1

I 1. OPŠTI DEO 1.1. OSNOVNA FIZIČKO-HEMIJSKA SVOJSTVA

GASOVITIH UGLJOVODONIKA (OSNOVNI GASOVI) Da bi se u potpunosti i pravilno definisali ali i razumeli tehničko-tehnološki principi funkcionisanja transporta gasovitih ugljovodonika, potrebno je poznavati:

• osnovne fizičko-hemijske karakteristike gasovitih ugljovodonika, • principe proizvodnje, • pripremu za transport, • sistem za transport i njegove sastavne delove i • karakteristične postupke.

Treba naglasiti da kada su u pitanju cevovodni transportno distributivni sistemi i transport gasovitih ugljovodonika, polietilenskim gasovodima se transportuju grupe gasovitih goriva I, II i IV, a čeličnim gasovovodima sve četiri grupe. 1.1.1. Osnovna fizičko-hemijska svojstva gasovitih ugljovodonika Gasovite ugljovodonike čine:

• prirodni gas i tečni derivati prirodnog gasa, • tečni naftni gasovi (propan i butan), • gasovi iz postrojenja za gasifikaciju (gradski i daljinski) i • mešani gasovi.

Pod gasovitim gorivom podrazumevaju se gasovi i njihove smeše, koji su prvenstveno namenjeni za sagorevanje. Pod osnovnim gasovitim gorivima podrazumevaju se ona goriva koja se potrošačima isporučuju putem javnog, transportnog i distributivnog sistema.

Stanje gasa

- normalno stanje gasa: određeno je temperaturom Tn = 273,15 K (0OC) i pritiskom Pn = 1,01325 bar; to je referentno stanje u proračunima i označava se ili indeksom ’’n’’ uz simbol pripadajuće veličine ili naznakom temperature i pritiska;

2

- standardno stanje gasa: određeno je temperaturom Ts = 288,15 K (15OC) i pritiskom ps = pn = 1,01325 bar; za oznaku standardnog stanja koristi se indeks ’’s’’.

- radno stanje gasa: određeno je stvarnim veličinama – temperaturom (t) i pritiskom (p); radno stanje se označava simbolima bez ikakvog indeksa.

- količina gasa: iskazuje se prevashodno u jedinicima zapremine (m3), ređe u jednicima masa (kg) ili u jedinicima količine materije (kmol); ako se količina iskazuje jedinicima zapremine, navodi se odgovarajuća temperatura i odgovarajući pritisak; količina gasa izražena jedinicom mase ne zavisi od temperature i pritiska.

Toplotna vrednost [MJ/m3]

- gornja toplotna vrednost, Hg: količina toplote koja nastaje potpunim sagorevanjem jednog normalnog m3 suvog gasa na konstantnom pritisku (1,01325 bar), pri čemu su produkti sagorevanja svedeni na temperaturu od 25OC, a vodena para u njima se kondenzuje (temperatura od 25OC je referentna);

- donja toplotna vrednost, Hd: količina toplote koja nastaje potpunim sagorevanjem jednog normalnog m3 suvog gasa na konstantnom pritisku (1,01325 bar), pri čemu su produkti sagorevanja ohlađeni do temperature iznad tačke rošenja vodene pare, pa se vodena para njima ne kondenzuje (temperatura od 25OC je referentna);

- radna toplotna vrednost, Hpg, Hpd: može se izraziti kao gornja ili donja; u oba slučaja reč je o sagorevanju one količine gasa koja u radnom stanju ima zapreminu od 1 m3, a pod istim uslovima kao u prethodnim stavovima.

Gustina [kg/m3]

- gustina gasa (zapreminska masa): odnos mase gasa i njegove zapremine pri određenom pritisku i temperaturi;

- relativna gustina: odnos gustine gasa i gustine suvog vazduha pri istim uslovima (p,t); izražava se u odnosu na normalno stanje; relativna gustina je bezdimenziona veličina.

Vobe indeks [kJ/m3] Vobeov broj (Vobe-indeks) je pokazatelj toplotnog opterećenja gorionika. Toplotno opterećenje nekog gorionika je količina toplote dovedena gasom u taj gorionik u jedinici vremena. Gasovi različitog sastava sa istim Vobe-indeksom pri istom protočnom pritisku daju približno isto toplotno opterećenje. Vobe-indeks se izražava u [MJ/m3] ili [kWh/m3]. Toplotno opterećenje se po pravilu izražava u [kW].

- gornji Vobe-indeks: ςg

g

HW =

3

gde su, Hg – gornja toplotna vrednost, ζ – relativna gustina gasa.

- donji Vobe-indeks: ςd

d

HW =

gde su, Hd – gornja toplotna vrednost, ζ – relativna gustina gasa.

- prošireni Vobe-indeks: ege,g pWW ⋅= , odnosno ede,d pWW ⋅=

Gornji ili donji prošireni Vobe-indeks: proizvod toplotne vrednosti i kvadratnog korena priključnog pritiska merenog na priključku gasnog trošila pe [mbar].

Klasifikacija gasovitih goriva Podela je izvršena prema toplotnom opterećenju gorionika izraženom prema veličini Vobe-indeksa. Našim standardom, uvedene su četiri grupe gasovitih goriva: I grupa obuhvata gasove bogate vodonikom (gradski gas i daljinski gas) i deli se prema veličini Vobe-indeksa na podgrupe: A (23,0-28,1 MJ/m3) i B (28,1-33,5 MJ/m3). II grupa obuhvata gasove bogate metanom (prirodni gasovi iz prirodnih nalazišta, sintezni prirodni gas, kao i gasovi za njihovu zamenu) i deli se prema veličini Vobe-indeksa na podgrupe: L (37,8-46,8 MJ/m3) i H (46,1-56,5 MJ/m3). III grupa obuhvata tečne naftne gasove (Wg = 77,4-92,5 MJ/m3). IV grupa obuhvata smeše ugljovodonika i vazduha, proizvedene od tečnih naftnih gasova, ili prirodnih gasova:

- propan-butan-vazduh Wg = 24,5-25,2 MJ/m3 i - prirodni gas-vazduh Wg = 25,2 MJ/m3.

Svojstva karakterističnih predstavnika grupa gasovitih goriva Daljinski gas je suvi gas iz koksnih peći iz I grupe, podgrupa B.

4

U tabeli 1.1 dat je sastav daljinskog gasa, sa osnovnim karakteristikama ovog gasa. Tabela 1.1. Sastav i karakteristike daljinskog gasa

Sastav

Vodonik H2

Ugljen monoksid

CO

Metan CH4

Ostali ugljovodonici

CnHm

Ugljen dioksid

CO2

Azot N2

55% 6% 25% 2% 2% 10%

Karakteristike

Toplotna moć, Hg = 19,6 MJ/m3n Teorijska količina vazduha 4,26 m3

n/m3n

Relativna gustina, d = 0,39 Temperatura samopaljenja 600OC

Toksičan, bez boje i mirisa Količina vlažnih dimnih gasova 4,97 m3n/m3

n

Vobe broj, Wg = 31,4 MJ/m3n Brzina sagorevanja 111 cm/s

Nazivni priključni pritisak 8 mbar Granica zapaljivosti 5-33% zapreminski (V)

Gradski gas je iz mešavine koksnog generatorskog gasa ili koksnog vodenog gasa i daljinskog gasa, podešene toplotne vrednosti. U tabeli 1.2 dat je sastav gradskog gasa, sa osnovnim karakteristikama ovog gasa. Tabela 1.2. Sastav i karakteristike gradskog gasa

Sastav

Vodonik H2

Ugljen monoksid

CO

Metan CH4

Ostali ugljovodonici

CnHm

Ugljen dioksid

CO2

Azot N2

44% 12% 22% 2% 4% 16%

Karakteristike

Toplotna moć, Hg = 18 MJ/m3n Teorijska količina vazduha 3,94 m3

n/m3n

Relativna gustina, d = 0,47 Temperatura samopaljenja 550OC

Toksičan, bez boje i mirisa Količina vlažnih dimnih gasova 4,59 m3n/m3

n

Vobe broj, Wg = 25,1 MJ/m3n (I gr., pod.A) Brzina sagorevanja 93 cm/s

Nazivni priključni pritisak 8 mbar Granica zapaljivosti 5-38% zapreminski (V)

Prirodni gas koji se nalazi na našem tržištu ima sledeće karakteristike, koje su date u tabeli 1.3.

5

Tabela 1.3. Sastav i karakteristike prirodnog gasa

Sastav

Metan CH4

Etan C2H6

Propan C3H8

Butan C4H10

Ugljen dioksid CO2

Azot N2

Tečni ugljo-vodonik CmHn

84,900-97,072%

1,136-9,510%

0,700-3,020%

0,210-2,000%

0,080-1,100%

0,320-2,100%

0,030- 0,890%

Karakteristike

Toplotna moć, Hg = 30,2-47,2 MJ/m3n Teorijska količina vazduha 8,4-9,8 m3

n/m3n

Relativna gustina, d = 0,55-0,7 Temperatura samopaljenja 600-670OC

Toksičan, bez boje i mirisa Količina vlažnih dimnih gasova 9,4-10,9 m3n/m3

n

Vobe broj, Wg = 46,1-56,5 MJ/m3n (II,H) Brzina sagorevanja 30-36 cm/s

Vobe broj, Wg = 37,8-46,8 MJ/m3n (II,L) Granica zapaljivosti 5-15% zapreminski (V)

Nazivni priključni pritisak 18-24 mbar

Propan (PN) i propan butan smeša (PBS), III grupa – propan i butan su tečni naftni gasovi (JUS B.H2.130 i JUS B.H2.134). U tabeli 1.4 dat je sastav i karakteristike ovog gasa. Tabela 1.4. Sastav i karakteristike gasa propan (PN) i propan butan smeša (PBS)

Sastav

Inertni gasovi,

max [%V]

Propan-propan,

min [%V]

Ugljovodonici C2 i C4 [%V]

Butan C4 max [%V]

Ugljovodonici C1 i C2 [%V]

Ugljovodonici C5

max [%V]

PN PBS PN PBS PN PBS PN PBS PN PBS PN PBS

0,2 0,2 95 30,8 4,8 - - 65,0 - 3,0 - 1,0

Karakteristike

PN 100,8 PN 23,8 Toplotna moć, Hg [MJ/m3

n] PBS 122,32 Teorijska količina

vazduha [m3n/m3

n] PBS 29,4

PN 1,56 PN 30 Relativna gustina, d

PBS 1,9

Nazivni priključni pritisak [mbar] PBS 30

PN 25,8 Netoksičan, bez boje i mirisa

Količina vlažnih dimnih gasova [m3

n/m3n] PBS 30,74

PN 510 PN 42 Temperatura samopaljenja [OC] PBS 490

Brzina sagorevanja [cm/s] PBS 39

PN 80,73 PN 2,1-9,5 Vobe broj, [MJ/m3

n] PBS 88,45

Granica zapaljivosti [%V] PBS 1,8-9,5

Propan-butan-vazduh smeša (SPBV – IV grupa)*; sastav i karakteristike ovog gasa su date u tabeli 1.5.

6

Tabela 1.5. Sastav i karakteristike smeše propan-butan-vazduh (SPBV)

Sastav

Propan [%V] Butan [%V] Vazduh [%V]

Za dodavanje ’’gradskom gasu’’;

bez prepravke trošila

Za zamenu prirodnog

gasa

Za dodavanje ’’gradskom gasu’’;

bez prepravke trošila

Za zamenu prirodnog

gasa

Za dodavanje ’’gradskom gasu’’;

bez prepravke trošila

Za zamenu prirodnog

gasa

27,5 33 0,0 22 72,5 45

Karakteristike

Toplotna moć, [MJ/m3n] Relativna gustina, d

Za dodavanje ’’gradskom gasu’’; bez prepravke

trošila

Za zamenu prirodnog gasa

Za dodavanje ’’gradskom gasu’’; bez prepravke

trošila

Za zamenu prirodnog gasa

25,7 62,6 1,154 1,42

Netoksičan, bez boje i mirisa Vobe broj, [MJ/m3n]

Za dodavanje ’’gradskom gasu’’; bez prepravke

trošila

Za zamenu prirodnog gasa

Za dodavanje ’’gradskom gasu’’; bez prepravke

trošila

Za zamenu prirodnog gasa

Da Da 25,17 52,6

Nazivni priključni pritisak [mbar]

Za dodavanje ’’gradskom gasu’’; bez prepravke

trošila

Za zamenu prirodnog gasa

8 18

Ne sme se formirati smeša sa manje od 9,5% propan butan gasa.

*Napomena: smeše nisu određene JUS-om (dato kao primer). Prirodni gas-vazduh smeša (SGV – IV grupa)**; sastav i karakteristike ovog gasa su date u tabeli 1.6. Tabela 1.6. Sastav i karakteristike smeše prirodni gas-vazduh (SGV)

Sastav

Prirodni gas [%V] Vazduh [%V]

Za zamenu ’’gradskog gasa’’ Za zamenu ’’gradskog gasa’’

58 42

Karakteristike

Toplotna moć, [MJ/m3

n] Za zamenu

’’gradskog gasa’’ 22,53 Relativna gustina,

d Za zamenu

’’gradskog gasa’’ 0,8

Netoksičan, bez boje i mirisa Da Vobe broj, [MJ/m3

n] Za zamenu

’’gradskog gasa’’ 25,2

Nazivni priključni pritisak [mbar]

Za zamenu ’’gradskog gasa’’ 8

Ne sme se formirati smeša sa manje od 15% prirodnog gasa i vazduha.

**Napomena: JUS-om nije definisana smeša.

7

Granice eksplozivnosti Gornja odnosno donja granica paljenja pokazuje u kom odnosu mešavine gasa i vazduha može doći do paljenja. Granice eksplozivnosti identične su granicama paljenja. To je prikazano na slici 1.1.

DGE – donja granica eksplozivnosti , GGE – gornja granica eksplozivnosti

Slika 1.1. Shematski prikaz granice eksplozivnosti Tabelarni prikaz i granica eksplozivnosti gasova dat je u tabeli 1.7. Tabela 1.7. Granice eksplozivnosti gasova

Granice paljenja (eksplozivnosti) u vazduhu pri 20OC i 1013 mbar Redni

broj Gas

Temperatura paljenja

[OC] DGE [vol. %]

GGE [vol. %]

DGE [g/m3]

GGE [g/m3]

1. CO 610 11,0 77,0 145,6 862,2

2. H2 530 4,0 75,6 3,3 63,3

3. CH4 645 4,2 17,4 33,4 100,3

4. C2H6 530 3,0 15,5 37,9 195,7

5. C3H8 510 2,1 9,5 39,3 178,0

6. C4H10 490 1,5 8,5 37,9 214,5

7. C5H12 285 1,4 7,8 44,8 249,7

Gasovi mogu da budu vlažni ili suvi. Sadržaj vlage mora da bude u propisanim granicama kako ne bi kvarila energetsku vrednost gasa (tabela 1.8). Tabela 1.8. Zasićenje vodenom parom pri različitim pritiscima i temperataruma

Temperatura [OC] Pritisak [bar] Sadržaj vodene pare

[kg/1000m3]

1 10

20 0,8 20

100 0,3

1 150

20 8 60

100 2,3

1 760

20 40 100

100 11

8

Radi poređenja, daju se podaci o nekim gasovima u tabelama 1.9 i 1.10. Tabela 1.9. Osnovne karakteristike nekih gasova

Kritično stanje Gas

Hemijska oznaka

Molekulska masa

Gustina na 0OC, 1 bar [kg/m3]

Relativna gustina

dv temperatura tk

pritisak pk

azot N2 28,022 1,251 0,967 -147,13 33,93

acetilen C2H2 26,040 1,171 0,905 35,70 62,40

vodonik H2 2,016 0,090 0,069 -239,90 12,97

vazduh - 28,960 1,293 1,000 -140,75 37,74

ugljendioksid CO2 44,011 1,976 1,529 31,10 73,90

kiseonik O2 32,000 1,429 1,105 -118,82 50,37

ugljenmonoksid CO 28,011 1,250 0,967 -140,20 35,00

metan CH4 16,043 0,717 0,554 -82,15 46,20

etan C2H6 30,070 1,357 1,049 32,10 48,50

propan C3H8 44,097 2,020 1,562 95,60 43,60

butan C4H10 58,124 2,673 2,091 152,00 38,00

izo-butan C4H10 58,124 2,668 2,064 133,70 37,00

pentan C5H12 72,151 3,221 2,491 197,10 33,40

Tabela 1.10. Energetska vrednost nekih gorivih gasova

Energetska vrednost

gornja donja gornja Donja Gas

[kJ/kg] [kJ/m3] 0OC, 1 bar

acetilen 50240 48570 58910 56900

vodonik 141900 120080 12770 10800

ugljenmonoksid 10090 10090 12640 12640

sumporvodonik 16540 15240 25460 23490

metan 55560 50080 39860 35840

etan 51920 47520 70420 63730

propan 50370 46390 101740 93370

butan 49570 45760 133980 123770

izo-butan 49450 45680 131890 121840

pentan 49200 45430 158480 146340

9

1.2. OSNOVNI PRINCIPI PROIZVODNJE, PRIPREME ZA TRANSPORT I TRANSPORT GASOVITIH UGLJOVODONIKA

Energetski i sagorljivi gasoviti ugljovodonici prema postanku se dele na:

• tehnički proizvedene i • prirodne.

1.2.1. Tehnički proizvedeni gasoviti ugljovodonici Gradski i daljinski gas veštački se proizvode postupkom degasacije u gasarama (postrojenjima za gasifikaciju), uglavnom na bazi kamenog uglja, zagrevanjem na 950-1000OC bez prisustva vazduha (koks je sporedni proizvod). Takođe mogu da se dobiju od uljnih proizvoda katalitičkim izdvajanjem. Gradski gas se proizvodi u mestu potrošača, dok se daljinski gas cevovodima transportuje u oblast potrošača. Švelni gas se takođe dobija postupkom degasacije iz čvrstih goriva, ali na nižim temperaturama (500-700OC). U grupu tehnički proizvedenih gasova spadaju:

- vodeni gasovi (ugljeni i koksni vodeni gas), - produkti gasifikacije (generatorski gas i gas iz visoke peći), - kreking gasovi (izdvajanje iz naftnih proizvoda vodenom parom) i - gas iz škriljaca (podzemna gasifikacija), itd.

Transport ovih gasova vrši se cevovodima na bazi razlike potencijala stvorenom u procesu proizvodnje ili se ostvaruje odgovarajućom vrstom kompresora, sve u zavisnosti od mesnih i tehničkih uslova i potreba. 1.2.2. Prirodni gas Prirodni gas dobija se iz gasnih ili gasno-naftnih polja, preko veštačkih bušotina u zemljinoj kori. Ovaj gas, pored korisnih sastojaka, sadrži i ugljen-dioksid, sumporvodonik, azot i ređe helijum. Prema sadržaju težih ugljovodonika (iznad pentana, izraženi u cm3/m3

n), prirodni gas se klasifikuje kao:

- suvi, - siromašni i - bogati.

Naročito nepovoljnu komponentu predstavlja sumporvodonik zbog svojih toksičnih svojstava i svojstava vezivanja sa vodom. Kod visokih koncentracija on se ne otkriva mirisom, a koncentracija preko 1000 ppm može za čoveka biti pogubna. U spoju sa vodom stvara jaku korozivnu sumporastu kiselinu. Prisustvo ugljen-dioksida je takođe nepovoljno jer smanjuje energetsku vrednost, a sa vodom gradi kiselinu sa korozivnim svojstvom.

10

Uobičajen pratilac sirovog prirodnog gasa je i voda. Iz eksploatacionog polja, prirodni gas se doprema podzemnim bušotinskim gasovodima, od bušotina do sabirnog sistema, gde se prati proces eksploatacije preko mernog separatora. Preko zbirnog separatora vrši se eksploatacija i izdvajanje kondenzata i vode iz gasa ili izdvajanje prirodnog gasa i vode kad je u pitanju naftni sabirni sistem. Tako očišćen gas se sprovodi na sušenje u postrojenje dehidracije, meri se i dalje sprovodi gasovodom do degazolinaže ili u transportni distributivni sistem, u zavisnosti od njegove suvoće. Suvi prirodni gas se preko kompresorskih stanica transportuje cevovodima do distributivnih sistema ili industrijskih potrošača. 1.2.3. Tečni naftni gas Tečni naftni gasovi su oni gasovi koji se pod relativno niskim pritiskom i normalnoj temperaturi prevode u tečno stanje. Dobijaju se na sledeće načine:

- pri procesu rafinacije u rafinerijama nafte i - ekstrakcijom odnosno izdvajanjem iz prirodnog gasa.

Propan i butan su glavne komponente tečnih naftnih gasova. Transport do potrošača vrši se gasovodima na osnovu razlike u potencijalima, pritiskom gasne faze iz rezervoara. 1.2.4. Smeše ugljovodonika i vazduha Definisano našim standardom, ove smeše se pojavljuju kao:

- mešavina propan-butana i vazduha i - mešavina prirodnog gasa i vazduha.

Mešavina gasne faze propan-butan gasa i vazduha sve je češće u primeni iz više razloga:

- njome se zamenjuje snabdevanje potrošača generatorskim gasom, koksnim gasom, vodenim gasom i dr.;

- zbog otežanih uslova primene čistog propan-butana u zimskom periodu; - stvaraju se povoljni uslovi korišćenjem istog (čeličnog) distributivnog

sistema za primenu prirodnog gasa, koja je u svetskoj ekspanziji. Mešanje tečnog naftnog gasa sa vazduhom vrši se preko takozvanih mešača različitih tipova, kao što su:

- injektorski, - volumetrijski proporcionatori i - agregati za mešanje.

Transport se odvija na principu razlike potencijala, energijom mešajućeg gasa ili ventilatorima i kompresorima, u zavisnosti od mesnih tehničko-tehnoloških uslova.

11

1.2.5. Primene, gubici i štednja gasovitih goriva Primena gasovitih goriva je široko rasprostranjena: od laboratorija, domaćinstva, energana, poljoprivrednih i proizvodnih pogona pa do sirovinske osnove u petrohemijskoj proizvodnji. Prednosti primene gasa kao goriva u odnosu na druge vrste goriva su:

- održavanje kvaliteta goriva duži vremenski period, - ista temperatura sagorevanja i kvalitet plamena, - gasovito gorivo u sebi ne sadrži pepeo i sumpor, - nema dima i drugih nečistoća, - sagorevanje sa niskim viškom vazduha, praktično je stehiometrijsko, - viši stepen korisnosti sagorevanja, - sposobnost podešavanja plamena prema zadatom ložištu, - dobro, jednostavno podešavanje razvijanja toplote potpuno automatskom

regulacijom, - niska cena kao i jednostavnost i preglednost instalacije za sagorevanje, - nema potrebe za skladištenjem gasovitog goriva kod potrošača, - jednostavno i sigurno opsluživanje ložišta.

U transportu, manipulaciji i primeni gasa nužno se pojavljuju gubici gasa. Kvantitativne vrednosti gubitaka gasa zavise od mnogih faktora:

- način i vrsta transporta, - kvalitet transportnih sistema, - kvalitet gasovitog goriva, - kvalitet i podešenost trošila, - obučenost rukovaoca, i dr.

U svakom od ovih segmenata može se primerenim merama i aktivnostima, gubici smanjiti na najmanju moguću meru. Značajnu ulogu u tome imaju:

- rukovanje sistemom (njegova eksploatacija), - održavanje sistema, - edukacija subjekata u lancu transporta i primene.

U procesu cevovodnog transporta gasovitih ugljovodonika, iskustveno je utvrđeno da se gubici gasa kreću od 1-2%. Oni su posledica nekontrolisanih i kontrolisanih ispuštanja i razlike u merenju količina. Razlike u merenju su posledica nekompatibilnosti ili nesavršenosti merača protoka. Na distributivnom sistemu, u sektoru široke potrošnje, realni gubici se kreću do 6% od ukupno isporučenih količina. Istog su porekla kao i u transportu, a uvećani su zbog: veće razuđenosti i većeg specifičnog broja priključaka po dužnoj jedinici gasovoda, ali i veće i realne zloupotrebe krajnjih korisnika. Na unutrašnjim cevovodnim instalacijama za gas, bez obzira na dozvoljena mikro ispuštanja, praktično ne sme biti fizičkih gubitaka gasa. Ako ga ima, on se podrazumeva kod ložišta, i to izražen kroz: nepotpuno sagorevanje, otpadnu toplotu, gubitke usled zračenja i provodljivosti.

12

Štednja se ostvaruje, pre svega kroz racionalnu primenu gasovitih goriva. To se ostvaruje usmeravanjem potrošnje gasovitih goriva u one segmente privredne i neprivredne delatnosti, gde se ostvaruje najveći stepen iskorišćenja, valorizovani kroz:

- zaštitu životne sredine, - nižu cenu jedinice proizvoda i - kvalitetniji proizvod.

Radi racionalizacije eksploatacije gasovodnog sistema i potrošnje gasovitih goriva u funkciji štednje energije, a pre svega prirodnog gasa, obaveza je kompanije koja se bavi transportom i distribucijom gasa da donese tarifni sistem. Tarifnim sistemom se naročito utvrđuju:

- kategorija potrošnje, odnosno potrošači za koje se određuje tarifni sistem, - načela i kriterijumi za određivanje tarifnih stavova, - način utvrđivanja obračunskih elemenata na koje se primenjuju tarifni

stavovi.

13

II 1.3. SISTEMI ZA TRANSPORT GASOVITIH UGLJOVODONIKA

CEVOVODIMA (GASOVODI I PRODUKTOVODI) U zavisnosti od agregatnog stanja, transport gasovitih goriva se može vršiti:

- u tečnom stanju, prevoznim sredstvima i produktovodima (naprimer propan-butan mobilnim cisternama i produktovodima, a tečni prirodni gas brodovima – tankerima);

- u gasovitom stanju gasovodima. Kod nas je razvijen cevovodni transport prirodnog gasa, a transport gasovo-dima i produktovodima ostalih gasovitih ugljovodonika se može smatrati lokalnim pojavama (u okviru proizvodnih polja, petrohemijskih, rafinerijskih i industrijskih kompleksa). Transportne cevovodne sisteme možemo podeliti prema značaju i prostornoj nameni, i prema pritiscima i lokacijama. Prema značaju i prostornoj nameni sistemi se dele na:

- međunarodne, - magistralne i - lokalne.

Prema radnim pritiscima gasovodne sisteme delimo na:

- vrlo visokog pritiska preko 16 bara, - visokog pritiska od 4-16 bara, - srednjeg pritiska od 0,5-4 bara, - niskog pritiska do 0,5 bara.

Međunarodni transport. Ima značaj za najmanje dve države, bez obzira na tehničke karakteristike (kapacitet, dužina, prečnik, radni pritisak). U većini slučajeva – značajni infrastrukturni objekti. Magistralni transport. Transport velikih količina gasa pod velikim pritiskom. Granice se prostiru od predajnih stanica na proizvodnim poljima ili gasovodu za međunarodni transport, proizvodnih postrojenja gasa, terminala i podzemnih skladišta prirodnog gasa, do priključka na lokalni gasovod ili produktovod koji služi za snabdevanje naseljenih mesta ili industrijskih postrojenja. Njima pripadaju i merno-regulacione stanice (takozvane glavne merno-regulacione stanice). Lokalni transport. U gasovode i produktovode spadaju:

14

- priključni gasovodi za transport prirodnog gasa na naftno-gasnim

poljima od sabirno-otpremnih stanica za gas do lokalnih potrošača; - spojni gasovodi za transport gasa na kompleksu gasifikacionog

postrojenja; - spojni gasovodi za transport prirodnog gasa i gasovitih derivata nafte na

kompleksu rafinerijskog, petrohemijskog ili drugog industrijskog postrojenja;

- gasovodi za distribuciju prirodnog gasa ili gasa iz postrojenja za gasifikaciju;

- sabirni i razvodni gasovodi i produktovodi gasovitih ugljovodonika između proizvodnih bušotina i naftno-gasnih polja i njihovih sabirnih stanica i priključni gasovodi ili produktovodi između sabirnih i otpremnih stanica.

Prema lokacijama gasovodi mogu biti:

- van naseljenih mesta, - u naseljenim mestima, - spoljni (podzemni i nadzemni), - unutrašnji (u objektima).

Po pravilu, van naseljenih mesta grade se međunarodni i magistralni gasovodi i gasovodi vrlo visokih pritisaka. U naseljenim mestima grade se lokalni gasovodi visokog pritiska, srednjih i niskih pritisaka. Unutrašnji gasovodi grade se za radne pritiske do maksimalno 4 bara (u industriji) i maksimalno 1 bar u domaćinstvima. 1.4. SASTAVNI DELOVI GASOVODNOG SISTEMA ZA TRANSPORT

I DISTRIBUCIJU I NJIHOVE OSNOVNE TEHNIČKO-TEHNOLOŠKE KARAKTERISTIKE

Pod gasovodima i produktovodima podrazumevaju se cevovodi sa integrisanim uređajima, postrojenjima i objektima koji služe za transport i distribuciju gasovitih ugljovodonika. Sastavni delovi gasovoda su:

- primopredajna mesta, - cevovodi sa integrisanom armaturom i fitinzima, - kompresorske stanice, - transportne merno-regulacione stanice, - distributivne merno-regulacione ili regulacione stanice, - specifični objekti, - kućni merno-regulacioni setovi, - unutrašnje gasne instalacije, - električne instalacije, - instalisana antikoroziona zaštita, - građevinski objekti, - sistem nadzora nad procesom (telemetrija).

Sastavni delovi produktovoda gasovitih ugljovodonika su:

15

- primopredajna mesta, - cevovodi sa integrisanim fitinzima i armaturom, - pumpne i rasteretne stanice, - specifični objekti, - građevinski objekti, - rezervoarski prostori i stanice za regulaciju, - električne instalacije, - instalacija antikorozione zaštite, - sistem nadzora nad procesom (telemetrija).

Po regasifikaciji tečnog naftnog gasa (TNG), sistem je gasovodne konstrukcije, sa njemu pripadajućim i primerenim sastavnim delovima (merno-regulaciona stanica MRS, regulacione stanice RS, unutrašnje gasne instalacije UGI, itd.). Na slici 1.2 data je uprošćena shema gasovodnog sistema za prirodni gas.

MEĐ

UN

AR

OD

NI G

ASO

VO

D

LOK

ALN

I G

ASO

VO

D

Slika 1.2. Uprošćena shema gasovodnog sistema za prirodni gas

Legenda: NGP – naftno gasno polje, GP – gasno polje, GMRS – transportna merno regulaciona stanica, MRS – distributivna merno regulaciona stanica, PPM – primopredajno mesto,

ČS – čistačka stanica, KS – kompresorska stanica, GZV – glavni zaporni ventil, KMRS – kućna merno-regulaciona stanica, UGI – unutrašnje gasne instalacije, SG – skladište gasa.

16

1.4.1. Primopredajna mesta Primopredajno mesto – skup cevovodne armature i uređaja za utvrđivanje količine i kvaliteta gasa. Gas se obično preuzima između dve zemlje ili dva energetska subjekta. Primopredajno mesto na međunarodnom gasovodu obično predstavlja građevinski objekat pod stalnom kontrolom posade, snabdeven meračima protoka, kontinualnim analizatorima gasa, telemetrijskim sistemom, savremenim komunikacionim sistemom i carinskim nadzorom. Ako pritisci u sistemu variraju, onda se u sklopu primopredajnih stanica nalaze i uređaji za regulaciju pritiska sa sigurnosnom opremom. Na međunarodnim primopredajnim mestima, svaka strana ima svoj merač, dok je treći merač kontrolni – arbitražni. Primopredajna mesta u zemlji između energetskih subjekata su obično merno regulacione stanice. 1.4.2. Cevovodi Cevovodi predstavljaju integrisane komponente cevi, fitinga i armature koji predstavljaju celinu i služe da se njima bezbedno i neometano transportuje gas. Materijal i konstrukcija cevovoda zavise od:

- njihove namene, - predviđenog radnog pritiska, - prostornih i mesnih uslova njegovog lociranja.

Kod nas, cevovodi za transport i distribuciju gasa isključivo se rade od čeličnih i polietilenskih cevi. Koje će se cevi koristiti, zavisi od:

- prečnika i - načina proizvodnje.

Međunarodni, magistralni i lokalni gasovodi (bez spiralnih u naseljima) radnog pritiska preko 4 bara (nadpritisak), rade se od čeličnih cevi, bešavnih, podužno varenih i spiralno varenih. Produktovodi i gasovodi za tečni naftni gas svih pritisaka se rade od bešavnih cevi. Ovi gasovodi se polažu podzemno na dubini od 1 m nadsloja, dok se nadzemno po pravilu vode u krugu industrijskih potrošača i kao unutrašnje gasne instalacije. Konstrukcija gasovoda se određuje prema 4 klase lokacije definisane preko gustine stambenih objekata na pojasu širine 200 m, sa jedne i druge strane ose gasovoda na dužini od 1 km. Gustina stambenih objekata određuje klasu lokacije, a klasa lokacije određuje koeficijent sigurnosti:

- za pojas I razreda: 1,4 - za pojas II razreda: 1,7 - za pojas III razreda: 2,0 - za pojas IV razreda: 2,5 - za zaštitni pojas naseljenih zgrada: 2,5

17

a izražava se kao:

minimalna granica razvlačenja koeficijent = −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

maksimalno dozvoljeno obodno naprezanje Cevi i elementi cevovoda se spajaju, po pravilu, zavarivanjem. Pre puštanja u rad, gasovod se ispituje pritiskom kao celina i po deonicama. Cevni spojevi se po pravilu izvode zavarivanjem sa kompatibilnim elementima. Svi cevovodi moraju imati geodetski snimak, vidne nadzemne oznake i podzemne opomenice. 1.4.3. Kompresorske i pumpne stanice U toku transporta gasa, u cevima dolazi do pada pritiska usled trenja i lokalnih otpora. Veličina pada pritiska zavisi od:

- količine protoka, - dužine puta, - prečnika cevi, - vrste fluida i - kvaliteta cevi.

Uopšteno se pad pritiska može izraziti kao:

( ) [ ]bark,g,d,l,qfp = gde je,

q – količina fluida u odgovarajućim jedinicama, l – dužina gasovoda u odgovarajućim jedinicama, d – prečnik gasovoda u odgovarajućim jedinicama, g – gustoća ili koeficijent vezan za gustoću fluida i k – koeficijent vezan za kvalitet cevi i ostale uticaje.

Da bi se gas isporučio pod dovoljnim pritiskom na gasovodima se koriste kompresorske stanice, a na produktovodima gasovitih ugljovodonika u tečnoj fazi koriste se pumpne stanice. Dijagram padova pritiska na jednom gasovodu sa kompresorskim stanicama ilustrativno se prikazuje na slici 1.3.

18

Slika 1.3. Ilustracija padova pritiska sa kompresorskim stanicama K1 i K2

• Kompresorske stanice Lociraju se na gasovodu. Elementi koji određuju učestalost stanica na gasovodu su:

- početne investicije, - troškovi održavanja.

Sve kompresorske stanice sadrže sledeću opremu i sisteme:

- glavni gasni sistem, - gasni kompresori, - pomoćni gasni sistemi,

o podsistem gasa kao pogonskog goriva, o podsistem gasa za kontrolu i upravljanje ili instrumentalni gas, o podsistem gasa za zagrevanje,

- recirkulacioni sistemi, - ispusno-odušni sistemi.

Glavni gasni sistem čine:

- separatorsko filterska grupa, - usisni krug, - kompresor, - potisni krug, - merna grupa.

Usisni i potisni krug ili kolektor čine stanični razvod. Konfiguracijom tih krugo-va kompresori se mogu povezivati u paralelan ili serijski rad. Kompresori se klasifikuju na sledeći način:

1. klipni: a. klipni sa kretanjem napred nazad, b. rotaciono-klipni:

i. jednorotorski, ii. dvorotorski.

19

2. dinamički: a. centrifugalni, b. aksijalni.

Na slikama 1.4 i 1.5 prikazan je način povezivanja dva kompresora.

Slika 1.4. Sistem usisnog i potisnog kruga pri povezivanju kompresora

Slika 1.5. Shema povezivanja dva kompresora u paralelno/serijski rad

Pogon kompresora uobičajeno se vrši na sledeći način:

- gasnim turbinama pogone se centrifugalni kompresori, - klipnim gasnim motorima pogone se klipni kompresori, - električnom energijom pogone se klipni i centrifugalni kompresori.

• Pumpne stanice

Pumpne stanice za cevovodni transport tečnih gasovodnih ugljovodonika postavljaju se na produktovode. Građevinski objekti u koje se postavljaju pumpne stanice moraju ispunjavati uslove u pogledu vatrootpornosti, načina manipulisanja, ostalih instalacija i ventilacije, kao što je i kod gasa (u gasovitom stanju), imajući u vidu da je propan-butan teži od vazduha.

20

Za transport tečne faze gasa obično se koriste centrifugalne, aksijalne i polu-aksijalne pumpe. Daljinski transport tečnog naftnog gasa kod nas nije razvijen, a lokalni transport prisutan je u okviru proizvodnih i skladišnih kompleksa. 1.4.4. Merno-regulacione stanice Transportni pritisak iz gasovoda na određenom mestu se svodi na potreban i dozvoljen pritisak u distributivnoj mreži ili kod potrošača. Na tom mestu se vrši i kontrola protoka. Svođenje pritiska na niže vrednosti tehničkim uređajima naziva se redukcija pritiska, a uređaji kojima se to vrši nazivaju se reduktori pritiska (oni su ujedno i regulatori pritiska). Integrisani elementi i sklopovi potrebni za proces merenja količina i regulaciju pritiska čine merno-regulacionu stanicu. Podela merno-regulacionih stanica:

- glavne (GRMS), - potrošačke (MRS) i - kućne (KMRS).

Prema broju linija merno-regulacione stanice se mogu deliti na:

- jednolinijske i - dvolinijske.

Mogu se vršiti i druge podele: prema vrsti nadzora, broju redukcija i mernih linija i sl., ali one nisu relevantne.

• Glavne merno-regulacione stanice (GMRS) Objekat merno-regulacione stanice obuhvata, prema tehnološkoj funkciji:

- filtersku i/ili separatorsku grupu, - regulacionu grupu, - mernu grupu, - sigurnosnu grupu, - kolektorsku ulazno-izlaznu grupu, - zapornu grupu i opremu za zagrevanje, odorizaciju, ubacivanje metanola i - rezervoara za odorans, metanol i kondenzat.

Građevinski deo stanice čine obično dva objekta ili dve prostorije za smeštaj opreme u eksplozionoj i neeksplozionoj zaštiti i pristupna saobraćajnica. Sastavni deo stanice su:

- građevinski objekat, - telekomunikacioni sistem, - elektroinstalacije i - sistem protivpožarne zaštite.

21

Granicu objekta GMRS čine protivpožarna (blokadna) slavina na ulaznom i izlaznom vodu. Glavne tehničke karakteristike ovakvih stanica su:

- vrlo visoki ulazni pritisci i - veliki protoci gasa.

Slika 1.6. Šema merno-regulacione stanice (GMRS)

22

• Potrošačke merno-regulacione stanice (MRS) Distributivne ili potrošačke merno-regulacione stanice imaju zadatak da prilagode parametre gasa za transport u distributivnim gasovodima ili priključnim gasovodima industrijskih potrošača. U odnosu na GMRS, merno-regulacione stanice se u našim uslovima obično ne grade sa: zagrejačkom opremom, opremom za regulaciju (ograničavanje) protoka, telemetrijom i metanolskom instalacijom. Ostali deo je kao kod GMRS. Kod široke potrošnje gas mora biti odorisan. Glavne tehničke karakteristike ovih stanica su:

- visoki ulazni pritisci (6-16 bar) i - srednji časovni protoci.

