáz szállítására szolgáló gáztávvezeték kezdőpontjában. Irodalom Bagdi M. (1991): A földgáz sűrítése Kompresszorállomások, Gáztechnikai kézikönyv (2 kiadás) IV. rész, 32 fejezet, Főszerkesztő Vida M Műszaki Könyvkiadó, Budapest A.GA Transmission Measurement Committee Report No 7, “Measurement of Gas by Turbine Meters”, 1984. A gázenergiára vonatkozó jogszabályok gyűjteménye Közgazdasági és

Jogi Könyvkiadó, Budapest, 1984. Corban, I.-Thies, T(1995): Planerische und praktische Aspekte des Gasverteilugsprozesses in regionalen Versorgungsnetz der Ruhrgas AG ÉTE-ETE-GE Nemzetközi Gázkonferencia, Szeged, Szeptember 11-14. Czibere, T. - Nyíri A(1981): Áramlástani gépek I Tankönyvkiadó, Budapest Gravdahl, J.T-Williems, F-Bde Jager-Egeland,O (2000): Modeling for surge control of centrifugal compressors: comparison with experiment 212 Földgázkeverő állomás Proceedings of 39th IEEE Conference on Decition and Control, Sydney, pp. 1341-1346, Vol 2. Gravdahl, J.T-Egeland,O (1999): Compressor Surge and Rotating Stall Springer Verlag, London Berlin Hanlon, P.C (editor)(2001): Compressor Handbook McGraw-Hill, New York Hanna, L.E(1982): Blending of gas Report of Committee C 15th World Gas Conference, Lausanne IGE/TD/9 Offtakes and Pressure-regulating Installations for inlet pressure between 7 and 70 bar The Insitution of Gas Engineers, Communication 1229, 1986. EN

ISO 5167-2 (2003) Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full, Part 2: Orifice plates EN 12261 Gas meters – Turbine gas meters ISO 9951-1994. Measurement of gas flow in closed conduits - Turbine meters McKee,R.J-Edlund,CE Pantermuehl,PJ (2000): Development on an Active Surge Control System GMRC Technical Report No. TR 00-3, wwwgmrgorg , 2002 Szerényi B.-Bogoly S(1995): Gázátadó állomások üzemeltetési tapasztalatai ÉTE-ETE-GE Nemzetközi Gázkonferencia, Szeged, Szeptember 11-14. de Vet, C.HG et al(1982): Blending of natural gases having different Wobbe-indices by means of computerised systems, IGU/C3-82, 15th World Gas Conference, Lausanne 213 TECHNOLÓGIAI ÁLLOMÁSOK 214 Előkészítő munkák 5 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE 5.1 Előkészítő munkák A csőtávvezetékek kivitelezésének munkafázisait Ferenczi és Zábrák nyomán ismertetjük (Vida, 1991). A

szállítóvezeték építése általában a következő technológiai részműveletekből áll: • nyomvonal-előkészítés, • csőszállítás közbenső depóniába és nyomvonalra, • depóhegesztés, • vonali hegesztés, • csőhajlítás, • vonali árokásás, • szigetelés fektetés, • takarás-tereprendezés, • út-vasút keresztezés, • kisvizes és nagyvizes műtárgyak építése, • csővezeték belső tisztítása, • vonali szerelvényezés, • állomások szerelése, • nyomáspróba, • magas- és mélyépítési munkák vonalon és állomásoknál, • katódvédelem és erősáramú ellátás kiépítése, • hírközlés kiépítése. Az előzőek szerinti munkafázisok, és azok kapcsolódása az 5.1-1 ábrán látható. A nyomvonal-előkészítés az alábbi részfeladatokra bontható: - - a nyomvonalkitűzés pontosítása, - - az állandósított pontok helyreállítása, - - a munkasáv középvonalának és széleinek kikarózása, - -

az építési sáv megtisztítása bokroktól, fáktól, tuskóktól, - - a munkasáv egyengetése, - - a munkasáv megközelítésére szolgáló ideiglenes utak és átkelőhelyek építése. Vizenyős, mocsaras területeken ki kell szárítani a munkasávot és a megközelítő utakat, továbbá javítani kell a talaj teherviselő képességének. Hegyes, dombos vidéken el kell távolítani a munkasávban elhelyezkedő és omlásveszélyt jelentő köveket, a beomlás elleni ideiglenes védműveket kell építeni, és 8o-nál nagyobb harántdőlésű lejtőkön teraszokat kell kialakítani. Az előkészítés során a hazai gyakorlatban 20 m széles sávot tesznek járhatóvá az építőgépek számára. A munkasávban olyan minőségű felületet kell kialakítani, amely biztosítja a gumikerekes és lánctalpas járművek áthaladását és a feltételt ahhoz, hogy csőfektetéskor a gépek billegése miatt ne legyen csőtúlterhelés. Mocsaras vonalszakaszokon a nyomvonal

egyengetést feltöltéssel végzik. 215 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE 5.1-1 ábra A csőtávvezeték létesítésének fázisai 1 nyomvonal kitűzés, 2 munkasáv kialakítása, 3talajegyengetés, 4 csőszállítás nyomvonalra, 5 vonali csőhajlítás, 6 hegesztés 7 árokásás, 8 árokba helyezés, 9 visszatöltés, 10 tereprendezés, 11 környezeti állapot visszaállítása Előkészítő munkák Szükség esetén összekötő utakat kell építeni a munkasáv és a közutak között annak érdekében, hogy a vasúti fogadóállomásról a nyomvonalra történő szállítást az időjárástól függetlenül, folyamatosan lehessen végezni. Az ilyen szerviz-utak hosszát és számát gazdaságossági számítással kell meghatározni. A beépítésre kerülő csövek szállítása a vasúti fogadóállomástól a beépítés helyéig történhet közvetlenül, vagy közbenső tárolással. A csövek kirakását a vagonból vagy csőszállító gépkocsiról

autódaruval, oldaldarus traktorral vagy villás emelőgéppel végzik. Ha szükséges a csövek tárolása, akkor ún csőrakatokat alakítanak ki. DN 350, vagy annál nagyobb névleges átmérőjű csövekből egy csőrakatba legfeljebb 3 sor rakható. A csőrakatokat célszerű úgy elkészíteni, hogy a csövek egyik vége egy síkban legyen. Ez megkönnyíti a csövek számlálását és áttekintését. A csőrakatok közötti távolság legalább 3 m legyen 5.1-2 ábra Speciális csőszállító gépkocsi A csőszakaszok szállítását az 5.1-2 ábrán látható speciális gépkocsival végzik A csőszállító gépkocsi rakodásánál ügyelni kell arra, hogy a csőszakaszok a vontató forgózsámolyára a csővégtől számított 1.3 m-re feküdjenek fel Az utánfutó forgózsámolyára a felfekvés a csővégtől nagyobb távolságra is lehet. Szállítás közben a csőszakaszban akkor ébred a legkisebb feszültség, ha az alátámasztás a csővégtől 0,207*L

távolságra van. Az ílymódon alátámasztott csőszakaszok legnagyobb szállítható hossza (d − d i4 )σ L= 0,218Gd o α 4 o (5.1-1) ahol do a cső külső átmérője [m], di a cső belső átmérője [m], σ a megengedhető feszültség, amely elérheti a folyáshatár 85.90 %-át [N/m2], G a cső súlyából adódó megoszló terhelés [N/m], α pedig a dinamikai együttható, amellyel figyelembe lehet venni a váratlan terheléseket. α értéke a biztonság szem előtt tartásával 2-re vehető. A csőszakaszok nyomvonalra szállításakor gazdaságossági követelmény a legrövidebb szállítási útvonal kiválasztása. Egy célszerű számítási eljárás az átlagos szállítási távolságot az ún. szállítási nyomatékok összegének és a nyomvonal összhosszának hányadosaként értelmezi 217 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE C A B D a b c L1 L1A d L2 L1B L2B L3 L2C L3C L3D 5.1-3 ábra Szállítás tervezés Az 5.1-3 ábrán látható esetben

az A, B, C, D fogadóállomásokat és a csővezeték nyomvonalát összekötő legrövidebb utak hossza rendre a,b,c és d. Az utak egymástól mért távolsága pedig L1, L2 és L3. Az A és B fogadóállomások (bázisok) közötti l1 hosszúságú nyomvonalszakasz kiszolgálási határát az alábbi összefüggéssel lehet számítani. L1A = a + b + L1 −a 2 (5.1-2) a + b + L1 −b 2 (5.1-3) és L1B = A teljes nyomvonalra vonatkozó átlagos csőszállítási távolság La = M 1 A + M 1 B + M 2 B + M 2 C + M 3C + M 3 D L1 + L 2 + L 3 (5.1-4) ahol M az egyes ellátási körzetek súlyozott átlagos szállításait jelenti. Az A fogadóállomásról (bázisról) az L1A nyomvonalszakaszra történő szállítás során az átlagos szállítási távolság (a+ L1A/2), ezt az értéket kell súlyozni az ellátott nyomvonalszakasz L1A hosszával, vagyis L   M 1 A =  a + 1A  L1 A 2   (5.1-5) Hasonlóan számíthatók a többi fogadóállomáshoz (bázishoz)

tartozó súlyok. Árokásás Az árokásást merevkaros, hidraulikus vagy dobóvedres kotrógépekkel és forgókerekes árokásókkal végzik. A munkaterület előkészítése során kijelölik az árok középvonalát és széleit, a földgerenda lerakási helyét. Több gép egyidejű alkalmazása esetén, minden gép részére kijelölik a kiemelendő árok hosszát. A kotrógépek az árok tervezett középvonalában haladnak, vagy attól kismértékben a földgerenda felé eltolva. Az árok felső részéből kiemelt földet a 218 Előkészítő munkák földgerenda távolabbi pontjára helyezik. A földet csak az árok egyik oldalára helyezik. A földgerenda legkisebb távolsága az árok szélétől 0,5 m A földvisszahullás elkerülése érdekében, a földgerenda méreteit a lazított talaj természetes rézsűszögéből kiindulva határozzák meg. A kotrógépes ároknyitás és földgerenda-kialakítás vázlata az 5.1-4 ábrán látható 5.1-4 ábra Kotrógépes

ároknyitás A merevkaros hidraulikus gépeket állékony talajokban használják. E gépek nagy előnye, hogy a meredek falú árkokat is képesek nyitni, csökkentve a kitermelendő föld mennyiségét. A dobóvedres kotrókat homokos, vizenyős talajon alkalmazzák. E géptipus előnye elsősorban az, hogy víz alóli földkitermelést is tud végezni. A felszíni és talajvizes területeken az ároknyitást a mélypontokon célszerű elkezdeni a víz lefolyás érdekében. Ezeken a helyeken a földgerendát úgy alakítják ki, hogy az árok felső részéből kitermelt talajt helyezik az árok széléhez közelebb, a mélyebb részéről kiszedett talajt pedig távolabb. A kotrógépek munkaciklusidejének lerövidítése érdekében a gépeket úgy kell beállítani, hogy forgásszögük a legkisebb legyen és az ürítést forgás közben tudják elvégezni. Az 5.1-5 ábrán látható forgókerekes árokásók állékony, száraz és fagyott talajok esetén alkalmazhatók. A

gép az árok középvonalán halad Indítás után fokozatosan lesüllyeszti a forgókerék tartókeretét a szükséges mélységre és elkezdi a haladó mozgást. A gép a talajt vékony rétegekben fejti alulról felfelé, az űrítést a forgókerék felső pontján végzi a középpont felé. A föld keresztirányú kiszállítását az űrítési pont alatt elhelyezett szállítószalag végzi. 219 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE 5.1-5 ábra Forgókerekes árokásó A forgókerekes árokásó gép általában függőleges falú árkot nyit. Kevésbé állékony talajokban, vagy amikor az ároknyitás időben jelentősen megelőzi a szigetelést, a gép rézsűs árkot nyit. A rézsű nagysága legalább 1:0,3 Vonali csőhajlítás Vonali csőhajlítás során a legfeljebb 25 mm falvastagságú csőszálakat 15D vagy ennél nagyobb sugárral hidegen hajlítják. A vonali csőhajlító gép az 51-6 ábrán látható. 5.1-6 ábra Vonali csőhajlító gép A hajlítást a

következő technológiai lépésben végzik. A cső végétől 1500 mmt felmérnek, majd ettől a ponttól kezdődően 300 mm-es osztásokat jelölnek fel A csövet ezután oldaldarus traktorral helyezik a gépbe úgy, hogy a cső a gép alsó támaszaira feküdjön fel. Alkotó mentén hegesztett csöveken a varrat a semleges szálban helyezkedjen el. A hajlítás előtt horpadásgátló betétet helyeznek a csőbe A hajlítást hidraulikus munkahengerek végzik a kívánt ívsugár eléréséig. Ezután a bejelölt osztásnak megfelelően 300 mm-t előtolják a csövet a gép csörlőjével, ügyelve arra, hogy a horpadásgátló készülék a hajlítópofával szemben maradjon. A hajlítás a csődarabnak csak a középső részén végezhető, mindkét végén 100 mm egyenes szakaszt kell hagyni. A cső szabad végét oldaldarus traktorral tartják Az ív pontossága nagymértékben függ a cső anyagától és falvastagságától. A visszarúgás mértéke anyagminőségenként

és gyártónként változik, ezért minden új méretű és anyagminőségű csőnél kísérleti hajlításokkal célszerű beállítani a kívánt pontosságot. A hajlításhoz speciális szögmérőt használnak 220 Csőhegesztés 5.2 Csőhegesztés Depóhegesztés A depóhegesztés célja a hegesztési munkák gépesítésének és ütemének fokozása. Az így készített varratok élő- és holtmunka-hatékonysága 1,5.2-szerese a vonalhegesztésnek. Az alkalmazásnak két alapvető feltétele van: • a csövek a vonalépítés megkezdése előtt rendelkezésre álljanak, • a nagy hosszúságú - 24 m és hosszabb - csőszakaszok szállítása közutakon vagy munkasávban megoldható legyen. A depóhegesztő berendezések általános jellemzője, hogy 300.1400 mm átmérőjű, 7.20 mm falvastagságú, 2428 m hosszúságú csőszakaszok hegesztésére alkalmasak. Teljesítményük 3045 varrat/10 h A berendezések varratvizsgáló laboratóriummal együtt üzemelnek.

