GAZ TESİSATLARINI YÜKSEK BASINÇTAN KORUMA YÖNTEMLERİ

(OVERPRESSURE PROTECTION FOR GAS LINES)

H.Semih KARAKELLE

AKFEL MÜHENDİSLİK

1970 yılında Gümüşhane’de doğdu. Orta ve lise öğrenimini İstanbul da tamamladıktan sonra İ.T.Ü Petrol ve Doğalgaz Mühendisliğinde lisans öğrenimi gördü.1992 yılında mezun oldu. Çeşitli firmalarda doğalgaz tesisatları projelendirilmesinde ve şantiye mühendisi olarak çalıştı.

1997 yılından bu yana servis regülatörü ve basınç düşürme istasyonları imalatı yapan AKFEL Mühendislik LTD ŞTİ inde Üretim Sorumlusu olarak çalışmaktadır.

ÖZET

Gaz tesisatlarında sistem ve kullanıcıların emniyeti tasarım parametrelerinden en önemlisidir. Dolayısı ile burada yapılacak koruma sistemi seçimi bilinçli bir tercih gerektirir. Bu yazıda bu tercihin yapılmasının kriterleri belirtilmeye çalışılmıştır.

ABSTRACT

System and user safety is the most important design parameter of gas lines. So, choose of proper protection method become important. Criteria of chosen proper protection method discussed in this article.

GİRİŞ

Herhangibir gaz tesisatı tasarlanırken temel olarak bu tesisattaki basınç emniyetli bir şekilde en yüksek debiyi elde etmek üzere seçilir. Dolayısı ile gazın üretim yada depolanma noktasından başlayarak son kullanıcıya ulaşana değin pekçok aşamada basıncı düşürülür. Herbir basınç düşürme noktasından itibaren regülatörün çıkış tarafındaki basınç giriş tarafındaki basınca göre oldukça önemli bir fark arzeder. Tasarım aşamasında çıkış tarafında izin verilen en yüksek basınca göre sistem elemanları seçimi yapılır. Bu basınç çoğunlukla giriş basıncından oldukça düşük bir basınçtır. Dolayısı ile regülatör sonrasındaki sistemi herhangibir nedenle olabilecek aşırı basınç yükselmelerinden uygulamanın ve kullanıcıların güvenliği açısından koruma gereği doğmaktadır.

YÖNTEMLER

Aşırı basınçtan koruma sisteminin temel hedefi, çıkış tarafı basıncının güvenli olan en yüksek değerine kadar regülasyonun devam etmesine izin vermektir. Basınç en yüksek değerine ulaştığında uygulama güvenliğinin nasıl sağlanacağı sorusu ise yöntemler arasındaki farkı belirlemektedir.

Yaygın bir şekilde kullanılan aşırı basınçtan koruma yöntemleri aşağıdadır.

• Tahliye vanası (Relief Valve) kullanımı

• Monitör Regülatör uygulaması

• Sıralı regülasyon uygulanması

• Akış Kesme Vanası (Shut-off valve)

TAHLİYE VANASI (RELIEF VALVE)

Tahliye vanası temel olarak , çıkış tarafındaki basınc en yüksek izin verilebilir değerine ulaştığında bu seviyede tutabilmek için , gazı atmosfere tahliye eden bir cihazdır. Çizim-1 de şematik olarak sistem elemanları gösterilmiştir.

Çizim-1 : Tahliye vanaları ve örnek performans

Tahliye vanası uygulamaları çoğunlukla düşük ve orta basınçlı sistemlerde kullanılır. Temel olarak 4 tip tahliye vanası vardır.

• Pop tipi : Fazla hassasiyet istenmeyen , küçük kapasiteli uygulamalar içindir. Basınç ayar değerine ulaştığında birden tam açık pozisyona geçerek tüm gazı tahliye ederler.

• Yay Yüklemeli : Daha fazla hassasiyet ve ekonomik çözüm istendiğinde en uygun vanalardır. Ayarları istenen değere yapılabilir ve sistemleri oldukça basittir.

• Pilot Yüklemeli : Bu tip tahliye vanaları çok hassastır ve yüksek kapasitelere rahatça ulaşırlar ancak pahalıdırlar.