Slika 1.7. Šema potrošačke merno-regulacione stanice

23

• Kućne merno-regulacione stanice (KMRS) Ove stanice služe za merenje i redukciju pritiska kod potrošača u sektoru široke potrošnje. U našim uslovima kućni set nema klasičnu elektro instalacionu i protivpožarnu grupu i rezervnu regulacionu liniju, dok se telekomunikacione stabilne instalacije, u nekim sistemima široke potrošnje, planiraju preko optičkih kablova. U KMRS se dovodi odorisani gas iz distributivne mreže. Glavne tehničke karakteristike ovih stanica su:

- srednji ulazni pritisci (o,5-4 bar) i - mali časovni protoci (do 16 m3/h).

Slika 1.8. Šema kućne merno-regulacione stanice

Regulacione stanice su skup integrisanih funkcionalnih grupa MRS bez merne grupe.

24

1.4.5. Funkcionalne grupe – podsklopovi merno regulacionih stanica

- Kolektorsko-konstrukciona grupa: cevi, fazonski komadi, zaptivači i spojni elementi, kao i merni, ispitni i impulsni vodovi;

- Filtersko-separatorska grupa: odvajač tečnosti ili odvajač čestica postavlja se ispred reduktorskih i mernih grupa – oni mogu biti integrisani; za razliku od ovih filtera (odvajača), separatori su sudovi pod pritiskom;

- Regulaciona grupa: regulator pritiska sa elementima za spajanje i odgovarajućim impulsnim vodovima; u okviru regulatora može biti integrisan sigurnosni blok ventil ili prigušivač buke; regulaciona grupa se postavlja između dva zaporna organa;

- Sigurnosna grupa:

o sigurnosni zaporni ventil (SZV) – za osiguranje od previsokog pritiska, uređaj za osiguranje od nestanka gasa i ventil sigurnosti kapaciteta najmanje 1% kapaciteta linije;

o sigurnosni odušni ventil (SOV), podešen na puni kapacitet regulatora pri najvišem mogućem radnom pritisku na ulaznoj strani regulatora pritiska;

o kombinacija monitor-regulator i blok ventila.

- Merna grupa: merači protoka, temperature i pritiska; u praksi postoji 10 vrsta merača protoka, a primarnu primenu kod prirodnog gasa imaju: blenda, turbinski merači, rotacioni merači, merači sa mehom i ultrazvučni merači;

- Zaporna grupa: protivpožarne slavine ispred i iza GMRS i MRS, kuglaste slavine ispred i iza regulacionih i mernih grupa i na obilaznim vodovima; nepovratna klapna postavlja se ispred zapornog organa na izlaznom delu svake linije, koja mora biti u zatvorenom položaju i onda kada su pritisci za i ispred nje izjednačeni – štiti instalaciju od povratnih udara i omogućava automatsko uključivanje rezervne linije u rad; na vodovima ventila sigurnosti ne postavlja se zaporni organ; uglavnom su svi zaporni organi metalne kuglaste slavine punog otvora.

1.4.6. Ostali karakteristični objekti na gasovodnom sistemu Na gasovodima i produktovodima gasa, grade se li se mogu graditi objekti:

- za odorizaciju (opremu za odorizaciju čini odorizator sa pumpom (injektorski) ili apsorpcioni i spojni vodovi);

- za injektiranje metanola (ugrađuje se radi neutralisanja formiranja hidrata i korozije u cevima i instalacijama);

- za zagrevanje (opremu čine: kotlovska jedinica, pumpe za vodu, toplovodi sa zapornom armaturom i termoizolacijom, ekspanzioni sud, termoregulaciona oprema za grejni fluid, zaštitna oprema prema propisima o kotlovima, pripadajuća gasna instalacija i izmenjivač toplote koji se na GMRS nalazi između filterske i redukcione grupe; gas se zagreva na programiranu temperaturu neposredno pre redukcije, tako da posle redukcije može biti primenljiv – time se izbegava pojava hidrata i zaleđivanje opreme);

25

- blok stanice (za izdvajanje – sekcionisanje deonica gasovoda, kao mera usmerena na obezbeđivanje sigurnosti snabdevanja potrošača, smanjenje štete i zaštitu životne sredine, pri havarijskim situacijama na gasovodu; blok stanica predstavlja cevni zaporni organ sa punim otvorom i bajpasni kolektor za lakšu manipulaciju i odvodom za pražnjenje sekcije);

- čistačke stanice (postavljaju se uvek na početku i kraju transportnog cevovoda istog prečnika; iza otpremne i ispred prijemne čistačke kutije postavljaju se pokazivači prolaska čistača – kracera; po nameni kraceri-čistači mogu biti:

o gumene kugle (za uklanjanje vode i rastresite nečistoće), o strugači taloga i nečistoće (pored zaptivnih gumenih manžetni

mogu biti i u obliku ploča i četki), o kalibrirajući (kalibracione ploče za formiranje profila svetlog

otvora cevovoda na mestima koja su deformisana u toku izgradnje ili eksploatacije) i

o ’’inteligentni’’ (sa sopstvenim pogonom, sa opremom za snimanje stanja unutrašnje površine cevi, otkrivanje defekata na cevi i sopstveno pozicioniranje).

- separatori i odvajači tečnosti (vrši se na temelju sledećih principa):

o smanjenje brzine protoka mešavine, o promena smera protoka, o tok gasa suprotan dejstvu gravitacije, o dinamički udar mlaza u pregradu, o uvećavanje finih kapljica magle i o filtriranjem.

Na našem transportnom gasovodnom sistemu odvajanje tečnosti iz gasa vrši se hvatanjem tečnosti u cevovodima i hvatanjem tečnosti ispred postrojenja na gasovodu (KS, MRS, PPM); hvatanje tečnosti u cevovodima kod nas se vrši preko niže postavljenih sifonskih sudova (nižih od cevovoda); separatori su posude vertikalne izvedbe, složenije konstrukcije od sifonskih odvajača – sastoje se iz dve ili tri komore namenjene za izdvajanje tečnosti, prašine i gasa; specifičnu vrstu odvajača čine takozvani hvatači vodenih čepova (količine vode koju obični separatori ne mogu prihvatiti, kao posledica kracovanja ili dvofaznog protoka);

26

Slika 1.9. Odvajač tečnosti na distributivnoj mreži

1. šaht 3. slavina 5. sonda 2. ispusni ventil 4. gasovod 6. telo odvajača

Slika 1.10. Skupljač kondenzata na transportnom gasovodu

- mešačke stanice (u cilju dobijanja gasa koji zadovoljava prethodno

utvrđene zahteve kvaliteta, pristupa se mešanju različitih gasova; takođe se može vršiti ispravka pritiska, temperature i kvaliteta na merenim protocima)

27

Gas A

Gas B

FT

FT

FrC

QIT

podešena vrednost

ka kupcu

Slika 1.11. Mešačka stanica dva prirodna gasa različitih sastava

QIT – kontrola Wobea i gustine FrC – kontrola protoka (podešena vrednost) FT – informacija o protoku

1.4.7. Gasne instalacije unutar objekta Podrazumevaju se instalacije nizvodno od takozvanog glavnog zapornog cevnog zatvarača na kućnom odnosno potrošačkom priključku do vrha dimovodnog kanala za odvod produkata sagorevanja. 1.4.8. Ostale instalacije, oprema i objekti na gasovodnom sistemu

- električne instalacije, - antikoroziona zaštita i oprema, - telemetrijski i telekomunikacioni sistem za daljinski nadzor i upravljanje i - građevinski objekti.

1.4.9. Postupak puštanja novih i rekonstruisanih objekata u rad Novi cevovodi puštaju se u rad po dobijenoj upotrebnoj dozvoli i proceduri propisanoj zakonom i podzakonskim aktima. Za puštanje je najmanje potrebno:

- upotrebna dozvola, - izveštaj stručne komisije operatera, - izveštaj komisije za tehnički pregled, - izveštaj o podešenosti opreme na gasovodu, - uputstvo za rukovanje, - izveštaj o oštećenosti gasovoda posle izgradnje ili rekonstrukcije i - plan zaštite od požara.

28

1.5. KARAKTERISTIČNI POSTUPCI NA GASOVODNOM SISTEMU 1.5.1. Postupci merenja i obračuna gasa Merenje protočnih količina vrši se za potrebe praćenja procesa transporta i obračun gasa kod krajnjeg potrošača. Očitavanje količina vrši se daljinski kod telemetrisanih primopredajnih mesta i fizički. Očitane količine u m3 se preraču-navaju prema ugovorenim parametrima i svode na ’’ugovoreni kubni metar’’ koji uključuje ugovorenu energetsku vrednost, rezultate laboratorijskih ispitivanja kvaliteta gasa u akreditovanoj nezavisnoj laboratoriji i meteoro-loške uslove. Na bazi takvih proračuna, uz prilog laboratorijskog nalaza, vrši se fakturisanje potrošačima. 1.5.2. Postupci fizičkog nadzora na gasovodnim objektima Fizički nadzor je uređen pravilnikom preduzeća koje se bavi transportom i distribucijom gasa. Organizacija fizičkog nadzora je u sklopu dispečerskog centra. Poslove fizičkog nadzora obavljaju lica na neposrednom rukovanju procesom cevovodnog transporta. Kontrola se vrši vizuelno i priručnim sredstvima, a odnosi se na sve parametre i statuse, kako tehnološke tako i fizičke (temperatura, pritisak, isticanje ali i stanje cevovoda, trase, građevin-skih i drugih objekata). O fizičkom nadzoru pravi se izveštaj koji se arhivira. 1.6. MERE ZAŠTITE Mere zaštite obuhvataju:

- tehničke mere, - zaštitu životne sredine i - ličnu zaštitu.

Ove mere se mogu okarakterisati i kao:

- organizacione, - tehničke i - zdravstvene.

Tehničke mere se sprovode od početka izgradnje gasovodnog sistema kroz izbor opreme, povećanog stepena sigurnosti i kvalitetno izvođenje. Dodatne tehničke mere sprovode se u eksploataciji kroz kvalitetno održavanje i sprovođenje odorizacije i detekcije gasa. Pod merama zaštite životne sredine, pre svega se podrazumevaju mere usmerene na sprečavanje požara, havarija i ispuštanja gasa. Mere lične zaštite odnose se na zaštitu zdravlja i života u procesu eksploatacije, korišćenja ličnih sredstava zaštite i edukacijom o opasnostima od požara, buke, eksplozivnosti i tokčisnosti. U cilju sprovođenja mere zaštite od posebnog je interesa upoznati se sa:

29

- zonama ugroženim od eksplozivnih smeša, - detekcijom gasa i - odorizacijom.

1.6.1. Zone ugrožene eksplozivnim smešama Zone ugrožene od eksplozivnih smeša na gasovodnom sistemu su delovi prostora u kojima se mogu pojaviti zapaljive smeše pri transportu i uskladištenju zapaljivih gasova. Zavisno od stepena opasnosti izbijanja i širenja požara i eksplozije, zone opasnosti se dele na:

- zonu opasnosti 0 (prostor u kome je trajno prisutna eksplozivna smeša zapaljivog gasa i vazduha),

- zonu opasnosti 1 (prostor u kome se mogu pri normalnom radu pojaviti zapaljive ili eksplozivne smeše vazduha i gasa),

- zonu opasnosti 2 (prostor u kome se mogu pojaviti zapaljive ili eksplozivne smeše vazduha i gasa ali samo u nenormalnim uslovima rada).

Pod nenormalnim uslovima rada podrazumevaju se: propuštanje na zaptivačima cevovoda, prskanje cevi ili elemenata cevi, posuda, elektromotora i drugih uređaja, požar koji može ugroziti postrojenja i uređaje i ostali nepredviđeni događaji tokom procesa transporta. 1.6.2. Odorizacija gasa Suvi prirodni gas u mreži za transport i distribuciju je bez mirisa. Da bi se putem mirisa moglo otkriti prisustvo gasa u atmosferi ili curenje iz gasovoda, on se odoriše. Odorizacija je obavezna u sektoru široke potrošnje prirodnog i tečnog naftnog gasa i drugih zapaljivih gasova.

• Intenzitet mirisa Intenzitet mirisa odoranta je jačina opadanja – primećivanja koju on izaziva i klasifikuje u 7 stepeni: 0-5 (tabela 1.11). Tabela 1.11. Intenzitet mirisa

Stepen mirisa Definicija Napomena

0 Ne oseća se miris uopšte Granica primetnosti, prag mirisa

0,5 Vrlo slab miris

1 Slab miris

2 Srednji miris Upozoravajući stepen mirisa

3 Jak miris

4 Vrlo jak miris

5 Maksimalan miris Gornja granica povećanja intenziteta

30

• Granica primetnosti (prag mirisa) Najmanji intenzitet mirisa koji čovek može da oseti. Daljim smanjivanjem intenziteta mirisa, on više ne može da se utvrdi.

• Upozoravajući stepen mirisa Intenzitet pri kom svaka osoba koja ima prosečnu sposobnost mirisanja i prosečnu fiziološku kondiciju, oseća miris sa sigurnošću.

• Koncentracija sredstava za odorizaciju Koncentracija sredstava za odorizaciju u gasu, odnosno vazduhu, data je u [mg/m3], u odnosu na normalno stanje.

• Vrednost K Pokazuje onu koncentraciju sredstava za odorizaciju u vazduhu, u [mg/m3], koja je potrebna da bi se dostigao upozoravajući stepen mirisa. Vrednost K služi za izračunavanje koncentracije sredstava za odorizaciju u gasu. Opšte osobine sredstava za odorizaciju:

- miris mora biti takav da se ne sme zameniti mirisom koji se često javljaju; treba da bude neprijatan ali ne odvratan;

- ne sme da bude u gasu otrovno ili na drugi način štetno; - mora biti hemijski postojano; ne sme da stupa u reakciju sa elementima

iz gasa i materijalima gasovoda; - mora biti isparljivo u uslovima transporta gasa i ne sme stvarati

kondenzat; - da se može skladištiti bez promena duže vreme; - da se može upotrebljavati pri niskim temperaturama; - ne sme delovati korozivno na gasovodni sistem niti pri sagorevanju na

aparate; - ne sme stvarati naslage na gorioniku, znači da mora sagorevati i biti

odvođen sa ostalim produktima sagorevanja.

• Tipovi sredstava za odorizaciju Sredstva za odorizaciju su organska jedinjenja koja sadrže sumpor i dele se na:

- sulfide i - merkaptane.

Merkaptani nisu dovoljno hemijski otporni pa se sulfidi preporučuju, a od sulfida najbolje performanse ima ’’tetrahidro-teofen’’.

• Posebna svojstva sredstava za odorizaciju Odoransi imaju svojstvo bubrenja i stupanja u reakciju sa drugim organskim materijalima (zaptivke i PE cevi) i apsorpciju, naročito sa suvom zemljom.

31

• Dodavanje sredstava odorizacije – faktor K Izračunavanje potrebne koncentracije sredstava za odorizaciju vrši se preko faktora K, koji iznosi za:

- tetrahidrotiofen: 0,075 mg/m3n

- markaptan: 0,04-0,09 mg/m3n

- dimetilsulfid: 0,28 mg/m3n

• Primeri izračunavanja najmanje koncentracije

Koncentracija odoransa treba da bude takva da se oseti u atmosferi već na 20% od donje granice eksplozivnosti. Donja granica – DGP = 4% za prirodni gas. Sredstva odorizacije: tetrahidrotiofen K = 0,075 mg/m3

n

Formula: 3nm/mg3,9

42,0100075,0

DGP2,0100K

C =⋅⋅

=⋅⋅

=

Kada u gasu ima ugljendioksida (naprimer: 5% V), onda se najmanja koncentracija računa:

[ ] 3nmin m/mg15

025,05075,0

025,0%COK

C =⋅

=⋅

=

• Uređaji za odorizaciju

Postoje apsorpcioni i injektorski uređaji za odorizaciju. Od tih uređaja se zahteva:

- proporcionalnost količini gasa, - jednostavnost rukovanja, - lako podešavanje, - apsolutna zaptivenost, - manipulacija bez zagađivanja okoline, - potpuno isparavanje ubacivanog odoransa.

Načini odorizacije:

- odorizacija uređajem sa pumpom, - odorizacija parcijalnom strujom.

Kontrola odorizacije se vrši u različitim režimima i lokacijama. Kontrola intenziteta mirisa vrši se pomoću odorimetra. Merenje intenziteta mirisa subjektivnom metodom. Skupa i nepouzdana metoda.

32

1.6.3. Detekcija gasa Detekcija gasa se vrši:

- subjektivnim opažanjem odorisanog gasa čulom mirisa, - prenosnim detektorima gasa i - stabilnim instalacijama za detekciju.

1.6.4. Opšte mere tehničke zaštite Opšte mere tehničke zaštite gasnih instalacija i njihovih sastavnih delova realizuju se kroz konstrukciju instalacija. To se pre svega odnosi na pravilan izbor materijala i postupaka za proizvodnju, izgradnju i eksploataciju. Fizičke mere tehničke zaštite objekata od posebnog značaja, glavnih uređaja i postrojenja sprovode se kroz obezbeđenje neovlašćenog pristupa – ogradama i zaklju-čavanjem, te postavljanjem odgovarajućih tabli upozorenja o opasnostima. 1.6.5. Zaštita životne sredine U procesu transporta cevovodima i održavanja gasovoda mora se pridržavati Zakona o zaštiti životne sredine i Zakona o cevovodnom transportu gasovitih ugljovodonika. Objekti međunarodnog i magistralnog karaktera podležu obaveznoj analizi uticaja na životnu sredinu pri njihovoj izgradnji, eksploataciji i rekonstrukciji. Mere se preduzimaju za smanjenje buke i kontrolisanog i nekontrolisanog ispuštanja gasa. Otpadni materijali, sredstva koja se koriste ili sredstva koja se dobijaju pri transportu gasa i održavanju gasovoda, moraju se na uredan način uništiti ili uskladištiti na propisanom mestu u saradnji sa lokalnim ili nadležnim vlastima. Protivpožarna zaštita je deo zaštite životne sredine. Fizički se protivpožarna zaštita na gasovodnom sistemu obezbeđuje postavljanjem odgovarajućih aparata sa suvim prahom i hidrantska mreža kada za to postoje lokacijski i ekonomski uslovi. 1.6.6. Mere lične zaštite Mere lične zaštite obuhvataju primenu tehničkih sredstava zaštite, organizacione mere i mere zaštite zdravlja. 1.6.7. Nadzor nad sprovođenjem mera zaštite Nadzor nad sprovođenjem mere zaštite sprovode inspektori resornih ministar-stava za:

- za zaštitu životne sredine, - socijalnu i zdravstvenu zaštitu i - MUP.

Unutar preduzeća nadzor nad sprovođenjem mera zaštite sprovode pretpostavljeni rukovodioci i služba protivpožarne i tehničke zaštite.

33

III 2. UPRAVLJANJE TEHNIČKO-TEHNOLOŠKIM PROCESOM

CEVOVODNOG TRANSPORTA GASOVITIH UGLJOVODONIKA

Da bi kompanija koja se bavi procesom transporta i distribucijom gasa ostva-rila ciljeve pravovremenog, pouzdanog i bezbednog snabdevanja krajnjeg korisnika, mere i postupci koji se moraju sprovesti su:

- organizacione, - preventivne i - procesne.

Kompanija koja se bavi transportom i distribucijom gasa ima sledeće delove:

- sektor za transport i/ili distribuciju i - sektor za održavanje.

Posao sektora za transport i/ili distribuciju gasa je svakodnevno obezbeđenje isporuka i prodaja gasa u skladu sa ugovorenim uslovima na siguran i ekonomičan način. U organizacionom i tehnološkom smislu ovaj sektor treba biti hijerarhijski nadređen sektoru održavanja. Osnov za njegov rad su ugovori i zakonska regulativa. Osnovna funkcija sektora za održavanje je da upravlja i rukuje održavanjem koje je u vezi sa gasovodnim sistemom. Zbog toga se u ovom sektoru formira i čuva kompletna tehnička dokumentacija za svaki objekat. Isporuka gasa potrošačima se vrši na osnovu ugovora koji se zaključuju u pisanoj formi, a taj ugovor mora da sadrži sledeće:

- količinu, kvalitet i cenu gasa; - način isporuke; - mesto primopredaje i merenja; - način obračuna i plaćanja; - obaveze u pogledu:

o kontrole i održavanja gasnih instalacija i o korišćenja gasa;

- odgovornost za pričinjenu štetu; - odgovornost za neblagovremeno ispunjavanje ugovorenih obaveza.

34

2.1. POSTUPCI UPRAVLJANJA I RUKOVANJA PROCESOM TRANSPORTA Delatnost sektora za transport i/ili distribuciju gasa obuhvata postupke kojima se u normalnim i vanrednim okolnostima vrši dispečerski centar, a oni su:

- nadzor i regulacija transporta i/ili distibucije; - koordinacija iz dispečerskog centra alarmnim i upravljačkim funkcijama

u slučaju havarija i zastoja; - izveštavanje o procesu transporta i/ili distribucije.

Radi uspešnijeg obavljanja osnovnih poslova u okviru sektora se sprovode zadaci kao što su:

- planiranje transporta i/ili distribucije gasa; - optimizacija opreme, tehničkih sistema i postupaka uključenih u

transport i/ili distribuciju; - konsalting u vezi funkcije transporta i/ili distribucije u okviru i za

potrebe kompanije; - kontrola kapaciteta transportno-distributivnog sistema.

Plan transporta i distribucije se pravi svaki dan. Plan obuhvata:

- prognoza potrošnje za sledeća 24 časa – količinski na dan, za svaki sat i brzinu proticanja;

- količine i brzine protoka za svaki sat od isporučioca i količine koje treba naručiti iz skladišta;

- planiranje rada stanica za komprimiranje i stanica za mešanje gasa – kod mogućih peglanja neravnomernosti potrošnje, radni časovi, pritisci i sl.;

- uticaj mogućih popravki i održavanja u sistemu, potrebne mere; - sve informacije koje se zahtevaju od dispečera, kao ugovorni aspekti,

zahtevi o kvalitetu, defekti, ometanja itd. Kada je transporter i/ili distributer istovremeno i vlasnik gasovodnih objekata onda se u okviru organizacionog dela koji se bavi transportom i/ili distribu-cijom obavljaju postupci i aktivnosti, primereni našoj praksi, kako sledi:

- nadzor i kontrola rada objekata putem: o periodičnih obilazaka i dežurstava po smenama; o prikupljanje, obrada i dostavljanje potrebnih podataka za uprav-

ljanje transportom i distribucijom i za održavanje objekata; o obavljanje postupaka manipulacija na objektima za sve vrste

radova i namena; o uzorkovanje gasa i doprema uzorka do akreditovanih laboratorija; o očitavanje potrošnje gasa na mernim mestima i na mernim

primopredajnim mestima; o obračun potrošnje gasa i pravljenje dnevnih i periodičnih izveš-

taja za komercijalne potrebe, potrebe upravnih i državnih organa; o vizuelna kontrola procesne opreme i instalacija na nadzemnim

objektima; o kontrola ili opskrbljavanje uređaja procesno-potrošnim sredstvi-

ma, kao što su: voda, antifriz, alkohol i odorans, ispuštanje

35

kondenzata i zamena filterskih uložaka (ovi poslovi se mogu obavljati u sektoru održavanja);

o kontrolno obilaženje trase gasovoda i objekata na trasi gasovoda, kao što su: blok stanice, čvorišta, prelazi saobraćajnica i vodotokova;

o kontrola isticanja gasa; o izrada izveštaja i protokola o primopredaji gasa; o održavanje neposredne komunikacije i kontakta sa subjektima u

procesu transporta i/ili distribucije gasa, kao što su: potrošači, dobavljači, uslužna preduzeća i organi nadležni za sprovođenje nadzora nad delatnošću cevovodnog transporta;

o učešće u intervencijama pri havarnim situacijama; o učešće u pripremi i puštanju rekonstruisanih i novih objekata u

eksploataciju; o izrada uputstava za rad gasovodnih objekata; o formiranje, vođenje i čuvanje dokumentacije u vezi sa delatnošću

sektora. U okviru sektora se sprovode i mere opšte i lične zaštite, protivpožarne zaštite i zaštite životne sredine. 2.1.1. Organizacija upravljanja i rukovanja Na organizacioni oblik i konfiguraciju kompanije za transport i/ili distribuciju imaju uticaj mnogi faktori od kojih su najznačajniji:

- oblik kompanije kao pravnog subjekta, - mesto takve kompanije u privredi zemlje ili regiona, - veličina transportno-distribucionog sistema i - mesni uslovi i razvijenost prateće privredne infrastrukture, odnosno

uslužnih delatnosti. Uopštena organizacija kompanije za transport i/ili distribuciju mogla bi se koncipirati prema shemi na slici 2.1.

Slika 2.1. Organizaciona shema kompanije za upravljanje transportom i održavanjem

36

2.1.2. Priprema upravljanja i rukovanja procesom transporta U okviru pripreme moraju se planirati radovi i aktivnosti koji imaju uticaja na transport i distribuciju, odnosno na izvršenje operativne funkcije sektora. Dispečerski centar ima odlučujuću odluku u organizaciji pripreme upravljanja i rukovanja. Zbog toga su poslovi pripreme vezani u tom delu za:

- izučavanje i primenu metoda predviđanja koje su bazirane na statističkoj vremenskoj prognozi;

- razvoj specifikacija za kompjutersku obradu i programa za centralizova-nu procesnu kontrolu odnosno režim rada;

- analize za razvoj optimizacionih metoda i/ili programa; - analize za razvoj sistema detekcije curenja gasa; - analize za razvoj simulacionih sistema i provere kapaciteta sistema.

U okviru pripreme planiraju se tehnološki postupci, uputstva i procedure za svaku operativnu aktivnost procesa transporta i distribucije. 2.1.3. Operativno-neposredno upravljanje i rukovanje procesom transporta Neposredno upravljanje i rukovanje procesom transporta vrši se preko organi-zacionog dela operative – fizičkim i daljinskim načinom.

• Fizički nadzor i kontrola Fizičko upravljanje i rukovanje sprovodi se preko manipulanata – kvalifikovanih radnika mašinske i elektro struke, obično u paru, osposobljenih za poslove transporta. Za fizičko upravljanje i rukovanje procesom transporta preko obučenih lica vrlo je važno propisati proceduru o evidentiranju postupaka pri tim poslovima. Zadaci fizičkog nadzora nad procesom sprovode se obično u prvoj smeni. Za ostatak dana imenuju se lica koja vrše takozvano kućno dežurstvo. U okviru fizičkog nadzora nad procesom transporta, u zavisnosti od unutrašnje organizacije kompanije za transport i distribuciju, trebali bi da se obavljaju oni poslovi koji se mogu na ekonomičan način izvoditi priručnim sredstvima i za čije obavljanje nije potrebno za kratko vreme angažovati veći broj ljudi i sredstava. U praksi je to često kompromisno rešenje između racionalnog i spremnosti za prihvatanje odgovornosti za posao, tj. podele posla između sektora za transport ili distribuciju i sektora za održavanje. U principu, poslovi fizičkog nadzora nad procesom, u okviru sektora za transport, treba da obuhvataju sledeće postupke kontrole i radova u vremenskim intervalima.

37

Tabela 2.1. Postupci kontrole i radova u vremenskim intervalima

Objekat Vrsta aktivnosti Rok Rok: van naselja

Gasovodi

- kontrola: propusnosti penušavim i drugim sredstvima i spoljne korozije;

- kontrola: vegetacije pešačenjem, stanja oznaka, odušnih cevi i izrada katodne zaštite, stanja šahtova, rastinja dubokog korena, stabilnosti pokrivenog sloja i tla; građevinske aktivnosti;

- sekcionisanje, puštanje i obustavljanje transporta u pojedinim delovima sistema.

Godišnje

Na 6 meseci

Po potrebi

Godišnje

Mesečno

Po potrebi

Čistačke i blok stanice

- kontrola: spoljne korozije, propuštanja sapunicom, stanja manometara i zamena po potrebi, provera funkcije zapornih cevnih zatvarača i funkcionalnosti upravljačkog mehanizma, kontrola rastinja.

Na 3 meseca

Mesečno

Odvajač tečnosti

- kontrola: funkcionalnosti slavina; propušta-nja sapunicom, ispuštanja kondenzata.

Na 3 meseca Mesečno

Prelazi gasovoda

preko mostova

- kontrola pritiska gasa na krajevima mosta; - kontrola propuštanja sapunicom; - kontrola: spoljne korozije, mehaničkih ošte-ćenja, stanja oznaka i građevinskih radova;

- kontrola visokog rastinja u zoni mosta.

Godišnje Na 6 meseci

Mesečno

Na 3 meseca

Na 6 meseci Na 6 meseci

Nedeljno

Na 3 meseca

Prelazi vodo- tokova i sao-braćajnica

- kontrola vodene površine i obalo-utvrda; - kontrola: stanja oznake, odušaka; građevin-skih aktivnosti i rastinja dubokog korena.

Na 6 meseci Na 3 meseca

Mesečno Na 3 meseca

Merno regulacione

stanice

- kontrola spoljne korozije, funkcionalnosti zapornih cevnih zatvarača i upravljačkog mehanizma;

- kontrola pritiska i temperature na ulaznim i izlaznim mestima, zaprljanost filterskih ulo-žaka i odmuljivanje filtera (zamena uložaka filtera po potrebi); održavanje čistoće;

- kontrola funkcionalnosti cevnih zatvarača na vodenoj instalaciji;

- kontrola: rada merača i podmazivanje po potrebi; ispravnost manometara i termo-metara; propuštanje na vodenoj strani instalacije; nivoa vode ili pritiska u eks-panzionom sudu; izmenjivača toplote, rada cirkulacionih pumpi i rada kotla;

- kontrola: rada sigurnosnog bloka na gasnoj rampi i pilot plamenika; kontrola termostata;

- odzračivanje izmenjivača toplote; - kontrola koncentracije antifriza pred grejnu sezonu;

Na 3 meseca

Mesečno

Na 3 meseca

Mesečno

Nedeljno Nedeljno

Godišnje

Kompresor-ske i pumpne

stanice

- kontrola preko stalne fizičke posade svih parametara i procesa.

Stalno

Građevinski objekti

- pregled zidova i fasada, krova, poda, oluka i slivnika, limarije i bravarije, provera stanja pristupnih puteva, požarnih puteva i nužnih izlaza, ograde i platoa, zamena dotrajalih tabli upozorenja, čišćenje kanala, propusta, zaseka i nasipa oko nadzemnih objekata;

- kontrola upozorenja; - održavanje čistoće.

Godišnje Na 3 meseca

Mesečno

38

Objekat Vrsta aktivnosti Rok Rok: van naselja

Elektro-energetske instalacije

- vizuelna kontrola spoljnog i unutrašnjeg osvetljenja na nadzemnim objektima.

Mesečno

Telekomuni-kacione i

telemetrijske instalacije

- vizuelna kontrola statusa indikatora kod nadzemnih objekata (signalnih lampi, dioda i instrumenata);

- resetovanje po instrukcijama iz dispečerskog centra;

- unošenje identifikacionog broja ako sistem to poseduje.

Mesečno

Po potrebi

Po porebi

• Daljinsko upravljanje i nadzor Vrši se iz dispečerskog centra transportera odnosno distributera, u kome se skupljaju i prate sva zbivanja u procesu transporta i stanja na gasovodnom sistemu. Zadaci praćenja i kontrole isporuke gasa na pouzdan i siguran način se može smatrati jednim od najvažnijih zadataka sektora za transport i distribuciju gasa – obavljaju se 24 sata dnevno.

• Uzorkovanje gasa i kontrola kvaliteta gasa Iz izmerenih količina na primporedajnom mestu i rezultata kvalitativne analize gasa preračunavaju se kubni metri u kubne metre gasa sa ugovorenom energetskom vrednošću. Krajnjem korisniku se praktično prodaje toplotna jedinica. Kontrola kvaliteta gasa se vrši na dva načina:

- kontinualno i - povremeno.

Kontinualna kontrola se vrši preko analizatora – hromografa ugrađenih na glavnim primopredajnim mestima. Tamo gde takvi analizatori nisu ugrađeni vrši se povremena kontrola, koja se vrši sa uzimanjem (uzorkovanjem) gasa. Gas se iz gasovoda, preko priključaka, uzima u standardom dimenzionisanu čeličnu bocu. Broj uzorkovanja se određuje ugovorom i kod nas se vrši obično jednom nedeljno. Uzorkovani gas se u boci doprema do akreditovane laboratorije. Kontrola kvaliteta gasa obuhvata: sastav gasa, gustinu, vlažnost, toplotnu vrednost, Wobe indeks, sadržaj sumpora i ugljendioksida.

39

IV

3. ODRŽAVANJE TEHNIČKIH SISTEMA Održavanje tehničkih sistema (mašina i uređaja), odnosno sredstava za rad, kao funkcija i deo procesa proizvodnje zauzima danas važno mesto u proizvodnom sistemu svake kompanije. Na razvoj održavanja uticao je brz industrijski napredak, kao i stalni porast automatizacije i povezanosti sredstava za rad, zatim nagli porast fiksnih troškova u odnosu na promenljive. Održavanje se definiše kao stalna kontrola nad svim sredstvima za rad, kao i vršenje određenih popravki i preventivnih radnji, čiji je cilj, stalno, funkcionalno osposobljavanje i čuvanje proizvodne opreme, postrojenja i drugih mašina i uređaja. Pojam održavanja dolazi uz svaki pojam proizvodnje određenih dobara. Tokom vremena i upotrebe dolazi do starenja materijala i stredstava za rad, smanjuje se tehnološka efikasnost, a dolazi i do evidentnog tehnološkog zastarevanja. Sredstva se tokom vremena troše i smanjuje im se radna sposobnost. Sredstva za rad su podložna kvarovima, lomovima i oštećenjima, pa se pojavljuju prekidi u radu. To uzrokuje pojavu troškova zbog zamene i popravke delova, ali i troškove zbog zastoja u procesu proizvodnje. Osnovni ciljevi koji treba da se postignu procesom održavanja su:

1. Minimiziranje troškova zbog zastoja u radu usled neplaniranih kvarova na sredstvima za rad.

2. Sprečavanje, odnosno usporavanje zastarevanja sredstava za rad, koje nastaje kao posledica lošeg kvaliteta proizvoda i škarta.

3. Smanjivanje troškova rada i materijala u proizvodnji, koji nastaju usled povećanih kvarova i zastoja u procesu rada.

4. Pružanje organizovane pomoći svuda gde je potrebno održavanje i upravljanje sredstvima za rad.

Ciljevi održavanja sredstava za rad u procesu proizvodnje mogu se posebno sagledati sa dva osnovna aspekta:

a) Tehničko-tehnološki, koji doprinose:

• inovacijama i usavršavanju sredstava za rad, • održavanju radne sposobnosti sredstava na potrebnom nivou i

povećanju pouzdanosti sredstava u procesu rada, • ostvarivanju dužeg radnog veka sredstava za rad, • postizanju boljeg kvaliteta proizvoda, • ostvarivanju ravnomernijeg i bržeg odvijanja tekućeg procesa u celini, • ostvarivanju i poboljšanju drugih tehničko-tehnoloških svojstava

sredstava za rad i radnog procesa.

40

b) Ekonomski koji doprinose:

• racionalnom korišćenju sredstava za rad u proizvodnji, • povećanju produktivnosti rada u proizvodnji, • smanjenju troškova proizvodnje, • povećanju ekonomičnosti trošenja u samom procesu održavanja

sredstava za rad. Ciljevi održavanja u procesu proizvodnje upućuju na široku oblast važnosti održavanja kao procesa povezanog sa proizvodnjom. Važnost održavanja sredstava za rad ogleda se u sledećem:

1. Važnost održavanja sa razvojnog aspekta (istraživanja pojave velikog broja zastoja na sredstvima za rad, koji rastu i zbog velikog rasta broja sistema i automatizacije proizvodnih procesa).

2. Važnost održavanja sa tehnološkog stanovišta (brzo zastarevanje sredstava za rad usled brzog razvoja tehničkog i tehnološkog procesa, zatim zastarevanje usled trošenja kao tehnološkog procesa).

3. Značaj održavanja sa ekonomskog gledišta (pojava troškova usled korišćenja sredstava za rad).

4. Značaj održavanja sa socijalnog aspekta (sredstva za rad u lošem i nesigurnom stanju izazivaju loše stanje, odnose, pa čak i nezgode kako u samoj radnoj organizaciji, tako u njenom okruženju).

5. Značaj održavanja u pogledu čuvanja raspoloživih resursa u radnoj organizaciji.

Značaj održavanja sredstava za rad u kompanijama je veliki. Ono direktno utiče na osnovne faktore proizvodnje i može vrlo povoljno uticati (ako se dobro sprovodi) na postizanje pozitivnih poslovnih rezultata. Dobro sprovedeno održavanje direktno utiče na smanjenje troškova proizvodnje i poslovanja. Zastoji usled neispravnosti i nužnog vršenja remonta, narušavaju tehnološki proces proizvodnje, a isto tako utiču i na ekonomiku proizvodnje proporcionalno sa vremenom zastoja i sredstvima uloženim za otklanjanje kvarova. Zbog toga održavanje i remont zahteva pre svega racionalnu organizaciju održavanja i remonta i dobro opremljenu sredstvima i ljudima. Organizacija remonta i tehničkog održavanja, da bi ispunjavala svoje zadatke, treba da bude uvek usklađena sa mašinskim parkom o kome se brine, a to znači da treba biti podložna i čestim promenama. Naime, njena organizacija i način delovanja traba da se usklađuju i menjaju zavisno od kvalitatativnih i kvantitativnih promena, koje nastaju u mašinskom parku preduzeća odnosno pogona, zatim zbog promene u karakteru proizvodnje ili nekih drugih elemenata koji mogu biti od uticaja. Radi toga rad i organizacija službe, odnosno pogona remonta predstavlja stalan, veoma složen i dinamičan problem u ukupnoj organizaciji proizvodnje kompanije. Raznovrsnost mašina u mašinskom parku koji se održava i remontuje, njihova konstruktivna i tehnološka složenost čine rad inženjera – tehničkog kadra zaposlenog u remontnoj službi vaoma složenim i odgovornim. Ova odgovornost postaje sve veća jer se u poslednje vreme sam proces proizvodnje sve više modernizuje i automatizuje tako da ekonomičnost proizvodnje sve više zavisi od remonta i tehničkog održavanja. Međutim, još uvek nije u dovoljnoj meri shvaćena važnost ove službe za uspešno funkcionisanje savremenog preduzeća. Nedostaci, propusti ili neefikasanost u organizaciji i radu

41

ove službe često se pravdaju (odnosno prikrivaju) nedostatkom rezervnih delova za sisteme koji se održavaju, zatim nedavoljnom snabdavenošću reprodukcionim materijalom i alatom, nedostatkom specializovanih kadrova itd. I pored tih još uvek propusta, organizacija i rad remonta, u zadnje vreme dobijaju svoju teoretsku i naučnu bazu. Na ovo je presudan uticaj imalo saznanje o njihovom velikom uticaju na ekonomiku ukupne proizvodnje. 3.1. Inženjerstvo održavanja i sigurnost funkcionisanja Održavanje sistema se može definisati na mnogo načina, jedan od njih je, da je održavanje “sprovođenje svih mera nužnih da bi jedna mašina, postrojenje ili cela fabrika funkcionisala na propisan način, razvijajući performanse u propisanim granicama, tj. sa traženim učincima i kvalitetom, bez otkaza i uz propisano obezbeđenje životne okoline, a pod pretpostavkom dobre obezbeđenosti svih uslova, odnosno uz potrebnu ljudsku podršku”.

Inženjerstvo održavanja je tehnička disciplina usmerena na povećanje lakoće održavanja mašina i uređaja.