Magyarországon a csőhegesztő bázisokon DN 300, DN 400 és DN 600 méretű, X52 anyagminőségű csövekből állítanak elő 24, 36 és 48 m hosszúságú csőszakaszokat. A szakaszok illesztését és gyökölését kézi ívhegesztéssel, a kitöltőés takaróvarratokat fedőporos félautomatával készítik A bázis technológiája a következő: • csőszálak belsejének tisztítása 5.6 mm vastag, a cső belső átmérőjénél 20 mm-rel kisebb átmérőjű nyeles acélkoronggal, • csővégek ellenőrzése és javítása hidraulikus csővégkinyomó szerkezettel vagy kalapáccsal. Az ovalitás megengedett tűrése az átmérő 0,5 %-a • csővégek tisztítása kézi köszörűre szerelt drótkoronggal fémtiszta állapotig. A csővégek rézselési szöge 30o+5o, az élszalag mérete 1,60,8 mm. Az élszalag benyomódásait köszörüléssel távolítják el A csővégek előmelegítését a következő esetekben kell elvégezni: • a környezeti hőmérséklet + 5 oC

alatti, • X52 vagy annál nagyobb szakítószilárdságú csöveket hegesztenek, • 12 mm-nél nagyobb falvastagságú csöveket hegesztenek. 10 mm falvastagságig az előmelegített csővég hőmérséklete legalább 100 oC. 12 mm-nél nagyobb falvastagságú csövek előmelegítési hőmérsékletét a csőanyag összetételétől függően kell megállapítani. 5.2-1 ábra Gázüzemű előmelegítő 1 biztonsági gázszelep; 2 gyújtóégő gázvezetéke; 3 fúvóka; 4 konfúzor. 5 gyújtóégő; 6 lángstabilizáló fej; 7 hőálló kúp; 8 pajzskerék; 9 pajzslemez; 10 védőburkolat 221 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE Az előmelegítést az 5.2-1 ábrán látható pébé-üzemű előmelegítő berendezéssel végzik. A csővég hőmérsékletét tapintóhőmérővel vagy hőkrétával ellenőrzik. Az előmelegítés befejezése és a hegesztés megkezdése között legfeljebb 5 perc telhet el. 5.2-2 ábra Kézi hidraulikus csővégillesztő Csővégek illesztését

önjáró pneumatikus vagy hidraulikus belső illesztővel vagy az 5.2-2 ábrán látható kézi hidraulikus külső illesztővel végzik Az illesztési hézag a cső kerülete mentén egyenletes legyen. A hézag mérete a cső falvastagságától függően változó: falvastagság, mm <6 6.9 >10 illesztési hézag, mm 1 1,5 2 Az illesztett csövek egytengelyűségét a cső gyártási tűrésén belül kell biztosítani. 5.2-3 ábra Gyökvarrat készítés irányai 3 fő esetén A gyökvarratot cellulóz bevonatú pálcával - a cső méretétől függően egyidejűleg 1.3 hegesztő készíti, az 52-3 vagy az 52-4 ábrákon látható irányokba A belső illesztő eltávolítása és a cső mozgatása csak a teljes gyökvarrat elkészítése után megengedett. Külső illesztő alkalmazása esetén 4050 mm hosszúságú fűzővarratokat kell készíteni, 20.30 s távolságra, ahol s a cső falvastagsága mm-ben A fűzővarratok készí-tésének paraméterei a gyökvarratéval

azonosak. A varrat tisztítását a gyökvarrat elkészítése után azonnal elvégzik. Kéziköszörűre szerelt csiszolókoronggal fémtisztára csiszolják a varrat felületét. A feltárt hegesztési hibákat (repedések, zárványok, pórusok) kijavítják. 222 Csőhegesztés 5.2-4 ábra Gyökvarrat készítés irányai 2 fő esetén Második sor (hot pass) készítését egyidejűleg 2 fő hegesztő végzi. A második sor készítését legkésőbb a gyökvarrat elkészültétől számított 10 percen belül meg kell kezdeni. Az előkészített csőszakaszt felemelik vagy gurítják a forgatóállványra, ahol a csővéget lefogják a forgatóberendezés tokmányába. A hegesztőhuzal vége és a gyökvarrat között 5 mm hézagot állítanak be. A hegesztés során az alábbi paramétereket állítják be: Varratsor Első Második Harmadik Negyedik Áramerősség [A] 300.350 400.450 500.550 550.600 Feszültség [V] 30.35 35.40 40.45 45.50 Forgási sebesség [m/h] 35.38

34.37 33.36 32.35 A paraméterek átállítását a sorok befejezése után menetközben végzik. A fedőporból képződött salakot folyamatosan távolítják el. A kész varrat méretei az 525 ábrán láthatók s a b 4 6 8 10 12 14 18 22 15 15 15 15 2 2 2 2 8.10 10.13 13.15 15.16 19.25 21.25 26.30 30.35 c [mm] 3 3 3 3 4 4 4 4 d m g 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 6 6 6 6 8 8 8 8 5.2-5 ábra A keresztvarrat méretei A varrat elkészítése után a hegesztőfejet a csőszakaszról leveszik, majd a varratot drótkoronggal megtisztítják a salaktól és korróziógátló festékkel 50 mm szélességben lefestik. Elvégzik a radiológiai vizsgálatot és kézi ívhegesztéssel kijavítják a hibás varratokat. 223 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE Vonali hegesztés A csőtávvezeték építés színvonalának legfontosabb jellemzője a vonali hegesztés minősége és sebessége. Napjainkban a gépesítés magas foka ellenére a kézi ívhegesztés világszerte

nagyon elterjedt. A kézi hegesztési technológiánál azonban mind a sebességet, mind pedig a minőséget alapvetően a munkaszervezés határozza meg. A hegesztőcsoportok belső szervezésére 3 módszer javasolt Elemi módszer. A fejfeletti vonali hegesztést végző csoportot két egységre osztják. Az első egység a gyököt hegeszti, a második egység a többi varratsort Az elemi módszerben általában két hegesztő dolgozik párban a gyöksor készítésekor, a másik kettő vagy három pár hegesztő befejezi a saját varratát a második sortól kezdve. Csoportos futószalag módszer. Az elemi módszernél tökéletesebb munkaszervezés. A csoportot több részre osztják Alkalmazásával létrejönnek a feltételek a hegesztők számának növeléséhez. Így a gyököt készítők száma 4 főre növelhető. A hegesztők összlétszáma a csoportban nagy csőátmérők esetén elérheti a 30 főt, esetenként ennél több is lehet. A módszer lényege, hogy minden

részegység (24 fő hegesztő) csak egy varratsort készít. Az első sor hegesztésekor 24 fő, a következő soroknál 2.3 fő hegesztő dolgozik 1112 mm falvastagságú csövek cellulóz elektródával való hegesztésekor a gyökölőpáron kívül, 6 pár hegesztő dolgozik. Ekkor a hegesztett sorok száma 6.8 Bázikus pálcákkal való hegesztéskor a gyökölőn kívül 2.4 pár hegesztő dolgozik Osztott futószalag módszer. A vonali hegesztés további mélyebb bontását teszi lehetővé. A módszer lényege, hogy minden hegesztő részegység - általában hegesztő pár - a varrat minden sorának csak egy meghatározott szakaszát hegeszti. Minden hegesztő pár részt vesz minden varrat hegesztésében. A módszer fontos jellemzője a hegesztők munkájának maximális specializálása. Az osztott futószalag módszer egyik nagy előnye a csoportos futószalag módszerrel szemben, hogy szükségtelenné válik a hegesztési paraméterek szabályozása. Az egyes

hegesztési helyzetek - vízszintes, függőleges, fejfeletti optimális hegesztési paraméterei, amelyeknél a maximális teljesítményt és a legjobb varratidőket érik el, lényegesen különböznek. Ez különösen a bázikus bevonatú pálcákkal végbemenő hegesztéskor tapasztalható. Az osztott futószalag módszer lényeges hiányossága a segédidők arányának növekedése, a varrattól-varratig vonulás számának növekedése miatt. A hazai gyakorlatban a csoportos futószalag rendszerű módszerekkel kialakított nagycsoportos hegesztési egységet alkalmazzák. Ennek műveletbontása DN 300 és DN 400 névleges átmérőjű vezetékre az 5.2-6 ábrán látható Az oldaldarus traktorok a csőszálak emelésére, mozgatására, a hegesztő traktorok a hegesztési művelet gépi támogatására szolgálnak. Fontos kiegészítő egység a belső csővégillesztő és a vontató traktor. A hegesztő traktorokra szerelhető hegesztő sátor az időjárás elleni védelmet

szolgálja. A gyökvarrat és a második sor készítésének paraméterei megegyeznek a depóhegesztésben leírtakkal. A kitöltő- vagy fedővarratot felülről-lefelé 1 vagy 2 fő hegeszti. A fedővarratot az áramerősségek alsó határain kell hegeszteni A kész varrat mérete megegyezik az 5.2-5 ábrán látható méretekkel 224 Csőhegesztés 5.2-6 ábra Futószalag rendszerű technológia A vonali automata hegesztés lényegében olyan osztott futószalag módszerrel szervezett egységgel végezhető, amelyben a hegesztőket automatikusan vezérelt argon és szén-dioxid védőgázos hegesztőgépek helyettesítik. A technológiát megvalósító gépegység a következő részekből áll. Az 5.2-7 ábrán vonali hegesztés előtt a csővégillesztés munkafázisa látható belső csővégillesztővel. 5.2-7 ábra Csővégillesztés belső illesztővel (Forrás: WINGAS, www.zggde, 2002) Csővégillesztő és -megmunkáló egység, hagyományos oldaldarus

traktorokból és speciálisan kialakított csővég-megmunkáló gépből áll. Elvégzi a csövek vonalba rakását és a csővégek megmunkálását az 5.2-8 ábrán látható alakra 225 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE 5.2-8 ábra Lehetséges csővég profilok és illesztések (Forrás: ASME B31.8 – 1999 Edition) 5.2-9 ábra Hegesztési varrat eltérő falvastagság esetén (Forrás: ASME B31.8 – 1999 Edition) Csővégillesztő, gyökvarrat- és második sor hegesztő egység, hagyományos oldaldarus traktorból, speciálisan kialakított belső illesztő-hegesztő berendezésből, automata hegesztőfejekből és önjáró négymunkahelyes hegesztőtraktorokból áll. A kitöltő- és fedővarrat-készítő egység négymunkahelyes hegesztőtraktorokból és automata külső hegesztőfejekből áll. Elvégzi a kitöltő- és a takarósorok készítését. A szállítóvezeték valamennyi varratát 100 %-os mértékben roncsolásmentes és regisztrálható vizsgálati

módszerrel kell ellenőrizni és dokumentálni. 5.3 Csőfektetés Szigetelő bevonat készítése Az elmúlt 15 évben jellemzővé vált a többféle, főleg műanyag szigetelések alkalmazása. E rendszerek alapozófestékből, polietilén vagy PVC alap- és védőfóliából állnak. A felhordást géppel végzik A Hungikor-rendszer technológiai jellemzői a következők: • alapozó MB-20; hígító kétkomponensű folyadék (toluol 79 tf%, széntetraklorid 21 tf%); • alapfólia Hungikor A25; védőfólia Hungikor B45. Az alapfólia vastagsága 0,25 . 0,1 mm; felhordható butilkaucsukréteg 0,20 0,1 mm; védőfólia 226 Csőfektetés 0,45 . 0,1 mm; az alapfólia tömege 0,65 kg/m2; védőfólia tömege 0,830 kg/m2. Elektromos tulajdonságok: átütési feszültség: alapfólia 15 kV, védőfólia 18 kV; szigetelési ellenállás: alapfólia 1012 W, védőfólia 1012 W. Mechanikai tulajdonságok: szakadási nyúlás: alapfólia 200 %, védőfólia 200 %; tapadás

acélhoz: alapfólia 4 N/10 m. Alapozó nyílttéri lobbanáspontja: + 28 oC. Felhordási hőmérséklet: alapozó -5 o C.30 oC; alapfólia -5 oC+50 oC; védőfólia -5 oC+50 oC Alkalmazási hőmérséklet: alapfólia -20 oC.+70 oC; védőfólia -20 oC+70 oC Az alapozó csapadékos és ködös időben szigetelésre nem használható. Alkalmazása fokozott egészségvédelmi intézkedéseket tesz szükségessé. 5.3-1 ábra A csőszigetelés műveleti sémája A csőszigetelés műveleti sémája az 5.3-1 ábrán látható A kiásott árok mellett fekvő összehegesztett vezetéket oldaldarus traktorra függesztett emelőgörgőkkel folyamatosan felszedik és az árok fölé emelik. Tisztítógéppel folyamatosan megtisztítják a mechanikus szennyeződésektől, felhordják az alapozóanyagot, feltekercselik az alap- és védőfóliát. A szigetelés folyamatos ellenőrzése és szükség szerinti javítása után, a csővezetéket az árok fenekére helyezik és letakarják. A

fektetés során bekövetkezhet a cső túlterhelése. Ez elkerülhető a fektetést végző oldaldarus traktoroknak az 5.3-2 ábrának megfelelő felállításával 5.3-2 ábra Oldaldarus traktorok felállítása csőtávvezeték beemelésekor Névleges átmérő 100 200 A 25 25 B 20 20 C - Távolságok [m] D E - 227 F - G 3 3 H 30 30 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1220 1420 25 35 35 35 45 45 45 50 50 50 55 20 25 25 25 28 28 28 33 33 35 40 25 25 23 23 23 33 33 35 40 10 10 10 12 12 15 40 15 40 40 3 3 3 3 3 3 3 4 4 5 5 30 41 41 41 58 58 58 70 70 70 75 5.3-3 ábra Csőfektetés a Yamal távvezeték lengyelországi szakaszán (Forrás: www.europolgazcompl) A szigeteléshez ejtőtartályos, zárt rendszerű CPT CROSE, vagy EVANS tipusú, ill. ezekkel azonos műszaki paraméterekkel rendelkező egyéb géptipus használható. A vonalba hegesztett cső végétől 510 m-re kötött emelő sodronykötéllel az oldaldarus traktor

felemeli a csövet úgy, hogy a szabad csővég a talajtól 0,5 . 0,8 m magasra kerüljön A szigetelőgépet a csőre helyezik és borulás ellen biztosítják. A szigetelés száraz, zsírtalanított csőfelületen végezhető. Ha a környezeti hőmérséklet +3 oC alatt van vagy a csőfelület nedves, csőszárító előmelegítő berendezést alkalmaznak. A cső mechanikus tisztítását két láncmeghajtású, egymással ellentétes irányban forgó tisztító egység végzi. Az alapozóanyag gravitációs úton jut a szigetelőgép ejtőtartályából a lehúzó kenőponyva alá. Az adagolás akkor megfelelő, ha a cső felületén egyenletes, összefüggő alapozóréteg alakul ki, megfolyások és folytonossági hiányok nélkül. Az adagolás végleges beállítását csak a kenőponyva átnedvesedése után szabad elvégezni. Ez általában két forgatás után végrehajtható 228 Csőfektetés 5.3-3 ábra A csőszigetelés folyamata 1 lealapozott csőfelület, 2

alapfólia, 3 védőfólia, 4 kenőponyva, 5 szalagtoldás 5.3-1 táblázat Műanyag szigetelőfóliák átlapolása Megnevezés Kézi szigetelés Alap- és védőfólia szélessége: kézi tekercselőgép alkalmazásakor Alap- és védőfólia tekercshossza: kézi tekercselőgép alkalmazásakor Vonali szigetelésnél alap- és védőfólia átlapolása Műtárgy keresztezésénél alapfólia átlapolása védőfólia átlapolása Nagyvízfolyás keresztezésénél alap- és védőfólia átlapolása Gépi szigetelés Alap- és védőfólia szélessége Alap- és védőfólia tekercshossza Vonali szigetelésnél alap- és védőfólia átlapolása 100 150 Névleges átmérő 200 300 400 500 600 800 mm mm m m 75 100 30 120 100 150 30 120 100 150 30 120 100 225 30 120 150 300 30 120 150 300 30 120 225 300 30 120 225 300 30 120 mm 25 25 25 25 25 25 25 25 mm % 25 50 25 50 25 50 25 50 25 50 25 50 25 50 25 50 % 50 50 50 50 50 50 50 50 mm m 100