• Regülatör-içi tahliye vanası ise özellikle küçük kapasite ve düşük basınçlarda en sık kullanılan yöntemdir. Regülatör ayar değerinin çok üstüne çıkarsa içindeki tahliye vanası sayesinde üzerindeki tahliye deliğinden gazı boşaltır.

Avantajları

Tahliye vanası ile basınç koruması yapmanın 5 temel avantajı vardır

1. Regülatör kapasitesinde azalmaya yol açmaz

2. Müşteri yada şebekeyi sürekli çalışır vaziyette tutar

3. Tahliye sesi kolay fark edilir ve alarm özelliği taşır.

4. Gaz sisteminde olabilecek yabancı parçacıklardan normal çalışma sırasında etkilenmez

5. Maliyeti oldukça düşüktür.

Dezavantajları

Vana tahliye etmeye başladığında gazı atmosfere attığından çevresinde tehlike yaratabilir.

MONİTÖR UYGULAMALARI

Monitör sistemi temel olarak , seri olarak bağlanmış fakat aynı çıkış basıncını hisseden iki regülatörden oluşur. Bu sistemde regülatörlerden bir tanesi tam açık pozisyonda (monitör) iken diğeri regülasyon yapmaktadır.

Çizim-2 de şematik olarak sistem elemanları görülmektedir.

Çizim-2 : Monitor çalışma sistemi

Regülatörlerden monitör olanın ayarı çalışan regülatörün ayarının (normal çalışma basıncının) biraz üzerinde devreye girecek şekilde yapılmıştır. Böylelikle çalışan regülatörde bir problem olması halinde bu regülatör tam açık pozisyona geçecek monitör olan devreye girecek ve çıkış basıncını normal çalışma basıncının biraz üzerinde tutarak çalışmaya başlayacaktır.

Monitör sistemlerde de küçük bir tahliye vanasını sisteme eklemenin faydaları vardır. Özellikle akışın olmadığı durumlarda, regülatör tapalarında olabilecek ufak sızmalarda bu tahliye vanası sistemin emniyetini sağlayacaktır.

Avantajları

Monitör sisteminin temel avantajı tabiki atmosfere gaz tahliyesi olmamasıdır.Ayrıca operasayon sırasında basıncın yükselmesi durumunda diğer regülatör devreye girdiği için müşterinin gazı da kesilmemiş olmaktadır.

Dezavantajları

Tahliye sistemine göre daha yüksek bir yatırım maliyeti getirmektedir. Ayrıca iki regülatör seri olarak bağlandığı için kapasitede bir miktar azalmaya sebep olmakta ve bir üst çap regülatör seçimi bazen gerekmektedir.

SERİ REGÜLASYON

Monitör uygulamasına benzer olan bu sistemde de seri halde iki regülatör çalışmaktadır. Ancak en önemli farkı regülatörlerin birbirinden bağımsız basınçlarda çalışmasıdır. Çizim-3 de şematik olarak sistem elemanları gösterilmiştir.

Çizim-3 : Seri Regülasyon Sistemi

İlk regülatörün basıncı çıkış hattında izin verilecek en yüksek değere ayarlanır. İkinci regülatör ise gazı bu basınçtan alarak normal çalışma basıncına düşürür. İkinci regülatörde herhangibir arıza olması durumunda diğeri çıkış basıncını izin verilen sınırlar içerisinde tutacaktır.

Bu sistem özellikle düşük basınç ve kapasiteli uygulamalarda aynı gövde üzerine 2 kademe yerleştirilmesi ile sağlanır ve bu tür regülatörlere iki kademeli regülatör adı verilir.

Avantajları

Atmosfere gaz tahliyesi yoktur.Basınç iki kademede düşürüldüğü için çıkış basıncı giriş tarafındaki basınç değişimlerinden etkilenmez.

Dezavantajları

Basınç birinci kademede emniyet basıncına kadar düşürüldüğü için ikinci regülatöre dar bir çalışma aralığı kalmaktadır. Bu durum daha büyük çaplarda regülatör seçimine neden olacağından yatırım maliyeti artar.