Usled porasta entropije, kao mere neodređenosti sistema, dolazi do otkaza, poremećaja i prekida kod svih sistema u prirodi. Da bi jedan tehnički sistem ispravno radio u određenom vremenskom periodu, neophodno je da se na odgovarajući način održava. Potrebu za održavanjem imaju i popravljivi tehnički sistemi i sistemi za jednokratnu upotrebu. Funkcija efektivnosti odražava ukupna svojstva jednog tehničkog sistema, daje odgovore na pitanja:

Da li može da se uključi u rad, Koliko može da radi i Kako izvršava zadatak.

Funkcija efektivnosti se izražava kao

FP)(A)t(R),t(E ⋅⋅= ττ

gde su:

R(t) – pouzdanost, verovatnoća rada bez otkaza u toku vremena t, A(τ) – raspoloživost ili gotovost, verovatnoća raspoloživosti u bilo kom trenutku τ, odnosno da će biti u stanju da radi ili da se uključi u rad ukoliko je sistem bio u skladištu, i FP – funkcionalna pogodnost, stepen zadovoljenja funkcionalnih zahteva, prilagođavanja okolini. Pouzdanost i raspoloživost su slučajne funkcije, a funkcionalna pogodnost je određena veličina, projektovanjem ili konstrukcijom sistema.

Efektivnost sistema

Da li može da seuključi u rad

Koliko možeda radi

Kako izvršavazadatak = x x

42

Efektivnost sistema se može prikazati na tri načina: 1. Efektivnost sistema:

Raspoloživost – mera stanja sistema u trenutku uključenja, Funkcionalnost – mera stanja sistema u toku vršenja funkcije kriterijuma i

Sposobnost – mera mogućnosti izvršenja funkcije kriterijuma.

Slika 3.1. Efektivnost sistema I 2. Efektivnost sistema:

Karakteristike, Raspoloživost i Korisnost.

Slika 3.2. Efektivnost sistema II 3. Efektivnost sistema:

Gotovost – verovatnoća da će sistem uspešno stupiti u dejstvo u datom vremenu i u datim uslovima

Pouzdanost – verovatnoća da će sistem uspešno vršiti funkciju kriterijuma u projektovanom vremenu rada i datim uslovima okoline i

Funkcionalna pogodnost – sposobnost sistema za uspešno prilagođavanje uslovima okoline u projektovanom vremenu.

Slika 3.3. Efektivnost sistema III

Mera stanja sistemau trenutku uključenja

RASPOLOŽIVOST

Mera stanja sistemau toku vršenja

funkcije kriterijuma

Mera mogućnosti izvršenja funkcije

kriterijuma

FUNKCIONALNOST SPOSOBNOST

EFEKTIVNOST SISTEMA

KARAKTERISTIKE RASPOLOŽIVOST KORISNOST

EFEKTIVNOST SISTEMA

Verovatnoća da će sistem uspešno stupitu dejstvo u datom vre-menu i datim uslovima

okoline

GOTOVOST

Verovatnoća da će sistem uspešno vršiti funkciju kriterijuma u

projektovanom vreme-nu rada i datim

uslovima okoline

Sposobnost sistema za uspešno prilagođa-vanje uslovima okoline

u projektovanom vremenu rada

POUZDANOST FUNKCIONALNA POGODNOST

EFEKTIVNOST SISTEMA

43

3.2. Sistemski prilaz održavanju. Pojam tehničkog sistema.

Tehnički sistem je organizovani skup elemenata, objedinjen zajedničkim funkcijom cilja. Različiti tehnički sistemi imaju različite funkcije cilja.

Svojstva tehničkog sistema su:

Pouzdanost tehničkog sistema je jedno od osnovnih svojstava, koje neposredno utiče i na sistem održavanja. Ne postoji apsolutno pouzdan tehnički sistem, koji ne bi nikada, ni pod kakvim uslovima mogao da otkaže, i za takav sistem ne bi ni bio potreban sistem održavanja.

Pogodnost održavanja utiče na ukupnu sigurnost funkcionisanja, obuhvata osobine tehničkog sistema u pogledu mogućnosti sprovođenja potrebnih postupaka održavanja, odnosno prilagođenost sistema za obavljanje preventivnih i korektivnih postupaka održavanja.

Koncepcija sistema održavanja ili strategija, politika ili koncept održavanja, određuje u kom trenutku treba da se sprovode postupci preventivnog ili korektivnog održavanja.

Tehnologija sistema se deli na mikrotehnologiju (na samom radnom mestu) i makrotehnologiju (sistem održavanja u celini).

Organizacija sistema održavanja predstavlja odnose između radionica za održavanja ili izvršilaca koji sprovode postupke održavanja, u smislu podele nadležnosti, koordinacije, funkcionalne i informatičke integracije.

Objekti, uređaji i alati su elementi bez kojih održavanje nije moguće (najjednostavniji postupci održavanja često se obavljaju bez ikakvih alata i uređaja, i obratno izuzetno složeni postupci održavanja zahtevaju posebne i specijalne uređaje i alate).

Personal i dokumentacija (struktura, starost, obučenost radne snage; uputstva, katalozi, priručnici, norme.

Snabdevanje je jedan od najsloženijih činilaca sistema održavanja (snabdevanje rezervnim delovima, energentima, vodom, potrošnim i drugim materijalima; snabdevanje informacijama, dokumentacijom itd.).

Slika 3.4. Sistem održavanja

44

Sistem održavanja predstavlja skup elemenata koji obezbeđuje da se potrebni postupci održavanja jednog tehničkog sistema sprovode na zahtevan ili propisan način, u datim uslovima i u

datom intervalu vremena. 3.3. Održavanje i životni ciklus tehničkog sistema

Životni vek jedne mašine, postrojenja, uređaja ili bilo kog drugog tehničkog sistema ima složenu strukturu, on zahvata niz posebnih, ali međusobno povezanih i vremenski usklađenih grupa aktivnosti. Odnos ovih segmenata određen je dejstvom velikog broja činilaca. Životni vek obuhvata pet vremenskih faza:

Koncepcijsko i idejno rešenje, Razvoj i projektovanje, Proizvodnja i puštanje u rad, Korištenje i održavanje i Rashodovanje.

Slika 3.5 grubo razrađuje sadržaj svih pet faza životnog ciklusa i osnovne odnose između njih, ali na dobar način ilustruje ovu složenu problematiku.

Slika 3.5. Faze životnog ciklusa 3.3.1. Troškovi životnog veka Troškovi životnog veka se dele na:

Troškove nabavke (transport, doprema, osiguranje), Troškove rada (radna snaga, pogonska energija, pomoćni objekti i instalacije),

Troškove održavanja (radna snaga na održavanju, rezervni delovi, alati, uređaji i objekti na održavanju) i

Troškovi administracije (upravljanje, administracija). Struktura troškova životnog ciklusa data je na slici 3.6.

RAZVOJ PROIZVODNJA KORIŠĆENJE

KKOONNSSTTRRUUKKCCIIJJAA IIZZRRAADDAA OODDRRŽŽAAVVAANNJJEE

IISSPPIITTIIVVAANNJJEE UUPPRRAAVVLLJJAANNJJEE KKVVAALLIITTEETTOOMM

LLOOGGIISSTTIIČČKKAA PPOODDRRŠŠKKAA

ZZAAHH

TTEEVVII

DDOO

KKUUMM

EE NNTT AACCII JJ

AA

PP RROO

II ZZVVOO

DD

OOTTPP II SS

45

Slika 3.6. Struktura troškova životnog ciklusa Ukupni troškovi životnog veka određuju i prodajnu cenu tehničkog sistema, kao i nivo njegovih početnih materijalnih ulaganja. Vidljivi troškovi su troškovi nabavke, a prikriveni troškovi su: troškovi distribucije, troškovi održavanja, pogonski troškovi, troškovi obuke, troškovi zaliha, troškovi tehničke dokumentacije i informatike i troškovi rashodovanja. Troškovi održavanja savremenih mašina i postrojenja pokazuju tendenciju stalnog porasta, zbog performansi, složenosti i većih potreba za održavanjem. Procena troškova održavanja, predstavlja jedan od bitnih elemenata i za ocenu sistema održavanja, odnosno jednu od bitnih podloga za objektivno odlučivanje o projektu sistema i njegovoj izvodljivosti. Potrebno je identifikovati sve vrste troškova i mesta njihovog nastanka i izvršiti uporedno procenjivanje pojedinih troškova za različite varijante tehničkog sistema koji se posmatra. Troškovi održavanja u načelu zavise i od karakteristika pouzdanosti sistema koji se posmatra. 3.4. Proces održavanja Proces održavanja je skup postupaka i aktivnosti koji se tokom vremena sprovode na tehničkim sistemima u cilju sprečavanja pojave otkaza ili radi njihovog otklanjanja. Proces održavanja ima karakteristike izrazito slučajnog procesa, slučajnu veličinu predstavlja vreme rada tehničkog sistema do trenutka u kome treba da se sprovede postupak održavanja (određeno osobinama pouzdanosti) i vreme potrebno da se postupak održavanja sprovede (određeno kvalitetom sistema održavanja), da bi se sistem iz stanja u otkazu, vratio u stanje u radu.

UKUPNI TROŠKOVI ŽIVOTNOG CIKLUSA

IIZZGGRRAADDNNJJAA IISSTTRRAAŽŽIIVVAANNJJEE II RRAAZZVVOOJJ UUPPOOTTRREEBBAA

STUDIJE IZVODLJIVOSTI

ISTRAŽIVANJA

IDEJNA REŠENJA

PROJEKTOVANJE

KONSTRUISANJE

ISPITIVANJE

PROGRAMI I PLANOVI

PROIZVODNI SISTEMI

LOGISTIČKA PODRŠKA

IZRADA

ISPITIVANJE

UPRAVLJANJE KVALITETOM

PROGRAMI I PLANOVI

LOGISTIČKA PODRŠKA

RAD – KORIŠĆENJE

ODRŽAVANJE

OTPIS

SEKUNDARNE SIROVINE

46

3.4.1. Stanja tehničkog sistema Kada se tehnički sistem proizvede i uključi u eksploataciju, može biti u jednom od dva moguća stanja: stanju u radu i stanju u otkazu. Ako je tehnički sistem ispravan i izvršava propisani zadatak, na propisan način i u propisanom vremenu, on je u stanju u radu. Ako nije ispravan, zadatak se na izvršava na propisan način, i nalazi se u stanju u otkazu. Postojanje samo dva stanja, stanja u radu i stanja u otkazu, odgovara binarnoj logici, na kojoj se zasniva današnja tehnika. Pojmovi koji bliže opisuju stanja sistema su:

Radno stanje – operating state, Neradno stanje – non-operating state, Neplanirani zastoj – standby state, neradno stanje u vremenu rada, Funkcionalni zastoj – idle state, neradno stanje u vremenu nerada, Stanje radne nesposobnosti – disabled state, stanje sistema u kojem on ne može da izvršava zadatke iz bilo kojih razloga,

Izazvani nerad/zastoj – external disabled state, neradno stanje izazvano isključivo spoljnim razlozima, nevezanim za održavanje,

Stanje u otkazu – down state, neradno stanje usled otkaza ili sprovođenja obimnijeg preventivnog održavanja,

Stanje u radu – up state, sistem izvršava svoje zadatke ukoliko je logistički obezbeđen i podržan,

Aktivno stanje – busy state, sistem izvršava svoje zadatke na propisan način,

Kritično stanje – critical state, sistem izaziva neželjene posledice, ozlede i materijalne štete.

3.4.2. Vremenska stanja sistema Ukupno kalendarsko vreme korišćenja jednog tehničkog sistema obuhvata: vreme u radu tri, vreme u otkazu toi i vreme u kojem se sistem nalazi u skladištu tsi.

Slika 3.7. Vremenska stanja

stt +=τ

∑∑==

+=n

1isi

n

1ii ttτ

ti – pojedinačni segmenti vremena korišćenja, tsi – pojedinačni segmenti vremena skladištenja Osnovni tok promene stanja jednog tehničkog sistema može da se objasni pomoću vremenske slike stanja (slika 3.8).

UUKKUUPPNNOO VVRREEMMEE ((KKAALLEENNDDAARRSSKKOO)) τ

VVRREEMMEE KKOORRIIŠŠĆĆEENNJJAA t VVRREEMMEE

SSKKLLAADDIIŠŠTTEENNJJAA ts

47

Slika 3.8. Vremenska slika stanja Svi vremenski intervali na slici 3.8 predstavljaju slučajne veličine. Slučajno trajanje rada do pojave otkaza, mnogi slučajni činioci određuju trajanje postupaka održavanja (čak i planskih), a mnogi slučajni činioci utiču i na trajanje skladištenja. Zbog toga i proces korištenja tehničkih sistema ima obeležja slučajnog procesa. Za analize efektivnosti, sigurnosti funkcionisanja i posebno procesa održavanja tehničkih sistema, treba razmotriti vremenske intervale. Vreme u kome se sistem nalazi u stanju u radu tr, nije isto što i vreme u kojem je sistem u aktivnom stanju tra.

Vreme korišćenjat = - ts

Vreme u radutr

Vreme u otkazuto

Aktivni radtra

Funkcionalni zastojitrf

Osnovno održavanjetro

Čekanje trč

Preventivno top

Priprema topp

Pregled topd

Aktivni radtopa

Provera topk

Korektivno tok

Transport tokt

Administracija toko

Priprema tokp

Pregled tokd

Čekanje tokč

Aktivni radtoka

Provera tokk

Slika 3.9. Vremenske kategorije Vreme u radu se izražava kao:

rčrorfrar ttttt +++=

gde su:

tr – vreme u radu, tra – vreme u aktivnom radu, tro – vreme osnovnog održavanja,

Sistem u radu

Sistem u otkazu

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t

toi

tri

tsi

48

trf – vreme funkcionalnih zastoja, trč – vreme čekanja.

Vreme stanja u otkazu se deli na vreme planskog (preventivnog) top i vreme neplanskog (korektivnog) održavanja tok. Planski postupci održavanja odlažu pojavu otkaza. Vreme stanja u otkazu troši se na sprovođenje administrativno-organizacionih priprema – topp, na dijagnostiku – topd, na neposredno obavljanje postupaka održavanja topa i na kraju na proveru kvaliteta izvršenih radova topk. Plansko vreme u otkazu:

opkopaopdoppop ttttt +++=

Ukoliko su postupci održavanja izazvani otkazom onda se korektivno održavanje može predstaviti kao:

okkokaokčokdokpokooktok tttttttt ++++++=

gde je:

tokt – vreme transporta, toka – vreme aktivnog rada, tokp – vreme pripreme, tokd – vreme dijagnostike, tokč – vreme čekanja, toko – organizaciono-tehnički poslovi.

Za stanje u radu i stanje u otkazu, se definišu odgovarajuća vremena:

Vreme radne nesposobnosti („disabled time“) odgovara vremenu u kojem je sistem u stanju radne nesposobnosti;

Radno vreme ili zahtevano vreme („required time“) odgovara vremenu u kojem se od sistema zahteva da izvršava svoju funkciju na propisan način;

Vreme nerada („non-required time“) odgovara vremenu u kojem se ne traži da sistem izvršava svoju funkciju, ne postoji potreba da sistem radi;

Vreme neplaniranog zastoja („standby time“); Vreme funkcionalnog zastoja („idle time“).

Vreme održavanja („maintenance time“) predstavlja interval vremena u kojem se na posmatranom tehničkom sistemu ručno ili automatski sprovode postupci održavanja, obuhvatajući pri tome i tehničke ili logističke zastoje. Vreme održavanja se deli na:

Aktivno vreme održavanja („active maintenance time“) je vreme održavanja, ali bez vremena logističkih zastoja;

Vreme preventivnog održavanja („preventive maintenance time“) je vreme sprovođenja postupaka preventivnog održavanja;

Vreme korektivnog održavanja („corrective maintenance time“) je vreme sprovođenja postupaka korektivnog održavanja;

49

Aktivno vreme preventivnog održavanja („active preventive maintenance time);

Aktivno vreme korektivnog održavanja („active corrective maintenance time“);

Vreme neotkrivenog otkaza („undetected fault time“) je vreme između pojave otkaza i otkrivanja posledica na rad sistema;

Administrativni zastoj („administrative delay“) je vreme zakašnjenja u sprovođenju korektivnih postupaka održavanja zbog adiministrativnih razloga;

Logistički zastoj („logistic delay“) je vreme zakašnjenja u sprovođenju postupaka održavanja zbog nedostatka nekog od potrebnih elemenata za održavanje, ali bez elemenata administrativnog karaktera;

Tehnički zastoj („technical delay“) je ukupno vreme postpupaka održavanja;

Vreme otklanjanja otkaza („fault correction time“) je aktivno vreme korektivnog održavanja u kome se otklanja uočena greška;

Vreme provere („check-out time“) je deo aktivnog vremena održavanja u kojem se proverava funkcija, ispravnost sistema;

Vreme dijagnostike („fault diagnosis time“) je vreme u kojem se utvrđuje uzrok otkaza;

Vreme lokacije otkaza („fault localization time“) je deo aktivnog vremena korektivnog održavanja u kojem se lokalizuje greška koja je uočena;

Vreme popravke („repair time“) je deo aktivnog vremena preventivnog održavanja u kojem se sistem popravlja da ponovo bude u radnom stanju.

3.4.3. Model procesa održavanja Proces održavanja može da se modelira kao slučajni proces, koji se karakteriše obavljanjem postupaka održavanja u slučajnim trenucima vremena, u kojima se javljaju otkazi. Slučajna vremena tri predstavljaju vremena rada do pojave otkaza. Ako su slučajne promenljive tri nezavisne, ali imaju istu raspodelu verovatnoća, onda je proces obnavljanja - prost. Ako su različite raspodele verovatnoća proces je opšti, a ako se otkazi javljaju sa istim intenzitetom λi onda se zakon raspodele vremena do pojave otkaza može predstaviti eksponencijalnim zakonom (Poasonovski potok), tako da je:

m)t(R

)t(f ii = ,

gde je:

m = 1/λ srednje vreme rada sistema do pojave otkaza. Proces obnavljanja je stacionaran.

Ako se postupci održavanja sprovode u konačnom vremenu, onda se u slučajni proces uključuju slučajna vremena održavanja.

50

Raspodela vremena tri i toi su različite i nezavisne. Proces obnavljanja se sastoji od dva nezavisna slučajna procesa, jedan se predstavlja raspodelom vremena do pojave otkaza, a drugi raspodelom vremena u kojem se sprovode postupci održavanja. Raspodela vremena do pojave otkaza je funkcija pouzdanosti, čija se gustina f(t) u slučaju stacionarnog procesa definiše:

( ) ( )tRm

)t(RtF)t(f ' ⋅=== λ

gde je:

F’(t) – funkcija nepouzdanosti, R(t) – funkcija pouzdanosti, λ - intenzitet otkaza, m – srednje vreme do pojave otkaza.

Funkcija gustine raspodele vremena održavanja:

0

00 m

)t(P1)t(f

−=

gde je

m – srednje vreme obnavljanja. Funkcija raspodele P0(t) predstavlja zakon verovatnoće vremena obnavljanja toi, za koje se obavljaju postupci održavanja. Za slučaj eksponencijalne relacije važi m/1=µ , gde je µ intenzitet obnavljanja (održavanja). Raspodela vremena održavanja, vremena obnavljanja, predstavlja pogodnost održavanja. 3.5. Sistemi održavanja Varijanta sistema održavanja, određene koncepcijom, organizacijom i karakte-rom postupaka održavanja, kao i odnosom između pojedinih nivoa na kojima se vrši održavanje, naziva se strategija održavanja.

Slika 3.10. Sistem strategije održavanja

51

Postoje dva prilaza metodologiji održavanja:

Održavanje prema pouzdanosti OPP (Reliability Centered Maintenance – RCM), Totalno produktivno održavanje TPO (Total Productive Maintenance – TPM).

Održavanje prema pouzdanosti je metodologija zasnovana na postavkama teorije pouzdanosti i sistemskim naukama u celini. Osnovni ciljevi i metode metodologije OPP su:

Obezbeđenje pouzdanosti i bezbednosti postrojenja, odnosno objekta koji se održava na nivou koji odgovara njegovim ugrađenim svojstvima (odnosi se na uspešnost konstrukcije i kvaliteta izrade);

U slučaju pojave otkaza, kvara ili bilo kakva funkcionalne greške, vraćanje postrojenja na pretodni nivo pouzdanosti i bezbednosti;

Dobijanje informacija nužnih za poboljšanje konstrukcije, odnosno za poboljšanje onih elemenata čija je inherentna pouzdanost nedovoljna i

Ostvarivanje svih onih zadataka uz što manje troškove, porazumevajući i troškove održavanja i troškove posledica otkaza koje se ne mogu otkloniti.

Totalno produktivno održavanje TPO je metodologija koja se zasniva na proceni trenutnog stanja sistema koji se održava, a ne na znanjima o njegovom prethodnom radu i tako određenim empirijskim karakteristikama i zakonima pouzdanosti. Ova metodologija se sprovodi u trenutku kada je dovoljno jasno da će do otkaza doći. Osnovni zadatak i cilj ove metodologije je smanjenje zastoja zbog iznenadih otkaza na mašinama i potrojenjima. Metodologija TPO podrazumeva:

Organizaciju proizvodnog sistema usklađenu sa potrebama održavanja, što omogućava visoku efektivnost proizvodnog procesa;

Organsko povezivanje proizvodnog procesa i procesa održavanja mašina i uređaja pomoću kojih se ostvaruje proizvodnja, što onemogućava pojavu otkaza i kvarova, eliminiše zastoje i sprečava izlazak iz proizvodnje delova koji ne zadovoljavaju zahtevane norme kvaliteta – proizvodnja bez grešaka;

Uključivanje u proces održavanja svih sektora, uz sektor proizvodnje i sektor razvoja, prodaje i menadžmenta, uz stimulisanje interesa za kvalitet sprovođenja postupaka održavanja, odnosno za ostvarenu efektivnost proizvodnog procesa;

Uključivanje u održavanje svakog pojedinačnog radnika, počev od najvišeg rukovodstva do radnika na mašini, omogućava stalno usavršavanje i inoviranje postupaka održavanje, kao i efikasno obučavanje rukovalaca i drugih zaposlenih;

Realizacija proizvodnog procesa i poslovanja bez gubitaka zbog otkaza mašina i uređaja, odnosno proizvodni sistem bez grešaka.

52

Slika 3.11. Osnovne razlike metodologija održavanja

3.5.1. Koncepcija održavanja Jedno od najvažnijih obeležja svake strategije održavanja, odnosno svakog sistema održavanja. Od koncepcijskih rešenja u velikoj meri zavisi i ukupni kvalitet održavanja. Koncepcija održavanja se zasniva na načelima na osnovu kojih se donose odluke o svim elementima bitnim za sprovođenje postupaka održavanja, posebno u odnosu na njihov sadržaj i vreme. Postoje dve osnovne koncepcije:

Preventivno održavanje Korektivno održavanje.

Koncepcija preventivnog održavanja traži da se postupci održavanja sprovode pre nego što dođe do pojave otkaza, dok je sistem u stanju u radu. Postupci preventivnog održavanja imaju zadatak da spreče ili odlože pojavu otkaza. Koncepcija korektivnog održavanja traži da se postupci održavanja sprovode samo ako do otkaza dođe. Postupci korektivnog održavanja popravljaju sistem i obavljaju se isključivo samo ako se sistem nalazi u stanju u otkazu. Ove dve koncepcije održavanja su u stvari različite varijante kombinovanog održavanja. Najčešće se kombinovano održavanje sprovodi tako što se jedan deo tehničkog sistema održava preventivno, a drugi deo se održava korektivno. Postoje dve vrste preventivnog održavanja:

Prva vrsta se zasniva na informacijama o pouzdanosti, na empirijski utvrđenim raspodelama verovatnoća vremena do pojave otkaza za posmatrani sistem, njegove elemente i sklopove;

53

Drugu vrstu čini preventivno održavanje koje se pored informacija o pouzdanosti zasniva i na stalnom sistemskom praćenju rada posmatranog tehničkog sistema.

Različite mogućnosti preventivnog održavanja shematski su prikazane na slici 3.12. U donjem delu ovog pregleda pokazane su varijante preventivnog održavanja sa stanovišta karaktera, odnosno vrste preventivnih postupaka, a u gornjem delu sa stanovišta vremena sprovođenja ovih postupaka.

Slika 3.12. Mogućnosti preventivnog održavanja

Postupci održavanja se dele na:

Osnovno održavanje – obuhvata sve one postupke koje obavlja sam rukovalac, na licu mesta, bez nekih posebnih tehnoloških zahteva, bez specijalnih alata ili drugih uređaja, kao i postupke opsluživanja (pranje i čišćenje, snabdevanje gorivom i ostalim, elementarna podešavanja, pregled stanja sistema, provera instrumenata ...).

Preventivna zamena – obuhvata sve one postupke koji dovode do veće pouzdanosti, u slučajevima kada je posmatrani element u svom životnom veku već zašao u period poznih otkaza (zbog zamora, habanja, korozije,...). Ali treba voditi računa o tome, da je svaka izgradnja ili ugradnja novog il popravljenog elementa praćena sa dve neizvesnosti: da li je element koji se ugrađuje dobar i da li je ugradnja izvršena dobro. Stoga preventivne zamene treba vršiti samo onda kada su rizici od ovih neizvesnosti manji od pozitivnih efekata koji se ostvaruju.

Slika 3.13. Dijagram intenziteta otkaza

54

Održavanje prema stanju – postupci održavanja zavise od stanja sistema, na osnovu pregleda po utvrđenoj metodologiji. Ova koncepcija je efikasna i izaziva manje troškove održavanja i troškove životnog veka.

Prema vremenu, postupci održavanja se dele na:

Preventivno održavanje u utvrđenim rokovima – rokovi se utvrđuju na osnovu zakona pouzdanosti posmatranog sistema i njegovih elemenata, a izražavaju se preko slučajne promenljive, preko koje se definiše i funkcija pouzdanosti (radnim satima, pređenim kilometrima, itd.).

Adaptivno održavanje (preventivno održavanje u podesivim rokovima) rokovi se podešavaju u zavisnosti od stanja u kojem se sistem nalazi. Podesno za one sisteme u kojima nema dovoljno iskustva u prethodnom korištenju (način prilagođavanja).

Oportunističko održavanje – sprovodi se u momentima kada se za to ukažu najbolje mogućnosti, za što je potrebno dobro upravljanje i organizacija. Ovo održavanje se sprovodi onda kada je to najlakše, kada se izazivaju najmanje teškoće (kada se sistem nalazi na popravci zbog nekog nastalog otkaza, mogu da se obave određeni postupci održavanja i na podsistemima i elementima koji nisu zahvaćeni tim otkazom, iako još nije istekao rok propisan za te preglede).

3.5.2. Organizacija održavanja Organizacija održavanja se deli na:

Linijsku strukturu – dva ili više serijski vezanih mesta održavanja. Koristi se za složene tehničke sisteme, koji se proizvode pojedinačno ili u sasvim malim serijama, a koriste u specifičnim radnim uslovima. Najjednostavnija organizacija sistema održavanja.

Slika 3.14. Linijska struktura

Hijerarhijska struktura – svaki viši nivo opslužuje jedan ili više niših

nivoa. Koristi se za tehničke sisteme koji se proizvode u većim serijama ili grupama.

Slika 3.15. Hijerarhijska struktura

Kombinovani način prethodna dva načina.

55

3.5.3. Tehnologija održavanja Tehnologija održavanje određuje kako se sprovode postupci održavanja, na koji način, kojim alatom, po kom redosledu, kako se proverava kvalitet izvršenog održavanja i slično. Postupci održavanja predstavljaju aktivnosti i operacije koje treba sprovesti da bi se sistem iz stanja u otkazu vratio u stanje u radu. Postupci održavanja se dele na:

Osnovno održavanje, Nadzor, Pregled stanja – bez rasklapanja i sa potpunim ili delimičnim

rasklapanjem, Popravke i Inovacije – poboljšanje tehničkog sistema.

Slika 3.16. Postupci održavanja

3.5.4. Projektovanje sistema održavanja Projektovanje sistema održavanja predstavlja definisanje sistema održavanja u svim bitnim elementima i detaljima, posebno sa stanovišta koncepcije, organizacije i tehnologije, uključujući i elemente logističke podrške (kapaciteti, snabdevanje, radna snaga, finansijski potencijali, informacioni sistem i sistem upravljanja). 3.6. Logistika i integralna logistička podrška Da bi jedan tehnički sistem uspešno izvršavao svoje zadatke i ispunjavao postavljenu funkciju cilja, nužno je da se obezbede mnogi uslovi, odnosno elementi podrške, kao što su: pogonski materijal, sredstva transporta i komunikacija, sistem održavanja i rezervni delovi, a takođe i rukovaoci, uputstva za rukovanje i održavanje, obrtna sredstva, itd.

56

Obezbeđivanje ovih elemenata podrške je veoma složen i odgovoran zadatak, visokog stepena značaja, pa se ovoj problematici poslednjih godina poklanja posebna pažnja. Sve napred navedeno je neposredni zadatak Logistike, discipline tehničkih nauka koja se bavi izučavanjem elemenata podrške tehničkim sistemima. Za Logistiku je vezan i pojam Integralna logistička podrška ili skraćeno ILP (engleski Integrated Logistic Support – ILS). Ovim pojmom se označava skup elemenata nužnih za propisno funkcionisanje tehničkih sistema. U širem prilazu ovaj pojam se koristi za opis odgovarajućeg naučno zasnovanog prilaza upravljanju (menadžmentu) sistemima, pomoću koga treba da se obezbedi:

- blagovremeno definisanje (određenje) svih elemenata koje treba obezbediti da bi jedan tehnički sistem (postrojenje ili mašina) izvršavao svoju funkciju na propisani ili zahtevani način,

- razvoj, odnosno projektovanje potrebnih elemenata podrške, - proizvodnja i nabavka, odnosno fizičko obezbeđenje potrebnih

elemenata podrške, i - rad tehničkog sistema sa potrebnim elementima podrške, tako da

se obezbedi izvršavanje funkcije cilja uz što manje troškove. Integralna logistička podrška nije samo pojam koji karakteriše određeno stanje ili područje, već i tehnologija, odnosno skup aktivnosti koje treba preduzimati u pojedinim fazama životnog ciklusa tehničkog sistema, kako bi on u eksploataciji bio dobro podržavan, odnosno kako bi se obezbedili svi elementi potrebni za njegovo propisno funkcionisanje i ispunjavanje zadate funkcije cilja. Otuda su pojmovi Logistika i Integralna logistička podrška u suštini sinonimi. Sadržaj Logistike se može okvirno sagledati iz pojednostavljene sheme na slici 3.17.

Slika 3.17. Logistika – elementi Do sada Logistika je najviše primenjivana za rešavanje problema podrške vojnim sistemima, a posebno sistemima vojne tehnike, pa je i u literaturi najviše obrađivana sa ovog stanovišta. Prema Webster’s New Universal

LOGISTIKA Softverska podrška

Alati, Uređaji, Oprema

Transport, Manipulacije

Zgrade, Radionice, Skladišta

Sistem snabdevanja

Sistem održavanja

Dokumentacija, Informacioni sistem

Radna snaga, Sistem obuke

57

Dictionary (New York, 1977.), ’’Logistika je deo vojne nauke koji se bavi pokretima, snabdevanjem i zbrinjavanjem trupa’’. Postoji više vrsta definicija Logistike:

1. Američko društvo inženjera logistike: Logistika je veština i nauka poslovnog upravljanja (me-nadžmenta), inženjerstva i drugih aktivnosti koje se odnose na definisanje zahteva, projektovanje, snabdevanje i održavanje tehničkih sistema, tako da se obezbedi ostvarivanje postavljenih ciljeva i planova, odnosno njihovo propisno funkcionisanje.

2. Nemačka asocijacija inženjera: Logistika je integracija svih planskih i upravljačkih akcija u procesu razvoja (nastajanja) i distribucije jednog proizvoda, uključujući i odgovarajuće tokove materijala, posmatrano u datim ograničenjima i pod datim uslovima, kao što su termini, količine, zalihe, kapaciteti radne snage i pogonskih sredstava, trajanje proizvodnog procesa, opterećenost mašina i alata i drugi parametri ekonomskog ili tehnološkog karaktera.

3.7. Modeliranje i optimizacija sistema održavanja Održavanje tehničkih sistema može da se realizuje u više varijanata, po više strategija, sa većim ili manjim razlikama u osnovnim obeležjima pojedinih rešenja. Čim postoji više varijanata, postavlja se pitanje koju izabrati, koja je najbolja. Odgovor na ovo pitanje u načelu nije lako, tako da kod izbora strategije održavanja treba voditi računa o sledeća dva krupna razloga:

Svaka varijanta strategije održavanja izaziva određene efekte, određenu gotovost, troškove i druge karakteristike sistema održavanja, stoga izlazne karakteristike sistema za svaku varijantu treba izraziti jasno i kvantitativno.

Upoređivanje različitih varijanti strategije predstavlja višekriterijumski problem (gotovost, troškovi, itd.), koji se uspešno rešava samo ako su jasno određeni svi važni zahtevi i ograničenja, odnosno funkcija cilja sistema koji se posmatra.

Izbor optimuma za definisane kriterijume i za definisana ograničenja predstavlja neposredni zadatak optimizacije. Nije dovoljno odrediti optimalnu strategiju, već je potrebno objasniti za koje kriterijume i koja ograničenja je to rešenje najbolje i na osnovu čega je ocena doneta. 3.7.1. Metode optimizacije Optimizacija sistema održavanja se može vršiti na različite načine. Optimizira se model pojednostavljene šeme procesa, a ne fizička suština održavanja, kao stohastičkog procesa. Analiza i optimizacija sistema održavanja se može vršiti pomoću:

Matematičkih modela, Empirijsko-heurističkih metoda.

58

Analiza i optimizacija sistema održavanja pomoću matematičkih modela:

Pruža mogućnosti da se tehnički sistem posmatra kao celina, kao entitet, pa se simulacionim ili drugim tehnikama omogućava definisanje uticaja svih promenljivih parametara.

Omogućava upoređenje više mogućih varijanti. Olakšava otkrivanje veza između pojedinih uticajnih parametara koje

nisu ranije zapažene ili koje se ne mogu ustanoviti verbalnim i iskustvenim metodama.

Ukazuje na podatke koje treba obezbediti da bi se sprovele potrebne analize.

Olakšava predviđanja budućih stanja ili događaja, uz procene rizika ili granica poverenja.

Empirijsko-heurističke metode:

Uključuju činioce koji ne mogu da se uključe u matematički model, koji ne mogu da se analitički jednoznačno povežu sa drugim činiocima.

Omogućuju analizu subjektivnih i drugih činilaca koje se ne mogu opisati analitički.

Obezbeđuju iskazivanje iskustva i kreativnosti u ekspertnim sistemima. Postupak optimizacije zahteva da se definišu:

Kriterijumi prema kojima treba odabrati najbolje, odnosno optimalno rešenje i

Bitna ograničenja o kojima treba voditi računa. Koje je rešenje optimalno:

Optimalno je ono rešenje koje daje najmanje troškove održavanja i Optimalno je ono rešenje koje pruža najveću gotovost tehničkog

sistema. 3.7.2. Modeli održavanja Modeli održavanja se dele na modele preventivnog i na modele korektivnog održavanja, kao i na modele koji predstavljaju kombinaciju ove dve vrste. Modeli preventivnog održavanja najčešće se zasnivaju na kriterijumu troškova, a manje na kriterijumu gotovosti. Kriterijum optimizacije na osnovu koga se vrši izbor najbolje varijante strategije održavanja se iskazuje kao:

Minimum troškova, do koga se dolazi upoređivanjem neposrednih i posrednih troškova koji se stvaraju različitim koncepcijama održavanja;

Maksimum profita, ili drugih pokazatelja poslovanja, do koga se dolazi upoređenjem ekonomskih efekata, razlike dobijenog i utošenog za različite koncepcije održavanja.

59

3.8. Karakteristike sistema održavanja

3.8.1. Osnovne karakteristike sistema održavanja

Karakteristike sistema održavanja predstavljaju veličine ili obeležja pomoću kojih se može opisati ili bliže odrediti sistem održavanja. Dele se na:

Raspoloživost, Gotovost i Pogodnost održavanja.

Slika 3.18. Karakteristike sistema održavanja Raspoloživost predstavlja verovatnoću da će sistem u bilo kom trenutku vremena biti u stanju da ispravno radi ili da se uključi u rad. Razlikujemo dva slučaja uključivanja u rad: ako se sistem koristio i ako je bio u skladištu. Ako se sistem nalazi na korištenju, njegovo uključivanje nije praćeno dodatnom neizvesnošću; a ako se nalazi u skladištu, njegovo stanje nije poznato, pa postoji neizvesnost da li će moći da se uključi u rad ili ne. Gotovost predstavlja odnos vremena stanja u radu i ukupnog vremena korištenja, ukoliko se sistem nije nalazio u skladištu. Gotovost predstavlja zbirnu meru kvaliteta sistema u pogledu održavanja i pouzdanosti. Gotovost je slučajnog karaktera. Gotovost se definiše kao:

KARAKTERISTIKE SISTEMA ODRŽAVANJA

RASPOLOŽIVOST GOTOVOST POGODNOST ODRŽAVANJA

OSNOVNE KARAKTERISTIKE

POMOĆNE KARAKTERISTIKE

- Vreme korektivnog održavanja (srednje, medijalno, maksimalno, odnosno za 95% verovatnoće, i dr.),

- Vreme preventivnog održavanja (srednje, medijalno, maksimalno, odnosno za 95% verovatnoće, i dr.),

- Srednje aktivno vreme održavanja,

- Srednje vreme između (preventivnih) postupaka održavanja,

- Srednje vreme između preventivnih zamena,

- Intenzitet održavanja,

- Broj časova (ili čovek-časova) utrošenih na održavanje po jedinici rada sistema koji se održava,

- Troškovi održavanja po jedinici rada sistema koji se održava,

- Troškovi rezervnih delova i potrošnog materijala,

- Troškovi održavanja u celom životnom ciklusu, i dr.

60

∑ ∑∑+

=+

==oiri

ri

or

rrtt

ttt

ttt

)t(G

gde je:

G(t) – funkcija gotovosti do vremena t, tr – vreme u radu (od 0 do n, do vremena t), t0 – vreme u otkazu (od 0 do n, do vremena t), t – ukupno vreme posmatranja.

Unutrašnja gotovost se definiše u odnosu na aktivno vreme održavanja toa (preventivno topa i toka korektivno):

oar

ru tt

t)t(G

+=

Ostvarena gotovost, pored vremena aktivnog održavanja obuhvata i vreme čekanja, i to vezano za rezervne delove:

ocoar

ro ttt

t)t(G

++=

Verovatnoća da će sistem pozitivno odgovoriti na poziv za uključenje u rad:

N)t(N

)t(A u=

gde je:

A(t) – funkcija raspoloživosti, Nu(t) – broj pozitivnih odziva za uključenje u rad, do vremena t, N – ukupan broj poziva za uključenje u rad, do vremena t.

Međutim, najbolje je gotovost definisati (odrediti) preko vremenske slike stanja koja je data na slici 3.19.

θ1

t0

tr1 tr21to 2to tr3 tr4

Slika 3.19. Vremenska slika stanja: tri - vreme funkcionisanja (raspoloživo vreme – vreme u radu), toi - vreme zastoja (neraspoloživo vreme – vreme u otkazu),

θi - vreme planiranih zastoja (održavanja).

61

Pogodnost održavanja predstavlja verovatnoću, da će se potrebni postupci održavanja obaviti do određenog vremena, pod određenim uslovima. Pogodnost se izražava kao:

( )∫=t

000o dttf)t(P

gde je: t0 - vreme trajanja postupka održavanja, f(t0) - funkcija gustine verovatnoće ovog vremena.

