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Isolierung industrieller Fluidsysteme mit Absperrventilen

Isolierung industrieller Fluidsysteme mit Absperrventilen

27. November 2018 | Joe Bush, Swagelok-Produktmanager, Ventile

Bei der Wartung industrieller Fluidsysteme steht die Sicherheit an erster Stelle. Druck oder Durchfluss in einer Leitung stellen beim Auswechseln eines Manometers immer eine potenzielle Gefahr für Techniker dar. Ein gutes Risikomanagement arbeitet daher mit einer Isolierung von Fluidsystemleitungen bei Wartungsarbeiten.

Industrie- und Sicherheitsnormen sehen vor, zwei Absperrventile in Reihe einzusetzen, wenn aus einer Leitung Fluidsystem abgelassen wird. Ein Design mit Doppel-Absperrventil zählt zu den sichersten Methoden, um sicherzustellen, dass eine Leitung weder Druck noch Durchfluss aufweist.

Systemplaner nutzen zwei Verfahren für den Einsatz von Absperrventilen zur Isolierung von Fluidsystemen. Eine Option ist, ein drittes Ventil zwischen den zwei Absperrventilen einzusetzen, um Druck abzulassen, der aus dem ersten Absperrventil entweicht. Eine weitere Option besteht darin, dass das dritte Ventil den Durchfluss an eine Bypass-Schleife im Bereich der gewarteten Leitung weiterleitet. Nachstehend sind beide Fluidsystemkonfigurationen sowie zwei Optionen zur Systemisolierung für eine sichere Wartung dargestellt.

Zentrale Wartungsbereiche in einer Anlage

Techniker müssen jede Fluidsystemleitung einer industriellen Anlage, die eine Wartung erfordert, isolieren können. Häufige Wartungsbereiche sind:

  1. Geräte oder Bauteile, die eine regelmäßige Wartung erfordern, wie Filter, Ventile oder Transmitter
  2. ein System, eine Vorrichtung oder eine Leitung, die möglicherweise neu konfiguriert, repariert oder ersetzt werden muss
  3. ein Abschnitt des Hauptprozessrohrs, der Reparaturen oder Wartung unterliegt
  4. eine Instrumentierungsleitung, die von der Prozessleitung abzweigt (wie zum Beispiel eine Probenahmestation, ein Probenahmesystem oder Messungen für Druck, Temperatur oder Durchfluss)
  5. Kalibrierungsmedien in einem Probenahmesystem sowie alle Probenahmeströme, die ein- oder ausgeschaltet werden können

Optionen zur Isolierungskonfiguration

Die Industrienorm sieht vor, Systeme mi nur einem Absperrventil oder keinerlei Sicherung zu vermeiden. Hat ein einzelnes Absperrventil nur ein kleines Leck am Sitz, kann der Druck in der nachfolgenden Leitung langsam ansteigen und eine Sicherheitsgefahr bedeuten. Daher bietet sich eine dieser nachfolgenden Konfigurationen zur Isolierung in einer Fluidsystemleitung an:

 

1. Doppelabsperr- und -ablassventile (Double-Block-and-Bleed)

Eine Doppelabsperr- und Be-/Entlüftungsventil-Konfiguration ist die einfachste Konfiguration zur Isolierung einer Fluidsystemleitung. Sie wird häufig zur Überbrückung von der Prozessleitung zu einer Instrumentierungsleitung mit einem Prozesskopplungsventil oder bei einer Leitung verwendet, die zu einem Instrument oder einem Gerät, wie einem Transmitter, führt. Die drei Ventile lassen sich als einzelne Ventilblockeinheit oder als drei separate Bauteile konfigurieren.

 

 

2. Bypass-Schleife

Eine Bypass-Schleife ist eine etwas kompliziertere Konfiguration, die nicht nur die Fluidsystemleitung isoliert, die gerade gewartet wird, sondern auch den Durchfluss umleitet, so dass der Prozess während der Wartungsarbeiten weiterlaufen kann.

Das erste Absperrventil in der Bypass-Konfiguration kann zum Beispiel ein Dreiwegeventil sein, das den Durchfluss um den aktuellen Wartungsabschnitt herumleitet. Der Systemfilter lässt sich ohne eine Abschaltung des Systems austauschen. Ein weiterer Vorteil einer Bypass-Konfiguration besteht darin, eventuell auftretende Druckstöße oder Wasserschläge zu vermeiden, wenn ein Systemdurchfluss plötzlich abgeschaltet wird.