120 150 120 150 120 225 120 300 120 450 120 450 120 450 120 25 25 25 25 25 25 25 25 Az alapozással egyidőben megy végbe az alap- és védőfólia feltekercselése. A tekercsek felrakásakor azok végeit hozzászorítják az alapozott csőfelülethez és egy próbaforgatást végeznek. A próbaforgatás után beállítják az 53-1 táblázat szerinti értékeket. Eltávolítják a szalagban keletkezett gyűrődéseket és feszes bevonatot hoznak létre. Az alapfólia és a védőfólia túlfedése a tekercselés irányában megközelítőleg a szalag szélességének fele, az 5.3-3 ábrának megfelelően A szigetelőgép sebességét úgy kell beállítani, hogy a fólia-feltekercselés pillanatában a lealapozott felület kézzel tapinthatóan száraz legyen. Új tekercsek felrakása vagy szalagszakadás esetén, a csövön levő szalag végét a cső kerületének kb. harmadáról lehúzzák, és az új szalagot kézzel felragasztják a lehúzott szalag helyére. A

csőről lehúzott szalagvéget rásimítják az új szalagra. A gépet egyszer körbeforgatják és elvégzik a fékezőtárcsa pontos beállítását. 229 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE Takarás, tereprendezés A csőárok takarását közvetlenül a cső fektetése után végzik. A takaráshoz általában földtolókat, különleges esetekben hidraulikus vagy dobóvederes markológépeket használnak. Az utóbbiak az árok földgerendával szembeni oldalán mozognak Az utóbbi években forgódobos ároktakaró gépekkel is végeznek takarást. A takarási módok a földtoló mozgása szerint jellemezhetők. Négy mozgástipus különböztethető meg, amelyek az 5.3-4 ábrán láthatók: • merőleges, • haránt-párhuzamos, • haránt-keresztirányú, • kombinált. A merőleges mozgást akkor használják, ha a munkasáv szélessége lehetővé teszi a földtoló ároktengelyre merőleges beállítását a földgerenda mögé. Előnye, hogy a földtoló a lehetséges

legrövidebb úton halad. Előremenetben az árkot takarja, visszaáll kiindulási helyére, elvégzi az oldalazó mozgást és új munkamenetet kezd. 5.3-4 ábra Földtoló mozgása ároktakaráskor Keskeny munkasáv esetén az ároktakarás lecélszerűbb módszere a harántpárhuzamos és haránt-keresztirányú mozgást. Ekkor a földtoló hossztengelye az árok tengelyével 45.60 o-ot zár be Az út hosszabbodása miatt, a takarási teljesítmény csökken. Hatékonyabb takarást eredményez a kombinált mozgás. Ennek ciklusa két menetből áll; először haránt-párhuzamos, utána merőleges. A takarási teljesítmény nagyobb, mint a harántpárhuzamos mozgásnál, az út középértékének csökkenéséből adódóan. Javul a gép takarási teljesítménye azért is, mert a második, merőleges mozgás során a földmozgatás feltételei könnyebbek. E módszer lehetővé teszi tömörödött, és legfeljebb 0,3 m mélységig átfagyott talajok mozgatását is. 230

Műtárgy keresztezése 5.3-5 ábra Kis keresztmetszetű árok takarása Kis keresztmetszetű (0,5 . 0,8 m2) árok takarása végezhető a földtoló ároktengelyre párhuzamos mozgásával az 5.3-5 ábrán látható módon A szigetelés megóvása érdekében célszerű két lépcsőben végezni a takarást. Először 0,2 0,25 m vastagságú réteget terítenek a csőre, utána az árok teljes takarását. A cső helyzetének konkrét ismerete alapján kell megválasztani a takarás módszerét úgy, hogy a cső megfelelő befekvését biztosítsák. A vezetéképítési gyakorlatban, az egyes szakaszok takarását a csőben szállított közeg áramlási irányából nézve bal oldalról végzik. 5.3-6 ábra Forgódobos ároktakaró gép Az ároktakarás célgépe az 5.3-6 ábrán látható forgódobos ároktakaró gép A gép az ároktengellyel párhuzamosan halad a földgerenda hossztengelyében. Forgó dobja alulról-felfelé forog, a földgerendát megbontja és a földet a

dob hossztengelyében elhelyezett belső szállítószalagra üríti. A szállítószalag végzi az árok takarását. Nagy keresztmetszetű (3 m2 feletti) árok takarását forgódobos ároktakaró és földtoló együttes munkájával végzik. A forgódobos ároktakaró maximális teljesítménnyel végzi el a takarás első részét. A földgerenda maradék részét földtolóval helyezik az árok fölé. Takaráskor a föld lazítása és a csőtérfogat miatt földfelesleg képződik. Ezt általában szabályosra kiképzett földgerenda formájában - az árok középvonal fölött helyezik el. Szükség esetén a gerenda elhelyezése előtt az árkot tömörítik Öntözött területeken az árok fölötti földgerenda méreteit az ülepedési térfogat figyelembevételével határozzák meg. 5.4 Műtárgy keresztezése Az utak és vasutak keresztezésénél a csőtávvezetéket esetenként védőcsőbe helyezik. A védőcső elhelyezésének egyik módja, amelynél az

út/vasút alatt, vízszintes fúrással készített lyukba préselik vagy húzzák be a védőcsövet. Az átfúráshoz az út-, illetve 231 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE vasútpálya mindkét oldalán munkagödröt kell készíteni és ezekből végezhető a vízszintes fúrás az 5.4-1 ábrának megfelelően A védőcső behúzása nem különösebben kényes művelet, a szállítócső behelyezése azonban annál inkább. A szállítócső szigetelése ugyanis csak abban az esetben marad sértetlen, ha a cső nem ütközik, illetve nem szorul be a védőcsőbe. Ennek érdekében szükséges, hogy a védőcső, és a szállítócsőnek a védőcsőbe eső szakasza a gyártási tűréshatáron belül egytengelyű legyen. Az egyik legkritikusabb technológiai művelet és egyben a védőcsövezett műtárgyak gyenge pontja a védőcső végeinél a gyűrűstér lezárása. A korszerű gumiharangos és ragasztókittes eljárás sem tudja tartósan megoldani a légmentes

zárást. A védőcső felületén végbemenő korróziós folyamat idővel a ragasztókitt leválását okozza. Ragasztókitt nélkül felhelyezett gumiharangok légmentes lezárása nem megoldható a cső felületén lévő inflexiók miatt. A csőfelület homorú részein ugyanis a légmentes záráshoz szükséges normál szorítóerőt a leszorítóbilincsek nem tudják létrehozni. Ennek az a következménye, hogy rövid idővel a műtárgy megépítése után a gyűrűstérbe a talajvíz beszivárog. A talajvíz eltávolítása céljából, a védőcső két végére hegesztett észlelőcsövek egyike a védőcső felső, a másik az alsó oldalához kapcsolódik. Így a gyűrűstérben felgyülemlett víz szivattyúval vagy kompresszorral eltávolítható. 5.4-1 ábra Vízszintes útátfúrás 1 horgony; 2 védőcső; 3 csigasor; 4 csiga; 5 támaszték; 6 fúrógép; 7 csörlődob; 8 erőmérő 5.5 Folyók keresztezése A nagyvíz-keresztezések döntő többsége folyók

keresztezése. A csővezetéket meder alatti árokba fektetik a következő technológiai lépésekkel: • előkészítő munkák, • anyagok szállítása a munkahelyre, • csővezeték hegesztése és szerelése, • csővezeték nyomáspróbája a szerelőpályán, • cső tisztítása és szigetelése, 232 Folyók keresztezése • csővezeték leterhelése felúszás ellen, • parti és meder alatti földmunkák, • csővezeték behúzása vagy beúsztatása, • a lefektetett csővezeték nyomáspróbája, • parti és meder alatti árok takarása, • a part helyreállítása. Meder alatti árok nyitásához szükséges korszerű berendezés a letalpalóoszlopokkal ellátott, úszótagra szerelt 12.16 m lenyúlású hidraulikus kotróegység. Ez álló-, és legfeljebb 10 km/h áramlási sebességű folyóvízben működik biztonságosan. Alkalmas legfeljebb 2 MPa nyomószilárdságú talajok előrobbantás nélküli, és nagyobb nyomószilárdságú talajok

előrobbantásos fejtésére. Az úszótag a kotrógépet víz felett tartja, a munkaterületre úsztatja, rögzíti és mozgatja azt. Az úszótag minden horgonycsőrlője több fokozatú, elektromos meghajtású. A kotrógép az úszótag speciálisan kiképzett felületén áll, és ahhoz oldhatóan van rögzítve. Ezzel a megoldással, és a feljárók segítségével a kotrógép az úszótagról le- és feljárhat és a parton is végezhet munkát. A kikotort anyagot uszályokra rakja, amelyek rakományukat az űrítési helyre szállítják és a mederbe űrítik. A vízmélységet ultrahangos mélységmérővel, a távolságot lézeres távolságmérővel mérik. A pontos helyzetváltoztatást az elektromos horgonycsőrlők biztosítják. 5.5-1 ábra Öntöttvas és vasbeton terhelőidomok A mederbe kerülő csővezeték szigetelése 50.50 % túlfedés és az alapozófesték figyelembevételével öt rétegben készül. Az elasztikus amortizáló réteg feladat, hogy megvédje

a műanyag szigetelést a védőlécezés okozta károsodástól. Az amortizáló réteget műanyag zsinórral rögzítik. A védőlécek azonos hosszúságúak Hézagmentes leszorításukat a csőfelületre szorítópántokkal, vagy legalább 4 mm átmérőjű acélhuzallal végzik. A szorítóerő akkor megfelelő, ha a lécek külső felülete benyomódik a pánt vagy huzal mellett. A terhelőidomok készülhetnek öntöttvasból vagy vasbetonból. A vasbeton terhelőidomok anyagának sűrűsége legalább 2700 kg/m3. A nehezékek alakja függ a behúzás és a csőszerkezet leterhelésének módjától. A csőszakaszok egyedi leterhelésekor legelterjedtebbek az 5.5-1 ábrán látható öntöttvas és vasbeton terhelőidomok. Az 5.5-2 ábrán látható csuklós idomokat akkor használják, ha a terhelőidomokat a csővezeték behúzása után helyezik el a csőre. 233 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE 5.5-2 ábra Csuklós terhelőidom A hagyományos technológiai megoldásnak,

amelynél a csővezetékek felúszását az 5.5-1 és 55-2 ábrákon látható terhelő idomokkal akadályozzák meg, hátrányos jellemzője, hogy a terhelőidom és a csővezeték közötti kötés idővel meglazul, és a folyó sodrása elmozdítja a terhelő idomokat. Különösen nagy az elsodrás veszélye a beton terhelőidomok esetén, mivel nagy sík felületük esik a folyó sodrási irányára merőlegesen. Az előző hátrányos tulajdonságok kiküszübölése érdekében fejlesztették ki azt a megoldást, amelynél a csővezetékre súlyosbító beton héjszerkezetet készítenek, amely a csővezetékkel egységes egészet képez. A zárt héjszerkezet elsodrása még szélsőséges feltételek között sem lehetséges. 5.5-3 ábra Beton héjszerkezet keresztmetszete Az 5.5-3 ábrán a WEDAL gáztávvezetéknek Köln közelében a Rajna keresztezéséhez készített héjszerkezete látható (Staff Report, 1998). A DN 800 névleges átmérőjű, és 13,4 mm

falvastagságú szállítóvezetéket 3 mm vastagság polietilén védőréteggel látták el, majd erre készítették el a 125 mm minimális falvastagú beton héjat. A súlyosbított csőszerkezet tartalmaz két DN 140 névleges átmérőjű csővezetéket is a hírközlő kábelek számára. Ez utóbbiak KPE csővel vannak bélelve. A fenti módon elkészített csőszerkezetnek 1178 kg/m a fajlagos tömege szárazon, és 1,24-es a felúszás elleni biztonsági tényező. 234 Folyók keresztezése 5.5-4 ábra Csőszerkezet behúzása A hazai gyakorlatban a behúzásra kerülő csőszakasz vagy csőköteg alá behúzólemezt helyeznek. A behúzólemez a víz alatti szerkezet fontos része: • növeli a behúzás biztonságát, • lehetővé teszi csőkötegek behúzását, • a leterhelőidomok rögzítésének alaplemeze, • csökkenti a leterhelőidomok számát. A leterhelőidomok vasalását hegesztéssel rögzítik a behúzólemezhez. Behúzáskor a talaj

egyenetlenségein áthaladó behúzólemez összetett térbeni egyenetlenségein áthaladó behúzólemez összetett térbeni mozgást végez. Ekkor a terhelőidom vasalásában jelentős húzó-hajlító feszültség lép fel. Előfordulhat, hogy a terhelőidom leszakad a behúzólemezről. Ezt okozhatja az is, ha az idom a rosszul kialakított árok falával ütközik. Az idomok vasalásának méretezésekor ezeket a terheléseket figyelembe kell venni. A csúszólemezre szerelt csőszerkezet behúzásának vázlata az 5.5-4 ábrán látható. A folyómeder egyik oldalán, a mederbe kotort árokkal egyvonalban helyezkedik el az előkészített csőszerkezet, a folyómeder másik oldalán pedig a behúzást végző csőrlős traktor. A behúzóerő csökkentése érdekében célszerű az ábrán látható módon csigasort alkalmazni, és a behúzókötél egyik végét lehorgonyzóelemhez kell rögzíteni. Behúzáshoz a csövek végére behúzófejet szerelnek, továbbá a

behúzólemez végét felhajtják és hegesztéssel rögzítik a csőköteghez. Így az árokfenéken megmozgatott talaj nem kerül fel a behúzólemezre. A behúzás idejére általában folyamzárat kell elrendelni, ezért fontos a művelet jó előkészítése és szervezett végrehajtása. 235 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE 5.5-5 ábra Lehorgonyzó elem kialakítása Az 5.5-5 ábrán látható lehorgonyzóelem legalább 2 3 m hosszúságú Készülhet 0,2 m vagy annál nagyobb átmérőjű rönkfából, illetve 0,25 m vagy annál nagyobb átmérőjű acél-csövekből. A lehorgonyzó elem teherbírása függ a fektetési mélységtől, az elem hosszától és a talaj tömörségétől. A behúzási művelet méretezésénél elsősorban a szükséges vonóerőt kell meghatározni. Talajon végbemenő húzáskor a vonóerő F=kfG (5.5-1) ahol F a vonóerő [N], k az indítási ellenállás, f a csúszósúrlódási tényező, G pedig a csőszerkezet súlya [N]. A k