Slika 3.20. Funkcija pogodnosti održavanja Funkcija pogodnosti održavanja ima isti smisao kao funkcija nepouzdanosti u teoriji pouzdanosti (slika 3.20.). Funkcija pogodnosti održavanja, kao i svaka funkcija verovatnoće, predstavlja monotono rastuću funkciju. Funkcija pogodnosti održavanja može da se definiše za ceo sistem ili za pojedine sisteme, čak i za pojedine postupke održavanja. Za interpretaciju empirijske raspodele funkcije pogodnosti održavanja se koristi Log-normalna i Vejbulova raspodela. Log-normalna raspodela je pogodna za one slučajeve kada su postupci održavanja praćeni dužim čekanjima, bez obzira na vrstu čekanja i na mesto odakle potiču. Vejbulova raspodela je pogodna kada nema dužih čekanja, odnosno kada je ukupno vreme trajanja postupka održavanja jednako aktivnom vremenu održavanja. Pogodnost održavanja kao skup konstrukcijskih karakteristika koje utiču na vreme otklanjanja otkaza ili na vreme obavljanja drugih postupaka održavanja, predstavlja unutrašnje svojstvo posmatranog tehničkog sistema, usled toga se zove konstrukcijska pogodnost održavanja ili popravljivost. Konstrukcijska pogodnost održavanja jednog tehničkog sistema neposredno utiče na sve elemente njegovog održavanja, naročito na primenjenu tehnologiju.

NEPOUZDANOST

POUZDANOST

POGODNOST ODRŽAVANJA

1 1

VREME RADA DO POJAVE OTKAZA

VREME TRAJANJA POSTUPKA ODRŽAVANJA

62

Na konstrukcijsku pogodnost održavanja utiču sledeći faktori:

Unifikacija, Standardizacija, Dijagnostika, Tehnologičnost, Alati i oprema i Manipulativnost.

Visoki stepen standardizacije i unifikacije daju veću gotovost. Dijagnostika, kao tehnologija identifikacije i lociranja nastalog otkaza, odnosno segment koji služi za prepoznavanja stanja koje traže postupci održavanja. Tehnologičnost ili tehnološka prilagođenost tehničkog sistema održavanju predstavlja pristupačnost mestima na kojima je potrebno nešto podešavati ili raditi, stepen složenosti operacija rasklapanja ili sklapanja. Alati i oprema imaju veliki uticaj na kvalitet procesa održavanja. Manipulativnost se odnosi na konstrukcijske karakteristike tehničkog sistema koje omogućavaju njegov transport i prenošenje sa mesta rada do mesta održavanja. 3.8.2. Pomoćne karakteristike Pomoćne karakteristike pomoću kojih se opisuje sistem održavanja ili njegova svojstva su:

Srednje vreme korektivnog održavanja τok i srednje vreme preventivnog održavanja τop. Za korektivno vreme se može reći i vreme popravke, MTTR (Mean Time To Repair). Vreme održavanja predstavlja slučajnu promenljivu veličinu, koja se karakteriše nekim zakonom raspodele, odnosno nekom funkcijom gustine. Srednje vreme trajanja postupaka održavanja predstavlja matematičko očekivanje posmatrane slučajno promenljive ili aritmetičku srednju vrednost svih njenih pojedinih realizacija. Srednje vreme korektivnog održavanja se izražava kao:

∫∞

=0

okokok dt)t(fτ

preko gustine vremena korektivnog održavanja ili preko n pojedinačnih realizacija vremena korektivnog održavanja, kao:

ntoki

okΣ

τ = .

Medijana aktivnog vremena održavanja Mtoa, koja se obično posebno izražava za korektivno a posebno za preventivno održavanje, mada bitno ređe. Medijana predstavlja vrednost slučajne promenljive koja površinu ispod funkcije gustine vremena održavanja deli na dva jednaka dela, tako da svaka realizacija ispod vrednosti medijane ima verovatnoću 50%, kao i deo iznad. Može se predstaviti kao:

∫∫∞

==toak

toak

Moakoak

M

0oakoak dt)t(f5.0dt)t(f .

63

Kod normalnog zakona raspodele medijana je isto što i srednja vrednost, odnosno medijana aktivnog vremena održavanja je jednaka srednjem vremenu korektivnog održavanja. Za druge zakone raspodele medijanu treba posebno odrediti. Za log-normalnu raspodelu medijana se računa preko:

[ ]n/)tlog(logantiM oitoa Σ= .

Srednje aktivno vreme održavanja τoa obuhvata samo aktivni rad na

održavanju, isključujući sve logističke, administrativne i druge zastoje. Srednje vreme između održavanja τo - MTBM (Mean Time Between

Maintenance) predstavlja prosečno vreme između svih postupaka održavanja preventivnih i korektivnih. Srednje vreme između održavanja je u načelu jednako srednjem vremenu između otkaza, iako su moguća odstupanja usled kombinovanih otkaza i preventivnih mera.

Srednje vreme između zamene ∆tz – MTBR (Mean Time Between Replacement), koristi se prvenstveno za planiranje potrebnih rezervnih delova.

Intenzitet održavanja ili intenzitet obnavljanja µ, koji u slučaju eksponencijalne raspodele predstavlja recipročnu vrednost srednjeg vremena održavanja mo :

oao /1m/1 τµ == .

Broj časova održavanja po jedinici rada tehničkog sistema. Koristi se za

opisivanje ukupnog napora koj treba uložiti u postupke održavanja.

64

V 3.9. Pouzdanost tehničkih sistema kao njegova karakteristika Pouzdan je onaj sistem koja izvršava svoju funkciju bez kvara – otkaza. Pouzdanost je verovatnoća, na određenom nivou poverenja, da će sistem uspešno obaviti funkciju za koju je namenjen, bez otkaza i unutar specifikovanih granica performansi, uzimajući u obzir prethodno vreme korištenja sistema, u toku specifikovanog vremena trajanja zadatka. 3.9.1. Pouzdanost Sistem je celina sastavljena iz delova. Element je sastavni deo neke celine. Prema rečniku EOQC, element se definiše kao: deo, sklop, podsistem ili sistem koji može biti pojedinačno razmatran ili odvojeno ispitivan ili testiran. Rečenica koja je pronađena na glinenoj pločici u arhivama firme “Sinovi Murasu” iz Nippura u Indiji, koja datira iz trideset pete godine vladavine Artaxeresa I, 429. godine pre nove ere, jasno govori o tome koliko je pojam pouzdanosti star i glasi: “Što se tiče zlatnog prstena sa smaragdom, mi garantujemo da sledećih dvadeset godina smaragd neće ispasti iz zlatnog prstena. Ako bi smaragd ispao iz zlatnog prstena pre nego što prođe dvadeset godina, mi ćemo isplatiti Bel-Nadimu-Shumu odštetu od deset mana u srebru”. “Pouzdanost je verovatnoća, na određenom nivou poverenja, da će sistem (mašina) uspešno obaviti funkciju za koju je namenjen, bez otkaza i unutar specifikovanih granica performansi, uzmajući u obzir prethodno vreme korištenja sistema, u toku specifikovanog vremena trajanja zadatka, kada se koristi na propisani način i u svrhu za koju je namenjen, pod specifikovanim nivoima opterećenja”. “Pouzdanost je verovatnoća da će sistem uspešno vršiti funkciju kriterijuma u projektovanom vremenu rada i datim uslovima okoline.” “Pouzdanost je sposobnost tehničkog sistema da izvršava zahtevanu funkciju, pod datim uslovima i u datom intervalu vremena. ” “Pouzdanost je sposobnost sredstva da izvršava zahtevane funkcije u određenim uslovima za određeni period vremena. Pouzdanost sredstava za rad je merilo o tome kako je često moguće očekivati kvar sredstva u određenim uslovima eksploatacije.”

65

Pouzdanost se može definisati na više načina, a suština je da pouzdanost predstavlja verovatnoću da će sistem uspešno obaviti zadatu funkciju, bez otkaza. Pouzdanost je veoma složen pojam, i predstavlja jednu od najvažnijih karakteristika sistema. Da bismo odredili parametre pouzdanosti, potrebno je dobro poznavanje sistema. Pouzdanost bitno zavisi od stohastičkih procesa, tako da se odabir njenih pokazatelja vrši na osnovu verovatnoće pojave nekog događaja. Izbor pokazatelja pouzdanosti se vrši po diferencijalnoj i integralnoj šemi. U diferencijalnoj šemi se prvo rešava kakva svojstva treba da imaju pokazatelji pouzdanosti, a potom prema određenim normama se ustanovljavaju konkretni pokazatelji. U integralnoj šemi, ustanovljava se spisak svih mogućih pokazatelja pouzdanosti, bez njihovog razlikovanja po svojstvima. Optimalno rešenje se dobija isključenjem pokazatelja, koji nisu podložni normiranju, a prema izabranim kriterijumima. Za svaku šemu se formira mnoštvo alternativnih varijanti rešenja za ocenu svake varijante i izbora najboljeg rešenja. Otkaz ili kvar je prestanak sposobnosti elementa da obavlja svoju funkciju. Otkaz jednog elementa ne mora istovremeno da predstavlja otkaz sistema, ako je element na kojem se kvar dogodio perifernog značaja, ako je element od vitalnog značaja, onda je njegov otkaz i otkaz sistema. Jedan od najznačajnih pokazatelja pouzdanosti je učestanost otkaza, koja se najčešće definiše kao očekivani broj otkaza u određenom vremenskom intervalu. Kod velikog broja tehničkih sistema, kriva raspodele učestanosti otkaza izgleda kao na slici 3.21.

Slika 3.21. Raspodela učestanosti otkaza u toku veka trajanja sistema;

Kriva kade – hipotetički prikaz kretanja stope kvarova u vremenu (The Bathub curve), prikazuje tri perioda u eksploataciji tehničkog sistema:

- I faza – Razrada (dečije bolesti), opadanje stope kvarova (Infant mortality); - II faza – Normalni rad, niska konstantna vrednost stope kvarova (Normal life (useful

life)); - III faza – Kraj životnog veka, porast stope kvarova tj. povećana frekvencija kvarova

zbog dotrajalaosti tehničkog sistema (End of life wear-out).

66

Kriva raspodele učestanosti otkaza je “kada” kriva. U skladu sa krivom koja je predstavljena na gornjoj slici, jasno je da obično figurira visok broj otkaza inicijalno kada mašina otpočinje svoj životni vek. Stopa otkaza opada posle ovog inicijalnog perioda. Kako se mašina približava kraju životnog veka, kriva ulazi u period istrošenosti sistema u kojem stopa otkaza raste. Prvi period je period ranih neispravnosti, a otkazi nastaju usled grešaka u projektovanju, konstruisanju i puštanju sistema u rad i kontrolisanju. Obično se otkazi brzo otklanjaju. Drugi period je period normalne eksploatacije, u kome je učestanost otkaza približno konstantna. Sistem je uhodan i izvršava zadatu funkciju. Treći period je period starenja, u kome učestanost otkaza raste, u kome treba doneti odluku da li je sistem potrebno zameniti novim ili ga remontovati. Troškovi životnog veka opreme slede trend koji je sličan obliku krive “kade”. Postoje i delimični otkazi:

Sistem može da funkcioniše iako ima neispravan element, ali sa pogoršanim izlaznim karakteristikama – smanjen kapacitet, smanjena tačnost proizvoda, manja brzina.

Postoji povećana verovatnoća nastupanja većih nepoželjnih posledica - u vidu kvarova, havarija.

Štetno dejstvo na druge elemente sistema ili na okolinu prelazi prihvatljive granice – povećano habanje, povećana potrošnja goriva.

U toku rada sistema njihovi elementi su izloženi postepenom slabljenju. Ovo slabljenje se ogleda i u promeni određenih parametara, a neispravnost nastupa u onom momentu kada jedan od parametara dostigne dozvoljenu granicu. Dovoljno je da bar jedan od elemenata dostigne vrednost dopuštene granice, da se smatra da je nastupila neispravnost elementa. Delimični kvarovi se dele u dve grupe, prema postupku u slučaju pojave:

Prvu grupu čine oni koji se mogu tolerisati bez prekida rada mašine, pri čemu se otklanjaju pri sledećem pogodnom zastoju;

Drugu grupu čine oni kod kojih se rad prekida i delimični kvar se odmah otklanja.

Otkazi se dele na:

Prema karakteru izmene karakterističnog parametra do momenta nastanka otkaza:

- Iznenadni, - Postepeni.

Prema vezi sa drugim elementima: - Nezavisni, - Zavisni.

Prema mogućnosti rada posle nastanka otkaza: - Potpuni, - Delimični.

Prema načinu otklanjanja: - Postojani, - Koji se otklanja sam od sebe.

67

Prema načinu ispoljavanja: - Očigledni, - Prikriveni.

Prema uzroku nastanka: - Konstrukcioni – greške konstruktora, - Tehnološki – greške pri izradi, - Eksploatacioni – nepravilno rukovanje ili vanredni uslovi eksploatacije.

Prema prirodi nastanka: - Prirodni, - Veštački.

Prema vremenu nastanka: - Otkaz u vreme uhodavanja mašine, - Otkaz u periodu normalne eksploatacije, - Otkazi pri kraju veka mašine.

Pouzdanost (verovatnoća rada bez otkaza) se dobija eksperimentom koji se vrši nad N jednakih elemenata, gde će pod istim uslovima, posle vremena t u otkazu biti N1 elemenata, a N2 je još u radu, gde su:

12 NNN −=

N)t(N

N)t(NN

)t(R 21 =−

=

N)t(N

)t(F 1=

,1N

)t(NN

)t(NN)t(F)t(R 11 =+

−=+

gde su:

R(t) – pouzdanost, F(t) – verovatnoća otkaza.

Gustina raspodele (gustina verovatnoće pojave otkaza), definiše se izrazom:

dt)t(dF)t(f =

i predstavlja verovatnoću otkaza u jedinici vremena,

Nt)t(N

)t(f 1⋅

=∆

gde je t je širina vremenskog intervala. Intenzivnost otkaza, primenjuje se za nepopravljive elemente i definiše se izrazom:

68

)t(Nt)tt(N)t(N

)t(R)t(f)t(

2

22⋅

+−==

∆∆

λ i .)t(R)t(f)t( =λ

Srednje vreme u radu je aritmetička sredina vremena rada do zastoja i određuje se:

n

tt

ni

1ii

sr

∑=

==τ

gde je:

ti – vreme u radu, odnosno vreme između dva zastoja, a n – broj intervala kada je sistem u radu. Srednje vreme otkaza predstavlja prosečno trajanje otkaza, u nekom dužem periodu za neki sistem:

n

ni

1ii

sr

∑=

==τ

τ

gde je:

τi – bilo koje vreme u otkazu. Gotovost predstavlja verovatnoću da će sistem u bilo kom trenutku biti u stanju da se odazove na poziv da izvrši svoju zadatu funkciju cilja. Raspoloživost predstavlja verovatnoću da će sistem u bilo kom trenutku biti u stanju da se odazove na poziv da izvrši zadatu funkciju cilja. Razlikuje se od gotovosti po tome što raspoloživost podrazumeva i mogućnost da je sistem u skladištu. Pogodnost održavanja predstavlja kumulativnu funkciju verovatnoće vremena trajanja postupaka održavanja. To je verovatnoća da će se određeni neophodni postupci održvanja jednog sistema izvršiti do određenog vremena, pod određenim uslovima. Definiše se i kao sposobnost sistema da pod određenim uslovima upotrebe, zadrži ili povrati stanje u kojem može vršiti zahtevane funkcije, kada se održavanje vrši pod određenim uslovima i uz upotrebu propisanih procedura i sredstava. Svaki sistem ima mnoštvo osobina i svojstava i hijerarhijska struktura može biti pogodna za razmatranje istih. Na slici 3.22 je dat primer jedne hijerarhijske strukture.

69

Slika 3.22. Hijerarhijska struktura nivoa razmatranja svojstava sistema (mašina) Nulti nivo podrazumeva sva svojstva sistema potrebna da bi sistem ispunio zadatu funkciju cilja. Prvi nivo čine ekonomičnost i bezbednost. Drugi nivo obuhvata koristnost i sigurnost. Korisnost predstavlja sposobnost da sistem ispunjava zadatu funkciju eksploatacione pokazatelje u zadatim granicama, a preko vremena rada, koji odgovaraju zadatim režimima i uslovima korištenja, tehničkog opsluživanja, remonta, čuvanja i transporta. Sigurnost se posmatra u skladu sa određenim vremenskim intervalima, režimima i uslovima eksploatacije. Treći nivo se odnosi na rad bez otkaza, dugovečnost, remontnu pogodnost i očuvanost. Rad bez otkaza znači da sistem bez otkaza ispunjava zadatu funkciju. Dugovečnost podrazumeva osobinu sistema da sačuva radnu sposobnost do pojave graničnog stanja, ustanovljenog pri projektovanju sistema tehničkog opsluživanja i remonta. Remontna pogodnost je sposobnost sistema da zadrži ili povrati stanje u kojem se može vršiti zadata funkcija. Sačuvanost podrazumeva očuvanje eksploatacionih pokazatelja u toku i posle čuvanja ili transporta, na osnovu tehničke dokumentacije. Sačuvanost se odnosi na suprostavljanje konstrukcije promenama pod uticajem vlažnosti, atmosferskog pritiska, zračenja, zagađenosti atmosfere, temperature i sopstvene mase pri skladištenju i čuvanju. Četvrti nivo razmatranja odnosi se na sledeća svojstva: otpornost na lomljenje, habanje i koroziju; stabilnost fizičko-hemijskih svojstava konstrukcionih materijala; stabilnost radnih procesa u agregatima i sistemima. Postoje brojni drugi uticajni faktori kao što su: kvalitet sistema, starosna struktura, način održavanja, opremljenost radionica potrebnom opremom i rezervnim delovima, uslovi radne sredine u kojoj sistem radi, obučenost rukovalaca, kvalitet dnevnih pregleda, kvalitet servisa, kvalitet goriva i maziva, kvalitet i mogućnost nabavke rezervnih delova, materijalne mogućnosti radne organizacije i stimulisanost radne snage. Veliki je broj parametara koji utiču na pouzdanost, i oni su promenljivi. Stoga je uputno koristiti statistiku, na osnovu čijih hipoteza, zaključaka, događaja i statističkih elemenata se mogu prognozirati parametri pouzdanosti.

70

3.10. Tehnička dijagnostika Važan deo tehnologije održavanja je tehnička dijagnostika. Reč diagnoza vezuje se za medicinu i označava utvrđivanje od čega bolesnik boluje. Isto to znači i u tehnici. Utvrđivanje stanja sistema je jedan od ključnih problema u procesu njenog održavanja. Potrebno je pratiti promenu stanja pojedinih parametara sklopova i elemenata koji vremenom dovode do slabljenja, a ako se ništa ne preduzima i do kvara, odnosno prekida rada. Takođe je urgentno da se u slučaju iznenadnog kvara otkrije šta je uzrok, u čemu je kvar i kako ga treba otkloniti. Klasično, ovi problemi rešavaju se na osnovu iskustva i znanja pojedinih majstora, inženjera koji imaju dara da bez primene savremenih dijagnostičkih sredstava otkriju "u čemu je stvar". I pored toga što će u daljem tekstu biti reči o primenjenim sredstvima dijagnostike, ovih eksperata se ne treba odreći. Oni u mnogim slučajevima ostaju nezamenjivi u rešavanju pojedinih problema, na mestima u sistemu na kojima rade dugi niz godina. Jedna savremena naučna disciplina, stvaranje veštačke inteligencije nastoji da se ova ekspertska znanja pojedinaca automatizuju i stave na raspolaganje stručnjacima koji inače ovakve sposobnosti ne poseduju. Dakle, i pored napretka savremenih sredstava tehničke dijagnostike uvek će biti dragocena znanja eksperata, koji mogu bez posebnih sredstava da pokažu u čemu je problem. Ipak se u ovom slučaju individualne ekspertske dijagnostike, postavlja pitanje verodostojnosti postavljene dijagnoze. Dijagnoza mora biti postavljena tačno, što podrazumeva najčešće kombinaciju ocene eksperta i primenu tehničkih sredstava dijagnostike. Dijagnoza je prva faza u svakom postupku održavanja. Dijagnoza može da se uradi na dva različita nivoa:

niži, prvi nivo je utvrđivanje da je sistem u otkazu i šta je u kvaru, što treba popraviti;

viši nivo, osim rečenog za prethodni nivo zahteva i utvrđivanje uzroka nastanka neispravnosti.

Dijagnostika kao pojam, prvi put se javlja u medicinskim naukama i to u vrlo širokom značenju. Inače, reč dijagnostika potiče od grčke reči diagnosis koja označava prepoznavanje, zaključivanje, procenjivanje, ocenjivanje. Definišući dalje pojam tehničke dijagnostike, može se zaključiti da je to nauka koja se bavi prepoznavanjem tehničkog stanja datog sistema, sa određenom tačnošću i u određenom vremenskom intervalu. Tehničkom dijagnostikom se vrši provera ispravnosti tehničkog stanja sistema, provera radne sposobnosti tehničkog sistema, provera funkcionalnosti i istraživanje otkaza (mesto, oblik i uzrok otkaza). Sve kontrole sa dijagnostičkog aspekta se mogu podeliti na kontrole u cilju:

održavanja radnog stanja, utvrđivanja radnog stanja i kontrole stanja.

U specifičnim slučajevima, dijagnostičke kontrole mogu biti:

71

periodična ispitivanja određenih sistema i ispitivanje mikroklime u radnim prostorijama, buke i vibracija i dr.

Uzajamno povezani parametri koji određuju tehničko stanje sistema su pouzdanost i dijagnostika, što je definisano na slici 3.23. Ciljevi svakog programa održavanja su sledeći:

Eliminacija kvarova. Česta je situacija da havarijski kvar izaziva značajna prateća oštećenja na sistemu, čime se značajno uvećavaju troškovi popravke. Potpuna eliminacija kvarova trenutno nije moguća u praksi, međutim, ovom cilju se može približiti sistematičnim pristupom u održavanju.

Ostvarivanje mogućnosti predviđanja i tačnog planiranja potreba za održavanjem. Ovo uključuje minimiziranje inventara rezervnih delova i značajno umanjenje prekovremenog rada. U idealnom slučaju, popravke sistema se planiraju za period planskog zastoja postrojenja.

Povećanje pogonske spremnosti postrojenja, tako što bi se značajno umanjila šansa pojave otkaza tokom rada, kao i održavanje operativnog kapaciteta sistema pomoću smanjenja perioda zastoja kritičnih delova sistema. U idealnom slučaju, radno stanje svih sistema bi bilo poznato i dokumentovano.

Obezbeđivanje predvidivog i razumnog radnog vremena za osoblje angažovano na održavanju.

Slika 3.23. Dijagnostika tehničkog stanja sistema

72

Okosnicu tog pristupa čini tehnička dijagnostika sa svojim metodama. Kako bi se dobila predstava o savremenim programima održavanja baziranim na tehničkoj dijagnostici, neophodno je detaljnije sagledati istorijska iskustva. Najraniji tip održavanja je bio rad do otkaza, što je podrazumevalo rad sistema do pojave kvara koji bi je zaustavio. Ovakav pristup je očigledno skup, s tim da najveći deo troškova nastaje zbog nepredvidivog stanja sistema. Postupno se došlo do ideje o periodičnom preventivnom održavanju, što je obuhvatalo demontažu i remont u redovnim intervalima. Po ovoj teoriji, sistem će se manje kvariti u radu, ukoliko se remontuje. Preventivno održavanje je egzistiralo dug period vremena, ali je postalo izuzetno zastupljeno početkom osamdesetih godina prošlog veka. Nesmetan rad sistema nije prekidan prema teoriji "popravi je ako nije pokvarena". Najnovija saznanja u oblasti održavanja su nazvana "pro-aktivna" i obuhvataju tehniku takozvane "analize osnovnog uzroka otkaza" po kojoj je neophodno otkriti i otkloniti osnovni uzrok otkaza mašine. Godine 1991. urađena je međunarodna analiza većine tipova industrijskih postrojenja i otkriveno je da su sve navedene tehnike održavanja u primeni i to u sledećem obimu:

Više od polovine časova održavanja je potrošeno na reaktivan način, vršeći hitne popravke u neplanskom periodu.

Manje od 10% sati na održavanju je potrošeno na preventivno održavanje,

Manje od 40% aktivnosti na održavanju je planskog karaktera i Izuzetno malo vremena je potrošeno na aktivne tehnike, između ostalog

i tehnike dijagnostičkih metoda. Na osnovu ovih podataka može se videti da postupci održavanja još uvek nisu sistemski došli do poslednjeg kvartala 20. veka, a kamoli ušli u 21. vek. Razumno je da savremeni program održavanja obuhvati elemente svih ovih tehnika, a razlog za to je, između ostalog, i ekonomske prirode. Tehnička dijagnostika se primenjuje pri određivanju:

1. Radnog stanja, Mere se radni parametri koje su definisali proizvođači mašine i

koji se moraju održavati u određenim granicama (pritisak, temperatura, protok, zazor);

2. Stepena oštećenja, Pomoću određenih postupaka dijagnostike utvrđuje se koliko je

oštećenje prouzrokovano radom mašine; 3. Pouzdanosti i efektivnosti,

Utvrđuje se da li je zadovoljena radna sposobnost i sigurnost od otkaza; ispitujući pouzdanost utvrđuje se i prognoza preostalog korišćenja sistema;

4. Prognoze preostalog korišćenja, i 5. Kvaliteta proizvodnje (eksploatacije) i održavanja.

73

Za primenu mera tehničke dijagnostike na raspologanju su načelno dva oblika:

1. Stalna ili permanentna dijagnoza (on-line): - Dijagnostički uređaji su direktno ugrađeni u samu mašinu, - Na osnovu dobijenih parametara kontrolišu stanje najvažnijih

sklopova za vreme njegovog rada, - Trenutna analiza, - Prekid rada sistema zbog dijagnostikovanja nije potreban.

2. Periodična dijagnoza (off-line): - Mere dijagnostike se primenjuju posle određenog vremena rada

sistema ili posle propisanih izvršenih radova, - Mašina se može isključiti iz procesa rada.

Sve dijagnostičke kontrole mogu se podeliti na kontrole radi:

- Utvrđivanja radnog stanja, - Održavanja radnog stanja, - Kontrole stanja.

Utvrđivanje radnog stanja – ostvaruje se primenom odgovarajućih instrumenata ali i na osnovu čulnih opažanja (donosi se ocena stanja). Utvrđivanje radnog stanja podrazumeva prethodno definisane kriterijume dozvoljenog i nedozvoljenog stanja.

Održavanje radnog stanja – podrazumeva se obilazak tehničkog sistema u unapred predviđenom programu. Sagledavanje stanja bez dublje analize i preduzimanja jednostavnijih aktivnosti kako bi se verovatnoća otkaza smanjila. Aktivnosti: čišćenje, dolivanje ulja i maziva, podmazivanje i proveravanje maziva i ulja, čišćenje ili zamena delova sistema za prečišćavanje itd.

Kontrolni pregledi – periodična ispitivanja određenih tehničkih stanja sistema, mikroklime u radnim prostorijama, buke i vibracije i dr. Cilj: da li je primenjenim merama i normativima zaštite na radu obezbeđen bezbedan rad.

Struktura tehničke dijagnostike ima sledeći karakter:

Struktura tehničke dijagnostike

1. Istorijat ponašanja stanja sistema

2. Utvrđivanje trenutnog stanja sistema

3. Anticipacija (prognoza) stanja sistema

4. Periodičnost dijagnostike stanja sistema Slika 3.24. Struktura tehničke dijagnostike

74

3.10.1. Komponente programa održavanja

• Održavanje tipa "rad do otkaza" Održavanje "rad do otkaza" se još naziva i "krizno održavanje" ili "histerično održavanje" i to sa dobrim razlogom. Ovaj oblik je bio dominantan oblik održavanja dug period vremena, a njegovi troškovi su relativno visoki zbog neplanskog zastoja, oštećenja delova sistema i sistema i prekovremenog rada. Kod ovog tipa, menadžment i služba održavanja su pod kontrolom stanja sistema, a stvarno stanje kompletnog sistema se samo naslućuje. Zbog ovoga je praktično nemoguće planirati potrebe održavanja, a najgore je što se ne može predvideti stanje spremnosti ukupnog sistema. "Rad-do-otkaza" treba da bude samo mali deo savremenog programa, pošto u nekim situacijama ima svrhe primeniti ovakav pristup. Primer je postrojenje u kome je angažovan veliki broj sličnih mašina, čija popravka ili zamena nije skupa. Kada se jedna pokvari, angažuje se druga mašina, a proizvodnja ne trpi mnogo.

• Periodično preventivno održavanje U odnosu na "rad do otkaza" učinjen je napredak ka preventivnom održavanju, koji se ponekad naziva i "istorijsko" održavanje. Ovo znači da se analizira istorija svakog sistema, a periodični remonti se planiraju tako da se pre obave statistički očekivane pojave problema. Već dugo vremena je poznato da će većina grupa sličnih sistema (mašina) ispoljiti intenzitet otkaza koji je delimično predvidljiv, pod uslovom da je ostvaren prosek u dugom vremenskom intervalu. Preventivno održavanje obuhvata i takve aktivnosti kao što je zamena maziva i filtera, periodična čišćenja i kontrole itd. Aktivnosti održavanja mogu biti planirane na osnovu kalendarskog vremena, radnih časova sistema (mašine), broja proizvedenih delova i dr. Preventivno održavanje je postalo veoma popularno ranih 1980-ih kada su počeli da se primenjuju mali računari za potrebe planiranja i evidencije poslova održavanja. U studiji preventivnog održavanja (United American Airlines) otkriveno je da se za velike klase rotacionih mašina intenzitet otkaza značajno povećava upravo posle periodičnog remonta – drugim rečima, remont je smanjio pouzdanost mašina. Izgledalo je kao da se mašina vraća na početak ''krive kade'' (slika 3.3.) posle svakog remonta. Ova studija, kao i kasnija posmatranja, pokazala su da periodični remonti izazivaju 20 do 25% otkaza kod startovanja. Oko 10% ovih otkaza pripisano je defektnim novim ležajevima. Očigledno je da preventivno održavanje nije efikasno kod iskorišćenja resursa većine sistema (mašina). Međutim, postoje slučajevi kada se može iskoristiti sa dobrim rezultatima. Primeri su mašine koje ispoljavaju habanje u zavisnosti od vremena upotrebe (npr. drobilice) kao i mašine koje su izložene koroziji (npr. mašine za manipulaciju agresivnim supstancama).

• Prediktivno održavanje Sledeće unapređenje koncepcije održavanje je bio prelaz na prediktivno održavanje, koje je zasnovano na utvrđivanju stanja sistema tokom rada. Ova koncepcija se često kod naziva i održavanje po stanju, tj. na osnovu utvrđenog stanja. Ovakva tehnika je zasnovana na činjenici da će većina elemenata sistema

75

ispoljiti nekakav tip "upozorenja" pre sopstvenog otkaza. Očitavanje ovih simptoma, sa koje nas sistem upozorava, zahteva nekoliko tipova ispitivanja bez razaranja, kao što su analiza ulja, habanje, analiza čestica, analiza vibracija i merenja temperature. Primena ovih tehnika u cilju određivanja stanja sistema rezultuje se u značajno efikasnijem održavanju u odnosu na ranije tipove održavanja. Prediktivno održavanje omogućava menadžmentu da kontroliše sistem i program održavanja. U preduzeću koje koristi prediktivno održavanje, stanje ukupnog sistema je poznato u svakom trenutku, čime se omogućava značajno preciznije planiranje. Ovaj vid održavanja koristi brojne različite discipline, od kojih je najznačajnija periodična analiza vibracija. Već je mnogo puta dokazano da u odnosu na druge tehnike ispitivanja bez razaranja, analiza vibracija pruža najviše informacija o stanju elemenata sistema (mašine). Neke mašine, koje su od ključnog značaja za rad celokupnog postrojenja, mogu biti predmet neprekidnog monitoringa vibracija, što znači da bi postojalo upozorenje, odnosno oglasio bi se alarm čim se vibracije povećaju preko unapred određenog nivoa. Na ovaj način se sprečava brzo širenje kvara i pojava havarijskog otkaza. Analiza ulja i čestica nastalih habanjem su važne komponente savremenih planskih programa, posebno kod kritične ili izuzetno skupe opreme. Termografija je merenje površinske temperature infracrvenom detekcijom i od velike je koristi kod detektovanja problema u elektro instalaciji (prekidači), kao i kod drugih delova sa otežanim pristupom. Analiza krive struje motora je veoma korisna tehnika za detekciju napuklih ili polomljenih šipki rotora, i to tokom rada motora. Takođe, testiranje električnim udarima statora motora se može iskoristiti za detekciju početne faze otkaza izolacije. Osnovna prednost prediktivnog održavanja opreme na različitim sistemima u gasnoj industriji je veća pogonska spremnost zbog veće pouzdanosti opreme. Vremenski trend razvoja otkaza kod sistema se može pažljivo pratiti i na osnovu toga planirati održavanje, a u skladu sa planskim zastojima. Brojne industrije izveštavaju o povećanju produktivnosti za 2 do 10% na osnovu primene prediktivnog održavanja. Slični odnosi povećanja pogonske spremnosti se očekuju sigurno i kod velikih i značajnih sistema u gasnoj industriji. Sledeća korist prediktivnog održavanja su smanjeni troškovi za rezervne delove i radnu snagu. Popravka sistema koja je otkazala tokom rada može da bude i do deset puta skuplja nego predviđena, planska popravka iste. Veliki broj novih sistema (mašina) otkazuje ubrzo posle puštanja u rad zbog otkaza koji se javljaju u periodu uhodavanja ili zbog nepravilne montaže. Prediktivne tehnike se mogu iskoristiti u cilju obezbeđivanja pravilne saosnosti i sveukupnog integriteta instalirane mašine, pri prvom puštanju u rad. Mnoga postrojenja uslovljavaju primopredaju nove instalirane opreme na osnovu potvrde dobijene merenjem vibracija. Prediktivno održavanje umanjuje verovatnoću pojave havarijskog otkaza mašine, čime se unapređuje i zaštita na radu. Postoje brojni primeri povreda na radu, sa smrtnim ishodom, zbog iznenadnih otkaza mašina.

76

• Proaktivno održavanje Poslednja inovacija u oblasti prediktivnog održavanja je takozvano proaktivno održavanje, koje primenjuje razne tehnologije u cilju produženja veka sistema i radi praktične eliminacije reaktivnog održavanja. Osnovni deo proaktivnog programa je analiza osnovnog uzroka kvara, odnosno utvrđivanje mehanizama i uzroka pojave kvara na sistemu. Fundamentalni uzroci pojave otkaza na sistemima se na ovaj način mogu otkloniti, a mehanizmi otkaza se postepeno mogu inženjerskim pristupom eliminisati sa svake instalacije. Već dugo vremena je poznato da su debalans i nesaosnost osnovni uzroci većine otkaza na rotacijskim mašinama. Oba ova uzroka generišu dodatne sile na ležajeve, skraćujući njihov vek. Značajno je bolji pristup precizno balansirati i poravnati mašinu, uključujući verifikaciju sa rezultatima analize vibracija, nego neprestano zamenjivati pohabane ležajeve. - Precizno poravnavanje (saosnost) U jednom američkom časopisu je objavljen podatak da je precizno poravnavanje produžilo vek ležaja za faktor 8, kod velike klase rotacionih mašina. Pored ovoga, prijavljena je ušteda od 7% u okviru ukupnog održavanja i 12% povećanja raspoloživosti mašina. Kvarovi mašina uzrokovani nesaosnošću su prepolovljeni. Pored navedenog, prednost preciznog poravnavanja je i ušteda u snazi. Nedavno urađena američka studija je dokumentovala uštedu snage od 11% na osnovu preciznog poravnavanja, kod jednostavne grupe mašina (motori i pumpe). Ovo je posledica da su gubici snage u savijanju spojnica, vibracijama mašine i zagrevanju ležajeva manji. Novčane uštede u ovom slučaju, samo na osnovu manje potrošnje snage, su duplo veće nego troškovi održavanja ovih mašina. - Nove instalacije Poznata je činjenica da veliki broj novih mašina ima defekte i u trenutku montaže. Ovi defekti mogu nastati od neodgovarajuće montaže, izazvana lošim osloncima – temeljima i lošem poravnavanju, pa sve do defektnih delova – elemenata, kao što je loš ležaj, savijeno vratilo itd. Proaktivni program održavanja bi obuhvatio testiranje nove opreme i instalacija, a u cilju sertifikacije odnosno potvrđivanja performansi u okviru strogih standarda. Isti standardi bi se odnosili na rekonstruisane i remontovane mašine. Ovakav tip testiranja može voditi ka formiranju karakteristične specifikacije performansi, koje su u mnogim slučajevim strože nego specifikacija i toleranacije proizvođača opreme. Ključni element proaktivnog pristupa je obuka osoblja na održavanju, u cilju primene ovih osnovnih principa. - Koristi od proaktivnog održavanja Uspešan proaktivni program održavanja bi postepeno, tokom vremena, projektno-inženjerskim zahvatima otklonio problem koji ima mašina, a što bi za posledicu imalo značajno produžen vek mašine, skraćen period zastoja i povećan proizvodni kapacitet. Jedna od najboljih osobina proaktivnog pristupa je da su njegove tehnike nadograđuju na tehnike koje se koriste u prediktivnom programu, tako da se lako mogu dodati u postojeće programe. Danas je već očigledna neophodnost za izbalansiranim pristupom održavanju, uključujući

77

odgovarajuće metode preventivnog, prediktivnog i proaktivnog održavanja, pri čemu ovi elementi nisu nezavisni, već treba da budu integralni deo jedinstvenog programa održavanja. Definisanje strategije ili koncepcije održavanja određenog tehničkog sistema predstavlja centralno mesto problematike održavanja. Uslovi eksploatacije sistema u gasnoj industriji ukazuju na potrebu da se delatnost održavanja organizuje kao vrlo snažna služba, koja pre svega mora biti fleksibilna, tj. spremna da svoje planove i proces rada vrlo brzo menja i prilagođava nastalim okolnostima i svakodnevnim "iznenađenjima". Ona mora za kratko vreme izvršiti pripreme i postići maksimalno angažovanje pri obavljanju akcija i aktivnosti održavanja. Fleksibilnost službe održavanja posebno se ogleda u njenoj sposobnosti da svoje radove preventivnog održavanja obavlja za vreme tehnoloških zastoja sistema. Sve ovo govori o potrebi da služba održavanja mora svoj rad da podredi osnovnom cilju, odnosno ostvarenju maksimalne raspoloživosti, sigurnosti funkcionisanja opreme, uz nastojanje da se pri tome ostvare što manji troškovi održavanja. Da bi povećali efikasnost održavanja, postojeće organizacione strukture neminovno moraju izvršiti često i drastične promene. Ceo sistem održavanja u tom smislu trebalo bi da bude koherentniji, sa jasno izraženim granicama odgovornosti i jasnim razgraničenjem prema osnovnoj delatnosti transporta gasa. Opšta organizaciona struktura postaje pre svega mora da ima manje nivoa rukovođenja, a delom potpuno odvojena i izložena konkurentnosti tržišta.

Slika 3.25. Efikasnost održavanja u zavisnosti od koncepcije održavanja Efikasnost održavanja tj. efikasnost rada mašina i postrojenja izraženo zavisi od strategije održavanja. Jednom utvrđena strategija održavanja nije večita, već ona treba da se menja i prilagođava u skladu sa saznanjima, sa rezultatima primene postojeće strategije, sa promenom cena proizvoda, promenama u okruženju, itd. U svakom slučaju, ciljevi održavanja se vremenom nisu mnogo izmenili, i obično se ističu sledeći zahtevi: da planirani zahtevi ne utiču na proizvodni proces; da se obezbedi potrebna raspoloživost mašina i postrojenja; minimalni radovi na održavanju mašina; minimalni troškovi održavanja i sl.