 

Isolieren und Druckentlasten

Der erste Schritt bei der Wartungsvorbereitung besteht in einer Druckentlastung. Dazu sollten zwei Absperrventile in Folge angebracht sein, um vor zu viel Druck in dem Wartungsabschnitt der Leitung zu schützen. Selbst bei richtig ausgelegten Ventilen kann beispielsweise bei Leitungen im Freien und starker Sonneneinstrahlung der Druck über den Maximaldruck steigen und zu Leckagen führen. Weitere mögliche Fehlerquellen sind falsch gewartete oder ausgelegte Ventile. Ein zweites Absperrventil sowie ein Be-/Entlüftungsventil beugen diesen Szenarios vor. In Systemen, die kein Abschalten vorsehen, lassen sich über eine Bypass-Schleife die entsprechenden Komponenten in der Leitung duplizieren.

Das richtige Absperrventil auswählen

Die am häufigsten verwendeten Absperrventile in Instrumentierungsleitungen sind Kugelhähne oder Nadelventile. Wartungstechniker müssen die Systemspezifikationen für das Ventil im jeweiligen System prüfen.

Kugelhähne: Kugelhähne eignen sich gut für schnelles Absperren und hohen Durchfluss. Außerdem zeigen die Griffe die Durchflussrichtung oder das Absperren an. Bei Flüssigkeitsdurchfluss kann ein Kugelhahn allerdings aufgrund des plötzlichen Absperrens einen Druckstoß oder Wasserschlag erzeugen. Diese können zu Schäden an der Druckanzeige, den Durchflussmessern und anderen nachgelagerten Komponenten führen. Verschiedene Konfigurationen, wie Bypass-Schleifen, verhindern einen möglichen Druckstoß. Der Bypass wird vor dem Schließen des ersten Kugelhahns geöffnet, so dass der Durchfluss erhalten bleibt und ein abruptes Absperren sowie plötzlicher Druckanstieg ausbleiben. Die zweite Option verwendet Nadelventile anstelle von Kugelhähnen.

 

Nadelventile: Nadelventile dienen hauptsächlich der Durchfluss- oder Dosiersteuerung und helfen bei einer positiven Absperrung. Das Absperren mit einem Nadelventil erfolgt schrittweise und schützt daher vor einem Druckstoß. Bei einem Einsatz als Absperrventil sollte ein Nadelventil dazu ausgelegt sein und über eine drehende Spitze oder eine weiche Spindelspitze verfügen. Ein entsprechender Einsatz erfordert spezielle Systemüberlegungen, damit sich beispielsweise die V-Spitze beim Absperren nicht in den Metallsitz bohrt, diesen beschädigt und so zu Leckagen führt.

 

 

Integriertes Double-Block-and-Bleed-Ventil: Swagelok bietet mit einem integrierten Double-Block-and-Bleed-Ventil eine kompakte Lösung für eine einfache Montage, die verschiedenen Leckagerisiken in Fluidsystemen vorbeugt.

 

Ein gutes Risikomanagement für Wartungsarbeiten in Fluidsystemen erfordert die sorgfältige Auswahl von Komponenten in einer geeigneten Systemkonfiguration. Kugelhähne und bestimmte Nadelventile ermöglichen, im Unterschied zu Druckreglern, eine sichere Absperrung. Druckregler können den Großteil des Durchflusses regulieren, aber für ein komplettes Absperren sollte ein zusätzlicher Kugelhahn eingesetzt werden.

Zusätzlich zum Einsatz eines Absperrventils bietet es sich an, eine Druckanzeige hinter dem zweiten Absperrventil für eine visuelle Kontrolle des Drucks zum Zeitpunkt der Wartung zu installieren.

Eine sogfältige Planung der Isolierung von Fluidsystemleitungen mit Absperrventilen sorgt für sicherere Wartungsarbeiten, minimiert Ausfallzeiten und erhöht die Anlagenprofitabilität. Verschiedene Swagelok Schulungen helfen dabei, die richtigen Komponenten auszuwählen und zuverlässig im Prozesse einzusetzen. Kontaktieren Sie Ihr Vertriebs- und Servicezentrum vor Ort..

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