értéke 1,5 és 2,0 között változik, a csúszósúrlódási tényező értékeit pedig az 5.5-1 táblázat tartalmazza A szükséges vonóerő csigasor alkalmazásával csökkenthető. A csökkenés mértéke a működő kötélágak számával arányos, 5-6 csigakerékből álló csigasor esetén azonban már jelentős nagyságú súrlódási ellenállással kell számolni. Ugyancsak számításba kell venni a kötélágak által bezárt szöget. 5.5-1 táblázat Súrlódási tényezők csőszerkezet behúzásához Érintkező csúszófelületek jellemzői Acél - acélon Acél - acélon, kenéssel Acél - jégen Acél - homokos agyagon, agyagos homokon, lágy iszapos talajon Acél - finom homokon és sóderen Acél - tömör kőzeten Acél - nagy szemcseméretű és robbantott kőzeten Acél - havon 5.6 Csúszósúrlódási tényező száraz felületen vízben 0,20 0,44 0,12 0,027 0.32 - 0,38 . 0,42 0,45 0,5 0,03 - Keresztezés irányított ferdefúrással Az eljárást a

hetvenes évek elején fejlesztették ki az USA-ban, felhasználva az olajiparban összegyűlt mélyfúrási technológiai ismereteket. Napjainkra ez a módszer alkalmas több, mint 1500 m hosszúságú, és maximum 1 m átmérőjű csővezetékkel történő keresztezés megvalósítására. A vízszintes irányított fúrás technológiájának vázlata az 5.6-1 ábrán látható 236 Keresztezés irányított ferdefúrással a/ c/ d/ b/ 5.6-1 ábra Irányított fúrás technológiai sémája Az első fázisban a fúróárbócot és a kapcsolódó berendezéseket el kell helyezni a keresztezendő nyomvonalas létesítmény egyik oldalán. A fúróárbócot úgy kell felállítani, hogy a fúrószár behatolási szöge a terepfelszínnel (vízszintessel) 5 o és 30 o közé essen, legkedvezőbb, ha 10 o és 14 o fok közé esik. Általában 73 mm átmérőjű fúrószárral 80 mm átmérőjű vezető lyukat fúrnak. Az előfúráshoz használt irányítható fúróberendezés

az 5.6-2 ábrán látható A fúrószár irányítása a fúrófej után elhelyezett ferdítő közdarab segítségével végezhető, a változtatás mértéke általában 1 o-nál kisebb. A fúrólyuk térbeli helyzetét az előre-haladás során egy helyzetérzékelő műszer folyamatosan érzékeli. A műszer közvetlenül a fúrófej mögött van, és kábel köti össze a fúróállvány vezérlő kabinjában lévő számítógéppel. A szonda folyamatosan érzékeli és továbbítja a számítógépnek az alábbi információkat: • a lejtést a függőleges síkhoz képest, • a lyuk irányát a mágneses északhoz képest, és • az irányító mechanizmus, ill. a ferdítő közdarab helyzetét (orientációját) a lyuk felső oldalához viszonyítva. A fúrási távolságot a fúróárbócon határozzák meg a beépített fúrócső hosszának mérésével. Ezeknek a paramétereknek a segítségével a számítógép a fúrólyuk térbeli helyzetét pontról pontra

tárolni, és grafikusan ábrázolni tudja. A fúrócső előrehaladásával párhuzamosan fokozatosan nő a súrlódási erő a lyukfal és a fúrócső között, ezért öblítést szükséges alkalmazni. Az öblítés biztosításához öblítő csövet építenek be, amelynek az átmérője (73 mm-es fúrócső esetén) 127 mm. Az öblítőcső elejére vágófejet erősítenek, amelynek átmérője 300 mm. A fúrócsővel ellentétben az öblítőcsövet a fúróárbócról forgatják, és az előrehaladáshoz szükséges mértékben terhelik. A vágófej jelentős mértékben kibővíti a fúrólyukat, csökkentve az öblítőcső és a lyukfal közötti súrlódást. A második fázisban a fúrási folyamat során a fúrócsővel, illetve az öblítőcsővel felváltva haladnak előre. A távolság az öblítőcső végén lévő vágófej, és a 237 CSŐTÁVVEZETÉKEK KIVITELEZÉSE fúrócső végén lévő fúrófej között 25 és 80 m között változhat. Nem

tanácsos, ha ez a távolság 25 m-nél kisebb értékre csökken, mivel ez befolyásolja a helyzetérzékelő műszer pontosságát. A fúrási folyamatot addig folytatják, amíg a fúrócső, majd ezt követően az öblítőcső a célpontnál a felszínre ér. Ekkor a fúrócsövet a fúróárbóc segítségével visszahúzzák az öblítőcsövön keresztül, az öblítőcsövet pedig a további műveletekhez a helyén hagyják. 5.6-2 ábra Irányítható fúrófej 1 műszer kábel;2 öblítőcső; 3 vágófej az öblítőcső végén; 4 helyzetérzékelkő; 5 fúrócső; 6 ; 7 ferdítő könyök; 8 talpi fúrómotor; 9 forgató közdarab; 10 fúrófej A harmadik fázisban az előre elkészített, és nyomáspróbával ellenőrzött szállítóvezeték-szakaszt a keresztezésnek a fúróárbóccal ellentétes oldaláról az öblítőcső segítségével behúzzák az előzőleg fúrt lyukba. A művelethez egy bővítő fúrót erősítenek az öblítőcső végére a fúrólyuk

átmérőjének további növeléséhez. Ehhez kapcsolódik egy speciális kapcsoló, amely a húzóerőt közvetíti az öblítőcső és a szállító vezeték között, de a forgást nem. A bővítő fúró átmérőjét a szigeteléssel, és nehezítő bevonattal ellátott szállítócső külső átmérője határozza meg. A negyedik fázisban a fúróárbócon egyidejűleg forgatják és húzzák az öblítőcsövet. A művelet alatt folyamatosan szivattyúznak fúróiszapot az öblítőcsőbe, hogy a megnagyobbított fúrolyukat stabilizálják. A felszínre visszahúzott öblítőcső helyét a megnagyobbított furólyukban fokozatosan a szállítóvezeték foglalja el. A keresztezés művelete akkor fejeződik be, amikor az öblítőcsövet teljesen kihúzták a lyukból, és vele együtt áthúzták a szállítócsövet is. A keresztezési művelet tervezésének egyik legfontosabb lépése a visszahúzás során a csőben ébredő feszültség meghatározása. A feszültség

a visszahúzó fejnél a legnagyobb, de ezen a ponton is fokozatosan nő a szállítóvezeték áthúzása során. 5.7 Szerelési munkák Vonali szerelvényezés A vezeték belső terének tisztítása után következik a szakaszolószerelvények beépítése a vezeték vonali részébe. A művelet részei: • a szerelvény szilárdsági és tömörségi nyomáspróbája a műhelyben, • a funkciópróbák a műhelyben, • előgyártás-szerelés a műhelyben, • a szerelvény helyszínre szállítása, • a szerelvény bevágása a vezetékbe, • az alátámasztások elkészítése, • a funkciópróbák elvégzése beépített állapotban, 238 Szerelési munkák • a szerelvény és a csatlakozó darabok szigetelése, • a szerelvény takarása, • a kezelőtér megépítése. A korszerű szakaszolószerelvények általában földbe süllyesztett gömbcsapok. Tömegük nagyságrendileg nagyobb a vonali cső azonos hosszúságú szakaszának tömegénél, ezért

koncentrált terhelést eredményeznek a beépítés helyén. E terhelést növeli a földvisszatöltés és a tömörítés. A szerelvény bevágása előtt, a munkagödörben el kell helyezni az előregyártott alapot. A bevágás során a szerelvény tömegéből adódó terhelést az alapnak kell viselnie. Állomások szerelése A távvezetéki állomások szerelésének technológiája megegyezik a gyári-üzemi csőrendszerek szerelési technológiáival. Ezért csak a sajátos technológiai vonásokra térünk ki. Az állomások szerelésének menetrendje: • záró- és szabályozószerelvények szilárdsági és tömörségi nyomáspróbája műhelyben, • záró- és szabályozószerelvény funkciópróbái a műhelyben, • állomások előregyártása-szerelése a műhelyben, a szállíthatóság figyelembevételével, • előregyártott állomásrészek helyszínre szállítása, • állomás összeszerelése ideiglenes csőtámaszokon, • végleges csőtámaszok és

kezelőtér építése, • készre szerelt állomás szilárdsági és tömörségi nyomáspróbája. A gyári cső- és szerelvényrendszerek szerelésétől eltérően, a szerelvényállomások végleges építészeti méretei a készreszerelt állomás gépészetiszerelési méretei szerint alakulnak. A csatlakozó vonali rész szabad végeit is az állomás gépészeti-szerelési méreteihez igazítják. A szerelési munkák befejezése után az állomások nyomáspróbáját a vezeték vonali részéről leválasztottan lehet elvégezni, az eltérő biztonsági tényező és szilárdsági nyomáspróba miatt. Irodalom Gas transmission and distribution piping systems ASME B31.8 – 1999 Edition Vida M. főszerk: Gáztechnikai Kézikönyv, 2 kiadás Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1991. Staff Report (1998): Crews use open ditch method to install gas line across Rhine Pipe Line & Gas Industry, March, p.95-96 239 NYOMÁSPRÓBÁK 6 NYOMÁSPRÓBÁK 6.1 Általános

előírások A szállítóvezetéket használatbavétel előtt szilárdsági és tömörségi nyomáspróbának kell alávetni. A szilárdsági nyomáspróba olyan vizsgálati eljárás, amelynek során a csővezetékben meghatározott ideig az engedélyezett üzemnyomásnál nagyobb nyomást létesítenek. A próbanyomáson a csővezeték a folyáshatárt megközelítő, egyes esetekben meghaladó feszültségállapotba kerül. Amennyiben ezt az állapotot károsodás nélkül el tudja viselni, valószínűleg nincsenek olyan rejtett anyag- vagy építési hibák, amelyek a próbanyomásnál kisebb üzemi nyomások esetén sérüléseket okoznának. A tömörségi nyomáspróba célja a rendszer tömörségének, azaz nyomástartó képességének az ellenőrzése. A két vizsgálati eljárás a rendszer célra való alkalmasságát hivatott bizonyítani. A nyomáspróbára kerülő vezetéket tömören és a tervezett legnagyobb nyomásnak megfelelő nyomásfokozatú karimákkal,

vagy egyéb alkalmas szerelvényekkel kell lezárni. Gondoskodni kell arról, hogy a beépített szerelvények egyoldali nyomása azok megengedett névleges nyomásánál nagyobb értéket ne érjen el. A nyomáspróba előtt a vezetékeket ki kell tisztítani A nyomáspróbára kerülő vezetékszakaszok rögzítéséről, leterheléséről a nyomáspróba megkezdése előtt gondoskodni kell. A nyomáspróba idejét és az ezzel összefüggő tilalmakat kellő időben az érintettek tudomására kell hozni. A szállítóvezeték magas- és mélypontjainál a munkaközeg leűrítésére és a szükséges légtelenítésre megfelelő szerelvényeket kell felszerelni. A nyomáspróbáknál alkalmazott zárószerelvényeket a szállítóvezetéktől olyan távolságra kell elhelyezni, hogy rendellenesség esetén a nyomás alatt álló szállítóvezeték szakasz a kezelőszemélyzetet ne veszélyeztesse. A nyomásfokozás megkezdésétől a nyomásmentesítésig a csővezetéken, és a

csővezetékbe épített szerelvények, valamint a nyomáspróbához alkalmazott vezetékrendszer meghatározott (20 m-es) körzetében munkát végezni tilos, és ott csak a nyomáspróbát végzők tartózkodhatnak. A nyomáspróbát úgy kell végezni, hogy a jóváhagyott nyomáspróba tervben meghatározott értéknél nagyobb nyomás ne keletkezhessen a vizsgált rendszerben. A védelem módját a technológiai előírásban rögzíteni kell. A nyomásértékek ellenőrzésére legalább a vezetékszakasz két végpontján egyegy - illetve tartozékok esetében legalább egy - nyomásregisztrálót, valamint a próbanyomó berendezés nyomóvezetékének a szállítóvezetékre történő csatlakozásához egy nyomásmérőt kell felszerelni. A nyomásmérő pontossági osztálya legalább 1,6-os, a nyomásregisztrálóé pedig legalább 2,5-ös legyen. A műszerek méréshatára a próbanyomás értékének 1,2-1,5-szerese legyen. A nyomáspróbát csak hitelesített és

leplombált nyomásmérőkkel szabad ellenőrizni. A nyomásmérők elé olyan elzáró tűszelepet kell beszerelni, amely alkalmas a nyomásmérőben levő nyomás megszüntetésére és a tervezett legnagyobb nyomás elviselésére. A nyomáspróbánál egy darab, legalább 1-es pontossági osztályú, és az előzőek szerinti méréshatárú ellenőrző nyomásmérőt kell a helyszínen készenlétben tartani. A nyomáspróba ideje alatt a próbanyomó közeg hőmérsékletének méréséről gondoskodni kell. 240 Szilárdsági nyomáspróba A nyomáspróbáról készített jegyzőkönyvnek az alábbi adatokat kell tartalmaznia: • a nyomáspróbához használt közeget, • a próbanyomás értékét, • a vizsgálat időtartamát, • a vizsgálat dátumát, • a nyomásváltozási görbét, • a nyomást a csővezeték szakasz legalacsonyabb és legmagasabb pontján, • a nyomáspróbát végző cég/szervezet nevét, a résztvevő személyek adatait és

jogosultságát, • időjárási adatokat (környezeti hőmérséklet, eső, havazás, szélerősség, stb.), • a vizsgált rendszer gyártójának adatait (csővek, elzárózserelvények, stb.), • a beépített cső jellemzőit (folyáshatár, átmérő, falvastagság, stb.), • egyértelmű leírását annak, mit foglal magában a vizsgálati szakasz, • a nyomáspróba alatt észlelt szivárgást vagy egyéb rendellenes jelenségeket és azok helyét, A fenti adatok lehetővé teszik a későbbiekben is annak ellenőrzését, hogy a nyomáspróba során vizsgált vezetékszakasz megfelelt-e a biztonsági előírásoknak. 6.2 Szilárdsági nyomáspróba A szilárdsági nyomáspróbához vizet használnak munkaközegnek. A vízzel való feltöltéshez, majd a nyomáspróbát követő leürítéshez a vizsgált csőszakasz végére a 6.2-1 ábrán látható toldalékot kell felhegeszteni 6.2-1 ábra Feltöltő csonk nyomáspróbához A magyar műszaki-biztonsági