78

3.10.2. Metode tehničke dijagnostike Dijagnostički parametri, u smislu njihovih vrsta, mogu biti kinematički, geometrijski, statički-dinamički, mehaničke i molekularne osobine pogonske i mazive materije, toplotni, akustički. Ovi parametri se mogu javiti kao slučajne, neprekidne ili diskretne veličine. Merenjem se obavezno registruju i smetnje koje su uslovljene ili konstrukcijom sistema ili tačnošću odnosno mogućnostima korišćenog mernog pribora. Oblici mernih dijagnostičkih parametara dati su na slici 3.26.

Slika 3.26. Metode tehničke dijagnostike Dijagnostika stanja i ponašanja složenih sistema iziskuje primenu sofisticirane opreme i softvera za različite parametre, koje treba zapažati, definisati i objasniti. Za primenu mera tehničke dijagnostike, načelno se koriste dva oblika:

stalna ili permanentna merenja i dijagnoza (monitoring sistemi) i periodična merenja i dijagnoza.

Najčešće korišćene dijagnostičke metode koje se koriste, ili bolje rečeno koje treba u sve većoj meri da se primenjuju u dijagnostikovanju stanja i rada elemenata su:

nezamenljive vizuelne kontrole (u osnovi subjektivne metode),

79

kontrola vibracija (u vremenskom i frekventnom domenu) i buke, kontrola termičkog stanja (kontaktne, bezkontaktne i indikatorske

metode odnosno termovizijsko opažanje – infracrvena termografija), kontrole bez razaranja (magnetska metoda, prodiruće tečnosti,

ultrazvuk itd.) i kontrole ostalih parametara (broj obrtaja, pritisak, protok, korozija,

istrošenost itd.). Pored ovih metoda, radi kvalitetnije analize dobijenih parametara stanja i rada, koristi se i modeliranje dijagnostike konstrukcije kao osnova za davanje pouzdane prognoze reagovanja iste, zajedno u sprezi sa gore navedenim metodama.

80

VI 4. UPRAVLJANJE ODRŽAVANJEM GASOVODNOG SISTEMA 4.1. Organizacioni aspekt održavanja Svaka kompanija za transport i distribuciju prirodnog gasa u sklopu svoje organizacione sheme ima funkciju Nadzora i Održavanja gasovodnog sistema. Funkcija Nadzora i Održavanja gasovodnog sistema koncipirana je tako da izvršioci (održavaoci) mogu stići do najudaljenije tačke sistema za relativno kratko vreme, da bi mogli blagovremeno i kvalitetno izvršiti određenu aktivnost. U principu, svaka struktura funkcije održavanja ima: - upravljačku, - rukovodnu i - izvršnu strukturu. Po teritorijalnom principu, u zavisnosti od veličine sistema, održavanje može biti organizovano kao: - centralno i - regionalno. Prema strukovnim vrstama održavanje se organizuje kao: - mašinsko održavanje,

- građevinsko održavanje, - održavanje elektro instalacija i katodne zaštite i - održavanje telekomunikacionog sistema. Održavanje gasovodnog sistema obuhvata mere i radnje za utvrđivanje i ocenjivanje stvarnog stanja objekata, ali i radi očuvanja ili ponovnog uspostavljanja stanja za bezbedan i neometan transport i distribuciju gasa. Ne postoji univerzalna strukturna shema održavanja – ona zavisi od veličine sistema, stepena samostalnosti, mogućnosti podrške iz okruženja i raspoloživih tehničkih i kadrovskih rešenja. Primer organizacione sheme sektora održavanja je dat na slici 4.1. Na slici 4.2 data je strukturna shema funkcije održavanja gasovodnog sistema.

81

Slika 4.1. Shema organizacije sektora održavanja

Slika 4.2. Strukturna shema funkcije održavanja gasovodnog sistema Za održavanje gasovodnog sistema u optimalnim radnim uslovima, sektor za održavanje mora da ima:

- podatke o osnovnim sredstvima koje održava, - procedure o tehničkim aktivnostima režima transporta i održavanja,

82

- planove i programe održavanja. Mašinsko održavanje se sprovodi po sledećim tehnološkim celinama gasovodnog sistema:

- transportni gasovodi van naseljenog mesta, - transportni gasovodi u naseljenom mestu, - distributivni gasovodi u naseljenom mestu, - distributivni gasovodi, - specifični objekti, - merno-regulacione stanice i - pumpe (kod TNG) i kompresorske stanice.

Da bi se odredio obim poslova na održavanju koji treba da se obavi u nekom centru, moraju se uzeti u obzir:

- obim poslova na svakoj vrsti održavanja, - učestalost pojedinih poslova, - broj stanica, ventila i sl., - dužina u [km] magistralnih i lokalnih gasovoda, itd.

4.2. Planovi i programi održavanja Prave se za svaku godinu i u principu obuhvataju:

- tekuće održavanje i - investiciono održavanje (remonti, kapitalne opravke, godišnje

opravke). Planovi održavanja obuhvataju učestalost i metode preventivnog održavanja i propisuju način izveštavanja o utvrđenim nedostacima i rezultatima obavljenih merenja i kontrole. Programi održavanja odnose se na obilaske gasovoda i gasovodnih objekata i utvrđivanja njihovog stanja. 4.3. Posredno održavanje Izvodi se u cilju pravovremenog i optimalnog sprovođenja neposrednog održavanja – ovim delom održavanja pre svega se bavi organizacioni deo pripreme održavanja, koji obuhvata:

- pripremu resursa i - inženjering održavanja.

Za uspostavljanje dobrog sistema održavanja treba preduzeti:

- prikupljanje informacija o kvarovima koji se dešavaju na određenom objektu,

- analiziranje prikupljenih podataka i utvrđivanje posledica kvarova, - određivanje učestalosti pregleda i zamene elemenata, te uspostav-

ljanje sistema i odgovarajućih postupaka. Prikupljanje podataka se odnosi na broj kvarova i interval između kvarova. Polazi se od toga da je komponenta ili sistem u svako doba u nekom od sledećih stanja:

- komponenta (sistem) radi,

83

- komponenta (sistem) je u rezervi, - komponenta (sistem) je u kvaru, - komponenta (sistem) se popravlja.

Prilikom kontrolnih pregleda prikupljaju se podaci:

- vremena (rada, kvara itd.), - tip kvarova, - mogući uzroci kvara, - mere koje su preduzete.

4.4. Održavanje u vanrednim okolnostima U vanrednim okolnostima, rukovalac (operater) na raspolaganju mora imati:

- plan aktivnosti održavanja u havarnim situacijama, - organizovanu i obučenu dežurnu ekipu za hitne intervencije, koja

mora biti opremljena alatima i sredstvima, - mobilne komunikacije.

Najbolji način rešenja za havarne – vanredne situacije je:

- dobro upravljanje pri realizaciji objekta, - dobro upravljanje pri eksploataciji objekta.

Strukovne ekipe za opravke i specijalne radove moraju da imaju potrebne informacije i dokumentaciju, kao što su:

- crteži i šeme, - raspored dežurstva, adrese, telefone članova svoje ekipe, - spiskove potrošača kojima se može prekinuti isporuka gasa, - propisani postupak u slučaju uzbunjivanja, - plan popravki u slučaju uzbunjivanja, - zalihe materijala i delova za hitne intervencije.

4.5. Izveštavanje o održavanju Suštinski značaj za realizaciju dobrog upravljanja. Vrste informacija o kojima se podnose izveštaji su po svojoj prirodi: - tehničke informacije koje ukazuju na stanje cevovoda i objekata i

- finansijsko-administrativne informacije koje se odnose na utrošeni materijal, broj radnih sati i sl.

Izveštaji se mogu koristiti za: - verifikaciju preventivnog održavanja (pregledi, merenja),

- prikupljanje podataka za donošenje odluke o vanrednom održavanju i popravkama,

- prikupljanje podataka za periodične izveštaje i upravljanje sistemom, - prikupljanje podataka za analize i studije za potrebe poboljšanja

održavanja, - referentne podatke, na primer, u slučaju ponovljenih kvarova. U praksi se primenjuju, između ostalih, sledeći izveštaji: - zapisnik o primopredaji objekta između izvođača i korisnika, - izveštaji o održavanju cevovoda,

84

- izveštaji o pregledu, kontroli i održavanju merno-regulacionih stanica, - izveštaji o defektima i kvarovima i dr. Na primer, u izveštaju za defekte i kvarove unose se sledeći podaci: - priroda kvara, - mogući uzroci, - preduzete mere, - zamenjeni delovi i sl. 4.6. Tehnički postupci održavanja Neposredno održavanje objekata podrazumeva skup mera i aktivnosti koje se izvode u cilju održavanja njegove pouzdanosti i funkcionalnosti bez obzira da li je on pritom u funkciji ili ne. Uobičajeno je kod nas da se neposredno održavanje gasovodnog sistema organizuje i sprovodi kroz: - kontrolu, - popravku i - remont. Kontrola (K) je zbir mera za utvrđivanje i ocenu stvarnog stanja gasovoda u određenim rokovima. Takođe služi i za utvrđivanje potreba vanrednih popravki i remonta. Kontrola se obavlja pri normalnom radu gasovoda. U sklopu kontrole otklanjaju se i nađeni manji nedostaci na gasovodu koji se mogu bezbedno otkloniti priručnim alatom i materijalom pri normalnom radu gasovoda, odnosno ne narušavajući radni režim gasovodnog sistema. Popravka (P) je rad na otklanjanju utvrđenih nedostataka na gasovodu kao i redovni rad koji se vrši u skladu sa uputstvima proizvođača opreme u određenim rokovima. Popravke se po pravilu obavljaju pošto se deo gasovoda rastereti pritiska i konstatuje nepostojanje zapaljivih koncentracija smeše gasa i vazduha u zoni rada. Prilikom popravke obavljaju se i svi radovi predviđeni za kontrolu. Remont (R) je rad koji ima cilj da sa većim popravkama i zamenama dotrajalih delova održi gasovod u tehnički ispravnom stanju, u zadatim poznatim performansama, a vrši se u rokovima određenim Pravilnikom o održavanju (zasnovanom na uputstvu proizvođača opreme). Remont se vrši pošto se deo gasovoda rastereti pritiska i konstatuje nepostojanje zapaljivih koncentracije smeše gasa i vazduha u zoni rada. Prilikom remonta obavljaju se i svi radovi predviđeni za kontrole i popravke. Pored redovnih postoje i vanredne kontrole, popravke i remonti koji se obavljaju u slučajevima čestih ispada, kvarova popuštanja, perforacija i havarnih situacija.

85

5. POSTUPCI NEPOSREDNOG RUKOVANJA PROCESOM TRANSPORTA I ODRŽAVANJA 5.1. Organizacija neposrednog rukovanja

Organizacija neposrednog rukovanja procesom transporta skoncentrisana je u dispečerskom centru sa regionalnim punktovima kojima se pokriva celokupna transportna ili distributivna mreža. 5.2. Rukovanje sa objektima i uređajima i održavanje istih na transportno-distributivnom sistemu

Podsistemi ili grupe gasovodnih sistema sastavljeni su od funkcionalnih sklopova ili uređaja, kao što su:

- zaporni cevni zatvarači, - filteri, - regulatori, - merači protoka, - sigurnosni blok ventili, - ispusni ventili sigurnosti, - manometri, - termometri, - ograničivači protoka, - kondenz lonci, - pumpe, - kompresori, - kotlovi, - gorionici, - elektromotori, - motori sa unutrašnjim sagorevanjem, - gasne turbine, - telemetrijske podstanice, - električne komandne i razvodne table, itd.

U narednom tekstu obradiće se uređaji koji su u nadležnosti mašinske struke. 5.2.1. Zaporni cevni zatvarači

U principu, najčešće se primenjuju: slavine, ventili i ređe zasuni. Na savremenim gasovodnim instalacijama, naročito na instalacijama za prirodni gas, pretežno se koriste kuglaste slavine. Funkcija i funkcionalni nazivi zatvarača:

- zaporni cevni zatvarači se ugrađuju u transportne i distributivne gasovode i unutrašnje gasne instalacije,

- cevnim zatvaračima treba da se: o ograniči gubitak gasa pri havarijskim situacijama, sekcioni-

sanjem gasovoda, o ograniče količine gasa koje treba kontrolisano ispuštati pri

manipulaciji i tehnološkim procesima transporta i održavanja, o omogući usmeravanje transporta gasa u drugi krak ili

isključivanje protoka gasa u deonici,

86

o omogući povezivanje gasovoda koji rade pod različitim režimima ili različitim sastavom gasa.

Ovakva povezivanja se vrše samo povremeno ili kontrolisano u slučajevima kada se na jednom od gasovoda vrši intervencija. Cevni zaporni zatvarač, prema mestu ugradnje, može biti:

- glavni zatvarač, - blokadni zatvarač (blok stanica), - zatvarač obilaznog voda, - zatvarač za povezivanje, - izolacioni zatvarač (kod paralelnih gasovoda), - odušni zatvarač, - zatvarač za grananje, - prigušni zatvarač, itd.

Iz ovakvih naziva zatvarača sagledava se njihova namena i ugradbena funkcija. Zatvarači mogu biti za nadzemnu i podzemnu ugradnju. Kod podzemne izvedbe zatvarači imaju produžno vreteno preko kojeg se omogućava nadzemno rukovanje. Konstrukcija Zasuni. Cevni zatvarač kod kojeg se upravnim pokretanjem elementa za zatvaranje na pravac kretanja fluida zatvara protok fluida kroz gasovod. Prema obliku elementa za zatvaranje zasuni mogu biti sa diskom ili klinasti. Prema vrsti sedišta zasuni mogu biti sa stabilnim ili pokretnim sedištem. Pokretno sedište ima mogućnost aksijalnog pomeranja, preko ugrađene opruge. Opruga obezbeđuje dodatnu silu zaptivanja.

a) b)

Slika 5.1. a) Klinasti zasun: 1. ručno kolo, 2. vreteno, 3. zaptivni uložak, 4. zaptivka vretena, 5. poklopac kućišta, 6. zavrtanj za spajanje poklopca kućišta sa telom kućišta,

7. telo, 8. elemenat za zatvaranje i 9. sedište; b) Šematski prikaz položaja diska za vreme otvaranja i zatvaranja zasuna

87

Čepne slavine. Element za zatvaranje im je cilindričnog oblika ili oblika zarubljene kupe. Retko se susreću na gasnim instalacijama.

Slika 5.2. Čepna slavina Kuglaste slavine. Element za zatvaranje im je u obliku kugle, sa simetričnim odsečcima i cilindričnim otvorima kroz telo kugle upravno na površinu odsečaka. U širokoj je primeni na gasnim instalacijama. U odnosu na slobodu kretanja, slavine mogu biti sa fiksiranom ili plivajućom kuglom.

Slika 5.3. Kuglasta slavina: 1. kućište, 2. poklopac, 3. kugla, 4. zaptivač kugle, 5. ’’O’’ prstenovi, 6 podmetač, 7. vratilo, 8. zaptivač vratila, 9. prirubnica,

10. priteznica, 11. reduktor, 12. ručka Leptiraste slavine. Specifičan oblik zapornog cevnog zatvarača kod koga je element za zatvaranje u obliku diska. Iskustvo pokazuje da su nepouzdane.

Slika 5.4. Leptir ventil

88

Ventili. Najrasprostranjeniji cevni zatvarači. Otvaranje ili zatvaranje protoka kroz cev vrši se upravnim pomeranjem vretena ventila sa pečurkom i zaptivkom na sedište ventila, u jednom ili drugom pravcu na sedište ventila. Položaj sedišta ventila u odnosu na tok kretanja fluida definiše vrstu ventila kao:

- ravni, - kosi, - ugaoni.

Slika 5.5. Shema ventila Uređaji za mehanizovano zatvaranje cevnih zatvarača. Drugačiji naziv – aktuatori. Mogu biti na hidraulični pogon, pneumatski pogon (najčešći pogon sa tzv. samopogonom gde se koristi gas), kombinovani pogon i električni pogon (ređe u primeni). Rukovanje Pokretanje izvršnih organa cevnih zatvarača vrši se ručnim ili mehanizovanim putem. Za ručno pokretanje koriste se: rukohvati, poluge i mehanički prenosi sa rukohvatima. Kod cevnih zapornih zatvarača na visoko pritisnim gasovodima nazivnog prečnika (otvora) 150 mm i većim, ručno pokretanje se vrši preko zupčastih reduktora, zbog velikih otpora za kretanje prouzrokovanih pritiskom. Element za zatvaranje se mora postaviti potpuno u položaj otvoreno ili zatvoreno, sem kod ’’habajućih’’ zatvarača koji su namenjeni za prigušivanje. Kod mehanizovanog prenosa, pokretanje se vrši aktuatorom – daljinski ili direktno (lokalno). Održavanje Na cevnim zatvaračima organizuje se preventivno i korektivno održavanje. Preventivno održavanje obuhvata periodične aktivnosti i mere koje se sprovode na montiranom cevnom zatvaraču bez demontaže, a odnosi se na:

- vizuelni pregled stanja,

89

- razradu pokretačkog mehanizma, - proveru nepropusnosti, - podmazivanje i - moguću zamenu delova bez demontaže.

Najčešći otkazi i deformacije na cevnim zatvaračima zbog kojih se mora vršiti neposredno i korektivno održavanje su:

- propuštanje zaptivne kutije usled neodgovarajućih zaptivki, habanja vretena ili velikog zazora između vretena i čaure,

- habanje ili abrazija elementa za zatvaranje, - oštećenje zaptivnih elemenata, - abrazija vretena, - abrazija sedišta, - pucanje kućišta i - kvar zakretačkog mehanizma.

Održavanje zatvarača vrši se prema procedurama ili uputstvima u kojima su definisane aktivnosti, rokovi i periodi održavanja. Korektivno održavanje se sprovodi ako se u toku nadzora i preventivnog održavanja utvrde nepravilnosti i potreba za korektivnim održavanjem ili je to održavanje procedurom predviđeno. Korektivno održavanje se obično odvija u radionici. Za procenu izvesnosti korektivnog održavanja zatvarača treba imati u vidu stečena iskustva:

- kod čepnih zatvarača, čep se može brušenjem upasovati u kućište, - kod kuglastih slavina prstenovi sedišta se mogu zameniti – opravku

oštećene kugle je vrlo teško izvesti, - kod ravnih ventila zatvarač i sedište se mogu obraditi, - kod šiber ventila zaptivne površine se mogu obraditi.

Po demontaži identifikovanog zatvarača za popravku (kao lošeg) vrši se njegovo rastavljanje:

1. prvo se odvoji nosač radnog dela i radni deo od kućišta preko razdvojive veze, pa se nastavi dalje rastavljanje;

2. pregledom rastavljenih delova utvrđuje se stepen oštećenosti i donosi odluka o otklanjanju oštećenja ili oštećenih elemenata (uglavnom se oštećeni delovi zamenjuju novim);

3. neoštećeni delovi se očiste, a svi podmažu, uglavnom mašću na bazi molibdena (Mo);

4. u servisirane ili remontovane zatvarače po pravilu se stavljaju novi zaptivači;

5. ponovo sastavljeni zatvarači se ponovo ispituju i podešavaju na propisani način (ispitivanje obavlja akreditovana laboratorija);

6. o izvršenom ispitivanju pravi se zapisnik koji je sastavni deo izveštaja o ispitivanju;

7. samo ispravan zatvarač može se ponovo ugraditi u instalaciju.

90

5.2.2. Filteri

Otklanjanje čvrstih i tečnih čestica se vrši pri procesu pripreme za transport, samog transporta i distribucije gasa. Otklanjanje se vrši preko separatora i filtera.

Filteri su uređaji koji služe za otklanjanje čvrstih čestica iz gasa. Oni se ugrađuju u svim gasnim instalacijama i na svim merno-regulacionim stanicama ispred mernih i regulacionih uređaja, kompresora, pumpi, isparivačko-redukcionih stanica, uređaja za regasifikaciju, gasnih rampi, motora sa unutrašnjim sagorevanjem itd.

Konstrukcija

Filter se sastoji iz tela, filtracionog uloška, priključnih otvora, otvora za čišćenje i drenažnog priključka. Prema vrsti filtracionog materijala, filteri mogu biti suvi i mokri.

Slika 5.6. Suvi filter sa filcom

Slika 5.7. Mokri filter sa uljnom kupkom

Rukovanje

Rukovanje se obavlja prilikom njegovog uključivanja u rad i isključivanja iz rada. Uključivanje u rad se obavlja otvaranjem cevnih zatvarača na ulaznom i izlaznom delu filtra. U toku procesa:

- periodična kontrola zaprljanosti (preko diferencijalnog manometra ili iskustveno na osnovu razlike u pritiscima na ulaznom i izlaznom manometru),

- ispuštanje taloga.

91

Kod manjih filtera, odstranjivanje taloga se vrši vađenjem uloška. Održavanje Na filtrima se organizuje preventivno i korektivno održavanje. Najčešće otkazi na filtrima su degradacija uloška filtra. Degradacija nastaje začepljenjem ili probijanjem filterskog sloja. Preventivno održavanje obuhvata vizuelni pregled, ispuštanje taloga, čišćenje uloška filtra, zamena zaptivnih elemenata, proveru i ispitivanje. Korektivno održavanje obuhvata zamenu uloška filtra ili njegovu popravku, zamenu ili popravku diferencijalnog manometra i otklanjanje naprslina i abrazivnih deformacija na telu filtra, njegovim priključcima i nosaču za podizanje i zakretanje poklopca filtra (kod velikih filtera). Oštećeni delovi se zamenjuju novim. Filter podleže periodičnom ispitivanju na čvrstoću i nepropusnost (test na pritisak – hidro test). 5.2.3. Zagrejači gasa Služe za pregrevanje gasa pre redukcije pritiska (zbog sprečavanja hidrata i zamrzavanja instalacija). Kao nosilac toplote koriste se topla voda iz kotlarnice ili antifriz.

Slika 5.7. Zagrejač prirodnog gasa

92

Konstrukcija Zagrejač pririodnog gasa se sastoji od:

- tela ili plašta, - priključka za gas, - priključka za nosioca toplote, - grejača od snopa cevi, - priključka za odmuljivanje, - omotača toplotne izolacije.

Takođe je opremljen ulazno izlaznim cevnim zatvaračima i termometrima. Može biti opremljen i sigurnosnim uređajem radi zaštite u slučaju prodora gasnog pritiska u instalaciju nosioca toplote. Rukovanje Zagrejačem se rukuje samo pri puštanju u rad i isključivanju iz rada, zatvaranjem ili otvaranjem odgovarajućih priključnih ventila. U zagrejan grejač pušta se gas. Održavanje Otkazi grejača uglavnom su vezani za:

- otkaze u sistemu nosioca toplote, - oštećenje ili perforaciju grejnog tela i - pucanje ili deformaciju zaptivnih elemenata.

Zagrejač gasa podleže preventivnom i korektivnom održavanju. Preventivno održavanje sprovodi se kroz kontrolu:

- izlazno ulaznih parametara fluida (vode i gasa), - vizuelno pregled spoljnih delova i izolacije, - periodične preglede nepravilnosti i propuštanja.

5.2.4. Regulatori pritiska Uređaji koji služe za snižavanje ulaznog pritiska gasa, kod sabiranja, transporta, distribucije i korišćenja gasa, na željeni izlazni pritisak. U regulatoru pritiska se odvija proces redukcije (prigušivanja) i proces regulacije pritiska. Funkcija regulatora je i da održava zadatu vrednost izlaznog pritiska koja sme odstupati samo u dozvoljenim granicama. Konstrukcija Regulatori pritiska po konstrukciji mogu biti direktnog i indirektnog dejstva.

93

Slika 5.8. Shema delovanja direktnog regulatora pritiska Regulatori direktnog dejstva sastoje se iz osnovnih delova:

- kućišta sa ventilskim sedištem i cevnim priključcima, - izvršnog elementa (vretena sa pečurkom), - membrane, - podešavajuće opruge ili tega, - odušnog priključka.

Slika 5.9. Poprečni presek regulatora direktnog dejstva: 1. kućište ventila, 2. kućište regulatora, 3. opruga, 4. membrana, 5. pečurka, 6. sedište, 7. ’’O’’ prsten, 8. mem-

branski sklop, 9. klackalica, 10. poluga, 11. pritezač opruge.

94

Slika 5.10. Shema delovanja indirektnog regulatora pritiska: 1. kućište, 2. izvršni element, 3. dozirni otvor, 4. membrana, 5. podesiva prigušnica, 6. upravljački

regulator, 7. merni vod, 8. impulsni vod Regulatori indirektnog dejstva sastoje se iz osnovnih delova:

- kućišta regulatora sa ventilskim sedištem i cevnim priključcima, - membrane, - izvršnog elementa sa vretenom i pečurkom, - opruge, - podesive prigušnice, - pilot regulatora sa podesivom oprugom i izvršnim lokalnm

elementima, - impulsnih vodova.

Slika 5.11. Poprečni presek regulatora indirektnog dejstva: 1. kućište ventila, 2. kućište membrane, 3. membrana regulatora, 4. sprovodnik gasa, 5. opruga

Aksijalni regulator pritiska predstavlja specifičnu konstrukciju regulatora indirektnog dejstva. Jednostavne su konstrukcije čije osnovne delove čini:

- telo regulatora, - dvodelni kavez,

95

- elastična membrana ili rukavac kao izvršni organ i - pilot.

Slika 5.12. Aksijalni regulator sa elastičnim rukavcem Osnovna razlika između ove vrste regulatora i klasičnih regulatora je u izvršnom organu koji vrši prigušivanje – kod klasičnih prigušivanje vrši pečurka na vretenu izvršnog organa, dok kod aksijalnih prigušivanje vrši elastični (gumeni) rukavac. Aksijalni regulatori se nisu u praksi pokazali dobrim pa se ne smatraju dobrim rešenjem. Rukovanje Rukovanje regulatorima u procesu nadzora i kontrole transporta koje sprovode neposredni izvršioci (rukovaoci, manipulanti), svodi se na:

- pregled spoljneg stanja regulatora, - kontrolu propuštanja na spojevima, - kontrolu izlaznog pritiska, - vizuelnu kontrolu rada regulatora (oscilacije pritiska, vibracije i dr.), - fizičko blokiranje zatvaranjem zapornih organa isprede i iza regulato-

ra pritiska u specifičnim uslovima (otkazi rada, poremećaj funkcije ili prelaska na rezervnu liniju),

- vođenje evidencije o stanju i - podnošenje pismenog izveštaja.

Sa regulatorom pritiska se rukuje pažljivo. Puštanje gasa u regulator vrši se posle provere ispravnosti celokupne gasne instalacije, laganim otvaranjem ventila ispred regulatora. Prethodno je potrebno otpustiti oprugu regulatora kod direktnog dejstva ili na pilot regulatoru kod indirektnog dejstva, zatim pažljivo pritegnuti istu, prateći pažljivo promenu izlaznog pritiska na manometru. Kontrolisati neko vreme da li regulator drži konstantno pritisak (izlazni zaporni organ je još zatvoren). Po proveri zadate vrednosti pritiska iza

96

regulatora, može se laganim otvaranjem ventila iza regulatora pustiti dalje gas u instalaciju, redosledom i na način predviđen odgovarajućim projektom, uputstvom za rad ili odgovarajućom procedurom. Održavanje Regulatori pritiska podležu preventivnom i korektivnom održavanju. Preventivno održavanje sprovodi se postupcima nadzora i kontrole rada regulatora i redovnim servisiranjem. Najčešći procesni otkazi i kvarovi na regulatorima pritiska prouzrokovani su prisustvom nečistoće u gasu. Procesni regulatori su zbog toga najčešće u kvaru zbog:

- delimično ili potpuno začepljenje dizni i filtera na pilotu regulatora, - zamrzavanje usled otkaza sistema za grejanje, - neprimerni ulazno-izlazni parametri gasa (Q, p, t i nagle promene), - neprimerna podešenost uređaja, itd.

Primeri održavanja:

• regulatora indirektnog dejstva serije 971 i • regulatora direktnog dejstva serije VR-75.

Slika 5.13. Poprečni presek regulatora serije 971 Regulator serije 971 Servisiranje se vrši periodično najmanje jednom u toku godine. Prilikom servisiranja koristi se alat koji ne varniči ili alat koji je namazan mašću.

97

Za servisiranje je potrebno demontirati regulator. Kad su slavine ispred i iza regulatora zatvorene i linija između njih rasterećena ispuštanjem gasa u atmosferu, može se pristupiti demontaži. Otpuštanjem i skidanjem impulsnih vodova i pilota pristupa se servisiranju regulatora. Nakon rastavljanja pristupa se čišćenju delova od nečistoća i starih maziva (usput se vrši defektaža svih delova regulatora). Svi oštećeni i pohabani delovi se popravljaju ili zamenjuju novim. Posebno treba obratiti pažnju na gumene prstenove (’’O’’ ring) jer i najmanje oštećenje nekog od njih dovodi u pitanje funkcionisanje regulautora. Svi zavrtnjevi i navrtke se mažu tankim slojem masti kao i osovine i klizni delovi cilindra i gumeni prstenovi. Regulator se sastavlja obrnutim redosledom od rastavljanja. Uzroci i najčešći kvarovi regulatora sa indirektnim dejstvom i preporuke za otklanjanje:

- regulator neće da otvori: o nedostatak ulaznog gasa (proveriti slavinu na ulazu), o nedostatak gasa u pilotu (proveriti impulsne vodove i sam

pilot), o oštećenje membrane ili O-ringa na osovini membrane

(proveriti ih). - izlazni pritisak opada:

o nedovoljni ulazni pritisak (postaviti etalonski manometar), o regulator ne može da propusti dovoljnu količinu gasa (nije

dobro dimenzionisan), o upravljački pritisak pilota nedovoljan (proveriti imuplse i pilot), o zagušen ulazni filter (njegova promena ili čišćenje).

- izlazni pritisak raste preko zadatog: o pohabana gumena zaptivka ili zaprljana (zameniti istu), o oštećeno metalno sedište, tako da gumena zaptivka ne može

da zatvori (skidanje sedišta i ravnanje mašinskom obradom). - zamrzavanje regulatora ili pilota:

o nedovoljno ili nikakvo grejanje ispred redukcije. - nenormalno mali protok (ekstremno mala potrošnja):

o varira izlazni pritisak, o ekstremno mali traženi kapacitet, o pogrešno postavljen imuplsni vod, o pogrešno podešen pilot (proveriti rad i po potrebi podesiti).

Kvarovi upravljačkog organa – pilota:

- nedovoljni pritisak prilikom puštanja u rad regulatora: o baždarna opruga je suviše slaba (zameniti jačom), o proveriti da li je ulazna količina gasa i pritiska dovoljna.

- ako je pritisak iza regulatora pao ispod prethodno baždarene vrednosti:

o filter stabilizatora zaprljan (treba ga očistiti ili zameniti), o zaptivni podmetač stabilizatora je povećao dimenzije i

sprečava propisanu izlaznu količinu gasa (zamena podmetača),

o baždarna opruga je izgubila svoju elastičnost (treba je zameniti),

98

o zaptivka ventila je povećala dimenzije i sprečava propisanu izlaznu količinu gasa (treba je zameniti).

- pritisak iza regulatora se povećava iznad zadatih vrednosti: o zaptivni podmetač stabilizatora ne zaptiva dobro (zameniti

ga), o zaptivka ventila na ulazu pilota ne zaptiva dobro (zameniti je).

- sporo reagovanje pri promeni protočnih količina gasa: o nedovoljna protočna količina gasa ulaznog ventila (treba

povećati protočnu količinu gasa pomoću zavrtnja za podešavanje),

o baždarni otvor je suviše veliki (treba ga zameniti mlaznicom sa manjim baždarnim otvorom).

- suviše brzo reagovanje pri promeni protočnih količina gasa: o suviše velika protočna količina gasa ulaznog ventila (smanjiti

je pomoću zavrtnja za podešavanje), o baždarni otvor je suviše mali (treba ga zameniti mlaznicom sa

većim baždarnim otvorom), o treba prekontrolisati zazor između poluge i ventila.

U slučaju bilo kakvog odstupanja pritiska iza regulatora od zadatih vrednosti proveriti da li su membrane u ispravnom stanju – ako nisu, treba ih zameniti. Regulator serije VR-75 Ovaj regulator se koristi za radne pritiske od 1 do 100 bar i izlazne od 0.5 i 16 bar. Regulator mora održavati konstantnu vrednost izlaznog pritiska.

Slika 5.14. Funkcionalna shema regulatora VR-75

99

Najčešći kvarovi kod regulatora direktnog dejstva su: - pucanje ili deformacija membrane, - oštećenje membrane regulatora usled uticaja atmosferskog

kondenzata ili padavina preko oduška, - oštećenja sedišta i kućišta regulatora usled abrazivnog desjtva

mehaničkih nečistoća. Servisiranje se vrši periodično, a najmanje jednom godišnje. Postupak servisiranja: zatvori se ulazna i izlazna slavina na regulacionoj liniji i izvrši ispuštanje gasa u atmosferu otvaranjem odušne slavine, čime se vrši rasterećenje i odsustvo gasa iz regulatora. Demontira se regulator i rastavi se na delove. Svaki se deo očisti, pregleda, utvrdi se njegova ispravnost i oštećenje – dotrajali i oštećeni delovi zamenjuju se novim. Sve klizne površine i zaptivni prstenovi podmazuju se molibdenskom mašću. Po utvrđenoj defektaži i otklanjanju oštećenja pristupa se sastavljanju regulatora. Po sastavljanju, regulator pritiska se ispituje i podešava na zadate parametre, kontrolišući ga preko montiranog etalonskog manometra. Prilikom servisiranja regulatora koristi se alat koji ne varniči.

100

VII 5.2.5. Sigurnosni zaporni ventili Uređaji koji se ugrađuju u sklopu gasnih instalacija radi zatvaranja protoka gasa kada pritisak odstupi od zadate vrednosti područja regulacije ventila. Ponovo se mogu aktivirati samo ručno. Standardom su propisana područja ’’AG’’, aktiviranja protiv porasta pritiska i aktiviranja protiv smanjenja pritiska. Područja aktiviranja pri porastu pritiska: AG 10 ± 10% od podešenog pritiska, AG 5 ± 5% od podešenog pritiska, AG 2.5 ± 2.5% od podešenog pritiska, AG 1 ± 1% od podešenog pritiska. Područja aktiviranja protiv smanjenja pritiska: AG 30 ± 30% od podešenog pritiska, AG 15 ± 15% od podešenog pritiska, AG 5 ± 5% od podešenog pritiska. Konstrukcija Sigurnosno zaporni ventili su tako konstruisani da u slučaju pucanja membrane aktiviraju pomoćni uređaj i sigurnosno zaporni ventil pouzdano zatvori protok gasa.

Slika 5.15. Shema delovanja sigurnosno zapornog ventila direktnog dejstva Sigurnosno zaporni ventili mogu biti direktnog i indirektnog dejstva. Shema delovanja i sastavni delovi ventila prikazani su na slici 5.16.

101

Slika 5.16. Shema delovanja lomnog ventila kod tečnog naftnog gasa: 1. telo ventila, 2. izvršni organ, 3. sedište ventila, 4. opruga

Rukovanje Rukovanje sa sigurnosno zapornim organom u procesu nadzora i kontrole transporta gasa koje sprovode neposredni rukovaoci instalacija, svodi se na:

- pregled spoljnog stanja sigurnosno zapornog ventila i statusa otvoren/zatvoren,

- kontrolu propuštanja na spojevima, - fizičko blokiranje zatvaranjem zapornog organa ispred i iza

regulacione linije, - izveštavanjem nadležnog lica o stanju sigurnosno zapornog ventila

sa lica mesta, - podnošenje pismenog izveštaja o sprovedenim postupcima na

sigurnosnom zapornom ventilu, - vođenje evidencije o stanju sigurnosno zapornog ventila.

Sigurnosno zaporni ventil treba da zatvori protok gasa kroz instalaciju kod naših merno-regulacionih stanica kada pritisak poraste za 10% od pritiska otvaranja sigurnosno odušnog ventila (ispusni ventil sigurnosti). Ako je pritisak otvaranja sigurnosno odušnog ventila, na primer 1.5 bar, onda se sigurnosno zaporni ventil nareguliše tako da zatvara protok gasa kada iza regulatora poraste pritisak iznad: PSZC = PSOV + PSOV x AG10 = 1.5 + 1.5 x 0.1 = 1.65 bar Provera se izvodi na taj način što se veštački poveća izlazni pritisak iza regulatora do vrednosti pritiska koji je potreban za aktiviranje sigurnosno zapornog ventila, što u primeru iznosi 1.65 bar. Ako sigurnosno zaporni ventil izvrši (’’odradi’’) svoj zadatak, pri tom stanju naregulisanog pritiska se ponovi njegova provera najmanje tri puta. Ako u svim slučajevima ’’odradi’’, smatra se da je sigurnosno zaporni ventil dobro uregulisan. Ako u jednom od tri slučaja ne ’’odradi’’, sigurnosno zaporni ventil podleže popravci.

102

Održavanje Sigurnosno zaporni ventili (SZV) podležu preventivnom i korektivnom održavanju. Preventivno održavanje sprovodi se kroz postupke nadzora i kontrole i redovnim servisiranjem. Najčešći otkazi kod ovih ventila i upravljačkog mehanizma prouzrokovani su prisustvom nečistoća u gasu. Kvarovi zbog kojih se mora vršiti direktno i korektivno održavanje su:

- propuštanje gasa zbog naslaga nečistoće na sedište ventila i na kliznim površinama,

- abrazija čepa, sedišta i prstenaste vođice zatvarača, - oštećenja osovine za blokiranje i deblokiranje usled rukovanja, - deformacija ili pucanje membrane upravljačkog organa, - slabljenje ili pucanje opruge cilindričnog zatvarača, - pucanje klackalice usled naglog povećanja pritiska ili druge

mehaničke sile, - oštećenje zaptivnih prstenova usled dotrajalosti i mehaničke

nečistoće. Sanacija otkaza zbog naslaga nečistoće na sedištu i kliznim površinama se vrši odstranjivanjem naslaga. Ostali kvarovi se isključivo otklanjaju zamenom. 5.2.6. Sigurnosno-odušni ventil (SOV) To su uređaji kojima se procesni sistemi i instalacije koje rade pod pritiskom obezbeđuju od nekontrolisanog porasta pritiska (preko granice radnog odnosno dozvoljenog pritiska). Konstrukcija Upotrebljavaju se uglavnom dva tipa konstrukcije SOV:

1. direktnog dejstva (opružni, membranski, sa tegom) i 2. indirektnog dejstva.

Slika 5.17. Membranski SOV: 1. zaptivka, 2. membrana, 3. opruga, 4. zavrtanj za oslanjanje opruge i podešavanje, 5. izvršni sklop, 6. kućište, 7. poklopac kućišta, 8.

poklopac ventila, 9. sedište ventila

103

Slika 5.18. Opružni SOV: 1. telo, 2. klip, 3. zaptivač klipa, 4. opruga, 5. regulacioni zavrtanj, 6. bregasta osovinica, 7. ručica, 8. čep, 9. cevni nastavak

Kod ventila sa direktnim dejstvom izvršni organ se pomera pod direktnim dejstvom opruge ili tega, a kod ventila sa indirektnim za pomeranje izvršnog organa koristi se pomoćna energija (npr. pneumatska).