AKIŞ KESME VANASI (SHUT-OFF VALVE)

Akış kesme vanası kullanımı aşırı basınçtan korunmada sıklıkla uygulanan bir yöntemdir. Çizim-4 de bu sistemin şematik olarak elemanları görülmektedir.

Çizim-4 : Shut-off Sistemi

Bu yöntemde basınç izin verilen en yüksek düzeye ulaştığında kesme vanası ani olarak regülatöre gaz girişini tamamen kapatır. Vana problem giderildikten sonra tekrar kurularak devreye alınmalıdır.

Akış kesme vanaları regülatör öncesine takılan bir ünite olabileceği gibi, pekçok durumda regülatör gövdesine akuple edilmiş bir ünite de olabilir.

Avantajları

Akışın tamamen kesilmesi ile, doğabilecek tüm riskli durumlar ortadan kaldırılmış olur.

Dezavantajları

Akışı kesmenin en önemli zararı, müşterinin gazını kesilmesi ile doğabilecek maddi kayıpları ve konfor kaybıdır. Özellikle fırın, metal ertime , cam sanayi gibi kritik uygulamalrda gazın kesilmesi çok büyük zararlara yol açabilir. Ayrıca diğer uygulamalarda da gazın kesilmesi ile sistemin tekrar çalıştırılmasına kadar, servisin haberdar edilmesi, ulaşması , sorunu çözmesi gibi aşamalar oldukça fazla zaman alabilir. Yukarıdaki sorunların önüne geçebilmek için birbirine paralel çalışan iki hattın kullanılması gerekmektedir.

Bir diğer dezavantaj ise regülatörde olabilecek ufak sızıntılar ve sıcaklık yükselmesi durumlarında gereksiz yere regülatörün devre dışı kalmasıdır. Bunun engellenmesi için de sisteme ufak bir tahliye vanası eklenmesi gerekecektir.

Tabiki tüm bu yukarıdaki işlemler için eğitilmiş ve regülatör sayısına bağlı olarakta çok sayıda personel gerekecektir.

SONUÇLAR

Yukarıda anlatılanlardan görüldüğü gibi yüksek basınçtan korunmada pekçok yöntem yalnız yada bir arada kullanılabilir. Ancak burada önemli olan uygulamanın ihtiyaçları , emniyet gereksinim düzeyi , bakım ulaştırabilme kolaylığı vb. kriterleri göz önüne alarak en uygun seçimi yapabilmektir.

Bu seçimi yapmamızda yardımcı olacak bazı temel sorular tablo-1 de sorularak cevapları verilmiştir. Bir gaz sistemi için yüksek basınçtan koruma yöntemi seçmek gerektiğiğnde bu tablolardaki sorulara vereceğimiz cevapların çakıştığı yöntem yada yöntemler en uygun çözüm olacaktır. Ancak çoğu zaman bunun tekbir yöntem olmadığı rahatlıkla söylenebilir.

KAYNAKÇA

1. Fisher Regulator Handbook Edt. 3

2. Tartarini Regulator Handbook

SORULAR	TAHLİYE	MONİTÖR	SERİ REGÜL.	SHUT-OFF
Regülasyon devamlılığı	EVET	EVET	EVET	HAYIR
Atmosfere tahliye	EVET	HAYIR	HAYIR	HAYIR
Tekrar devreye alma ihtiyacı	HAYIR	HAYIR	HAYIR	EVET
Regülatör kapasitesini sınırlama	HAYIR	KISMEN	EVET	HAYIR
Normal regülasyon sırasında ünitenin devamlı çalışması	HAYIR	EVET	EVET	HAYIR
Acil müdehale ihtiyacı	EVET	HAYIR	HAYIR	EVET
Basınçların kontrolü ile koruma ünitesinin performans kaybının anlaşılması	HAYIR	KISMEN	EVET	HAYIR
Basınçların kontrolü ile regülatörün arızalı olup, koruma ünitesinin devrede olup olmadığının anlaşıması	EVET	EVET	EVET	EVET

Tablo-1 : Yüksek Basınçtan Korunma Yöntemlerinin Karşılaştırılması