előírások szerint a próbanyomás értéke ppróba≥1,25peng. Az ASME B318 a kisebb kockázatú területeken az engedélyezett üzemnyomás 1,25-szeresének, a nagyobb kockázatú területeken az engedélyezett üzemnyomás 1,4-szeresének elérését írja elő a nyomáspróba során. 6.2-1 táblázat A próbanyomás értéke a B318 szerint A terület jellemző besorolása 1-es kategórai (Class 1) 2-es kategórai (Class 2) 3-es kategórai (Class 3) Próbanyomás 1,25peng. 1,25peng. 1,40peng. 241 NYOMÁSPRÓBÁK 4-es kategórai (Class 4) 1,40peng. A szállítóvezetékbe és tartozékába beépített nyomástartó edények, műszerek, szerelvények, készülékek a rendszerbe beépítve akkor helyezhetők azzal együttesen próbanyomás alá, amennyiben ezek számítással vagy gyártóművi előírással igazoltan, a tervezett nyomás károsodás nélküli elviselésre tartósan alkalmasak. A nyomáspróba megkezdése előtt legalább 24 órával fel kell tölteni a

vizsgálandó berendezéseket, hogy a hőmérsékleti kigyenlítődés és a légtelenítés megtörténhessen. Talajszint felett végzett nyomáspróbánál ez az érték a hőmérséklet kiegyenlítődés időtartamáig csökkenthető. A teljesen feltöltött és légtelenített vezetéket a nyomáspróba tervben meghatározott nyomásértékekre fokozatosan, 1/3 próbanyomás értékenként kell felnyomni. Az egyes fokozatok között legalább 30 perces időközt kell biztosítani A nyomáspróba időtartama az előírt próbanyomásérték elérése után legalább 6 óra. A nyomáspróba akkor eredményes, ha a nyomáspróba alatt a hőmérsékletváltozással korrigált nyomásesés nem haladja meg a 0,5 %-ot és a vezetéken semminemű rendellenesség nem tapasztalható. Ha a nyomáspróba eredménytelen, azt a hibák kijavítása után meg kell ismételni. Levegővel vagy semleges gázzal szilárdsági nyomáspróba csak az illetékes hatóság előzetes írásbeli engedélye

alapján végezhető, és ilyen esetben meg kell tenni a szükséges biztonsági intézkedéseket. A nyomáspróba akkor tekinthető eredményesnek, ha a csővezetéken szivárgás és rendellenesség nem észlelhető, és 6 óra elteltével a vezetékben a hőmérsékletváltozás okozta nyomásváltozáson kívül nyomáscsökkenés nem észlelhető. 6.3 Tömörségi nyomáspróba A tömörségi nyomáspróbát a sikeres szilárdsági nyomáspróba után a szállítóvezeték üzemeltetésére alkalmas állapotában kell végezni. A tömörségi nyomáspróba elvégezhető: • levegővel vagy gázzal, • a szállított közeggel, • a szállított folyadéknál kisebb viszkozitású folyadékkal, • többfázisú szállítás esetén levegővel vagy a legkisebb viszkozitású szállítandó közeggel. Folyadékkal végzett tömörségi nyomáspróba esetén azt több szakaszban is el lehet végezni. A nyomáspróba alá kerülő vezeték gázzal való feltöltésekor a

robbanásveszélyes elegy kialakulásának megelőzése végett: • a csővezeték légtelenítését nyitott csővégekkel olyan sebességgel és olyan nyomással kell elvégezni, hogy a robbanás feltételei ne alakuljanak ki, • éjszaka, valamint ködös, párás időben végzendő légtelenítés feltételeit külön és esetenként kell meghatározni. Tömörségi nyomáspróbát a tervezési nyomáson kell elvégezni, legalább 6 órás időtartammal. A nyomáspróba megkezdése előtt legalább 24 órával fel kell tölteni a vizsgálandó rendszert a tervezett nyomásértékre, hogy a hőmérsékleti kiegyenlítődés megtörténhessen. A felszínen végzett tömörségi nyomáspróba esetén a 24 órás időtartam a hőmérséklet kiegyenlítődéséig csökkenthető. Ha a szilárdsági nyomáspróba a szállítóvezeték üzemeltetésre alkalmas 242 Nyomáskorrekció állapotában a szállított közegnél kisebb viszkozitású közeggel történt, a tömörségi

nyomáspróbától el lehet tekinteni. A tömörségi nyomáspróbánál a vezetéket az előírt nyomásértékkel fokozatosan kell terhelni, az alábbiak szerint: Próbanyomás Próbanyomás Próbanyomás 6 bar 1 fokozat 10-25 bar 2 fokozat 25-100 bar 3 fokozat (100 %/ (50-100 %) (30-60-100 %) Az egyes fokozatok között minimum 10 perc szünet kell, közbenső vizsgálat (pl. rendellenes nyomáscsökkenés észlelése) céljára Légnemű közeggel végzett tömörségi nyomáspróba esetén a nyomásmentesítés módját és ütemét a technológiai utasításban szabályozni kell. A tömörségi nyomáspróba akkor tekinthető sikeresnek, ha nem észlelhető szivárgás és a próba ideje alatt a hőmérsékletváltozás okozta nyomásváltozáson kívül nyomáscsökkenés nincs. 6.4 Nyomáskorrekció Acél csővezetékben a nyomásváltozás hatására bekövetkező térfogatváltozást az alábbi összefüggés adja meg (Gray, 1976.): ( ) 1 dV D = 1− a2 + C V dp Es

(6.4-1) ahol V a csővezeték belső térfogata, p a csővezetékben uralkodó nyomás, D a külső átmérő, s a csővezeték falvastagsága, E az acél rugalmassági modulusza, a a Poissonszám, C pedig a folyadék kompresszibilitási tényezője. Ha feltételezzük, hogy a (6.4-1) egyenlet jobb oldalán szereplő jellemzők a nyomás, illetve térfogatváltozás során nem változnak, akkor áttérhetünk véges differencia alakra és kifejezhetjük a nyomásváltozást: ∆p = ∆V (6.4-2) D  V 1 − a 2 + C  Es  ( ) Az összefüggés megadja azt a ∆p nyomásnövekedést, amely egy V térfogatú, folyadékkal telt csővezetékben lép fel ∆V folyadékmennyiséggel történő túltöltés hatására. A 6.4-1 ábrán egy DN 600 és egy DN 400 névleges átmérőjű 20 km hosszúságú távvezetékben a vízzel való túltöltés hatására bekövetkező nyomásnövekedés mértéke látható. A (64-2) összefüggésnek megfelelően 1 m3 vízzel

történő túltöltés a kisebb átmérőjű, és így kisebb geometriai térfogatú csővezetéknél nagyobb nyomásemelkedést eredményez. Ha nyomáspróba során ∆t hőmérsékletnövekedés következik be, akkor az eredetileg V térfogatú folyadék kitágul. A térfogatnövekedés nagysága az eredeti V térfogaton kívül arányos lesz a β hőtágulási együtthatóval és a hőmérsékletnövekedéssel. 243 NYOMÁSPRÓBÁK ∆V1 = Vβ∆t (6.4-3) 120 Nyomásnövekedés [bar] 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 3 Túltöltés nagysága [m ] DN400 DN 600 6.4-1 ábra Túltöltés hatására bekövetkező nyomásnövekedés A hőmérsékletnövekedés hatására azonban megváltozik a belső csőtérfogat is, részben a cső kerületének, részben pedig a csőhossznak a hőtágulása miatt. A csőtérfogat változását a hőmérséklettel az alábbi összefüggés írja le: V= k 2 (1 + α∆t ) π4 2 L(1 + α∆t )

(6.4-4) ahol k a csővezeték kerülete [m], L a csővezeték hossza [m], α pedig az acél lineáris hőtágulási együtthatója [1/oC]. Mivel α értéke kicsi, a (64-4) összefüggés kifejtése után azok a tagok elhanyagolhatók, amelyekben α2, illetve α3 szerepel. A csőtérfogat növekedésének nagysága tehát az eredeti térfogattal, továbbá a lineáris hőtágulási együttható 3-szorosával, és a hőmérsékletváltozással lesz arányos. ∆V2 = V3α∆t (6.4-5) Mivel a folyadék térfogatának és a csőtérfogat növekedésének hatása ellentétes, ezért nyomásnövekedést csak a térfogatváltozások különbsége okoz. ∆V = V(β − 3α )∆t (6.4-6) A (6.4-2) és (64-6) egyenletek összevonásával a csővezetékbe zárt folyadéknak a hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező térfogatváltozása, és ennek hatására bekövetkező nyomásváltozás együttes eredménye fejezhető ki: ∆p korr. = (β − 3α)∆t (6.4-7) D  2 

Es (1 − a ) + C 244 Nyomáskorrekció A (6.4-7) összefüggéssel a próbanyomás értékét korrigálni kell, amennyiben a nyomáspróba során a környezeti hőmérséklet megváltozott. Légnemű közeggel végzett nyomáspróba esetén a hőmérséklet-változásból adódó nyomáskorrekció az általános gáztörvény segítségével meghatározható meg. Ha a próbanyomás elérésekor, azaz a kezdeti állapotban a vizsgált csőszakasz nyomása p1, a környezeti hőmérséklet T1, a V térfogatban lévő munkaközeg tömeg m, moláris tömege pedig M, akkor az alábbi alakban írható fel az általános gáztörvény p1V = m z 1 RT1 M (6.4-8) ahol z1 a p1 nyomáshoz és T1 hőmérséklethez tartozó eltérési tényező, R pedig a gázállandó. Hőmérsékletváltozás hatására megváltozik a vezetékszakaszban uralkodó nyomás és az eltérési tényező: p2V = m z 2 RT2 M (6.4-9) A hőmérsékletváltozásból adódó nyomásváltozás abszolút

nagyságát a p2 és p1 nyomások különbsége adja p 2 − p1 = mR ( z 2 T2 − z1T1 ) MV (6.4-10) Az összefüggés formailag egyszerűsíthető, ha a p1-re, vagy a p2-re vonatkozó relatív nyomásváltozást fejezzük ki: p 2 − p1 z 2 T2 = −1 p1 z 1T1 (6.4-11) A (6.4-11) összefüggés megadja a vizsgált vezetékszakaszban lévő légnemű munkaközeg nyomásváltozását a hőmérsékletváltozás függvényében. 70 Nyomásnövekedés [bar] 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 o Hőmérsékletváltozás [ C] DN 600 DN 400 245 Gáz NYOMÁSPRÓBÁK 6.4-2 ábra Nyomásváltozás hőmérsékletnövekedés hatására A hőmérsékletváltozásból adódó nyomáskorrekció meghatározása a (6.4-11) összefüggés segítségével könnyen számítható:  z T ∆p korr. = p1  2 2 − 1   z 1T1 (6.4-12) Mivel a gáz kompresszibilitása miatt a hőmérsékletváltozás csak kismértékű

nyomásváltozást eredményez, z1≈z2 feltételezéssel a fenti összefüggés egyszerűsíthető. A 6.4-2 ábrán a nyomáspróba ideje alatt a hőmérsékletnövekedés hatására bekövetkezett nyomásemelkedés nagysága látható. A változás víz esetén egy nagyságrenddel nagyobb, mint földgáz esetén. Földgáznál a nyomásváltozás a (6410) összefüggésnek megfelelően független a csővtávvezeték átmérőjétől és térfogatától. 6.4-1 Mintapélda: Egy DN 600 névleges átmérőjű, és 20 km hosszúságú távvezetéki szakaszt a nyomáspróba elvégzéséhez vízzel töltöttek fel. Mekkora túlnyomást eredményez a csőtérfogat 0,5 %-val egyenlő nagyságú túltöltés a vezetékben? A belső átmérő kiválasztásához az F7 függelékben szereplő adatok használhatók. Megnevezés A csővezeték külső átmérője A csővezeték falvastagsága Az acél rugalmassági modulusza Poisson szám A víz kompresszibilitási tényezője Érték 609,6 9,5

2,068.1011 0,3 4,54.10-10 Mértékegység mm mm N/m2 m2/N A nyomásnövekedés a /6.4-2/ összefüggés szerint ∆p = 0,005 = 6790103 N/m2 609,6 * (1 − 0,32 ) + 4,54 10 −11 11 9,5 * 2,068 10 vagyis ∆p = 67,9 bar 6.4-2 Mintapélda: Mekkora lesz az előző vezetéknél a nyomásváltozás, ha a nyomáspróba alatt 10 oC-ról 20 oC-ra emelkedik a környezeti hőmérséklet? A belső átmérő kiválasztásához az F7 függelékben szereplő adatok használhatók. Megnevezés A csővezeték külső átmérője A csővezeték falvastagsága Az acél rugalmassági modulusza Poisson szám A víz kompresszibilitási tényezője Az acél lineári hőtágulási együtthatója 15 oC-on 246 Érték 609,6 9,5 2,068.1011 0,3 4,54.10-10 1,116.10-5 Mértékegység mm mm N/m2 m2/N 1/ oC Nyomáskorrekció A víz hőtágulási együtthatója az alábbi hatványsorból számítható: β.106 = - 64,268+17,0105 t – 0,20369 t2 + 0,0016048 t3 l/oC és a hőmérsékletet oC-ban kell

behelyettesíteni. A víz hőtágulási együtthatója 15 oC-on β=15,05 10-5 1/oC. A nyomásnövekedés (6.4-2) és (64-6) összefüggések alapján ∆p = (15,05 − 3 *1,116) 10 −5 10 609,6 * (1 − 0,32 ) + 4,54 10 −10 9,5 * 2,068 1011 = 1589156 N/m2 ∆p=15,9 bar 6.4-3 Mintapélda: Határozzuk meg a hőmérsékletváltozásból adódó nyomásváltozást, ha az előzőek szerinti vezetéknél a nyomáspróbát légnemű közeggel végzik. Az egyszerűség kedvéért tételezzük fel, hogy a kezdeti és végállapotban az eltérési tényező értéke azonos. Megnevezés Próbanyomás Hőmérséklet a nyomáspróba kezdetén Hőmérséklet a nyomáspróba végén Érték Mértékegység 80 bar 10 oC 20 oC A relatív nyomásváltozás a (6.4-10) összefüggésből számítható: ∆p r = p 2 − p1 293,16 = − 1 = 0,0353 p1 283,16 Ugyanebből az összefüggésből kifejezhető ∆p értéke is: ∆p = 0,0353 * 80 = 2,83 bar A hőmérséklet-változásból adódó