Slika 5.19. SOV indirektnog dejstva: 1. komora A, 2. otvor za ispuštanje gasa S, 3. dijafragma D1, 4. ventil V, 5. zavrtanj za regulaciju opruge R, 6. opruga M1, 7. sisak za pražnjenje (ispuštanje) gasa G, 8. izvršni organ O, 9. komora odušnog ventila B,

10. membrana odušnog ventila D, 11. opruga M Rukovanje Rukovanje se svodi na njegovo podešavanje. Sa ventilima sigurnosti se rukuje pažljivo. Kod ventila direktnog dejstva sa tegom podešavanje pritiska aktiviranja (ispuštanja) vrši se promenom težine tega ili dužine poluge na kojoj je teg, sve u zavisnosti od konstrukcije. Kod ventila sa oprugom podešavanje se vrši pritezanjem ili otpuštanjem zavrtnja za podešavanje. Kod ventila indirektnog dejstva podešavanje se vrši tako što se u ulaznom delu odušnog ventila instalira jedinica koja može da proizvodi pritisak, pri

104

kome ventil ispušta gas (regulator pritiska, komprimovani vazduh, cilindar i sl.) i merač pritiska sa adekvatnom skalom. Održavanje SOV podleže preventivnom i korektivnom održavanju. Najčešća oštećenja kod ovih ventila su:

- oštećenja sedišta pečurke zbog abrazije, - gubitak krutosti opruge, - pucanje ili deformacije membrane, - zapeklost naležućih površina zbog dugog neaktiviranja ili uticaja

padovima. Najčešći otkazi i način njihovog otklanjanja:

- ventil ne otvara na podešenoj vrednosti: proveriti oprugu i zapeklost sedišta, a kod ventila sa indirektnim dejstvom prohodnost impulsnog voda, oprugu (11), membrane i zaptivnog prstena ispod opruge (6);

- rasteretni ventil kod ventila sa indirektnim dejstvom stalno propušta: proveriti membranu, zaptivni prsten ispod opruge (6) i sam rasteretni ventil;

- ventil stalno ispušta: izvršiti defektažu. Servisiranje SOV-a se vrši posle njegove demontaže. Pre demontaže se izvrši blokada i rasterećenje linije ili mesta sa kojeg se vrši demontaža, odzračivanjem. Ventil se rasklopi na sastavne delove, izvrši se odmašćivanje i pregled. Po otklanjanju nedostataka, ventil se ispituje na funkcionalnost i nepropusnost. O ispitivanju i podešenosti pravi se zapisnik od strane akreditovane laboratorije. Ventil sigurnosti se ispituje najmanje jednom u tri godine i posle svake opravke. 5.2.7. Merači protoka Na gasovodnom sistemu koriste se za merenje praktičnih ili potrošnih količina gasa, takozvani gasomeri. Najčešće su u primeni:

- turbinski, - rotacioni i - gasomeri sa mehom.

5.2.7.1. Turbinski gasomeri Za merenje većih količina gasa sa pritiskom iznad 0.5 bar služe turbinska merila protoka čiji se kapacitet protoka kreće od 50-25000 (radnih) m3/h. Merenje protoka obavlja se tako što struja gasa pokreće koaksijalno smešteno turbinsko kolo. Standardno merilo protoka gasa sa turbinom je merilo pogodno za sve neagresivne gasove, kao što su prirodni gas, propan, butan, vazduh, etilen, hidrogen i dr. Ovo merilo se široko primenjuje kod industrijskih kapaciteta, distributivnih stanica, glavnih snabdevačkih stanica i drugih primopredajnih mesta.

105

Konstrukcija Osnovni delovi merača su:

- kućište merača, - protočni kanal, - turbinsko kolo, - protočni prsten, - sklop prenosnih zupčanika, - magnetna spojnica, - brojač.

Na merilima se postavljaju priključci za potrebe prenosa podataka na daljinu.

Slika 5.20. Turbinski gasomer: 1. usmerivač protoka, 2. protočni kanal, 3. lopatice turbinskog kola, 4. protočni prsten, 5. sklop zupčanika, 6. magnetna spojnica, 7. brojilo

Slika 5.21. Turbinski merač gasa proizvođača ''Daniel''

106

Rukovanje Po montaži gasomera, isti se uvodi u autonomni rad laganim upuštanjem gasa, odnosno punjenjem instalacije gasom. Pri upuštanju je važno da se to ne radi naglo zbog dinamičkih udara na osetljivo turbinsko kolo. Tog principa se treba pridržavati u toku eksploatacije. Tekuće rukovanje odnosi se na periodično očitavanje stanja brojača i praćenja ispravnosti rada. Održavanje Najčešći otkazi kod ovakvog merača proizilaze zbog prisustva čvrstih i tečnih čestica u gasu, pojave dinamičkih udara i vibracija. Ti otkazi su:

- lom ili deformacija lopatica, - oštećenje drugih rotacionih delova, - poremećaj i na mernom i prenosnom mehanizmu, - oštećenje ležišta osovine turbinskog kola.

Merači podležu preventivnom i korektivnom održavanju kroz preduzimanje odgovarajućih mera i aktivnosti. U struji gasa ne sme biti prašina, tečnosti ili stranih tela koji mogu izazvati štetu na turbinskom merilu ili štetu u mehanizmu. U slučajevima kada gasni tok nije čist, preporučuje se montiranje gasnog filtera ispred merila. Podmazivanje turbinskih merila je od izuzetne važnosti za tačnost rada mernog uređaja kao celine. Pošto u gasu ima nečistoća, a kako su rotirajući elementi uležišteni sa kugličnim ležajevima veoma visoke klase tačnosti izrade, ta nečistoća može da ošteti ležajeve i samim tim umanji tačnost rada merila. Zato je potrebno vršiti povremeno, plansko podmazivanje ležajeva. Merilo protoka podleže kontroli svake pete godine u akreditivanoj laboratoriji. Kako se od merila protoka gasa sa turbinom zahteva izuzetna tačnost, potrebno ih je, periodično i kad na to ukažu rezultati praćenja, baždariti i njihove greške tom prilikom svesti u dozvoljene granice. Cilj ispitivanja gasomera jeste pronalaženje relativnih greški ispitivanog gasomera, pri specifičnim protocima vazduha, odnosno gasa. 5.2.7.2. Rotacioni gasomeri Merila sa rotacionim elementima za merenje su: sa rotacionim klipovima, mokri gasomeri i gasomeri sa osmičastim rotorom (slika 5.22). Konstrukcija Rotacioni gasomer sa osmičastim rotorima je zapreminski gasomer koji preko brojila registruje protočnu količinu gasa u zapreminskim jedinicama pri pogonskim uslovima. Protok gasa kroz roto merač se meri u segmentima koje zahvataju klipovi odnosno lopatice roto kola. Pokretanje roto kola sa lopaticama obavlja struja gasa. Zazor između klipova odnosno lopatica i kućišta je zanemarljiv u odnosu

107

na protok. Obrtanje roto kola se prenosi mehanički, ili na neki drugi način, na registrator koji pokazuje proteklu zapreminu. Na slici 5.22 pojedine pozicije imaju sledeća značenja:

1. Gornji klip se okreće u pravcu kazaljke na satu, gas ulazi u prostor između

klipova i tela merača. 2. Kada gornji klip dođe u horizontalni položaj, fiksni segment gasa je

momentalno zahvaćen i izmeren. 3. Nastavljanjem kretanja klipa segment gasa se oslobađa i odlazi u pravcu

izlaza merača. 4. U isto vreme donji klip se okreće u suprotnom smeru od kazaljke na satu i

meri iste količine.

Slika 5.22. Roto merači sa dva klipa i merači sa roto kolom Svaki put kada se završi jedan obrtaj klipova četiri jednaka segmenta se istisnu. Oni se sabiraju i preko prenosnog mehanizma se iskazuju na registratoru. Roto merači se proizvode sa veoma malim zazorima između klipova, lopatica roto kola i kućišta merača. Oni se karakterišu velikom tačnošću merenja, relativno malim padom pritiska (kod proticanja gasa kroz njih) kao i dosta širokim područjem merenja. Ovaj tip merača daje veoma malu razliku u tačnosti merenja merača na početku rada i posle upotrebe od nekoliko godina.

Slika 5.23. Shema osmičastog rotacionog merača: 1. telo merača, 2. brojilo, 3. podeoni krug, 4. osmičasti klip, 5. kalibrisani prostor

Rukovanje Rad merača je autonomni i u procesnom smislu sa njim se ne rukuje, sem pri montaži, demontaži i prenosu, naročito kada treba da služi kao etalonski na terenu (prenosivi). Pri prvom montiranju merača mora se rezervoar za ulje napuniti dok se ulje ne pojavi na staklu za kontrolu nivoa.

108

Održavanje Merači podležu preventivnom i korektivnom održavanju. Preventivno održavanje se sprovodi kroz stvaranje uslova za normalan rad merača, kao što su otklanjanje nečistoća, sprečavanje vibracija i stalno podmazivanje ležajeva rotora. Servisiranje gasomera vrši se svake 3-5 godine u zavisnosti od veličine i uslova rada. Najčešći otkazi i način otklanjanja:

- ometanje rada ležajeva ili oštećenje ležajeva zbog prisustva nečistoća (redovna kontrola i zamena oštećenih ležajeva),

- pojava povećanog pada pritiska u meraču ukazuje na oštećenje zaptivnog ’’sloja’’ između rotora i komore gasomera (zamena oštećenih ležajeva ili oštećenog dela).

Ispitivanje i baždarenje se vrši posle svakog korektivnog održavanja. 5.2.7.3. Gasomeri sa mehom Gasomeri sa mehovima spadaju u grupu zapreminskih merila protoka i naročito se koriste u domaćinstvima i kod potrošača sa velikim oscilovanjem potrošnje (merno područje 1:160). Za pokretanje mehova i mehanizma koristi se energija gasa. Konstrukcija Merila se sastoje iz:

- kućišta, - mernog uloška sa polužnim mehanizmom i - brojača.

Merni uložak se sastoji od četiri komore koje se dobijaju pregrađivanjem dva ograničena prostora sa dve sintetičke membrane i polužnog mehanizma iznad komora koji pretvara translatorno kretanje u kružno. Potpuni ciklus rada ovih merila se odvija kroz četiri faze (slika 5.23):

1.Zadnja komora se prazni, zadnji meh

se puni, prednji meh je prazan i prednja komora je upravo ispunjena

2. Zadnja komora je sada prazna, zadnji meh je pun, prednji meh se

puni, prednja komora se prazni

109

3. Zadnja komora se puni, zadnji meh se prazni, prednji meh je napunjen i

prednja komora je ispražnjena

4. Zadnja komora je sada kompletno puna, zadnji meh je prazan, prednji meh se prazni i prednja komora se

puni

Slika 5.23. Odnos ventila i mehova u toku jednog kompletnog ciklusa rada merača sa mehovima

1. Dok se meh u zadnjoj komori puni (2) dotle se prazni zapremina zadnje

komore izvan meha (1). U prednjoj komori meh je prazan (3) a deo zapremine izvan meha je upravo napunjen (4).

2. Zapremina izvan meha u zadnjoj komori je prazna (1), meh u zadnjoj komori je pun (2). Meh u prednjoj komori (3) se puni a deo zapremine u prednjoj komori izvan meha (4) se prazni.

3. Zapremina u zadnjoj komori izvan meha se puni. Meh u zadnjoj komori (2) se prazni. Meh u prednjoj komori (3) je napunjen a zapremina izvan meha (4), u prednjoj komori, se ispraznila.

4. Zapremina u zadnjoj komori izvan meha je sasvim puna (1), a meh (2) u zadnjoj komori, je prazan. U prednjoj komori zapremina izvan meha (4) se puni, a meh (3) u prednjoj komori, se prazni.

Rukovanje Rukovanje sa ovom vrstom gasomera vrši se samo pri montaži i demontaži. Merač se pušta u rad pažljivim otvaranjem cevnih zatvarača ispred i iza merila. Pri demontaži naročito treba voditi računa da se izvrši premeštanje ulazno-izlaznih priključaka sa bakarnom pletenicom, kao i kod drugih elemenata, zbog onemogućavanja pojave varnice i havarije izazvane statičkim elektrecitetom. Održavanje Najčešći otkazi kod gasomera sa mehovima:

- deformacija polužnog mehanizma, - deformacija mehova i - zastoji na mehanizmu brojača.

Održavanje se svodi na redovno praćenje i kontrolu rada. Pri utvrđivanju netačnosti merenja, obično se merač skida, zamenjuje drugim, a skinuti šalje

110

na demontažu i baždarenje. Obavezno baždarenje gasomera se vrši svakih pet godina i posle svakog preventivnog održavanja. 5.2.7.4. Ostali gasomeri Primenjuju se u svetu:

- vrtložna merila i - ultrazvučna merila.

Ultrazvučni merila predstavlja noviji tip merača. On se sastoji od tri osnovna dela: tela merača, pretvarača instaliranih unutar tela merača i od elektronskog modula. Ultrazvučni merači iskazuju zapreminu proteklog gasa na osnovu merenja vremena prolaza zvučnog talasa visoke frekvence kroz gas koji protiče.

Slika 5.24. Šematski prikaz principa merenja ultrazvučnog merača gasa Prednosti ultrazvučnih merača gasa su: ne zahteva se kalibracija protoka, visoka tačnost, veliki opseg, nema pada pritiska pri protoku gasa kroz merač, nema pokretnih delova, nema održavanja, niski troškovi eksploatacije, niski troškovi instaliranja.

Nedostaci ovog tipa merača su: nije potpuno našao primenu u našoj industriji, osetljiv je na buku koja se stvara u regulatorima.

5.2.8. Merno-regulacione stanice Na slikama 5.25 i 5.26 prikazane su sheme merno-regulacionih stanica.

111

Slika 5.25. Shematski prikaz glavne merno-regulacione stanice za prirodni gas Na slici 5.25 je dat šematski prikaz jedne glavne merno-regulacione stanice. Preko glavne merno-regulacione stanice snabdevaju se pojedina distributivna područja ili veći potrošači. U njima se redukuje pritisak, sa radnog pritiska u magistralnom ili razvodnom gasovodu (30-112 bara) na distributivni pritisak (1-12 bara) i meri protok (ovo merenje služi za svrhe vođenja procesa transporta i distribucije, a može i za svrhe primopredaje između transportera i distributera odnosno potrošača).

112

Slika 5.26. Shematski prikaz glavne merno-regulacione stanice industrijskog potrošača Na slici 5.26 je dat šematski prikaz jedne merno-regulacione stanice industrijskog potrošača. Ova stanica služi za sniženje pritiska sa nivoa koji vlada u distributivnim vodovima (3-12 bara) na pritisak koji propisi nalažu za bezbedno vođenje gasa unutar kruga i hala potrošača. Ova stanica je obično i merna tj. zvanično mesto merenja, za obračun primljenih količina od distributera.

113

Konstrukcija Ukupnu opremu koju poseduje jedna merno-regulaciona stanica možemo svrstati u sledeće grupe: - oprema za prečišćavanje gasa, - oprema za zatvaranje i otvaranje vodova (cevni zatvarači), - oprema za redukciju i regulaciju pritiska i protoka, - oprema za merenje protoka i ostalih parametara, - oprema za zaštitu od prekomernog pritiska (sigurnosna oprema), - oprema za zagrevanje gasa. Rukovanje Upravljanje radom stanice vrši se daljinski i ručno. Daljinsko upravljanje vrši se preko telemetrijskog centra i taj način upravljanja je jako skup, tako da se u našim uslovima (za sada) pribeglo jeftinijoj varijanti koja obuhvata samo daljinsko nadziranje nad radom, dosad uglavnom na glavnim merno-regulacionim stanicama (GMRS). Održavanje Merno-regulaciona stanica ima status nadzemnog objekta na gasovodnom sistemu i ograđena je. Unutrašnjost ograde predstavlja zemljišnu zonu i svi radovi u njoj podležu zaštiti od požara i eksplozije. Objekat MRS podleže preventivnom i korektivnom održavanju. Preventivno održavanje obuhvata kontrolu:

- opšteg stanja, - antikorozionu zaštitu, - statusa i funkcionalnosti cevi zatvarača, - oštećenje zida cevi.

U naseljenim mestima ova kontrola se sprovodi nedeljno, a van naselja dvonedeljno. Procedura sprovođenja kontrole opšteg stanja obuhvata:

- drenažu filtera i kondenz lonca, - vizuelni pregled stanja uređaja i opreme, - kontrolu ulazno-izlaznih parametara gasa i nosioca toplote, - vizuelna provera rada kotla i sistema za zagrevanje, - status ventilacionih otvora, - kontrolu isticanja gasa ručnim detektorom ili sapunicom, - vizuelna kontrola rada merača, korektora, statusa slavina na

impulsnim vodovima korektora i plombe, - kontrolu položaja zapornih cevnih zatvarača i stanje plombi na

obilaznom vodu merila gasa, - kontrolu stanja termometra i manometra, - kontrolu stanja sredstva protivpožarne zaštite.

Korektivno mehaničko održavanje GMRS i MRS svodi se na korektovno održavanje njihovih elemenata i oštećenja cevi, na način i po postupcima predviđenim kod tih elemenata. Generalni remont stanice vrši se godišnje – kao remont regulacione i sigurnosne opreme.

114

5.2.9. Cevovodi Cevi, fitinzi, cevni zaporni zatvarači, blok stanice, kondenz posude, čistačka mesta za unutrašnje čišćenje i sekcijski cevni zatvarači integrisani ili povezani u jednu međuzavisnu funkcionalnu celinu čine cevovod, u užem smislu gasovod za transport i distribuciju gasa. Principi rukovanja i održavanja cevovoda obuhvataju:

- puštanje u rad, - isključivanje iz rada, - nadzor nad radom i stanjem cevovoda, - stavljanje cevovoda van upotrebe.

Eksploatacija cevovoda i preventivno održavanje • Puštanje u rad Puštanje u rad se vrši po prijemu cevovoda. Početna situacija je da su svi zaporni organi i uređaji u zatvorenom položaju. Puštanje u rad otpočinje:

- laganim otvaranjem cevnih otvarača po deonicama i odzračivanjem deonice cevovoda na pripadajućem sekcijskom ili blok ventilu,

- laganim punjenjem gasovoda gasom i kontrolisanjem prisustva gasa na odzrakama,

- praćenje napunjenosti preko pritiska i manometara na nadzemnim objektima ili priključcima i dreniranje cevovoda i uređaja na njemu, radi provere i ispuštanja eventualno zaostale nečistoće i kondenzata.

• Rukovanje cevovodima u radu Rukovanje cevovodima u toku rada (transporta) svodi se na manipulaciju sa cevnim zatvaračima, po statusu uključen-isključen odnosno deonica je ’’uključena’’ ili ’’isključena’’. Isključivanje iz rada, odnosno obustavljanje transporta može se vršiti samo u okvirima zakonske regulative, čime se želi zaštita zainteresovanih strana. • Nadzor nad radom i stanjem cevovoda Pregledi cevovoda u funkciji kontrole rada i preventivnog održavanja, mogu da se vrše na sledeći način:

- pregled iz vazduha, - pregled pešačkim obilaskom, - pregled obilaskom sa vozilom.

Pregledom se nadzire i kontroliše:

- promena vegetacije na trasi zbog ispuštanja gasa i prirodnog rasta, - uočavanje građevinskih i poljoprivrednih aktivnosti, - utvrđivanje ispuštanja gasa, - uočavanje promene na delovima: cevovoda, oznaka statusa sa blok

ventila, čistačkih mesta i - posuda za skupljanje kondenzata.

115

Promena vegetacije iznad i u zoni gasovoda pojavljuje se na mestima ispuštanja gasa. Gas ’’suši’’ prekrivni sloj zemlje i stvara nepodobne uslove za razvoj biljke koja menja boju i suši se. Na trasi cevovoda kontroliše se prirodni rast i razvoj vegetacije jer rastinje sa dubokim i jakim korenom i žilama može ošteteti ne samo izolaciju nego i gasovod. Promene na cevovodu i delovima cevovoda uočavaju se i kontrolom ispuštanja gasa koji se vrši:

- kontrolom vegetacije, - prenosnim detektorima gasa, - sapunicom na nadzemnim delovima cevovoda, - kontrolom atmosfere u zaštićenim cevima kod prolaza, - kontrolom atmosfere gasnim detektorom u bušotinama napravljenim

šipkom u zemlji iznad gasovoda, - kontrolom pada pritiska na deonicama koje se mogu privremeno

izolovati i blindirati, - vizuelno iznad cevovoda koji prolazi ispod vode.

Kontrola statusa i spoljnog stanja uređaja i cevovoda obavlja se vizuelno i manuelno i utvrđuju se nedostaci, kao što su:

- oštećenje antikorozione zaštite, - oštećenja cevovoda, ulubljenja, ogrebotone i sl., - funkcionalno stanje cevnih zatvarača i moguća oštećenja,

propuštanja, oštećenje mehanizma i indikatora položaja i - funkcionalnost oštećenja na čistačkim i blok stanicama i drugim

uređajima. Pražnjenje i čišćenje cevovoda Tokom eksploatacije cevovoda, isti se prazne, pri čemu se čisti unutrašnja površina od naslaga na zidovima i sadržaja kondenzata i vode. Ispuštanje gasa, gasnog kondenzata i vode može se vršiti samo na mestima izgrađenim za tu svrhu preko cevnih zatvarača. To ispuštanje se može vršiti na:

- manometarskim slavinama, - vodi za dreniranje filtera, - čistačke kutije i kondenz lonca, - ispusnom vodu SOV i - ispusnim vodovima kod sekcijskih i blok ventila.

Ispust taloga kondenzata nije dozvoljen u otvoreni prostor i on se ispušta u za to predviđene zatvorene prostore ili pokretne cisterne. Pri pražnjenju kondenzata uzimaju se uzorci radi utvrđivanja porekla uzroka nastanka štetnog kondenzata. Ispuštanje kondenzata se vrši periodično, a gasa i kondenzata pri korektivnom održavanju cevovoda i uređaja. Čišćenje gasovoda vrši se periodično i pri:

- izgradnji novih gasovoda, - isterivanju vode zaostale pri ispitivanju gasovoda na čvrstoću, - pojavi tečne faze u gasovodu zbog nedovoljne pripreme gasa u

degazolinažama i

116

- odstranjivanju drugih sadržaja u cevovodu. Čišćenje gasovoda vrši se na osnovu detaljnog uputstva za svaki konkretan slučaj. Čišćenje gasovoda zahteva solidnu pripremu i koordinaciju svih subjekata u lancu, operater-korisnik-javne regionalne službe. Praktično čišćenje otpočinje i vrši se sa otpremne čistačke stanice na sledeći pojednostavljeni način:

- na čistačkoj odašiljačkoj stanici pri transportu gasa otvorena je samo kuglasta slavina (pozicija 4 na slici 5.27), dok su sve ostale zatvorene, kao i zatvarač kutije;

- proveri se stanje prisutnosti gasa u čistačkoj kutiji postavljenjem manometra na slavinu za kontrolu pritiska, lagano se otvori slavina i konstatuje se pritisak;

- otvori se odzračni vod kutije preko slavine na tom vodu i rastereti se kutija od pritiska;

- po rasterećenju kutije, zatvori se odzračni vod i proveri da li pritisak raste u kutiji, odnosno da li slavine pozicija 3 i slavina na priključku 6 i rasteretne male slavine na kutiji dobro drže;

- otvori se ponovo odzraka na kutiji i tek po rasterećenju pritiska sme se otvoriti poklopac kracerske kutije sa velikim oprezom, preko osigurača i mehanizma za otvaranje;

- u kutiju se postavi odgovarajući čistač (kracer) i pomoćnim alatom se gurne napred mimo priključka 6 i prve rasteretne slavine;

- zatvori se poklopac kutije i proveri stanje osigurača; - preko malih slavina na kutiji za manipulaciju, uvodi se gas iza

kracera, otvaranjem dve krajnje slavinice; - na taj način se kracer pomeri do slavine 3 i izjednače pritisci ispred i

iza njega; - zatvore se male slavine na bajpasu kutije, lagano otvori slavina 3 i

slavina na priključku pozicija 6, a zatvori slavina 4;

Slika 5.27. Odašiljačka čistačka stanica

117

- kracer se potiskuje napred; na pokazivaču prolaska kracera pozicija 5, konstatuje se prolaženje kracera;

- reguliše se proticanje gasa preko slavina na priključku 6, tako da brzina kracera bude 2-5 m/s;

- manipulacija prijema kracera u prijemnoj stanici je slična, samo što se odvijaju u obrnutom redosledu u odnosnu na odašiljanje, a sve prema konkretnom uputstvu za svaku instalaciju.

Slika 5.28. Kracer grebač i inspekcijski kracer U toku čišćenja vodi se računa o statusima zapornih organa na blok ventilima, blagovremenom dreniranju kondenzata iz skupljača i na prijemno čistačkoj stanici. Manipulacijom sa gasom, na otpremnoj stanici i odašiljanju kracera, sve se vraća u prvobitini status. Osetljivost sistema kracovanja je naročito zbog toga što se izvodi u pogonskim uslovima, a da se komfor krajnjih korisnika ne poremeti. O kracovanju se obaveštavaju krajnji korisnici zbog pripravnosti za eventualni nenamerni zastoj u isporuci. O čišćenju se pravi izveštaj u kojem se naročito daju podaci o: - brzini kretanja čistača, stvarnoj i računskoj, - sadržaju kondenzata i nečistoća, - stanju oštećenosti čistača, - sastavu uzetog kondenzata (ako je uzorkovan). • Stavljanje cevovoda van upotrebe Može se vršiti na određeno vreme i na trajni period. Postupak stavljanja van upotrebe na određeno vreme i zbog opravdanih razloga vrši se snižavanjem pritiska i potrošnje gasa iz njega na pouzdanu vrednost i pouzdanom blokadom ulazno-izlazno cevnih zatvarača. Stavljanje gasovoda van upotrebe vrši se zbog:

- prestanka potrebe za transportom (preseljenje potrošača), - dotrajalosti, - zbog opasnosti ua gasovod ili okolinu ili - trajne zabrane korišćenja od strane nadležnog organa.

118

Postupak se sprovodi na sledeći način: - predmetni gasovod se blokira pratećim cevnim zatvaračima, - predmetni gasovod se rastereti pritiska, oslobodi od gasa, - izvrši se njegovo ispiranje i odstranjivanje mogućnosti da se u njemu

stvori eksplozivna smeša, - krajevi gasovoda se bezbedno blindiraju, a šahtovi zatrpaju.

O gasovodu stavljenom van upotrebe vodi se evidencija i u katastru podzemnih instalacija. Korektivno održavanje cevovoda Obuhvata rekonstrukciju i sanaciju cevi i drugih integrisanih delova cevovoda. • Otklanjanje oštećenja cevovoda Oštećeni delovi se skoro po pravilu zamenjuju novim, kada se za to stvore uslovi (ili odmah po pravu prečeg). Do stvaranja takvih uslova, naročito kod perforacija, primenjuju se tehničke mere sanacije, kao što su razni čepovi i obujmice, a u poslednje vreme i plastični materijali u obliku višeslojnih obujmica.

Slika 5.29. Primer obujmica pri sanaciji cevi • Najčešći otkazi cevovoda Proističu iz spoljne degradacije pri građevinskim aktivnostima u okruženju i korozionog dejstva. Najčešće se oštećuje mehanička izolacija te se na tom mestu ubrzava proces korozije i nastaju perforacije. Pucanje gasovoda i integrisanih elemenata se ređe dešava i one su posledica, pre svega, skrivenih grešaka ili neispravne montaže. Kada se deo cevovoda iz bilo kojih razloga menja ili izmešta, novi deo cevovoda treba da bude od cevi ili delova cevi istog ili boljeg kvaliteta i iste ili veće debljine zida. Isto važi i kada se mehaničko ili koroziono oštećenje ili propuštanje – perforacija sanira isecanjem oštećenog cilindričnog dela cevi i zamenjuje novim zdravim komadom.

119

Najmanja dužina novog cilindričnog dela cevi treba da bude 1.5 D ali ne manja od 1 m. Rastojanje obodnog zavara od sledećeg najbližeg obodnog zavara na cevovodu treba da bude najmanje 1.5 D ali ne manje od 1 m. Zamenjeni deo cevovoda treba da se ispita na čvrstoću i nepropustljivost. Ispitivanje se vrši na pritiscima zahtevanim za novi cevovod postavljen u istoj lokaciji. Ispitivanje se vrši na ispitnim sekcijama nakon postavljanja, a pre spajanja na matični cevovod. Ispitivanje prelaza vrši se pre postavljanja i po postavljanju. 5.2.10. Kompresori i kompresorske stanice Kompresorske stanice predstavljaju najsloženije objekte funkcije transporta i održavanja, u kojima pored kompresora, postoje skoro svi tipovi gasnih uređaja, opreme i instalacije. Kompresorske stanice su objekti sa stalnom ljudskom posadom i sa stalnom telekomunikacionom vezom. U novije vreme, kompresorske stanice se mogu definisati kao sistemi sa daljinskim nadzorom, odnosno upravljanje i nadzor se može obavljati iz upravljačko-kontrolnog centra. U slučaju opasnosti, kompresorska stanica mora imati sistem za zastavljanje rada stanice, a koja mora ispuniti sledeće uslove (u našem slučaju ovo važi za stanice koje imaju veću snagu od 735 kW):

- da zatvori dovod gasa u stanicu i odvod gasa iz stanice i da ispusti gas iz sistema stanice kroz ispusnu cev;

- da zaustavi rad kompresora i gasnih instalacija i da prekine dovod električne struje u kompresorsku stanicu, osim za električna kola koja služe za osvetljenje u slučaju opasnosti i električna kola čije delovanje može smanjiti mogućnost oštećenja postrojenja;

- da se uređajima za zaustavljanje rada, zatvaranje gasa i isključenje električne energije rukuje sa najmanje dva mesta, od kojih jedno mora biti izvan požarne zone.

Kompresor mora biti zaštićen od određenih preopterećenja, kao što su:

- prevelika brzina, - prejake vibracije, - habanje i oštećenje usled pregrevanja ulja, niskog pritiska ulja,

pregrevanja rashladnog sredstva ili pada njegovog pritiska. Na transportnom sistemu za gas, najčešće se nalaze:

- centrifugalni kompresori i - klipni kompresori.

Slika 5.30. Funkcionalne sheme centrifugalnog i klipnog kompresora

120

Rukovanje kompresorima i kompresorskim stanicama Rukovanje kompresorima i kompresorskim stanicama poverava se kvalifikova-nim specijalistima, a rukovanje kompresorima vrši se prema uputstvima proizvođača, dok se rukovanje instalacijom kompresorske stanice vrši prema uputstvu izvođača radova (montaže). U savremenim kompresorskim stanicama upravljanje i rukovanje je automati-zovano u onoj meri koju dopuštaju uslovi rada. Na primeru klipnog kompresora sa gasnim motorom informativno će se poka-zati princip rukovanja. Pre početka direktnog rukovanja sa kompresorom, njegovim prvim ili proces-nim puštanjem u rad, potrebno je prekontrolisati stanje na glavnim i pomoćnim sistemima:

- glavni gasni sistem, - pomoćni gasni sistem, - recirkulacioni sistem, - ispusno-odušni sistem, tako da oni budu spremni za rad i sa

predviđenim parametrima.

Slika 5.31. Izgled i podsklopovi klipnog kompresora i gasnog motora:

1. bregasta osovina, 2. vođica ukrsne glave, 3. ventil kompresora, 4. sedište ventila sa ostalim uređajima, 5. cilindar kompresora, 6. plutajući zaptivač, 7. brisač za ulje, 8. ukrsna glava,

9. postolje, 10. revizioni otvor, 11. zupčasti prenosnik za pokretanje motora, 12. kućište motora, 13. ’’O’’ zaptivke, 14. cilindar za hlađenje, 15. klip motora, 16. klipni prstenovi, 17. cevni dovod

goriva, 18. ventil za ubrizgavanje goriva, 19. ventil motora, 20. zbirni dovod vazduha, 21. poklopac glave motora, 22. izduvni gasovi – kolektor

Pri prvom puštanju u rad novog motora ili posle generalnog remonta, mora se na njemu proveriti:

- stanje filtera za vazduh,

121

- stanje filtera za podmazivanje, - podmazati vođice usmenih i popisnih ventila, - proveriti i napuniti sistem za podmazivanje, - proveriti ili dopuniti sistem vode za hlađenje, - aktivirati diferencijalne manometre na gasnim kolektorima, - ručno pokrenuti motor da bi se uverili da on može nesmetano raditi, - proveriti sve priključke za gorivi gas, ulje, vodu i sl. i po potrebi

pritegnuti, a cevni zatvarači moraju biti u radnom položaju, sem za gas,

- postaviti prekidač za paljenje u položaj otvoren (ON) dok se cevni zatvarač za gorivi gas i dalje drži u položaju zatvoreno (OFF).

Sada je motor spreman za puštanje u rad i može se startovati na sledeći način:

- komande motora pripremiti za start, a na slavini za regulaciju pogonskog gasa podići polugu u poziciju start;

- otvoriti slavinu za dovod vazduha, a ručicu slavine za dovod gasa.

122

VIII 6. ELEKTROINSTALACIJA Potreba za električnim instalacijama i uređajima na gasovodnom sistem je višestruka:

- osvetljenje, - elektromotorni pogoni (kompresori i pumpe), - različite vrste davača, za rana merenja i regulacije, potrebnih za

praćenje i upravljanje sistemom, itd. Specifičnost ove oblasti se ogleda u tome što se kod električnih instalacija i opreme kod gasovodnih sistema mogu pojaviti ugljovodonici koji se tran-sportuju i distibuiraju (instalacija i uređaji u posebnoj atmosferi – rad i održavanje istih). Sve ovo ukazuje na posebne propise i tehničke uslove za izvođenje elektro-instalacije – to uslovljava kvalitetnije izvođenje, električne uređaje posebne izrade kao i obraćanje pažnje na fizičke pojave koje kod običnih instalacija nisu od značaja (pojava statičkog elektriciteta naprimer). Najčešći uzrok paljenja (požar, eksplozija) određenih gasovitih smeša može dati elektrooprema u svom normalnom radu ili prilikom njihove havarije. U svom normalnom radu to je oprema ili njeni delovi koji normalno varniče dovoljnom energijom da se eksplozivna smeša upali (sklopke, delovi motora). Potencijalno opasne havarijske situacije se mogu javiti na opremi (preskok prenapona na armaturi uređaja) ili na instalacijama (struja i napon greške kratkog spoja ili zemljospoja). Kada nema prisustva komercijalne električne energije (električnih napojnih uređaja i opreme), prisustvo fizičkih pojava kao što su statički elektricitet ili električna pražnjenja atomosferskog porekla (munja), može takođe biti uzrok paljenja eksplozivnih smeša. Ove pojave su elektromagnetnog porekla pa se eliminisanje uzročnika paljenja vrši elektrotehničkim principima primenjenim na projektovanje i održavanje gasovodnih objekata. Primena električnih uređaja i instalacija mora da bude bezbedna. Primenu rešenja uzrokuju i ekonomski faktori (ne primenjivati skupa rešenja bez tehničko-tehnološke nužde). Zato je važno klasifikovati prostore koji su ugroženi eksplozivnim smešama, odnosno da se odrede takozvane zone opasnosti.

123

6.1. Zone opasnosti U praksi se prilikom određivanja zona moraju sagledati svi faktori i usvojiti određena metodologija koja podrazumeva redosled analiza pojedinih faktora koji određuju prostornu granicu zona. Univerzalni model se retko može napraviti za bilo koju tehnologiju. Osnovna načela se obično daju standardima. Zone opasnosti su delovi ugroženog prostora. Klasifikuju se prema koncentraciji i vremenskom trajanju eksplozivnih smeša. Zona opasnosti 0. Prostor u kome je učestanost i trajanje eksplozivnih smeša veoma veliki. To je zapravo deo prostora u kome tehnološki proces dozvoljava prisustvo eksplozivnih smeša tokom normalnog rada u dužem periodu. Primer: rezervoarski prostor. Zona opasnosti 1. Prostor u kome je učestanost i trajanje eksplozivnih smeša očekivano. Moguće je prisustvo smeša u normalnom radu jer ga tehnološki proces dozvoljava. Primer: okolina odušnih otvora gasovoda. Zona opasnosti 2. Prostor u kome je učestanost trajanja eksplozivnih smeša veoma mala i nije predviđena normalnim tehnološkim procesom. Može se desiti i trajati kratko (nekoliko puta godišnje i trajati par sati). Primer: okolina prirubnica. Po pravilu, prostorno, zonu 0 prate zone 1 i 2, a zonu 1 prati zona 2. Na određivanje zona najviše utiču izvori opasnosti (trajan, primarni, sekundarni i višestruki) i ventilacija (prirodna i prinudna). Zona bezbednosti predstavlja prostor u kome nije moguće prisustvo smeša zapaljivih gasova i vazduha. To je prostor u kome je primena elektroinstalacija i opreme moguća uz uobičajenu kvalitetnu izradu i uslove koje nalaže pravilo struke i pozitivni propisi. 6.2. Električne instalacije u zonama opasnosti 6.2.1. Sistemi mreža Prema JUS/IEC standardima sistemi niskonaponskih mreža se označavaju sa dva slova od kojih se prvo odnosi na uzemljenje nule transformatora sa kojih se napaja mreža, a drugo na uzemljenje potrošača priključenih na mrežu.

124

Slika 6.1 Oznake znače: T – neposredno uzemljen sistem i sa njim u vezi primenjeni sistemi: zaštitno uzemljenje, nulovanje, zajedničko uzemljenje i sl. I – izolovani sistem mreža, što znači posredno uzemljenje nule transformato-ra, preko velike impedanse kojom se ograničava struja greške. N – nulovanje, podrazumeva povezivanje svih provodnih delova potrošača za nulti vod vezan neposredno sa uzemljenom nulom transformatora. Posebnost primenjenih sistema mreža ogleda se u pojavi opasnog iskrenja ili zagrevanja izazvanog strujama greške, odnosno indirektnim naponima – indirektni naponi mogu izazvati opasno iskrenje provodnih delova različitog potencijala. Svi potencijalni sistemi mreža nisu pogodni za ugrožene prostore. 6.2.2. Kablovi i izolovani provodnici Za fiksne instalacije upotrebljavaju se kablovi sa metalnim, plastičnim ili gumenim plaštom. Kablovi sa spojenim metalnim plaštom ili plaštom od čelične žice bez zaštitnog nepromočivog plašta se ne smeju upotrebljavati. Ukoliko se kabl ne polaže u zemlju ili peskom ispunjenu cev ili ni na koji način nije zaštićen od požara, mora biti izrađen od samogasivog materijala koji ne podržava gorenje. Izolovani provodnici se mogu koristiti samo za ožičenje unutar zatvorenih kućišta ili cevnog sistema instalacija. Ako kablovski pribor nije ispitan za odgovarajuću zaštitu i zonu ne sme se upotrebiti izvan zone sigurnosti. 6.3. Električni uređaji Postavljaju se u zone što je moguće nižeg stepena opasnosti ili u neugrožen prostor, ako to dopuštaju tehničko-tehnološki uslovi rada.

125

Ako se električni uređaji postavljaju u zone opasnosti moraju biti izvedeni u odgovarajućoj Ex izvedbi. 6.3.1. Izbor električnih uređaja

• prema oblasti primene: u rudarstvu je oznaka I, a u industriji II; • prema grupi gasova (A, B i C) u odnosu na maksimalni eksperimentalni

bezbedonosni zazor (MEBZ) i minimalnu struju paljenja (MSP); najzapaljiviji, a time i najopasniji su gasovi grupe C, zatim B i na kraju A. Uređaji planirani za grupu c mogu da se primene i za grupe B i A – obrnuto ne važi; metan i zemni gas pripadaju grupi A, kao i smeše propan-butana;

• prema temperaturnoj klasi, određuju se grupe gasova u odnosu na temperaturu paljenja kao: T1 (iznad 450oC), T2 (od 300 do 450oC), T3 (od 200 do 300oC), T4 (od 135 do 200oC), T5 (od 100 do 135oC), T6 (od 85 do 100oC); metan i zemni gas pripadaju klasi T1, a smeše propana i butana klasi T2;

Primer: iz navedenog, oznaka za zemni gas (metan) je data kao IIAT1.

• prema temperaturi okoline i radnim uslovima, podrazumeva temperature od -20 do 60oC, ukoliko na samom uređaju nije drugačije navedeno;

• prema uslovima montaže uređaj može biti zatvoren, poluotvoren i otvoren prostor; primenjuje se odgovarajući oblik IP NN zaštite, gde se prvi N broj odnosi na prodiranje čvrstih tela i prašine, a drugi na prodira-nje vlage; naprimer IP54 znači da je kućište uređaja konstruisano tako da ne dozvoljava prodor prašine i prskajuće vode.

6.3.2. Označavanje i izrada električnih uređaja za ugrožene prostore Svi električni uređaji i komponente, osim provodnika, koji se primenjuju u zonama opasnosti, označavaju se sa Ex (prema sadašnjem standardu). Ranija oznaka ovih uređaja na našim prostorima je bila S. Principi izrade ovih uređaja su u osnovi:

- eliminisanje uzročnika paljenja, - kontrolisanje eksplozije ako do nje dođe i - eliminisanje prisustva eksplozivne smeše u radnom delu elektrouređaja.

Zavisno od konstrukcije uređaja i primenjene zaštite, oznaci Ex se indeksno dodaju mala slova koja označavaju tip zaštite:

- Exd – nepropaljivo kućište (neprodorni oklop); - Exe – povećana bezbednost; - Exi – svojstvena bezbednost (samosigurnost), - Exp – nadpritisak; - Exm – punjenje čvrstim materijalima ili inkapsulacija; - Exo – uranjanje u tečnosti; - Exq – punjenje peskom; - Exs – naročita vrsta zaštite (kombinacija Exe+Exd ili Exd+Exi); - Exn – uređaji normalne kvalitetne izrade koji ne varniče.

126

6.4. Konstrukcione karakteristike elemenata za spajanje elektro-instalacija i uređaja • Kućišta se izrađuju od konstrukcionog čelika najnižeg kvaliteta, lakih

metala (sadržaj Al preko 15%) i plastičnih materijala uz uslov da izdržavaju sva relevantna ispitivanja; materijali moraju biti samogasivi ili nezapaljivi;

• Elementi za mehaničko spajanje moraju biti učvršćeni tako da se mogu skinuti samo pomoću alata;

• Uređaji za blokiranje se koriste da se obezbedi osiguranje primenjene vrste zaštite (na otvaraj pod naponom); ne mogu se ukloniti delovi blokade bez posebnog alata;

• Provodni elementi u izolacionom delu koji služe za učvršćenje provodnog izolatora moraju biti sigurno učvršćeni, otporni na zakretanje – spoj mora biti trajan i siguran sa provodnikom;

• Električno spajanje (stezaljke) mora biti izvedeno tako da se pritisak spoja ne prenosi na izolator;

• Priključne kutije moraju biti izvedene u jednoj od vrsta protiveksplozijske zaštite (najčešće Exe);

• Kućišta koja sadrže osigurače (razvodni ormari) moraju biti mehanički blokirana, tako da se njihova zamena može vršiti samo u beznaponskom stanju, a osigurač ne može doći pod napon sve dok kućište nije sasvim zatvoreno.

6.5. Potrebni sertifikati za uređaje primenjene u zonama opasnosti Pravna regulativa nameće niz zakona, propisa i naredbi koje se moraju ispoštovati. Sva električna oprema i uređaji, sem kablova, koji se primenjuju u zonama opasnosti, opremljeni su pločicama sa natpisom koji sadrži:

- naziv proizvođača, - oznaku tipa uređaja, - oznaku protiveksplozijskog uređaja sa područjem primene (naprimer

Exd II B T3), - proizvodni broj ako se ne radi o uređaju masovne proizvodnje

(naprimer razvodne kutije), - standard na kome je bazirana primenjena vrsta zaštite, - oznaku, godinu i broj tipskog ispitivanja, - dodatne oznake utvrđene standardima za primenjenu vrstu zaštite, - oznaka i broj pojedinačnog ispitivanja.

Generalno, sva elektrooprema i instalacije u zonama opasnosti moraju biti kvalitetne izrade, čak i kada nisu posebne, Ex izrade. 6.6. Zaštita od opasnog iskrenja u zonama opasnosti Ne sme se dozvoliti razlika potencijala na uređajima koja može izazvati iskru dovoljne energije da upali eksplozivnu smešu. To su:

- Opasnost od napona greške (zavisi od primenjenog sistema mreža),

127

- Ekvipotencijalizacija (izjednačavanje potencijala tako što se svi metalni delovi povezuju na zajedničko uzemljenje ili na dodatni sistem za izjednačavanje potencijala),

- Statički elektricitet (provodni delovi moraju biti elektrostatički uzemljeni),

- Zaštita od atmosferskog pražnjenja (gromobranska zaštita). 6.7. Poslovi i postupci održavanja električnih instalacija i uređaja Svaka kompanija ima svoj Pravilnik o održavanju koji sadrži niz radnji koje je potrebno obaviti u toku periodičnih pregleda razvrstanih po obimu poslova i učetanosti obavljanja. Pri transportu ugljovodonika postoji niz elektrouređaja i elektroopreme koja nije za eksplozivne sredine i nije smeštena u zone opasnosti. Održavanje ove opreme podleže pozitivnim, opštevažećim propisima koji su uobičajeni za ovu opremu. Kroz Pravilnik o održavanju se daju postupci i radnje koje se obavljaju tokom periodičnih pregleda ove opreme. Oprema ovog tipa: sistemi besprekidnog napajanja sa ispravljačima, invertorima, akumulatorskim bateri-jama, statičnim prekidačima, nezavisnim izvorom napajanja (dizel agregat) itd. Za elektroinstalacije i uređaje smeštene u potencijalno opasnim eksplozivnim prostorima (Ex uređaji), važi posebna zakonska regulativa, odnosno poseban Pravilnik o održavanju ovakve opreme. Uspešno i efikasno održavanje elektroinstalacija i uređaja podrazumeva da služba koja se bavi ovom delatnošću mora da poseduje svu potrebnu dokumentaciju za objekat prilikom preuzimanja objekta na održavanje. Potrebna dokumenatcija: Glavni elektroprojekat izvedenog objekta, Sertifikati Ex opreme, Fabrički sertifikati opreme i Izveštaji sa nultog pregleda. Izveštaji sa nultog pregleda sadrže merenja obavljena na elektroinstalacijama koja se odnose na napojnu mrežu i uzemljenje. 6.7.1. Poslovi redovnog i vanrednog održavanja elektroinstalacija i uređaja Održavanje ove opreme se može podeliti na kontrolu, popravke i sanacije kvarova, servisiranje i remonte. • Kontrola Podrazumeva pregled i proveru funkcionalnosti. Obavlja se periodično i spada u poslove redovnog, svakodnevnog održavanja. Kontrola se obavlja vizuelnim pregledom, mernom opremom i proverom funkcionalnosti. Vizuelni pregled: uočavanje mehaničkih oštećenja, nedostatak galvanskih spojeva, zaprljanost funkcionalnih delova opreme (kontakti), odstupanja od uobičajenog rada (treperenja svetiljki) i neispravnost uređaja (električna brojila, naprimer).

128

Merna oprema: proveravaju se parametri na nultom pregledu – prelazni otpori uzemljivača, otpori galvanskih veza, podešenost termičke zaštite i uređaja za brzo prekidanje struje greške. Funkcionalne probe: proveravaju se uređaji koje su predviđene za automatski rad, pogone pumpi, osvetljenje i sl. Kontrola ukazuje na potrebu vršenja popravki ili sanacija na instalaciji i opremi. • Popravke i sanacija Ograničen je broj popravki koji se mogu izvršiti na Ex uređajima. U okviru redovnog održavanja na ovakvoj opremi mogu se vršiti popravke manjeg obima, uglavnom zamena potrošnih elemenata sa originalnim novim delovima ili kompletnih elemenata elektroinstalacija. Ako popravka ne može da se izvrši na licu mesta vrši se sanacija shodno propisima koji definišu rad na održavanju sa ovakvom opremom. • Remont Remont opreme u Ex zaštiti vrši kvalifikovana, ovlašćena firma (naprimer Radionica za remont), nakon čega izdaje sertifikat o izvršenom remontu i stavlja oznaku na remontovan uređaj. Remont elektroinstalacije može da vrši i firma ovlašćena za izradu instalacija uz uslov eksterne (spoljne) verifikacije – nulti pregled, kao i za nove objekte. Ovaj remont može da vrši i služba održavanja, ukoliko ima ovlašćenje za rad i održavanje na ovakvoj opremi. Treba naglasiti da se na terenu (na licu mesta) uglavnom vrši kontrola opreme i demontaža i montaža opreme (vezano za popravke, sanacije i remonte elektroopreme). 6.7.2. Evidencija o postupcima Evidencija se vrši putem takozvanih ličnih kartona opreme, izveštaja o izvršenim intervencijama, mernim protokolima itd. Sve se ovo arhivira u pisanoj formi (putem obrazaca) tako da kasnije može biti dostupno operativi rada i održavanja ali i inspekcijskim kontrolama. Podaci se arhiviraju i putem računara odnosno preko baza podataka istih aktivnosti i parametara. 6.7.3. Posebnosti tehnološkog postupka održavanja elektroinstalacije Posebnost se ogleda u mogućem prisustvu eksplozivnih smeša i kako su insta-lacije i uređaji izvedeni na takav način da eliminišu uzročnike paljenja, tako ni lica na održavanju svojim postupcima ne smeju izazvati havariju.

129

• Merenje koncentracije eksplozivnog gasa u zonama opasnosti Merenje se vrši posebnim instrumentima koji se nazivaju eksploziometri. Oni obično rade u opsegu od donje granice eksplozivnosti do gornje granice eksplozivnosti (za metan od 4 do 12 Vol%) i imaju alarm (zvučni ili svetlosni) za upozorenje o prisustvu eksplozivne koncentracije. Ako je u pitanju laki gas (metan, zemni gas) koji je lakši po gustini od vazduha, koncentracija se meri u gornjim delovima prostorije u odnosu na izvor opasnosti, a ukoliko su u pitanju teški gasovi (smeše propan-butan), koncentracija se meri od izvora opasnosti naniže po prostoriji. Po izvršenom merenju koncentracije, kada se dokaže da nema eksplozivnih smeša, pristupa se merenju elektroopreme. • Merenje otpora (prelaznog otpora uzemljivača) Merenje koje se najčešće radi na objektima. Uglavnom se koriste digitalni instrumenti, koji imaju sopstveno napajanje i kao takvi su potencijalno opasni za eksplozivne sredine, ukoliko nisu posebne izrade. Zona opasnosti je prostor u kome treba definisati sve moguće postupke i radnje lica na održavanju i rukovaoca. 6.8. Praktično izvođenje radova na elektroinstalacijama i uređajima u zonama opasnosti 6.8.1. Električni uređaji u zonama opasnosti Znajući da nisu dozvoljene intervencije na električnim uređajima koji se nalaze u zonama opasnosti (Ex), osim zamene potrošnih delova originalnim delovima po preporuci proizvođača, kontrola ovih uređaja se svodi na vizuelne preglede i evidentiranje svih intervencija izvršenih na njima. Evidentiraju se sve intervencije. Vizuelni pregled uređaja, odnosno opreme, se vrši tako što se proverava da li ima isti izgled kao kod nultog pregleda. Ako se uoče promene, vrši se popravka. Funkcionalna provera se vrši na uređajima ili opremi koja nisu u stalnom radu. Evidentiranje intervencije na uređajima i opremi se vrši obavezno u kartonu koji je otvoren na početku eksploatacije. 6.8.2. Električne instalacije u zonama opasnosti Pregled instalacija se svodi na kontrolu mera za zaštitu od opasnog iskrenja kao osnovnog kriterijuma za izvođenje instalacija u zonama opasnosti. Uobičajeno je da se svi postupci kontrole obavljaju prilikom periodičnog obilaska.

130

• Kontrola uzemljenja kao zaštita od atmosferskog pražnjenja Kontrola se vrši mernim instrumentom i vizuelno. Merenjem se na svakom merno-rastavnom spoju proverava prelazni otpor uzemljivača pri čemu on ne sme biti veći od 10Ω. Vizuelno se proveravaju spojevi na spoljnom uzemljenju između provodnika, hvataljki, zemljovoda i uzemljivača. • Kontrola izjednačenja potencijala Predstavlja obaveznu meru zaštite od opasnog iskrenja nastalog zbog greške na mreži, prenapona atmosferskog porekla i prenapona zbog naboja statičkog elektriciteta. Kontroliše se merenjem instrumentom i vizuelnom kontrolom. • Kontrola podešenosti zaštitnih uređaja za prekidanje stanja greške Ovi uređaji se koriste kako bi što pre prekinuli struju greške u mrežama koje su primenjene u zonama opasnosti. Kontrola se vrši posebnim instrumentima (revitaster) koji su obično višefunkcionalni. 6.8.3. Periodičnost kontrole i evidentiranje Periodičnost kontrole je određena pozitivnim propisima za ovu oblast i pravilnikom kompanije koja radi poslove održavanja.

131

IX 7. ISPITIVANJE ČELIČNIH GASOVODA Posle zatrpavanja rova, a pre puštanja u rad, gasovod mora da se ispita na čvrstoću i propustljivost u celini, ili u deonicama. Ispitivanje se izvodi u skladu sa Tehničkim uslovima za ispitivanje pritiskom cevovoda i opreme. Deonice koje se polažu ispod železničkih i tramvajskih pruga, puteva i ulica, prethodno se ispituju. Preduzeće koje sprovodi ispitivanje mora da raspolaže kvalifikova-nom, pouzdanom i obučenom radnom snagom. Mašine i uređaji koji se koriste za ispitivanje moraju da budu opremljeni u skladu sa propisima o zaštiti na radu i u skladu sa njima da se koriste. Od momenta povišenja pritiska, pa sve do njegovog sniženja nakon ispitivanja, nije dozvoljen nikakav rad na gasovodu i u neposrednoj blizini gasovoda, osim ukoliko se ne radi o merama koje su neophodne za sprovođenje ispitivanja. Ispitivanje gasovoda i MRS na propustljivost i čvrstoću vrši se vazduhom ili inertnim gasom. Nadzemni gasovodi sa radnim pritiskom gasa višim od 6 bara ispituju se na čvrstoću vodom. Delovi gasovoda na prolazima ispod železničkih ili tramvajskih pruga, puteva ulica i vodenih prepreka moraju da se ispitaju dva puta:

1. Na propustljivost – vazduhom ili inertnim gasom pre ugradnje dela gasovo-da na mestu ukrštanja u trajanju od 1 čas, uz premazivanje zavarenih spojeva rastvorom sapuna u vodi. Ako montaža dela prolaza gasovoda mora da se vrši iz više sekcija, ispitivanje na propustljivost vrši se nakon ugradnje, u trajanju od 24 časa, bez premazivanja zavarenih spojeva rastvorom sapuna u vodi. Ispitivanje na propustljivost obavlja izvođač radova u prisustvu nadzornog organa investitora. 2. Na čvrstoću i propustljivost – vazduhom ili inertnim gasom pri konačnom ispitivanju celog gasovoda.

Pre ispitivanja ovih delova gasovoda neophodno je da se izvrši 100% radiografsko snimanje zavarenih spojeva. Manometri koji se koriste prilikom ispitivanja moraju da imaju određenu klasu tačnosti. Pri ispitivanju na čvrstoću koriste se manometri klase 1.6 a pri ispitivanju na nepropusnost manometri klase 0.6 ili diferencijalni manometri. Korišćeni manometri moraju da poseduju atest od ovlašćene organizacije za baždarenje da su u potrebnoj klasi tačnosti.

132

Gasovodi i MRS ispituju se na čvrstoću tako što se, nakon stabilizacije pritiska, drže pod pritiskom najmanje 1 čas, posle čega se pritisak snižava do određene vrednosti za ispitivanje na propustljivost i vrši se pregled gasovoda i armature. Ako se gasovod ispituje vazduhom, proverava se propustljivost navojnih, prirubničkih i dostupnih zavarnih spojeva rastvorom sapuna u vodi. Za vreme pregleda i provere rastvorom, u gasovodu se održava pritisak konstantnim. Eventualno uočeni nedostatci ovim ispitivanjima uklanjaju se tek po sniženju pritiska do atmosferskog. Vrednosti pritisaka pod kojim se ispituju gasovodi na čvrstoću i propustljivost, date su u tabeli 7.1: Tabela 7.1. Ispitni pritisci na čvrstoću i propustljivost

Ispitni pritisak [bar] Radni pritisak u gasovodu [bar]

čvrstoća propustljivost

Do 6 8.5 6.0

6 – 12 16.0 12.0

12 – 16 24.0 16.0

Podzemni gasovodi svih radnih pritisaka ispituju se na propustljivost na sledeći način:

• gasovod se pod ispitnim pritiskom drži do početka ispitivanja kako bi se izjednačile temperature ispitnog fluida i okoline,

• trajanje ispitivanja na propustljivost je najmanje 24 časa. Smatra se da je gasovod sa uspehom izdržao ispitivanje ako stvarni pad pritiska za vreme ispitivanja nije veći od proračunatog po obrascu koji se odnosi na gasovod istog prečnika:

32.133d

s3.0p ⋅⋅

=∆

Ukoliko je gasovod sastavljen od deonica različitih prečnika, dozvoljeni pad pritiska računa se po sledećem obrascu:

( )32.133

ld...ldld

ld...ldlds3.0p

n2n2

221

21

nn2211 ⋅⋅++⋅+⋅

⋅++⋅+⋅⋅⋅=∆

gde su: ∆p (Pa) – proračunski pad pritiska, d (m) – unutrašnji prečnik gasovoda, s (h) – vreme trajanja ispitivanja, d1, d2,…dn (m) – unutrašnji prečnici gasovoda za deonice koje se ispituju,

l1, l2,…ln (m) – dužine deonica gasovoda koje odgovaraju prečnicima di . Stvarni pad pritiska za vreme ispitivanja je:

( ) ( ) [ ]PaBHBHp 2211s +⋅+=∆

133

gde su: ∆ps (Pa) – stvarni pad pritiska, H1 i H2 (Pa) – pokazivanje manometra na početku i na kraju ispitivanja, B1 i B2 (Pa) – pokazivanje manometra na početku i na kraju ispitivanja. Nadzemni gasovodi, koji rade na bilo kojim pritiscima, pri ispitivanju na propustljivist moraju da se drže pod ispitnim pritiskom najmanje 30 minuta, posle čega se, bez snižavanja pritiska, vrši pregled i provera rastvorom sapuna u vodi. Provera sapunicom vrši se na svim zavarenim, prirubničkim i navojnim spojevima. Smatra se da je gasovod sa uspehom ispitan ako ne postoji vidan pad pritiska na manometru i ako ne postoje nezaptivenosti kod provere rastvorom sapuna u vodi. Pri postupnom ispitivanju MRS, veličine ispitnih pritisaka uzimaju se posebno do i od regulatora pritiska. Veličine ispitnih pritisaka date su u tabeli 7.2. Tabela 7.2. Veličine ispitnih pritisaka

Ispitni pritisak [bar] Radni pritisak u gasovodu [bar]

čvrstoća propustljivost

Do 6 8.5 6.0

6 – 12 16.0 12.0

12 – 16 24.0 16.0

Pri ispitivanju na čvrstoću gasovoda i armature u MRS povišava se pritisak u cevovodu do ispitnog. Pod tim pritiskom se gasovod drži 1 sat, posle čega se pritisak snižava do vrednosti za ispitivanje na propustljivost. Kada pritisak postigne tu vrednost, vrši se provera zavarnih, prirubničkih i navojnih spojeva rastvorom sapuna u vodi. Ispitivanja MRS na propustljivost moraju da traju najmanje 24 časa, pri čemu pad pritiska ne sme da pređe 1% početne vrednosti. 8. KOROZIJA I ZAŠTITA OD KOROZIJE Gasovodi izrađeni od čeličnih cevi su izloženi razlčitim hemijskim, fizičkim i biološkim uticajima koji mogu štetno delovati na površinu gasovoda i uzrokovati koroziju. Intenzitet korozije zavisi od karakteristika gasovoda i od karakteristika spoljnih faktora. U karakteristike gasovoda spadaju konstruk-tivna svojstva, kao što su: struktura gasovoda, mehanička i fizička svojstva gasovoda, naponi u gasovodu i oštećenja na gasovodu. U spoljne faktore spadaju svojstva atmosfere, tla ili materijala sa kojim je gasovod u dodiru i ona obuhvataju: vrstu i koncentraciju agresivnih sastojaka, pH vrednost, pritisak, temperaturu, naprezanja, vlažnost, radijaciju, električni naboj, vibracije i gibanja tla i gasovoda, prisutnost raznih instalacija i elektro-magnetskih postrojenja, prisutnost mikroorganizama, itd. U razmatranju korozije gasovoda razmatra se odvojeno problem korozije nadzemnih gasovoda od korozije ukopanih gasovoda.

134

Korozioni procesi na ukopanim gasovodima zbog elektrohemijskih i elektroenergetskih odnosa tla i metala su višestruko veći od korozionih procesa metalnih površina koje su izložene atmosferi. Praćenje korozije ukopanog gasovoda u tlo je daleko složenije od praćenja korozije na nadzemnom gasovodu. Korozija metala ukopanog u tlo, kao i brzina korozije je najčešće rezultat zajedničkog delovanja više procesa kao što su elektrohemijski procesi, uticaji elektoenergetskih postrojenja, biokorozija i dr. 8.1. Osnovno o procesu elektrohemijske korozije Elektrohemijska korozija predstavlja najzastupljeniji oblik korozije čeličnih cevi. Procesi korozije čelika su elektrohemijske reakcije koje se mogu podeliti na anodni i katodni proces. Za odvijanje procesa korozije potrebne su dve elektrode, anoda i katoda, elektrolit i veza između elektroda. Na samom čeličnom cevovodu stvaraju se anodne i katodne površine, jer se na cevovodu stvaraju različiti potencijali. Različiti potencijali između dva dela cevi nastaju na različite načine. Na primer, razlika potencijala nastaje ako su površine cevi različito obrađene, ako su delovi cevi izložene različitim naprezanjima, ako postoje razlike u strukturi čelika i dr. Na slikama 8.1 i 8.2 prikazani su primeri kod kojih dolazi do stvaranja anodnih i katodnih procesa na čeličnim cevima.

Slika 8.1. Proces nastajanja anodnih i katodnih procesa na cevi, proces korozije, zbog različite strukture čelika

Slika 8.2. Proces nastajanja anodnih i katodnih procesa na cevi, procesa korozije, zbog promene strukture čelika nastale savijanjem cevi

135

Veza između anodnog i katodnog polja se odvija preko samih cevi. Proces korozije nastaje kada anodna površina čelične cevi stupa u reakciju sa okolnim tlom ili vodenim elektrolitom. Anodna površina korodira time što joni gvožđa napuštaju metal i prelaze u elektrolit kao katijoni, a njihovi elektroni prelaze na katodu zbog razlike u potencijalu između anode i katode. Odlazak jona gvožđa dovodi do smanjenja potencijala anodne površine. Elektrolit, takođe, disocira pri čemu se katijoni gvožđa koji su prešli u rastvor neutrališu, a anijoni prelaze na katodu gde se takođe neutrališu. Ako je voda elektrolit, ona može disosovati:

H2O→ H++OH- Gvožđe na anodi prelazi u elektrolit u obliku pozitivnog jona, tako što će se osloboditi dva elektrona po atomu gvožđa:

Fe→ Fe+++2e-

Pozitivni vodonikovi atomi iz elektrolita će preći na katodu. Preko provodnika, cevi, elektroni će preći takođe na katodu, usled čega će na katodi doći do neutralizacije vodonika:

2H++ 2e-→ H2+½O2=H2O

U elektrolitu će doći do neutralizacije spajanjem pozitivnih jona gvožđa negativnim jonima OH-:

Fe+++ 2OH-→ Fe(OH)2, što predstavlja rđu. Ukoliko u elektrolitu ima kiseonika reakcija će ići dalje:

Fe(OH)2+O2→ Fe(OH)3, što predstavlja crvenu rđu.

Prema tome, korozija se odvija kao galvanski proces, a anoda je podvrgnuta aktivnom razaranju jer se sa anodne površine izdvajaju joni gvožđa. Na slici 8.3 su prikazane tipične anodne i katodne reakcije na čeličnim cevima.

136

Gubitakelektrona

Fe++ OH-

Prijemelektrona

tok

Izolavana cev H+ H+

ANODA (+) 4Fe3O4+2H2O—6Fe2O3+H2O rđa 6Fe(OH)2+O2—2Fe3O4+6H2O crni talog Fe+++2e-+2OH—Fe(OH)2 beli talog

KATODA (-) Ca+++CO3

----CaCO3 beli talog Mg+++2OH---Mg(OH)2 beli talog

O2+2H2O+4e---4OH-

2H+2e-—H2+21

O2—H2O

Slika 8.3. Tipične reakcije korozije na anodi i katodi izolovane čelične cevi

Slika 8.4. Shematski prikaz rđanja gvožđa ispod kapi slanog rastvora kao elektrohemijski proces (stvaranje hidroksida gvožđa Fe(OH)2 koji se kao nerastvorljiv

taloži, a dalje, vezuje sa vodom u rđu Fe(OH)2· H2O)

Brzina korozije ukopanih cevovoda zavisi od fizičko hemijskih svojstava tla, koje predstavlja elektrolit u procesu korozije. Na agresivna svojstva tla utiču vlažnost tla, sadržaj vazduha (kiseonika) u tlu, koncentracija vodonikovih jona i otpor tla. Ako se uzmu ova četiri osnovna faktora u razmatranje onda možemo imati sledeće karakteristične slučajeve:

1. Kod suvog tla ili tla sa vrlo malo vlage, pri istom sastavu tla, električni otpor će biti vrlo visok, a koncentracija vodonikovih jona neznatna. Agresivnost tla će uglavnom biti vezana za koncentraciju kiseonika u tlu.

137

2. Kod tla sa povećanim sadržajem vlage, ali da nije zasićeno vlagom, koncentracija vodonikovih jona je povećana, a moguća je i koncentracija kiseonika. Električni otpor će biti manji. U ovom slučaju svi faktori će uticati na agresivnost tla. To će biti područje gde će agresivnost postići maksimum.

3. Kod tla potpuno zasićenog vlagom koncentracija vodonikovih jona je maksimalna, a kiseonika minimalna. Električni otpori će biti minimalni. U ovom području će sve veličine poprimiti konstantne vrednosti.

Na slici 8.5 su prikazana laboratorijska ispitivanja delovanja vlažnosti tla na brzinu korozije.

Slika 8.5. Zavisnost brzine korozije od vlažnosti tla Na osnovu otpora tla duž trase može se utvrditi klasifikacija deonica u funkciji agresivnosti tla. Ako je otpor tla veći od 100Ω onda je korozivnost tla niska, za otpor tla od 20 do 100Ω, korozivnost tla je srednja, za otpore tla od 10 do 20Ω, korozivnost tla je visoka. Za sagledavanje stepena agresivnosti tla duž trase cevovoda neophodno je prikupiti podatke o litološkom sastavu (humus, glina, pesak i dr.), poroznosti tla, zagađenosti tla otpadnim vodama, šljakom i dr., ali i o blizini izvora lutajućih struja tramvajskih pruga i dr. Uopšteno se može reći da će dejstvo galvanskih elemenata na čeličnim cevima biti intenzivnije ukoliko su slabije električne veze preko elektrolita između katodnih i anodnih mesta na cevovodu. Intenzitet električnih veza zavisi od prelaznog otpora sa cevi na elektrolit i od karakteristika elektrolita odnosno tla. 8.2. Zaštita od korozije

8.2.1. Pasivna zaštita

Zaštita od korozije se obavlja korišćenjem više vrsta postupaka i zaštitnih sredstava.

138

Nadzemni gasovodi su izloženi atmosferskoj koroziji. Zaštita ovih gasovoda (sa nosačima i obujmicama) se obavlja koristeći:

• zaštitne premaze – boje, lakovi i dvokomponentne smole, • zaštitne obloge – cink, hrom, srebro i slične metalne prevlake-folije,

trake i slične organske prevlake (poliplast), • inhibitori – aktivni sistemi antikorozione zaštite.

Nadzemni gasovodi su pogodniji za praćenje stanja gasovoda i za održavanje u odnosu na ukopane gasovode. Korozioni procesi se mogu lako i brzo uočiti, a time i preduzeti mere popravke i antikorozione zaštite. Kontrola zaštitnih premaza i obloga se izvodi:

• pregledom (kompaktnost, celovitost), • kontrolom debljine pomoću raznih metoda (razorne metode, nerazorne

metode, vrtložne struje, elektromagnetske metode i sl.), • kontrolom homogenosti (poroznosti) na električno neprovodljivim

premazima ili prevlakama pomoću električnog defektoskopa (električni detektor s naponom 0,5-1 kV/µm boje i sl.).

Ukopani gasovodi u tlo imaju površinu izloženu kontaktu sa elektrolitom (tlo). Zbog međusobnih elektrohemijskih odnosa metala i elektrolita na površini metala koja je u kontaktu sa tlom (elektrolitom), nastaju korozioni procesi. Proces korozije biće slabiji ukoliko su električne veze preko elektrolita između katodnih i anodnih mesta na cevovodu slabije. Slabljenje elektro-hemijskih procesa korozije se postiže povećanjem prelaznog otpora sa cevi na elektrolit putem izolacije spoljnih površina cevi. Što je izolacija kvalitetnija to je proces korozije sporiji. Osnovna zaštita, odnosno sprečavanje dodira tla sa površinom čeličnog gasovoda, se obavlja nanošenjem antikorozione obloge na površine cevi (pasivna antikoroziona zaštita). Zaštitne antikorozione obloge mogu biti:

• obloge na bazi bitumena, često armirane raznim vlaknima (što se ranije koristilo, na starijim gasovodima);

• PVC trake, nanošene na pripremljenu metalnu površinu, priprema se može obaviti ručno i mašinski;

• PE i epodsidne obloge, to jest obloge od raznih organskih materijala (poliplast);

• "toplo skupljajuće" obloge i trake namenjene za zaštitu zavarenih spojeva ili popravke na staroj izolaciji, a imaju svojstvo da se u postupku nanošenja obloga zagreva otvorenim plamenom ili toplim vazduhom pa se pod uticajem povećane temperature spoljni sloj steže, a unutrašnji "lepljivi" sloj rastopljen prijanja za površinu čelične cevi; po hlađenju obloga je potpuno kompaktna i ima svojstva PE obloge.

Danas se izolacija obavlja izolacionim trakama koje se mašinski namotavaju oko cevi. Izolacija cevovoda mora imati isti kvalitet po čitavoj površini cevovoda. Izolacija mora biti otporna na promene temperature i na hemijsko

139

delovanje, nepropusna na vodu, teško kvašljiva, da ima visoki električni otpor i da pri starenju ne menja svojstva, da je nepropusna na gasove, da se dobro drži uz zid cevi, da se ne odlepljuje prilikom raznih manipulacija cevima (u slučajevima kad se koriste predizolovane cevi u toku gradnje). Kontrola svojstava zaštitnih obloga se sprovodi pre polaganja gasovoda u rov, u toku izgradnje, i u toku eksploatacije kontrolnim iskopavanjem putem pregleda, kontrole debljine, kontrole prionljivosti obloge, kontrole homogenosti i dr. Učestalost kontrole izolacione obloge gasovoda određuje korisnik gasovoda svojim pravilnikom o održavanju gasovoda. Ovaj pravilnik mora biti u skladu sa Projektom izvođenja korozione zaštite gasovoda i važećim državnim propisima za ovu oblast. Na izolacionim oblogama mogu nastati oštećenja kako u procesu izgradnje gasovoda tako i u procesu eksploatacije. Ova oštećenja mogu nastati zbog:

• grešaka koje su nastale u toku proizvodnje izolacionih obloga, traka, • oštećenja obloga, traka u transportu i utovaru i istovaru, • neispravnog nanošenja izolacione trake, obloge na zavarna mesta, • oštećenja pri polaganju gasovoda u rov zbog lošeg peščanog sloja i

pogrešnog zatrpavanja gasovoda, • kontakta sa stranim instalacijama u tlu (nedovoljno odstojanje), • trenja tla ili podzemnih konstrukcija, • oštećenja tokom rada trećih lica u zoni gasovoda.

Ova oštećenja izolacione obloge (trake) omogućuju kontakt čeličnih površina sa tlom, sa elektrolitom čime se omogućuje odvijanje elektrohemijskog procesa korozije. Procesi korozije slabe mehaničke karakteristike cevovoda, dovode do stvaranja rupa kroz koje otiče gas čime nastaju gubici gasa i opasnosti od potencijalne eksplozije i požara, a time i opasnosti po objekat i po okolinu. Zato se za potpunu zaštitu od korozije primenjuju sistemi katodne zaštite sa opremom za zaštitu od elektro-energetskih uticaja. 8.2.2. Katodna zaštita Početkom XIX veka korišćene su u SAD elektrohemijske metode za zaštitu od korozije metalnih konstrukcija. Godine 1895. takođe u SAD, pojavljuje se patent koji daje tip katodne zaštite koji se koristi za zaštitu ukopanih čeličnih cevi koje se nalaze u pojasu električnih pruga sa jednosmernom strujom. Tridesete godina XX veka se uzimaju kao godine kada je, generalno, za naftovode i gasovode, katodna zaštita prihvaćena kao način zaštite od korozije. Zaštita od korozije katodnom zaštitom se zasniva na dovođenju čeličnih cevi na potencijal pri kome ne dolazi do procesa korozije. Dovođenjem cevi na potencijal koji je jednak ili veći od potencijala lokalnih korozionih elemenata, galvanskih elemenata, prestaje proces korozije. Iskustva pokazuju da će metalna konstrukcija biti u području pasivnosti, tj. zaštićena, ako se njen potencijal kreće oko -0,54 V u odnosu prema normalnoj vodonikovoj elektrodi, ili od -0,3 V do -0,8 V u odnosu na bakarsulfatnu elektrodu.

140

Katodnu zaštitu možemo postići upotrebom spoljnjeg izvora jednosmerne struje ili pomoću galvanskog elementa u kome je jedna elektroda štićeni metal, tj. cevovod, a druga elektroda se ugrađuje u sistem. U oba slučaja štićene cevi moraju imati veći potencijal od druge elektrode, pa prema tome one predstavljaju katodu sistema, zbog čega je i čitav sistem zaštite nazvan katodna zaštita. Na slici 8.6 dat je shematski prikaz katodne zaštite sa spoljnim izvorom struje i sa galvanskim izvorom struje.

Slika 8.6. Shematski prikaz katodne zaštite: a) sistem sa spoljnim izvorom struje i b) sistem sa galvanskim izvorom struje; 1-cevovod; 2-prekidač dovoda struje; 3-izvor

jednosmerne struje; 4-pomoćna anoda; 5-galvanska anoda Na slici 8.7 je prikazano kretanje struje lokalnih elemenata. Struja lokalnih elemenata ima smer anoda-katoda. Na slici 8.7 je prikazan zaštitni galvanski krug pomoću spoljnjeg izvora struje i pomoćne anode. Strujni krug je otvoren, pa zaštita ne deluje na lokalni element jer zaštitna struja ne teče. Ako zatvorimo strujni krug (zaštitni krug) onda struja iz zaštitnog izvora teče preko zaštitne anode na anodu i katodu lokalnog elementa, što se vidi na slici 8.8.

Slika 8.7. Shematski prikaz kretanja struje lokalnih elemenata kada je spoljni izvor struje isključen

Slika 8.8. Shematski prikaz toka struje kada je uključen spoljni izvor struje

141

Pretpostavimo da iz lokalnog elementa teče od anode ka katodi struja I=10A, a kroz zaštitni krug struja I=15A. Na slici 8.9 lokalni element je prikazan kao izvor struje E2, a strujni krug lokalnog elementa je označen sa R2. Smer struje lokalnog elementa ide od anode na katodu i označen je na slici 8.9. U tačkama 1 i 2 priključen je zaštitni strujni krug izvora Ez i otpora zaštitnog kruga Rz. Zaštitnim strujnim krugom prolazi struja jačine I=15A preko otpora Rz. Zaštitna struja će na otporu Rz stvoriti toliki pad napona koji će po svojoj elektromotornoj sili biti jednak elektromotornoj sili lokalnog elementa, ali suprot-nog predznaka, pa neće biti proticanja struje kroz strujni krug lokalnog elementa.

Slika 8.9. Pojednostavljena električna šema strujnih kola lokalnih elemenata i zaštitne struje

U katodnoj zaštiti od bitnog značaja su elektromotorne sile i otpor strujnog kruga lokalnog elementa. Ako dođe do promene jačine struje lokalnog delovanja promeniće se i jačina zaštitne struje. Ako zaštitna struja izazove promenu u otporu lokalnog strujnog kola, takva će promena uticati na raspored zaštitne struje, odnosno na jačinu lokalnog delovanja uz nepromenjene elektromotorne sile. Prema Faraday-evom zakonu struja lokalnog delovanja je vezana za količinu gvožđa koja će preći u rastvor (elektrolit). Kod projektovanja sistema katodne zaštite mora se voditi računa da kod zaštite cevovoda zaštitni potencijal ne sme da padne ispod dozvoljene vrednosti. Na slikama 8.10 i 8.11 su prikazane sheme zaštite cevovoda sa jednim i sa četiri zaštitna uređaja.

Slika 8.10. Shema zaštite dugačke deonice cevovoda sa jednim zaštitnim uređajem

142

Slika 8.11. Shema zaštite cevovoda sa četiri zaštitna uređaja

8.2.3. Zaštitni potencijal i struja

Na osnovu prikupljenih podataka o tlu duž trase i prisutnosti drugih objekata u blizini cevovoda pristupa se projektovanju katodne zaštite. Obično se uzima da zaštitni potencijal – Uz (potencijal zemlja-cev), ne bude manji od oko -0,285V apsolutnih (u odnosu prema vodonikovoj elektrodi) ili -0,850V u odnosu prema elektrodi bakar – bakarni sulfat. Ako je potencijal cev-zemlja manji od -0,20V apsolutnih, katodna zaštita neće delovati efikasno. Povećanjem zaštitnog potencijala dobija se veća sigurnost u antikorozionoj zaštiti, ali će u tom slučaju i troškovi zaštite biti mnogo veći. Ako je cevovod u lošem stanju (slaba izolacija i korozivno tlo) onda će potrebni zaštitni potencijal biti oko -0,35-0,5V apsolutnih. Veći zaštitni potencijal od 1V se obično ne koristi, već treba popraviti izolaciju cevovoda, pa tek onda pustiti u rad katodnu zaštitu. Zaštitni potencijal se najbolje utvrđuje merenjem potencijala cevi. Merenje potencijala cevi je prikazano na slici 8.12.

Slika 8.12. Shema merenja potencijala cevi; 1-potenciometar; 2-merna elektroda (najčešće bakar-bakarsulfat); 3-čelični kontakt; 4- cevovod

Zaštitna struja obično treba da je takva da je gustina između 4 mA/m2 i 3004 mA/m2. Kao srednja vrednost preporučuje se oko 804 mA/m2. Navedeni podaci samo su orijentacioni, jer će na njih imati veliki uticaj sastav tla i izolacija, pa ih treba za svaki konkretni slučaj merenjem utvrditi.