nyomásváltozás tehát 2,83 bar. 247 NYOMÁSPRÓBÁK Irodalom ASME B31.8 – 1999 Edition Gas Transmission and Distribution Piping Systems A gázenergiára vonatkozó jogszabályok gyűjteménye Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó, Budapest, 1984. Gray, J.C (1976): How Temperature Affects Pipeline Hydrostatic Testing Pipeline and Gas Journal, 12. 26-30 McAllister, E.W (editor) (1998): Pipe Line Rules of Thumb Handbook Gulf Publishing Co., Houston 248 SI Prefixumok 7 FÜGGELÉKEK 7.1 SI Prefixumok Együttható 1018 1015 1012 109 106 103 102 101 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 7.2 Szimbólum E P T G M k h da d c m µ n p f a Konstansok Megnevezés Gázállandó Nehézségi gyorsulás Ludolf-féle szám Normál nyomás Normál hőmérséklet 7.3 Prefixum exa peta tera giga mega kilo hecto deka deci centi milli micro nano pico femto atto Számérték 8,31441 10,7316 9,80665 3,141593 1,01325 14,69595 15 60 Mértékegység J/mól.K ft3.psia/(oRlb mol)

m/s2 bar psi o C o F Földgázkomponensek jellemzői Komponens Metán Etán Propán i-Bután n-Bután i-Pentán Pentán Hexán Heptán Oktán Nonán Dekán Szén-dioxid Szénmonoxid Nitrogén Hidrogén Levegő (száraz) Képlet CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C4H10 C5H12 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 CO2 CO N2 H2 - Moláris tömeg Mi kg/kmol 16,043 30,069 44,096 58,123 58,123 72,150 72,150 86,177 100,203 114,230 128,257 142,284 44,010 28,010 Móltérfogat V m3/kmol 22,3600 22,1875 21,9297 21,6159 21,5195 21,0556 20,8874 20,5000 20,5000 20,5000 20,5000 20,5000 22,2569 22,4026 Kritikus hőmérséklet Tc K 190,58 305,42 369,82 408,14 425,18 460,43 469,70 507,50 540,30 568,83 594,64 617,70 304,30 133,0 Kritikus nyomás Pc kPa 4604 4880 4250 3648 3797 3381 3369 3012 2736 2487 2290 2100 7382 3499 Felső fűtőérték MJ/m3 39,819 70,305 101,234 132,747 133,691 167,338 169,269 204,630 236,760 268,864 301,024 333,157 --12,634 Alsó fűtőérték MJ/m3 35,882 64,353 93,207 122,565 123,466

154,814 156,629 189,601 219,582 249,540 279,555 309,538 --12,634 28,0134 2,0158 28,964 22,4049 22,4362 22,4004 126,30 33,30 132,45 3399 1298 3771 --12,741 --- --10,779 --- 249 FÜGGELÉKEK 7.4 Mértékegység átszámítás Átszámítás előtt Átszámítás után Energia Btu J cal(international) J ft-lb J ft-lb Wh ft-lb Btu J Wh Hosszúság inches mm inches cm inches méter feet méter feet inches yards méter yards km miles km Hőmérséklet o o F C o C K o R K o o R F Nyomás lbf/sq in. Pa lbf/sq in. bar atm bar bar Pa mbar Pa MPa bar Pa mm Hg (0 oC) mm Hg (0 oC) Pa Sebesség ft/s m/s Sűrűség lbm/cft kg/m3 Teljesítmény Btu/h W ft-lb/sec W LE W LE kW Térfogat barrel(42 gal) m3 cu inches cm3 cu inches liter cu feet m3 cu feet liter cu yards m3 US gal m3 US gal liter Terület sq inches mm2 sq inches cm2 sq feet méter2 sq yards méter2 sq miles km2 acre hektár 250 Szorzótényező 1054,8 4,1868 1,356 3,766x10-4 0,001285 2,778x10-4 25,40 2,540 0,0254 0,3048 12

0,9144 0,0009144 1,609 o C=5/9x(oF -32) K= oC+273,15 K=5/9xoR o o R= F+459,67 6894,76 0,0689476 1,0132 105 102 10 7,5006x10-3 133,32 0,3048 16,01846 0,29307 1,35582 745,7 0,7457 0,158987 16,3871 0,016387 0,0283168 28,31685 0,764555 0,00378541 3,78541 645,16 6,4516 0,092903 0,836127 2,58999 0,404686 Mértékegység átszámítás Tömeg grains ounces pounds US tons US tons long tons long tons g g kg kg t kg t 0,064799 28,350 0,453592 907,18 0,90718 1016,05 1,01605 Poise cP Stokes Viszkozitás Pa.s Pa.s m2/s 251 10-1 10-3 10-4 FÜGGELÉKEK Térfogat és energiatartalom 3 1 m gáz 1 cft gáz 1 MBtu 1 therm 1 GJ 1 kWh 1 m3 LNG 1 t LNG 1 bbl o(*) 1 t o(*) 1 m3 gáz 1 0.0283 22.7 2.77 26.25 0.0945 584 1 379 152 1 111 1 cft gáz 35.3 1 981 98.1 930 3.3 20 631 48 690 5 350 39 218 1 MBtu 0.036 0.00102 1 0.1 0.948 0.003412 21.04 52 5.46 40 1 therm 0.36 0.0102 10 1 9.48 0.03412 210.4 520 54.6 400 1 GJ 0.038 0.00108 1.055 0.10551 1 0.0036 22.19 54.8 5.75 42.2 1 kWh 10.58

0.299 293.1 29.31 277.5 1 51.58 15 222 1 597 11 708 1 m3 LNG 0.00171 0.00005 0.048 0.0048 0.045 0.000162 1 2.47 0.259 1.9 1 t LNG 0.000725 0.00002 0.0192 0.00192 0.018 0.000065 0.405 1 0.105 0.769 1 bbl o(*) 0.0066 0.00019 0.183 0.0183 0.174 0.000626 3.86 9.53 1 7.33 1 t o(*) 0.0009 0.00003 0.025 0.0025 0.024 0.000085 0.526 1.3 0.136 1 Megjegyzés: (*) Szaúd-Arábiai könnyűolaj Nyomások 1 atm 1 atm 1 bar l lbf/in2 (psi) 1 kgf/cm2 1 mmHg (32 oF) 1 ftH2O (39.2 oF) 1 Pa 1.0 0.9869 6.8046 x 10-2 0.9678 1.3158 x 10-3 2.9499 x 10-2 9.8692 x 106 1 bar 1.0132 1.0 6.8948 x 10-2 9.8066 x 10-1 1.3332 x 10-3 2.9890 x 10-2 1.0 x 10-5 l lbf/in2 (psi) 14.696 14.5038 1.0 14.22334 1.9337 x 10-2 4.3351 x 10-1 1.4504 x 10-4 1 kgf/cm2 1.0332 1.0197 7.0307 x 10-2 1.0 1.3595 x 10-3 3.0479 x 10-2 1.0197 x 10-5 252 1 inHg (32 oF) 29.9213 29.5301 2.0360 28.9591 3.9370 x 10-2 8.8265 x 10-1 2.9530 x 10-4 1 mmHg (32 oF) 760.0 750.0638 51.7151 735.5613 1.0 22.4193 750.0638 1 ftH2O (39.2 oF)

33.8995 33.4562 2.3067 32.8093 4.4605 x 10-2 1.0 3.3456 x 10-4 1 Pa 101325 1.0 x 105 6.8948 x 103 9.8066 x 104 1.3332 x 102 2.9890 x 103 1.0 Acél vezetékcsövek adatai 7.5 Acél vezetékcsövek adatai Külső átmérő in. 4,5 STD 8,625 STD Falvastagság in. 0,125 0,141 0,156 0,172 0,188 0,203 0,219 0,237 0,250 0,281 0,156 0,188 0,203 0,219 0,250 0,277 0,312 0,322 0,344 0,375 Külső átmérő mm 114,3 STD 219,1 STD Fajlagos tömeg kg/m 8,69 9,77 10,77 11,83 12,88 13,86 14,90 16,06 16,89 18,84 Külső felület m2/m 0,359 Belső térfogat m3/km 9,152 9,015 8,887 8,752 8,618 8,493 8,361 8,213 8,107 7,858 Áramlási keresztmetszet dm2 0,92 0,90 0,89 0,88 0,86 0,85 0,84 0,82 0,81 0,79 Felhajtóerő (↑+)(↓-) mm 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 7,1 Belső átmérő mm 108,0 107,1 106,4 105,6 104,7 104,0 103,2 102,3 101,6 100,0 4,0 4,8 5,2 5,6 6,4 7,0 7,9 8,2 8,7 9,5 211,2 209,5 208,8 207,9 206,4 205,0 203,2 202,7 201,6 200,0 21,00 25,21 27,17 29,26 33,28

36,75 41,22 42,49 45,28 49,17 0,688 35,017 34,479 34,229 33,963 33,451 33,007 32,437 32,275 31,921 31,424 3,50 3,45 3,42 3,40 3,35 3,30 3,24 3,23 3,19 3,14 268 226 207 187 147 113 69 57 30 -9 Falvastagság Forrás: Pipe Characteristics Handbook, Williams Natural Gas Co., PennWell Books, (1996) 253 N 44 33 23 13 3 -7 -17 -29 -37 -56 FÜGGELÉKEK Acél vezetékcsövek adatai (folytatás) Külső átmérő in. 10,750 STD 12,750 STD Falvastagság in. 0,219 0,250 0,279 0,307 0,344 0,375 0,438 0,219 0,250 0,281 0,312 0,330 0,344 0,375 0,406 0,438 0,500 Külső átmérő mm 273,1 STD 323,9 STD mm 5,6 6,4 7,1 7,8 8,7 9,5 11,1 Belső átmérő mm 261,9 260,4 258,9 257,5 255,6 254,0 250,8 Fajlagos tömeg kg/m 36,66 41,72 46,43 50,96 56,89 60,25 71,79 Külső felület m2/m 0,858 Belső térfogat m3/km 53,882 53,236 52,635 52,058 51,301 50,671 49,402 Áramlási keresztmetszet dm2 5,39 5,32 5,26 5,21 5,13 5,07 4,94 Felhajtóerő (↑+)(↓-) N 5,6 6,4 7,1 7,9 8,4 8,7

9,5 10,3 11,1 12,7 312,7 311,2 309,6 308,0 307,1 306,4 304,8 303,2 301,6 298,5 43,62 49,67 55,69 61,68 65,14 67,83 73,76 79,66 85,71 97,35 1,017 76,809 76,038 75,270 74,506 74,064 73,722 72,966 72,214 71,442 69,957 7,68 7,60 7,53 7,45 7,41 7,37 7,30 7,22 7,14 7,00 607 548 489 430 396 370 311 254 194 80 Falvastagság 254 376 326 280 236 178 145 32 Acél vezetékcsövek adatai Acél vezetékcsövek adatai (folytatás) Külső átmérő in. 10,750 STD 12,750 STD Falvastagság in. 0,219 0,250 0,279 0,307 0,344 0,375 0,438 0,219 0,250 0,281 0,312 0,330 0,344 0,375 0,406 0,438 0,500 Külső átmérő mm 273,1 STD 323,9 STD mm 5,6 6,4 7,1 7,8 8,7 9,5 11,1 Belső átmérő mm 261,9 260,4 258,9 257,5 255,6 254,0 250,8 Fajlagos tömeg kg/m 36,66 41,72 46,43 50,96 56,89 60,25 71,79 Külső felület m2/m 0,858 Belső térfogat m3/km 53,882 53,236 52,635 52,058 51,301 50,671 49,402 Áramlási keresztmetszet dm2 5,39 5,32 5,26 5,21 5,13 5,07 4,94 Felhajtóerő

(↑+)(↓-) N 5,6 6,4 7,1 7,9 8,4 8,7 9,5 10,3 11,1 12,7 312,7 311,2 309,6 308,0 307,1 306,4 304,8 303,2 301,6 298,5 43,62 49,67 55,69 61,68 65,14 67,83 73,76 79,66 85,71 97,35 1,017 76,809 76,038 75,270 74,506 74,064 73,722 72,966 72,214 71,442 69,957 7,68 7,60 7,53 7,45 7,41 7,37 7,30 7,22 7,14 7,00 607 548 489 430 396 370 311 254 194 80 Falvastagság 255 376 326 280 236 178 145 32 FÜGGELÉKEK Acél vezetékcsövek adatai (folytatás) Külső átmérő in. Falvastagság 14,000 STD 16,000 STD mm Belső átmérő mm Fajlagos tömeg kg/m Külső felület m2/m Belső térfogat m3/km Áramlási keresztmetszet dm2 5,6 6,4 7,1 7,9 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 344,5 342,9 341,3 339,8 338,1 336,6 335,0 333,3 331,8 330,2 47,97 54,64 61,27 67,88 74,66 81,21 87,72 94,41 100,86 107,28 1,117 93,198 92,347 91,501 90,659 89,793 88,959 88,128 87,275 86,452 85,634 9,32 9,23 9,15 9,07 8,98 8,90 8,81 8,73 8,65 8,56 Felhajtóerő (↑+)(↓-) N 777 712 647 582 515 451

387 322 258 196 5,6 6,4 395,3 393,7 54,93 62,58 1,277 122,712 121,736 12,27 12,17 1091 1016 7,1 7,9 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 392,1 390,6 388,9 387,4 385,8 384,1 382,6 381,0 70,20 77,80 85,60 93,13 100,63 108,34 115,77 123,18 120,765 119,796 118,801 117,841 116,885 115,902 114,954 114,009 12,08 11,98 11,88 11,78 11,69 11,59 11,50 11,40 941 867 790 716 643 567 494 422 Külső átmérő mm Falvastagság 0,219 0,250 0,281 0,312 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 355,6 0,219 0,250 406,4 in. 0,281 0,312 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 STD STD 256 Acél vezetékcsövek adatai Acél vezetékcsövek adatai (folytatás) Külső átmérő in. Falvastagság 18,000 STD 20,000 STD mm Belső átmérő mm Fajlagos tömeg kg/m Külső felület m2/m Belső térfogat m3/km Áramlási keresztmetszet dm2 6,4 7,1 7,9 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 444,5 442,9 441,4 439,7 438,2 436,6 434,9 433,4 431,8 70,53 79,14 87,71 96,53 105,05 113,53 122,26 130,68 139,07

1,436 155,179 154,082 152,988 151,863 150,777 149,695 148,583 147,509 146,438 15,52 15,41 15,30 15,19 15,08 14,97 14,86 14,75 14,64 Felhajtóerő (↑+)(↓-) N 1371 1286 1202 1116 1032 949 863 781 699 6,4 7,1 7,9 495,3 493,7 492,2 78,48 88,07 97,63 1,596 192,676 191,452 190,233 19,27 19,15 19,02 1777 1683 1589 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 490,5 489,0 487,4 485,7 484,2 482,6 107,47 116,97 126,44 136,18 145,59 154,97 188,978 187,767 186,559 185,317 184,117 182,921 18,90 18,78 18,66 18,53 18,41 18,29 1492 1399 1306 1211 1118 1026 Külső átmérő mm Falvastagság 0,250 0,281 0,312 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 457,2 0,250 0,281 0,312 508,0 in. 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 STD STD 257 FÜGGELÉKEK Acél vezetékcsövek adatai (folytatás) Külső átmérő in. Falvastagság 24,000 STD 26,000 STD mm Belső átmérő mm Fajlagos tömeg kg/m Külső felület m2/m Belső térfogat m3/km Áramlási keresztmetszet dm2 6,4 7,1 7,9 8,7 9,5

10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 596,9 595,3 593,8 592,1 590,6 589,0 587,3 585,8 584,2 581,1 577,9 94,37 105,93 117,47 129,34 140,81 152,25 164,03 175,41 186,75 209,36 232,20 1,915 279,829 278,355 276,884 275,370 273,907 272,448 270,946 269,495 268,048 265,166 262,253 27,98 27,84 27,69 27,54 27,39 27,24 27,09 26,95 26,80 26,52 26,23 Felhajtóerő (↑+)(↓-) N 2741 2628 2515 2398 2286 2173 2058 1946 1835 1613 1389 6,4 647,7 102,32 2,075 329,487 32,95 3300 7,1 7,9 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 646,1 644,6 642,9 641,4 639,8 638,1 636,6 635,0 631,9 628,7 114,87 127,38 140,27 152,73 165,16 177,95 190,31 202,65 227,22 252,07 327,886 326,290 324,646 323,058 321,473 319,842 318,265 316,692 313,558 310,390 32,79 32,63 32,46 32,31 32,15 31,98 31,83 31,67 31,36 31,04 3177 3054 2927 2805 2683 2558 2437 2316 2075 1831 Külső átmérő mm Falvastagság 0,250 0,281 0,312 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 0,562 0,625 609,6 0,250 660,4 in. 0,281 0,312 0,344 0,375

0,406 0,438 0,469 0,500 0,562 0,625 STD STD 258 Acél vezetékcsövek adatai Acél vezetékcsövek adatai (folytatás) Külső átmérő in. 30,000 STD 32,000 STD Falvastagság in. 0,250 0,281 0,312 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 0,562 0,625 0,250 0,281 0,312 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 0,562 0,625 Külső átmérő mm 762,0 STD 812,8 STD Fajlagos tömeg kg/m 118,21 132,73 147,22 162,14 176,57 190,97 205,80 220,13 234,43 262,95 291,80 Külső felület m2/m 2,394 Belső térfogat m3/km 440,962 439,111 437,263 435,360 433,520 431,684 429,793 427,965 426,141 422,505 418,825 Áramlási keresztmetszet dm2 44,10 43,91 43,73 43,54 43,35 43,17 42,98 42,80 42,61 42,25 41,88 Felhajtóerő (↑+)(↓-) mm 6,4 7,1 7,9 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 Belső átmérő mm 749,3 747,7 746,2 744,5 743,0 741,4 739,7 738,2 736,6 733,5 730,3 6,4 7,1 7,9 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 800,1 798,5 797,0 795,3 793,8 792,2 790,5 789,0 787,4 784,3 781,1

126,16 141,66 157,14 173,08 188,49 203,87 219,72 235,04 250,33 280,82 311,67 2,553 502,780 500,803 498,830 496,797 494,832 492,870 490,849 488,896 486,946 483,058 479,124 50,28 50,08 49,88 49,68 49,48 49,29 49,08 48,89 48,69 48,31 47,91 5281 5129 4977 4821 4670 4519 4363 4213 4063 3764 3462 Falvastagság 259 N 4570 4427 4285 4139 3997 3856 3711 3570 3430 3150 2867 FÜGGELÉKEK Acél vezetékcsövek adatai (folytatás) Külső átmérő in. 36,000 STD 42,000 STD Falvastagság in. 0,250 0,281 0,312 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 0,562 0,625 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 0,562 0,625 0,688 0,750 Külső átmérő mm 914,4 STD 1066,8 STD Fajlagos tömeg kg/m 142,05 159,53 176,97 194,95 212,33 229,68 247,56 264,86 282,12 316,55 351,40 Külső felület m2/m 2,873 Belső térfogat m3/km 638,578 636,350 634,125 631,832 629,616 627,403 625,123 622,918 620,717 616,326 611,881 Áramlási keresztmetszet dm2 63,86 63,63 63,41 63,18 62,96 62,74 62,51 62,29 62,07

61,63 61,19 Felhajtóerő (↑+)(↓-) mm 6,4 7,1 7,9 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 Belső átmérő mm 901,7 900,1 898,6 896,9 895,4 893,8 892,1 890,6 889,0 885,9 882,7 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 1049,3 1047,8 1046,2 1044,5 1043,0 1041,4 1038,3 1035,1 1031,8 1028,7 227,75 248,09 268,40 289,33 309,58 329,80 370,14 411,01 451,75 491,72 3,351 864,788 862,194 859,605 856,935 854,353 851,775 846,631 841,419 836,224 831,127 86,48 86,22 85,96 85,69 85,44 85,18 84,66 84,14 83,62 83,11 8995 8796 8596 8391 8193 7994 7599 7198 6798 6407 Falvastagság 260 N 6857 6685 6514 6338 6167 5997 5822 5652 5483 5145 4803 Acél vezetékcsövek adatai Acél vezetékcsövek adatai (folytatás) Külső átmérő in. 48,000 STD Falvastagság 56,000 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 0,562 0,625 0,688 0,750 0,812 0,875 in. 0,344 0,375 0,406 0,438 0,469 0,500 0,562 0,625 0,688 0,750 Fajlagos tömeg kg/m 260,56 283,85 307,12 331,10 354,31 377,48 423,73 470,61 517,36

563,24 Külső felület m2/m 3,830 Belső térfogat m3/km 1134,227 1131,256 1128,289 1125,231 1122,272 1119,317 1113,418 1107,441 1101,479 1095,628 Áramlási keresztmetszet dm2 113,42 113,13 112,83 112,52 112,23 111,93 111,34 110,74 110,15 109,56 Felhajtóerő (↑+)(↓-) mm 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 Belső átmérő mm 1201,7 1200,2 1198,6 1196,9 1195,4 1193,8 1190,7 1187,5 1184,2 1181,1 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 1403,4 1401,8 1400,1 1398,6 1397,0 1393,9 1390,7 1387,4 1384,3 1381,2 1378,0 331,54 358,74 386,80 413,94 441,05 495,19 550,08 604,84 658,60 712,25 766,63 4,469 1546,756 1543,287 1539,709 1536,248 1532,790 1525,886 1518,887 1511,904 1505,048 1498,207 1491,272 154,68 154,33 153,97 153,62 153,28 152,59 151,89 151,19 150,50 149,82 149,13 16711 16444 16169 15903 15637 15106 14568 14031 13503 12977 12444 Külső átmérő mm 1219,2 STD Falvastagság 1422,4 261 N 12111 11882 11654 11419 11191 10964 10511 10051

9592 9142 FÜGGELÉKEK 7.6 A levegő telítettségi víztartalma Harmatpont Víztartalom o C lbs water g víz (1,013 bar-on) MMSCF dry air nm3 száraz levegő -75 0,059 0,0009 -70 0,127 0,0020 -65 0,265 0,0042 -60 0,53 0,0085 -55 1,03 0,0165 -50 2 0,0320 -45 3,6 0,0577 -40 6,4 0,1025 -35 11,1 0,1778 -30 18,9 0,3027 -25 31,5 0,5045 -20 51 0,8169 -15 84,8 1,3582 -10 133 2,1303 -5 205 3,2835 0 307 4,9172 5 464 7,4319 10 631 10,1067 15 859 13,7586 20 1176 18,8359 25 1592 25,4990 30 2130 34,1161 35 2821 45,1838 40 3698 59,2307 262 Angol szakmai kifejezések (Glossary of terms) 7.7 Angol szakmai kifejezések (Glossary of terms) Accuracy - The degree of freedom from error; the degree of conformity of the indicated value to the true value of the measured quantity. Actuator - A device, powered by air, gas, hydraulics or electric motor, to operate valve, often by remote control. Annulus - The space with a ring cross-section between a carrier pipe and sleeve. Ambient temperature -

is the temperature of the surrounding medium, usually used to refer to the temperature of the air in which a structure is situated or a device operates. Approximate - Describes a value that is nearly but not exactly correct or accurate. Calibration - The experimental determination of the relationship between the quantity being measured and the device which measures it, usually by comparison with a standard. Also, the act of adjusting the output of a device to bring it to a desired value, within a specified tolerance, for a particular value of the input. Capacity of a regulator - The capacity of a regulator is the volumetric throughput at a given inlet and outlet pressure under specific gas conditions for which a regulator is designed when operated an a self-contained unit. Carbon steel - By common custom, steel is considered to be carbon steel when (i) no minimum content is specified or required for aluminum, boron, chromium, cobalt, columbium, molybdenum, nickel, titanium, tungsten,

vanadium, zirconium, or any other element added to obtain a desired alloying effect; (ii) the specified minimum content for copper does not exceed 0.40 percent; or (iii) the specified maximum content does not exceed 1.65 percent for manganese, 0.60 percent for silicon or 060 percent for copper All carbon steels may contain small quantities of unspecified residual elements unavoidably retained from raw materials. These elements (copper, nickel, molybdenum, chromium, etc.) are considered incidental and are not normally determined or reported. Carrier pipe - A term applied to the pipe containing the fluid being (or to be) transmitted to distinguish it from a sleeve pipe that may be installed around it. Cathodic protection - A means of inhibiting corrosion of buried metal structures by ensuring that they are permanently cathodic, i.e electrically negative, to the soil around. Closing time - The time taken by a slam-shut valve between commencing and completing the closing action of its

nominally closed state. Corner taps - Wall pressure taps drilled on either side of an orifice plate or nozzle with the spacing between the pressure taps and the respective faces of the plate or nozzle equal to half the dimater of the taps themselves, so that the holes break through the pipe wall flush with the faces of the plate or nozzle. Corrosion - Deterioration of a material by contact with its environment. Critical flow - A flow through a differential pressure device such that the ratio of the downstream to upstream absolute pressures is less than a critical value, below which the mass flow rate remains constant when the upstream fluid conditions (density and velocity distribution) are unchanged. Critical flow device - A flowmeter in which a critical flow is created through a primary differential pressure device (fluid at sonic velocity in the throat). A knowledge of the fluid conditions upstream of the primary device and of the F-263 FÜGGELÉKEK geometric characteristics

of the device and the pipe suffice for the calculation of the flow rate. Dead time - the time taken by a slam-shut valve to sense a pressure signal. Deviation - Variations from a specified dimension or design requirement, usually defining upper and lower limits. Diameter ratio (of a primary device used in a given pipe) - The diameter of the orifice (or throat) of the primary device divided by the inside diameter of the pipe upstream of the primary device. Differential pressure - The static pressure difference generated by the primary device, when there is no difference in elevation between the upstream and downstream pressure taps. Downrating - Reducing the maximum operating stress in a pipeline below that currently regarded as the maximum permissible. Dynamic pressure - The increase in pressure above the static pressure that results from the complete isentropic transformation of the kinetic energy of the fluid into potential energy. It is equal to the product ½ ρv2, where ρ is the

fluid density and v is the fluid velocity. Easement - The legal instrument that conveys a right-of-way. ESD - Emergency shut down. The part of a safety system that will command the system to stop all flow and place the installation in a most safe condition. Expansibility (expansion) factor (in the case of a flow of compressible fluid) Dimensionless coefficient given by the formula ε= qm d 2 π / 4α 2 ∆pρ1 where qm - is the mass flow rate of the flow; α - is the flow coefficient; d - is the diameter of the orifice; ∆p - is the differential pressure; ρ1 - is the mass density of the fluid upstream of the device. Failure - Improper performance of a device or equipment item that prevents completion of its design function. Fire loop - A control line, usually pneumatic, containing temperature-sensing elements (fusible plugs, plastic or rubber tubing) which, when activated, will initiate shutdown. Usually a part of the ESD system Fired vessel - A vessel in which the temperature of

a fluid is increased by an internal flame. Flange taps - Wall pressure taps drilled on either side of an orifice plate with their axes being 25.4 mm (1 in) from the upstream and downstream faces of the plate respectively. Flow coefficient - Dimensionless coefficient given in the case of a flow of fluid considered as not compressible by the formula α= qm d 2 π / 4 2 ∆pρ1 where 264 Angol szakmai kifejezések (Glossary of terms) qm - is the mass flow rate of the flow; α - is the flow coefficient; d - is the diameter of the orifice; ∆p - is the differential pressure; ρ1 - is the mass density of the fluid upstream of the device. Flow line - Well stream piping between the wellhead and the first process component. Flow line segment - A portion of a flow line operating at a different pressure than another portion of the same flow line. Flowmeter primary device - Device generating a signal responding to the flow from which the flow rate may be inferred. Flowmeter secondary

device - Device which receives a signal from the primary device and displays, records, and/or transmits it as a measure of the flow rate. Flow rate - The quantity of fluid flowing through a cross section of a pipe per unit of time. Flow rate range - The range of flow rates bounded by the minimum and maximum flow rates. Fracture - A crack or break in the wall of a pipe or vessel when a defect suddenly becomes unstable. Brittle fracture occurs with little or no plastic deformation, usually at stress levels well below general yield. Ductile fracture is associated with considerable plastic deformation requiring much higher stress levels than brittle fracture. Fracture propagation - following fracture initiation. Propagating brittle fracture is a high-speed running fracture absorbing very little energy. Gauge pressure - The difference between the local absolute pressure of the fluid and the atmospheric pressure at the place of the measurement. This is the pressure generally shown by

measuring devices. Gas detection system - A monitor to detect combustible gas concentrations, and other dangerous gases such as hydrogen sulfide. The system will initiate alarm or shut down when predetermined limits are exceeded. Ground temperature - is the temperature of the earth at pipe depth. Hoop stress - is the stress in a pipe wall, acting circumferentially in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the pipe, and produced by the pressure of the fluid in the pipe. The hoop stress in pipe is calculated by the formula: sh = pD 2t sh - hoop stress, N/mm2 (psi) p - internal pressure, psig D - outside dimater of pipe, mm (in) t - nominal wall thickness, mm (in) High pressure/temperature level - Parameters that are higher than the normal operating limits. Hence, a high pressure pilot will actuate when the pressure it senses increases above preset limits. Holiday - A flaw in the coating. Hydrate - Solution of water and other compounds. Problems occur when the freezing

temperature of the solution is high enough that expansion cooling will cause freezing which will interfere with proper operation. In the extreme, blockage of the line can occur. Hydrates will also interfere with the correct operation of F-265 FÜGGELÉKEK instrumentation and it is more likely that blockage of supply lines to instruments would occur. Hydrocarbon dewpoint - A temperature that is low enough to ensure that hydrocarbon liquid does not form under all temperature and pressure conditions of transmission and distribution must be specified. The dewpoint temperature specified will be governed by the lowest ambient temperature that the gas will experience whilst the gas is at pressure between 24 and 38 bar g (350 and 550 psig). This is the pressure range at which retrograde condensation can occur. This phenomenon must be avoided in the transmission and distribution system. If too high a hydrocarbon dewpoint is allowed a gas which is single phase at high pressure can become

two phase (gas and liquid) at lower pressure even though the gas is not cooled. For most natural gas, after separation of the gas and condensate, the gas phase will contain too much C3+ component. This must be removed by gas processing and a chiller plant is usually employed. In general the HD is not more than -2 o C (29 oF) at any pressure up to 69 bar g (1000 psig). Indirect heated component - A vessel or heat exchanger used to increase a fluid temperature by heat transfer from another fluid (no flame in that vessel). In service - The operational mode in which a safety device can automatically perform its function. Isentropic exponent - Ratio of the relative variation of pressure to the corresponding relative variation of mass density under elementary reversible adiabatic (isentropic) transformation conditions. Often, this ratio is assumed constant over the chosen integration interval, and for an ideal gas, is equal to the ratio of the specific heat capacity. Laminar flow - Flow

under conditions where forces due to viscosity are more significant than forces due to inertia. Flow conditions where adjacent fluid particles move along essentially parallel paths. Leak - Unintentional escape of a fluid (liquid or gas) such as to atmosphere or sea. Liquefied natural gas (LNG) - Natural gas that has been liquefied by cooling to minus 161 oC (-258 oF) at atmospheric pressure. Liquefied petroleum gas (LPG) - any hydrocarbon mixture, in either the liquid or gaseous state, the chief components of which consist of propane, propylene, butane, iso-butane, butylene or mixtures thereof in any ratio. Lower flammable limit (L.FL) - The concentration of flammable gas, vapour or mist in air above which combustion can be sustained. This term may be considered equivalent to the term lower explosive limit (L.EL) Line pack storage - Making use of a gas transmission system for short term storage of gas by increasing the pressure in it above that required for normal transmission

operation. Mach number - The ratio of the fluid velocity to the velocity of sound in the fluid at the same temperature and pressure. Maintenance - Scheduled: work that is planned to be regularly repeated to a predetermined schedule. Unscheduled: work that arises as a result of malfunction or unexpected work that becomes apparent as a result of scheduled maintenance. Malfunction - Condition of a device or equipment that causes it to operate improperly, but does not prevent the performance of its designed function. MAOP - is the maximum allowable operating pressure. Mass flow rate - The rate of flow of fluid mass through a cross section of a pipe. 266 Angol szakmai kifejezések (Glossary of terms) Maximum allowable test pressure - is the maximum internal fluid pressure permitted for testing, for the materials and locations involved. Maximum flow rate - The highest flow rate at which the meter can operate satisfactorily as specified by the manufacturer. Maximum working pressure - The

maximum pressure to which a pipe or component may be subjected in operation. Minimum flow rate - The flow rate above which the meter shall remain within the maximum permissible error limits. Monitor pilot - A sensor which alters a signal when the operating parameter that it senses changes beyond a predetermined limit. Normally, the signal energy level will be increased by an actuator pilot or relay. Monitoring regulator - is a pressure regulator, set in series with another pressure regulator, for the purpose of providing automatic overpressure protection in the event of a malfunction of the primary regulator. Night cap - A temporary closure at the end of a section of pipeline under construction to prevent the entry of animals, water or dirt during the night or at any other time when work is not in progress. Nominal - Describes a value assigned for the purpose of convenient designation; existing in name only. Nominal wall thickness - (t) is the wall thickness, in inches, computed by, or

used in, the design formula for steel pipe. Pipe may be ordered to this computed wall thickness without adding an allowance to compensate for the under-thickness tolerances permitted in approved specifications. Normally closed valve - A valve that automatically will shift to the closed position when a restraining force or energy source (pressure or electrical current) is removed. A threeway valve will shift to block the normal inlet and permit the using device (cylinder) to exhaust through the third port. Normally open valve - A valve that will open when operating power is removed. On-line inspection - Inspection of the condition of a pipeline while in service by sophisticated equipment carried in a pig (or articulated pig train) capable of continuously measuring and recording the position, nature and severity of suspected defects in the wall and coating of the pipeline. Operating stress - is the stress in a pipe or structural member under normal operating conditions. Orifice - Opening

of minimum cross-sectional area in a primary device. Orifice meter - Meter for measuring the flow of fluid through a pipe or duct by measurement of the pressure differential across a plate having a precision machined hole in its center. Rating up to very high throughputs and pressure are available. Out of service (safety device) - An automatic device in the normal operating mode except that it is intentionally latched to be incapable of performing its designed function. Overpressure protection - is the use of a device or equipment installed for the purpose of preventing pressure in a pipe system or other facility from exceeding a predetermined limit. Override - An alterenate power or control function which supersedes the normal function. Pig - A piston-like device which can be propelled through a pipeline by fluid pressure (flow), used for various purposes, e.g cleaning, swabbing inspection, etc Pig trap - A fabricated pipe for inserting and removing pigs from a pipeline whilst in

service. F-267 FÜGGELÉKEK Pilot - A sensor which initiates the signal that controls the system. Pipeline - Piping between major installations, such as between lease and processing plant or between platforms. Pipe spacer - A device for supporting and positioning a carrier pipe within a sleeve. Pipe-type holder - is any pipe-container or group of interconnected pipe-containers installed at one location for the sole purpose of storing gas. Plastic (noun) - is a material which contains, as an essential ingredient, an organic substance of high molecular weight. It is solid in its finished state and, at some stage of its manufacture or processing, can be shaped by flow. The two general types of plastic are thermoplastic and thermosetting. Pneumatic - Operated, controlled, or powered by gas (air, natural gas, etc); usually low pressure. Pressure - The design pressure is that pressure selected as the maximum sustained operating pressure to which a new pipeline and its immediate

attachments are to be designed. The maximum permissible operating pressure is the maximum pressure at which a pipeline may be operated, either by design or by downrating or uprating in accordance with the safety standard, as a result of a change from the original design conditions, or because of a temporary constraint. Pressure regulating station - consists of apparatus installed for the purpose of automatically reducing and regulating the gas pressure in the downstream transmission line, main, holder, pressure vessel or compressor station piping to which it is connected. Included in the station are any enclosures and ventilating equipment, and any piping and auxiliary equipment (such as valves, control instruments or control lines). Pressure relief station - consists of apparatus installed to vent gas from a transmission line, main, holder, pressure vessel, or compressor station piping in order to prevent the gas pressure from exceeding a predetermined limit. The gas may be vented

into the atmosphere or into a lower pressure gas system capable of safety receiving the gas being discharged. Included in the station are any enclosures and ventilating equipment, and any piping and auxiliary equipment (such as valves, control instruments or control lines). Pressure limiting station - consists of apparatus which, under abnormal conditions, will act to reduce, restrict or shut off the supply of gas flowing into a transmission line, main, holder, pressure vessel or compressor station piping in order to prevent the gas pressure from exceeding a predetermined limit. While normal pressure conditions prevail, the pressure limiting station may exercise some degree of control of the flow of gas or may remain in the wide open position. Included in the station are any enclosures and ventilating equipment, and any piping and auxiliary equipment (such as valves, control instruments or control lines). Pressure loss (Caused by a primary device) - The irrecoverable pressure loss

caused by the presence of a primary device in the pipe. Pressure taps (piezometer taps) - Holes in the wall of the pipe or throat to allow measurement of pressure. Proving - The determination of meter performance by the determination of the relationship between the volume actually passed through the meter and the volume indicated by the meter. Rangeability - The ratio of the maximum flow rate to the minimum flow rate of a meter. Accuracy tolerance limits and operating conditions must be specified 268 Angol szakmai kifejezések (Glossary of terms) Regulator - A device for automatic control of pressure or of volume flow at a selected point in a gas stream. It consists essentially of a diaphragm or piston moving in accordance with fluctuations of gas pressure or volume, the movement being transmitted directly or indirectly through a subsidiary mechanism to a valve assembly controlling the gas flow. Repeatability - The closeness of agreement of the results of successive measurement of

the same quantity carried out by the same method, by the same observer, in the same laboratory, with the same instruments. Reset - Returned to unactuated conditions; also, to change the adjustment. Retrograde condensation - A phenomenon whereby a decrease in gas pressure, at constant temperature, leads to a separation of liquid hydrocarbon. Reynolds number - A dimensionless parameter expressing the ratio between inertia and viscous forces. Right-of-way (ROW) - A strip of land, the use of which is acquired for the construction and operation of a pipeline or related facility. Safety valve - An automatic valve for controlling flow or pressure to prevent an undesirable event, such as a normal control function failure, from causing injury to persons or property. Sacrifical anode - An anode (normally magnesium) that provides cathodic protection to steel by a self consuming electro-chemical reaction (galvanic). Seamless pipe - is a wrought tubular product made without a welded seam. It is

manufactured by hot working steel or, if necessary, by subsequently cold finishing the hot-worked tubular product to produce the desired shape, dimensions and properties. Sensor - a device for monitoring an operating parameter. It senses a condition Service regulator - is a device installed on a gas service line to control the pressure of the gas delivered to the customer. Setting - An adjustment to a preselected value. Shutdown valve - An automatic normally-closed valve used, for instance, to isolate process train or pipeline segments. Slam-shut valve - An actuating device that will automatically close a valve to stop the flow of gas if pre-determined fault condition arise. Sleeve - A pipe installed around a carrier pipe either to protect the public from the consequences of failure of the carrier pipe, or to protect the carrier pipe against outside interference, or to facilitate construction of the carrier pipe, or any combination of these. Slug - A pre-determined volume of a liquid

or gas, other than the normal content of the pipeline, passed through the pipeline, usually between pigs, to perform a particular temporary function, e.g methanol to absorb water; nitrogen to prevent an explosive /flammable mixture of gas with air. Standup pressure test - is a test to demonstrate that a pipe or piping system does not leak as evidenced by the lack of a drop in pressure over a specified period of time after the source of pressure has been isolated. Static pressure - The pressure of a fluid that is independent of the kinetic energy of the fluid. Steady flow - Flow in which the flow rate in a measuring section does not vary significantly with time. Steel - is an iron-base alloy, malleable in some temperature range as initially cast, containing manganese, carbon and often other alloying elements. Stress - is the resultant internal force that resists change in the size or shape of a body acted on by external forces. F-269 FÜGGELÉKEK Stress corrosion - Inter- or

transgranular cracking caused by interaction between static tensile stresses in a material and specific corrosive medium. Tie-in - The final connection between two sections of pipeline already laid in a trench. Tolerance - The total range of variation (usually bilateral) permitted for a size, position, or other required quantity; the upper and lower limits between which a dimension must be held. Transient flow - Flow of gas in a given length of pipeline which is changing in rate due to changes in the parameters affecting flow, e.g a change in inlet pressure due to a change in compressor speed or a change in outlet pressure due to a change in rate of offtake demand, cf. steady state flow, in which it is assumed that all parameters remain constant. Transition flow - Flow between a laminar flow and turbulent flow. Turbine meter - A turbine meter is a velocity device in which the primary device is an axial flow type turbine whose rotating member is driven by the fluid and essentially all

the fluid passes through the rotating member. The speed at which the turbine wheel revolves is a measure of the velocity of the gas. Turbulent flow - Flow under conditions where forces due to inertia are more significant than forces due to viscosity. Flow conditions where adjacent fluid particles do not move along essentially parallel paths. Ultrasonic flowmeter - A device which utilizes the travel time of acoustic pulses transmitted between upstream and downstream transducers to derive an average velocity from which the flow rate may be deduced. Uncertainty (of measurement) - The range within which the true value of the measured quantity can be expected to lie with a suitable high probability. Unsteady flow - Flow in which the flow rate fluctuates randomly with time, and for which the mean value is not constant. Upgrading - Taking whatever measures may be necessary to make it permissible to operate an existing pipeline, that does not currently comply with an appropriate code, to

become operable in accordance with that code. Uprating - Increasing the maximum operating stress in a pipeline above that currently regarded as the maximum permissible after taking whatever measures are necessary to ensure (so far as is practicable) safe operation at the higher stress. Vault - is an underground structure which may be entered, and which is designed to contain piping and piping components (such as valves or pressure regulators). Velocity of approach factor - Coefficient given by the formula: E= 1 1 − β4 where β - is the dimater ratio D - is the pipe inside diameter; d - is the diameter of the primary device orifice. Vena contracta taps - Wall pressure taps drilled on either side of an orifice plate, the upstream tap being located at a distance of 1 D (D being the internal dimater of the pipe) from the upstream face of the plate, and the downstream tapping being in the cross section of minimum static pressure and therefore at a distance downstream of the upstream

face of the plate which varies with the diameter ratio. Volume flow rate - The rate of flow of fluid volume through a cross section of a pipe. 270 Angol szakmai kifejezések (Glossary of terms) Wall taps - Annular or circular hole drilled in the wall of a pipe in such a way that its edge is flush with the internal surface of the pipe, the tap being such that the pressure within the hole is the static pressure at that point in the pipe. Water dewpoint - The presence of liquid water in the transmission system must be avoided otherwise hydrate formation and pipeline corrosion can occur. Hydrates can only occur if free water is present, i.e the gas is at 100% RH Protection against corrosion is ensured by operating at not more than 50% RH. The RH of gas is often conveniently expressed as a water dewpoint (WD). In general WD is not more than -10 oC (15 oF) at 69 bar g (1000 psig). Wobbe Number - Heat input to a burner is directly proportional to gas calorific value (Hg) and inversely

proportional to the square root of the specific gravity (ρr). N Wo = Hg ρr When a gas conforms to the specified Wobbe number and calorific value ranges and the impurity levels, it is suitable for supply to customers. The low limit of WN is 47.3 MJ/m3 (1270 Btu/ft) Upper limit depends on composition; in general 51.2 MJ/m3 for high methane content gas (1375 Btu/ft) Working pressure (Flowing pressure) - Static pressure of the fluid immediately upstream of the primary device. Working temperature (Flowing temperature) - The temperature of the fluid immediately upstream of the primary device. Working width - The width of ground required for the construction of a pipeline, which may be a greater width than the rigth-of-way. Yield strength - is the strength at which a material exhibits a specified limiting permanent set, or produces a specified total elongation under load. The specified limiting set or elongation is usually expressed as a percentage of gage length, and its values are

specified in the various material specifications. F-271 FÜGGELÉKEK 272