143

8.2.4. Katodna zaštita pomoću galvanskog elementa

Svaki metal potopljen u elektrolit ima svoj elektrohemijski potencijal. Ako se u elektrolit potope dva različita metala i međusobno spoje elektroprovodnikom između njih će teći električna struja zbog razlike potencijala između ta dva metala. Deo struje će teći preko elektroprovodnika u obliku elektrona od anode ka katodi, a u elektrolitu strujni tok se zatvara kretanjem jona. Metal sa negativnijim potencijalom će se trošiti, rastvarati, u korist pozitivnijeg metala, odnosno anoda je žrtveni metal, a katoda je štićeni metal. Galvanski element ćemo dobiti ako cevovod povežemo sa elektrodom potencijala različitog od potencijala gvožđa. Da bi se izvršila zaštita čeličnih cevi, druga elektroda mora imati niži potencijal u odnosu prema vodonikovoj elektrodi od gvožđa, tako da je u galvanskom spoju druga elektroda anoda galvanskog elementa. Kao anoda najčešće se upotrebljava magnezijum, aluminijum i cink. Magnezijum u odnosu na veličinu prirodnog potencijala je najpovoljniji. Aluminijum ima povoljna svojstva u odnosu na prirodni potencijal, međutim, on se ređe koristi za izradu galvanskih elemenata jer se prevuče zaštitnim slojem zbog čega mu se smanjuje kapacitet. Nedostatak anoda od cinka je što je potrebna visoka čistoća cinka što poskupljuje anodu. Nijedna od galvanskih anoda ukopanih u tlo neće imati svoj normalni potencijal. Potencijal rastvaranja će se promeniti, pa se zato za anode ne koriste čisti metali već njihove legure. Potencijal otapanja Mg je -1,58V; Al -1,88V; a za Zn je -0,76V. Potencijal ukopanih cevi takođe ne odgovara normalnom potencijalu gvožđa, već je manji.

Slika 8.13. Katodna zaštita galvanskim elementom pomoću jedne anode i pomoću para; anoda: 1-cevovod; 2-zaštitna anoda

U katodnoj zaštiti pomoću galvanske anode najvažniji uređaj je galvanska anoda. Te anode se proizvode u obliku bloka ili u obliku trake. Anode u obliku bloka se polažu kao pomoćne anode duž cevovoda.Trakaste anode se takođe postavljaju duž cevovoda tako da dobijamo jednoličnu struju duž cevovoda. Ove se anode obično ukopavaju 30cm ispod površine tla. Na slikama 8.13, 8.14, 8.15 i 8.16 je dat shematski prikaz načina spajanja pojedinih tipova anoda s cevovodom.

144

Slika 8.14. Katodna zaštita galvanskim elementom tri anode spojene paralelno

Slika 8.15. Katodna zaštita galvanskim elementom pomoću serijski spojenih anoda duž trase cevovoda

Slika 8.16. Katodna zaštita galvanskim elementom pomoću trakaste anode

Veličina proizvedene struje koju daje pojedina anoda zavisi od otpora same anode i prelaznog otpora između anode i tla. Na prelazni otpor se može uticati izborom anode. Veličina proizvedene struje zavisi od zapremine anode, a otpor od površine anode, odnos površine prema težini anode utiče na veličinu struje. Kod tla sa visokim otporom treba uzimati anode sa većom površinom za istu težinu. Na tržištu su raspoložive galvanske anode različitih dimenzija sa različitim odnosom F/G (površina/težina). Efikasnost galvanskih anoda će biti veća ako je struja koju proizvodi anoda veća. Jačina struje će biti veća ako je prelazni otpor anoda-tlo manji. Kao i kod pomoćnih anoda može se tlo gde se anoda ukopava obraditi elektrolitom tako da se oko galvanske anode poveća provodljivost. Ovakva obrada tla ima ograničeno dejstvo zbog dejstva atmosferskih padavina. Iz tog razloga se anode stavljaju u vreću koja se ispunjava još sa sredstvom koje će smanjiti prelazni otpor anoda-tlo i osigurati trošenje anode (slika 8.17).

145

Slika 8.17. Anoda sa punilom

Da bi punjenje oko galvanske anode održalo vlagu obično se dodaje uz ostala sredstva i bentonit. Prelazni otpor anoda-tlo ima veliki uticaj na katodnu zaštitu, bez obzira na to da li se zaštita obavlja spoljnim izvorom struje ili galvanskim elementom. Prelazni otpor je usko vezan za otpor tla, ako je otpor tla veći i prelazni otpori su veći uz iste ostale uslove. U tom slučaju je i delovanje galvanskih elemenata lošije. U projektovanju zaštite galvanskim elementom bira se zaštitni potencijal štićene cevi, a potom se izračunava zaštitna dužina jednog drenažnog mesta. Za anode istog tipa različitih težina dobijaju se različite drenažne dužine (l/2), različiti potencijali cevi i različite jačine struje. Na bazi konkretnih zahteva i karakteristika raspoloživih anoda bira se tip anode, a time i određuje zaštitna dužina jedne anode, tj. broj anoda odnosno galvanskih elemenata za ceo cevovodni sistem. Sistem katodne zaštite sa galvanskim elementom, sa žrtvenim anodama, se karakteriše:

• malom razlikom potencijala izmedju anode i katode koja treba da osigura prolaz struje kroz elektrolit (tlo);

• polje dejstava žrtvovane anode je radijalno i relativno malog dometa; • struje rastvaranja anode su ograničene elektrohemijskim ekvivalentom

rastvaranja mase anode; • može doći do pasivizacije anode (npr. aluminijumske); • primena u području dejstva elektro energetskih postrojenja daje male

učinke; • potrebna je redovna i pravovremena zamena istrošenih anoda; • ima jednostavnu montažu.

Sistem katodne zaštite galvanskim elementom se koristi na malim objektima (kućni čelični gasovodni priključci i dr.).

146

8.2.5. Katodna zaštita sa spoljnim izvorom struje

U cilju uspostavljanja kontinualnog i dovoljnog nivoa zaštitne struje na svakom delu ukopanog cevovoda primenjuju se sistemi katodne zaštite sa spoljnjim izvorom struje. Spoljni izvori struje obezbeđuju dovoljan nivo napona za savlađivanje otpora tla i obezbeđuju distribuciju struje od anodnih ležišta na mnogo veće dužine cevovoda nego što je to slučaj kod sistema katodne zaštite galvanskim elementom. Pod spoljnim izvorom struje podrazumeva se struja dobijena iz električne mreže ili iz generatora jednosmerne struje. Spajanje izvora struje treba obaviti tako da je negativan pol vezan za cevovod, a pozitivan pol na pomoćnu anodu, kao što je to prikazano na slici 8.18.

Slika 8.18. Shematski prikaz zaštite pomoću spoljnjeg izvora struje; 1-spoljni izvor struje; 2-cevi; 3-pomoćna anoda.

Pomoćna anoda treba da je dobar provodnik da bi se postigao što je moguće manji otpor uzemljenja, i pored toga treba da bude što dužeg veka. Kao pomoćne anode koriste se gvožđe, grafit, a može da se koristi i napušteni neizolovani cevovod ili druge uzemljene čelične konstrukcije. Otpor uzemljenja pomoćnih anoda zavisi od njihovog rasporeda oblika anoda i od specifičnog otpora tla. Često se uzemljenje izvodi sa više pomoćnih anoda paralelno spojenih. Ako tlo ima visoki specifični otpor, neće uvek biti dovoljna jedna pomoćna elektroda da bi se postigao mali prelazni otpor između anode i tla. Da bi se prelazni otpor između pomoćne anode i tla smanjio, često se tlo oko drenažne tačke meša sa NaCl ili sa CaCl2 radi povećanja provodnosti tla. Pomoćne anode u sistemu katodne zaštite sa spoljnim izvorom struje se moraju sa vremenom menjati jer se troše. Trošenje anoda zavisi od jačine struje koja ide kroz nju. Trošenje gvozdenih anoda iznosi oko 9 kg/godini, kod ugljenih od 0,9 kg/godini do 9 kg/godini i kod grafitnih oko 0,9 kg/godini pri protoku struje od 1A. Napajanje strujom se obavlja iz mreže ili iz elektro-agregata. Kako se katodna zaštita obavlja jednosmernom strujom to se pri korišćenju struje iz električne mreže mora koristiti ispravljač. Napon na cevima se menja, pa je potrebno napon i struju katodne zaštite takođe regulisati. Napon na cevima se reguliše automatski. Sistemi katodne zaštite sa spoljnim izvorima struje uz korišćenje automatske regulacije napona i struje uz dopunu sa sistemima za zaštitu od "lutajućih" struja i za zaštitu od interferencija i uticaja elektroenergetskih smetnji,

147

obezbeđuju visoki nivo zaštite ukopanih cevovoda od korozije. Uspešnost primene sistema katodne zaštite s spoljnim izvorom struje zavisi od kvaliteta obavljenih merenja svojstava tla duž trase, od karakteristika cevovoda, od kvaliteta primenjene pasivne antikorozione zaštite i od kvaliteta izrade i održavanja sistema. 8.2.6. Projektovanje sistema katodne zaštite Sistem katodne zaštite predstavlja složen elektroenergetski sistem pa njegovo projektovanje zahteva:

• teoretsko i praktično poznavanje elektrohemijskih procesa u tlu, • poznavanje tehničko-tehnoloških karakteristika cevovoda, gasne mreže,

i okoline cevovoda, • poznavanje elektroenegetske instalacije i opreme za katodnu zaštitu, • poznavanje elektroinstalacija jake i slabe struje, gromobranske

instalacije i uzemljenja, • poznavanje i primenu mernih metoda i postupaka za utvrđivanje

ispravnosti i kvaliteta instalacije i opreme katodne zaštite (sistema u celini),

• poznavanje zona opasnosti na gasnim instalacijama, korišćenja instalacija i opreme u skladu sa zahtevima "S" propisa (propisa vezani za protiv-eksplozivne mere),

• primenu normi i zakonske regulative izgradnje, norme vezane za gasnu i elektroenergetsku struku,

• sveobuhvatnu i kvalitetnu primenu navedenih zahteva od svakog subjekta; naručioca, projektanta, izvođača, korisnika i servisera.

Standardne proračunske sheme za projektovanje sistema katodne zaštite su upotrebljive isključivo u idealnim uslovima, pa se u praksi provodi niz kombinovanih teoretskih i praktičnih rešenja prilagođenih svakom predmet-nom cevovodu, jer svaki od njih ima svoje osobenosti i specifičnosti okruženja koja su najčešće neponovljiva na drugim lokacijama. Struju katodne zaštite (I) ukupne ukopane čelične površine (P) cevovoda – gasovoda dobijamo iz jednačine:

I=k·P·Ik Gde su:

Ik – karakteristična struja polarizacije 1m2 predmetne čelične površine zavisno od vrste i kvaliteta antikorozione obloge, Ik=0,1….1 mA/m2 i 10 -100 mA/m2 za neizolovane čelične površine (zavisi od veličine hrapavosti površine cevi i sl.), k – faktor čija vrednost zavisi od od uticaja lutajućih struja na predmetnoj lokaciji:

k=1+35,0

Eis

148

Eis – izmerena veličina napona polja delovanja lutajućih struja na trasi gasovoda u V (pod uslovom da su polja ujednačena).

Ukupna struja katodne zaštite ne može idealno da se rasporedi na celu površinu cevovoda iz samo jednog anodnog ležišta jer je kretanje struje jona u tlu ograničeno mnogim uslovima. Međutim, pod pretpostavkom da je:

• otpor tla jednolik po celoj trasi, • kvalitet i tip izolacije isti na celom cevovodu, • anodno ležište dovoljno udaljeno pa naponski levak anodnog ležišta

nema uticaja, • cevovod izrađen celom dužinom od iste vrste cevi, tada jedno anodno

ležište (jedna napojna stanica) pozicionirano u tački "O" postiže promenu potencijala Eo, pa će u nekoj udaljenoj tački "A" na cevovodu biti promena potencijala ∆Ea=∆Eo·e(-αxA) pri tome ne sme katodnu polarizaciju cevovoda ostvariti negativniju od -1,5V (izuzetno -2V) u odnosu na referentnu elektrodu bakar-bakarsulfat.

Prirast struje ∆Io u tački "O" i u tački "A" daće prirast struje:

∆Ia=∆Io·e(-α·A)

gde je:

Α – je konstanta atenuacije potencijala za predmetni cevovod, a

jednaka je α=Rs/Rk , Rs – uzdužni otpor cevovoda jedinične dužine, Rk=(Rs·Rl)/2, Rl=∆Eo/∆Io; Rk – karakterističan otpor cevovoda

Udaljenost O-A vredi na obe strane od lokacije anodnog ležišta (napojne stanice NS1). Na udaljenostima na kojima nivo potencijala nije dovoljan treba locirati novo anodno ležište (napojnu stanicu NS2), slika 8.19.

Slika 8.19. Krive atenuacije potencijala na cevovodu Iz prethodnih proračuna dobijaju se parametri pomoću kojih se utvrđuju veličina zaštitne struje i atenuacija potencijala, odnosno minimalan broj potrebnih anodnih ležišta. Posle toga treba izračunati:

Rc – prelazni otpor cevovod/tlo, Ral – otpor anodnog ležišta (maksimalno dopušteni i stvarni),

149

Rv – otpor kabla u anodnom i katodnom strujnom krugu (maksimalno dopušteni i stvarni).

Treba naglasiti da su u praksi stvarni uslovi daleko složeniji i da je bez preciznih prethodnih merenja i korišćenja stečenih iskustava vrlo teško proračunati najtačnije parametre za potrebe sistema katodne zaštite novog cevovoda. Zato se u proračunima i u projektnim rešenjima uz podatke prethodnih merenja i iz raznih simulacija koriste i razni drugi iskustveni proračuni koji se mogu naći u raznim literaturama i projektima. Prelazni otpor izolovani cevovod – tlo se izračunava pomoću jednačine:

iC P

Rδ⋅

=1

gde su:

iδ - specifična provodljivost izolacije izražena u 2mSi

(podatak daje

proizvođač izolacione trake u katalozima)

Prelazni otpor horizontalnog ležišta sa štapastim anodama u koksu u nizu, se izračunava pomoću jednačine:

n

dpd

l

ltR z

p

p

p

Al ⋅

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛Φ

⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅⋅⋅=

η

ρρ

πρ

ln2

ln

2

gde su:

ρz – izmereni specifični otpor tla na trasi cevovoda, t – dubina ukopavanja anoda, lp – dužina posteljice s anodom, ρp – specifični otpor koksa, dp – debljina posteljice s anodom, Ф – prečnik anode, n – broj anoda, η – faktor zasenjenja.

Vek trajanja anodnog ležišta se izračunava pomoću jednačine:

tal=akl

Gaξ⋅

Proizvođači anoda daju podatke:

Ga – masa anode u kg; ξa – elektrohemijski ekvivalent rastvaranja (kg/Agod).

Otpor kabla (provodnika) u strujnom anodnom i katodnom krugu se izračunava pomoću izraza:

150

r

vcuV A

IR

⋅=ρ

gde su: ρcu – specifični otpor bakra; lv – dužina provodnika; Av – presek provodnika.

Kod proračuna preseka provodnika mora presek kabla-provodnika da bude takav da i kod maksimalne struje opterećenja, ne dolazi do zagrevanja i pregorevanja provodnika. Osim ovoga, mora se voditi računa o racionalnom korišćenju raspoloživog napona izvora katodne zaštite pa u tom smislu ukupan pad napona u provodnicima u strujnom kolu ne sme biti veći od 6% (od priključka na električnu mrežu do poslednjeg trošila).

Na osnovu podatka o potrebnoj struji za katodnu zaštitu Ik i broja potrebnih anodnih ležišta (napojnih stanica iz proračuna za atenuaciju potencijala) treba odrediti minimalan napon napajanja, odnosno odrediti vrstu katodne zaštite.

8.2.7. Izbor katodne zaštite

Katodna zaštita sa žrtvovanim anodama primenjuje se kod čeličnih cevovoda kod kojih primena katodne zaštite sa spoljnim izvorom struje nije ekonomski opravdana.

Izbor žrtvenih anoda zavisi od vrste terena i karakteristika cevovoda kao i od karakteristika anoda. Standardne karakteristike anoda su:

• magnezijumske anode imaju elektrohemijski ekvivalent 3,97 kg/A·god, sa potencijalom rastvaranja Eo=-1,58V, (moguće do 50% rastvaranja)

• cinkove anode imaju elektrohemijski ekvivalent 10,73 kg/A·god, sa potencijalom rastvaranja E=-1,28V.

• aluminijumske anode imaju elektrohemijski ekvivalent 2,94 kg/A·god, sa potencijalom rastvaranja E=0,76V, (moguća pasivizacija).

U proračunima se koristi razlika potencijala žrtvene anode i štićene konstrukcije i utrošak materijala u odnosu na vek eksploatacije (vek trajanja anodnog ležišta). Katodna zaštita sa spoljnim izvorom struje koristi različite izvore struje, baterije, pretvarači energije iz kojih se dobija jednosmerna struja (sunčeva energija, gasne turbine, vetrenjače, motorni agregati i električna energija iz distributivne mreže). Treba voditi računa da se na izlazu iz pretvarača-ispravljača u normalnom radu ili u slučaju kvara ne pojavi nedopušteni previsoki napon dodira. Iz tog razloga se kod pretvarača ugrađuju posebni zaštitni -sigurnosni sistemi.

151

Izbor uređaja katodne zaštite podrazumeva pored izbora vrste napajanja i određivanje maksimalne potrebne struje za katodnu zaštitu i potreban napon (Ukmax<50V). U okviru definisanja karakteristika pretvarača energije određuju se i parametri potrebni za dobijanje saglasnosti za korišćenje raspoložive energije, na primer 220/230V, 50Hz iz distributivne mreže. Takođe definiše se i zaštita sklopova u uređaju od prenaponskih smetnji, i proračunava se i izvodi uzemljenje. U okviru proračuna spada i proračun uticaja elektroenergetskih postrojenja i instalacija iz okruženja na gasovod.

Zato moramo za svaki cevovod prikupiti podatke o svim elementima koji utiču na cevovod u smislu povećanja opasnosti od korozije ali i u smislu povećanih opasnosti od dodirnih napona, te predvideti adekvatne mere zaštite odnosno kompletan sistem katodne zaštite na jednom objektu koji ima u sebi integrisanu zaštitu od elektrohemijske korozije tla, zaštitu od anodnog rastvaranja zbog lutajućih struja i interferencije, i zaštitu od elektroenergetskih udara i sl. 9. GASOVODI I ZAŠTITA OD ELEKTRIČNOG UDARA Na gasovodnim sistemima, odnosno na njegovim delovima, zbog uticaja okoline može se pojaviti elektricitet, odnosno električni napon što može izazvati iskrenje, otapanje anoda ili nedozvoljeni nivo dodirnog napona koji može biti tragičan po operatera ili korisnika. Kod ukopanih gasovoda povećani naponi izazivaju jaka anodna otapanja zidova gasovoda. Pojava elektriciteta usled protoka gasa kroz polietilenske cevi je nešto ređe pa se ova pojava rešava ugradnjom posebnih uzemljenih filtera za odvođenje elektriciteta. Čelični gasovodi su dobri elektroprovodnici, tj. mogu primiti električni naboj i provoditi električnu struju. Zato je uzemljenje jedna od najstarijih mera za zaštitu od električnog udara na gasovodima. Nadzemni gasovodi, merno-regulacione stanice i slična gasna postrojenja treba da imaju:

• uzemljenje, • sistem za izjednačavanje potencijala, • gromobransku zaštitu kao što pokazuje slika 9.1.

Na izlazu ukopanog gasovoda iz zemlje, gasovoda koji je katodno štićen, ugrađuje se izolacioni komad (izolaciona prirubnica) sa prenaponskom zaštitom, kako bi se nadzemni deo instalacije električno odvojio od ukopanog gasovoda. Gromobranska instalacija ima zadatak da u zemlju najsigurnije odvede sav elektricitet koji bi došao iz atmosfere u prostor nadzemne gasne instalacije. Provere funkcionalnosti gromobranske instalacije se izvodi najmanje jednom godišnje.

152

Uzemljenja na gasnim instalacijama imaju zadatak da u zemlju odvedu svaki elektricitet koji bi se pojavio na gasnoj instalaciji, odnosno da spreči nastanak nedozvoljenog dodirnog napona na gasovodu zbog greške u priključnoj ili na električnoj instalaciji kombinovanih elektro-gasnih uređaja koji su uključeni na gasni sistem. Pojava napona na gasovodima nastaje sve više zbog delovanja visokonaponskih elektroenergetskih i elektromagnetnih objekata i instalacija koje se nalaze u neposrednoj blizini. Kod udaljenosti elektroenergetskih postrojenja do 400m obavezne su provere uticaja elektroenergetskih i elektromegnetskih postrojenja na trajan i na kratkotrajan uticaj (indukovani napon). U odnosu na ustanovljeno stanje izvode se klasične i specijalne instalacije uzemljivača sa posebnom opremom koja se uskladjuje sa sistemom katodne zaštite. Provere ispravnosti se sprovode najmanje jednom godišnje.

Slika 9.1. Zaštita gasne instalacije od električnog udara; Legenda: HEP-priključak na NN mrežu, NS-električna napojna stanica (uređaj), AL-anodno ležište, MM-merno mesto katodne zaštite, PĆ-polarizacijska ćelija, PNZ-zaštitni sklop, KPS-kompen-

zacijsko-prilagodni sklop, DS-drenažni sklop, UZ-uzemljenje i gromobranska zaštita, IP-izolirajući umetak (prirubnica), DP-drenažni priključak, URE-ukopana referentna

elektroda, MS-merna sonda, KR-kablovski razvod, KP-kablovski priključak, MŠKT-merno okno (šaht) katodne zaštite, MBS-merni betonski stubić katodne zaštite,

ZIN-zaštita od indukovanih napona

Izjednačavanje potencijala se sprovodi radi sprečavanja pojave električnog iskrenja, tj. pojave električnog naboja na gasnim instalacijama i preskoka iskre sa jednog dela instalacije na drugi, što bi u slučaju prisustva gasa dovelo do paljenja odnosno požara i eksplozije. Izjednačavanje potencijala se izvodi međusobnim električnim povezivanjem svih metalnih delova gasne instalacije i ostalih metalnih delova u objektu na sabirni uzemljivač. Na prirubničkim spojevima izjednačenje potencijala se izvodi nazubljenim pločicama ispod određenog broja glava i navrtki zavrtnjeva. Provera funkcionalnosti se obavlja jednom godišnje.

153

X 10. DALJINSKI NADZOR I UPRAVLJANJE CEVOVODNIM

TRANSPORTOM 10.1. Osnovni principi Sistem daljinskog nadzora i upravljanja gasovodom ima osnovnu funkciju da u realnom vremenu omogući uvid u stanje opreme i vrednost osnovnih tran-sportnih parametara gasovodnog sistema. Zbog neprekidnog praćenja tehnološkog procesa cevovodnog transporta prirodnog gasa, omogućava se na osnovu podataka koji se prikupljaju i obrađuju ovim sistemom, sledeće:

- blagovremenost uočavanja neregularnih stanja na gasovodu, - nakon toga, donose se optimalne odluke u smislu odražavanja

balansa transportnog sistema. Pomoću sistema za nadzor i daljinsko upravljanje moguće je sa jednog mesta (dispečerskog centra, kontrolnog centra i sl.), nadzirati i upravljati sa više objekata istovremeno. Put informacija ima sledeći karakter:

1. merno-regulaciona oprema montirana na objektima gasovodnog sistema (primopredajna mesta, glavne merno-regulacione stanice, merno-regulacione stanice, linijski ventili ili neki drugi merno-regulacioni i / ili upravljački organi), preuzima procesne podatke i pretvara ih u odgovarajuće strujne ili naponske signale, odnosno dalje ih prosleđuje do mikroprocesorske opreme koja je takođe montirana u pomenutim objektima;

2. mikroprocesorska stanica prosleđuje preuzete podatke, posredstvom komunikacione opreme (modemi, PAD-ovi, Switch-evi i sl.) i prenosi ih u Dispečerski centar;

3. komunikaciona oprema je montirana u Dispečerskom centru, na krajnjim stanicama i u objektima telekomunikacionog centra gde se vrši koncentracija i distribucija korišćenih spojnih puteva;

4. računarska oprema u Dispečerskom centru obrađuje preuzete podatke i omogućava prezentaciju istih na monitorima – dispečing službi stoji na raspolaganju veliki broj prikaza (slike, arhivirani podaci, tabele, grafiko-ni i sl.), na osnovu kojih mogu da prate sve željene parametre transportnog gasovodnog sistema i da preduzimaju blagovremene aktivnosti.

154

Podatke koji se dobijaju sistemom daljinskog upravljanja koristi osoblje sektora transporta gasa, a zatim i sektori svih službi održavanja gasovodnog sistema i na kraju poslovodni menadžment (po potrebi). 10.1.1. Opis sistema za nadzor i upravljanje gasovodom Sistem daljinskog nadzora i upravljanja gasovodom uslovno je podeljen na više podsistema.

1. Računarski podsistem koji se sastoji: a. Centralnog dela računarskog sistema, odnosno opreme koja se

nalazi u Dispečerskom centru, b. Perifernog dela računarskog sistema (krajnje stanice) u objektima

gasovoda, c. Sistemskog i aplikativnog softvera.

2. Podsistema za prenos podataka i komunikacije:

a. Sistem za prenos podataka i govora u Dispečerskom centru, b. Sistem za prenos podataka i govora na objektima gasovoda, c. Sistem za prenos podataka i govora u PTT objektima, d. Sistem za prenos podataka i govora duž gasovoda.

3. Podsistem merno-regulacione opreme:

a. Merno-regulaciona i signalizaciona oprema na objektima gasovoda.

4. Sistem besprekidnog napajanja:

a. U Dispečerskom centru, b. Na objektima gasovoda.

10.1.2. Centralni deo računarskog sistema Računarski sistem u Dispečerskom centru obavlja dve osnovne funkcije:

1. komunikaciju sa krajnjim mikroprocesorskim stanicama, 2. čuvanje i prikaz procesnih podataka.

10.1.3. Periferni deo računarskog sistema Osnovna funkcija računarskog podsistema na objektima gasovoda (PPM, GMRS, GRČ, MRS) je da prikupi informacije sa gasovoda: temperatura, pritisak, protok, stanje ventila itd. Te informacije se obrađuju i šalju u Dispečerski centar na dalju obradu. U zavisnosti od vrste objekta na gasovodu postoji i različita specifikacija tipa i broja signala koje treba obraditi i preneti u Dispečerski centar:

155

1. PPM (Primopredajna mesta) a. Analogni ulazi

- Ulazni pritisak, - Izlazni pritisak, - Ulazna temperatura, - Izlazna temperatura, - Zaprljanost filtra, - Trenutni protok, - Kalorična vrednost gasa, - Sastav gasa.

b. Digitalni ulazi - Status PP ventila, - Signalizacija pojave požara, - Ispad mreže 220 VAC, - Nizak napon AKU baterije.

c. Brojački ulazi - Kumulativni korigovani protok, - Kumulativni nekorigovani protok.

2. GMRS (Glavna merno-regulaciona stanica)

a. Analogni ulazi - Ulazni pritisak, - Radni pritisak, - Izlazni pritisak, - Ulazna temperatura, - Izlazna temperatura, - Zaštitini potencijal, - Zaprljanost filtra, - Trenutni protok, - Spoljna temperatura vazduha.

b. Digitalni ulazi - Status PP ventila, - Status sigurnosnog ventila, - Ispad mreže 220 VAC, - Nizak napon AKU baterije, - Rad cirkulacione pumpe (u kotlarnici), - Rad gorionika, - Položaj ulaznih vrata.

c. Analogni izlazi - Postavna vrednost regulatora protoka.

d. Digitalni izlazi - Zatvaranje PP ventila.

e. Brojački ulazi - Kumulativni korigovani protok, - Kumulativni nekorigovani protok.

3. GRČ (Glavno razvodno čvorište)

a. Analogni ulazi - Radni pritisak, - Radna temperatura.

b. Digitalni ulazi - Status PP ventila,

156

- Ispad mreže 220 VAC, - Nizak napon AKU baterije, - Položaj ulaznih vrata.

4. MRS (Merno-regulaciona stanica)

a. Analogni ulazi - Ulazni pritisak, - Radni pritisak, - Izlazni pritisak, - Spoljna temperatura, - Izlazna temperatura, - Zaštitini potencijal, - Zaprljanost filtra, - Trenutni protok.

b. Digitalni ulazi - Status sigurnosnog ventila, - Ispad mreže 220 VAC, - Nizak napon AKU baterije.

c. Analogni izlazi - Postavna vrednost regulatora protoka.

d. Brojački ulazi - Kumulativni korigovani protok, - Kumulativni nekorigovani protok.

Uređaj instaliran na objektima gasovoda može biti:

- industrijski PC računar, - PLC kontroler, - mini kontroler, - modularni mikroprocesorski moduli specijalno razvijeni za

tu namenu. Preporuka za dva tehnička rešenja:

- PLC kontroler, - modularni mikroprocesorski moduli specijalno razvijeni za

tu namenu. 10.1.4. Definisanje vrsta i veličina alarmnih parametara u zavisnosti od režima transporta U zavisnosti od režima transporta (letnji, zimski, hasvarijski) definišu se parametri upozorenja i alarma. Za potrebe sistema daljinskog nadzora i upravljanja gasovodom predviđa se obim merenja usaglašen sa konceptom nadzora gasovoda. Postoje različite vrste alarma ili neregularnih stanja koji se mogu javiti bilo sa samog gasovoda, bilo celog sistema za daljinski nadzor i upravljanje gasovodom. Alarmi mogu biti primarni ili izvedeni.

157

Primarni alarmi se uočavaju samim nadgledanjem procesa, dok se izvedeni mogu otkriti tek pošto se izvrše odgovarajuće softverske provere i proračuni u dispečerskom centru. Izvedeni alarmi (neregularnosti) se definišu sa ekipom zaduženom za transport gasa. 10.1.5. Osnove postupaka i procedura operatera Neregularnosti rada gasovoda moraju se uočiti i otkloniti u unapred definisa-nim vremenskim intervalima, jer u protivnom mogu se dogoditi nepredvidive posledice. Sve neregularnosti vezane za režim transporta i rad sistema za daljinski nadzor mogu se razvrstati po određenom kriterijumu:

- po mestu nastanka neregularnosti, - po mestu na kome treba neregularnost prezentirati, - po prioritetu razrešavanja neregularnosti.

Postupci pri regularnom režimu transporta – neregularnosti koje operater mora sam da uoči su:

- premašene određene granice alarmnih veličina (gornje i donje), - prekid komunikacionih veza sa pojedinim objektima, - prekid komunikacionih veza sa centrom, - nestanak napajanja, - neobnavljanje izgleda ekrana i sl.

Postupci pri neregularnom režimu transporta – neregularni režim transporta se može posmatrati sa dva aspekta:

- pri smanjenom dotoku gasa, ograničenim isporukama, - pri havarijskim situacijama.

158

XI 11. GRAĐEVINSKO ODRŽAVANJE Pod građevinskim održavanjem gasovoda podrazumevaju se sve građevinske aktivnosti koje se preduzimaju u cilju održavanja tehničke ispravnosti gasovoda i njegovih sastavnih delova. Građevinsko održavanje čine:

1. redovno održavanje, 2. investiciona održavanje i 3. hitne intervencije.

Godišnjim planom održavanja se predviđaju, odnosno planiraju, objekti na kojima će se vršiti građevinske intervencije, kao i približne vrednosti tih zahvata. Osnovu za donošenje godišnjeg plana čine pribavljene i analizirane informacije, a na osnovu Pravilnika o održavanju, iz koga sledi dinamika održavanja u zavisnosti od vrste objekta. Korisnik gasovoda (kompanija) je dužno da ustroji, vodi i trajno čuva svu tehničku dokumentaciju gasovoda u skladu sa Zakonom o cevovodnom transportu i Pravilnikom o tehničkim uslovima i normativima za bezbedan transport tečnih i gasovodnih ugljovodonika. U sklopu građevinskog održavanja potrebno je tehničku dokumentaciju kompletirati sa:

- projektom ili elaboratom o svakoj izvršenoj rekonstrukciji, sa geodetskim snimkom stanja, po potrebi;

- podacima o sanaciji objekta i njegovim glavnim delovima i - izdatim uslovima i saglasnostima ’’trećim’’ licima (van kompanije) za

izgradnju njihovih objekata u blizini gasovoda ili za ukrštanje sa istim. 11.1. Pregled građevinskih objekata na trasi gasovoda Građevinski objekti na trasi gasovoda koji podležu kontroli i održavanju su objekti i infrastruktura koju čine:

- rov za gasovod (u svim uslovima terena: stabilan, uslovno stabilan i nestabilan teren – klizište);

- zaštitni elementi gasovoda (AB kanali, čelične cevi, razni nabačaji materijala i dr.);

- prelazi ispod puteva; - prelazi ispod železničkih pruga; - prelazi ispod vodotokova;

159

- prelazi iznad puteva, železničkih pruga, vodotokova i ostalih objekata; - mostovi preko reka; - blok stanice; - glavne merno-regulacione stanice; - merno-regulacione stanice i regulacione stanice; - blok ventili; - šahtovi; - čistačke stanice; - kompresorske stanice; - čvorišta; - odvajači tečnosti; - oznake gasovoda; - pristupni putevi; - ograde; - platoi.

11.2. Procedura pri građevinskom održavanju (tokovi dokumentacije i tokovi informacija) Planom održavanja za tekuću godinu predviđa se redovno, investiciono održavanje, kao i hitne intervencije. Za razliku od redovnog i investicionog održavanja, hitne intervencije imaju sledeće specifičnosti:

1. ne mogu se planirati (osim okvirno, na osnovu finansija i na osnovu iskustva) jer su rezultati nepredviđenih okolnosti (vanredne okolnosti, aktivnosti trećih lica u zoni gasovoda i dr.), a pristupa se njihovoj realizaciji nakon saznanja – informacije (od strane zaposlenih u kompaniji, od strane zaposlenih u kompanijama sa strane koje daju usluge, takozvana ’’treća lica’’, nadležnih inspekcijskih službi i dr.);

2. nakon saznanja, informacija se klasifikuje i obrađuje uz kompletiranje odgovarajućim podlogama (situacioni plan, geodetska i građevinska podloga izvedenog stanja i sl.);

3. vrši se uvid na licu mesta od strane stručnog radnika kompanije, o čemu se obavezno sastavlja zapisnik sa svim bitnim podacima (uzrok za hitnu intervenciju, vrsta radova u zoni gasovoda ili vrsta objekta, podaci o izvođaču i investitoru, stanje dokumentacije na osnovu koje se izvode predmetni radovi i sl.);

4. na osnovu sačinjenog zapisnika vrši se obaveštavanje u okviru kompanije (odeljenje za tehničke poslove, odeljenje za pravne poslove) i van kompanije (nadležne državne inspekcije i MUP);

5. radovi se izvode po hitnom postupku (bez odlaganja). U daljoj aktivnosti sva tri vida održavanja (redovno, investiciono održavanje, hitne intervencije) imaju isti tretman. To znači da je potrebno obezbediti neophodnu dokumentaciju za izvođenje radova na terenu (projekat odnosno elaborat sanacije – radova, predmer i predračun radova, nalog za izvođenje radova, izvođenje radova, vršenje nadzora nad izvođenjem i evidentiranjem u bazi podataka).

160

11.3. Kontrola aktivnosti na trasi gasovoda (cevovoda) Radi praćenja stanja građevinskih aktivnosti (pored odobrenih od strane kompanije), sprovode se periodični programi obilaska gasovoda. Osnovni tipovi pregleda su:

- pregledi iz vazduha, - pešački obilasci i - obilasci vozilom.

Pregledi iz vazduha (helikopterska kontrola) imaju za cilj:

- osmatranje promena vegetacije duž trase, - uočavanje građevinskih aktivnosti ili obrade zemljišta duž trase i - uočavanje promena stanja na trasi ili u njenoj blizini.

Pešački obilasci obuhvataju:

- kontrolu stanja oznaka, odušnih cevi, stubića katodne zaštite i sl., - utvrđivanje promene stanja na trasi ili objektima kraj nje, - evidentiranje građevinskih aktivnosti i obrade zemljišta duž trase i - pregled vegetacije.

Obilasci vozilom:

- zadaci su isti kao kod pešačkog obilaska uz pregled stanja svih vrsta ukrštanja;

- na trasi gasovoda i mestima ukrštanja gasovoda sa drugim objektima, treba pregledati table zabrana, upozorenja, obaveštenja i oznake cevovoda;

- kontrola stabilnosti pokrivnog sloja cevovoda, erozivnog i bujičnog delovanja, koje bi moglo dovesti do spiranja zaštitinog nadsloja nad cevovodom i ogoljavanja istog, kao i kontrola stabilnosti tla u kome je položen cevovod, pogotovo u zonama evidentiranih aktivnih i potencijalnih klizišta;

- u izvesnim slučajevima može biti potrebno merenje pomeranja gasovoda radi preduzimanja posebnih tehničkih zahvata (ovakva merenja se mogu izvoditi i ako ’’treća lica’’ izvode građevinske radove u neposrednoj blizini gasovoda).

Kod građevinskih aktivnosti na trasi gasovoda, posebna pažnja se obraća na:

- iskope zemljišta, - radove na putevima, - radove na rovovima i kanalima, - izgradnju kanalizacionih vodova i kablovskih veza cevovoda i/ili drugih

objekata na zemlji i pod zemljom, - građevinske radove, - izgradnju novih zasada, - korišćenje zemljišta za skladište itd.

11.4. Vizuelno i geodetsko praćenje (osmatranje) specifičnih objekata i pojava na trasi gasovoda Pod ovom grupom objekata i pojava mogu se smatrati:

161

- razni prelazi gasovoda ispod i iznad drugih objekata i prepreka (puteva, železničkih pruga, vodotokova i sl.),

- uslovno stabilni i nestabilni delovi terena (klizišta i sl.) u kojima je položen gasovod.

Ovakav vid održavanja ima određenu propisanu dinamiku vršenja kontrole nad ovim objektima i pojavama. Nakon izvršene kontrole, pristupa se preduzimanju potrebnih mera za otklanjanje negativnih pojava, uz obaveznu prethodnu pripremu neophodne dokumentacije za izvođenje radova na terenu. Uslovno stabilni i nestabilni tereni takođe zahtevaju pojačanu vizuelnu i po potrebi geodetsku kontrolu, kako ne bi došlo do ugrožavanja cevovoda. Nakon uočavanja pojava pomeranja terena potrebno je odabrati najbolji način za sanaciju i obezbediti neophodnu dokumentaciju za izvođenje tih radova. 11.5. Održavanje gasovoda i gasovodnih objekata 11.5.1. Održavanje podzemnih gasovoda U postupku izvođenja radova na gasovodu, instalacija se polaže u zemlju na dubinu od oko 1 m, a na projektovanoj deonici premošćava sve rečne, putne i železničke prelaze, a sama instalacija je izvedena od čeličnih bešavnih ili šavnih cevi koja se štiti antikorozionom zaštitom. U postupku redovnog održavanja vrši se snimanje postojanosti pasivne zaštite (izolacije) i eventualne pojave korozije, kao i redovno merenje potencijala u cilju valjane katodne (aktivne) zaštite. Po završenom snimanju određene trase gasovoda, pristupa se aktivnostima sanacije tog dela gasovoda, a sami radovi se sastoje iz nekoliko osnovnih operacija:

- rangiranje anomalija po težini, - izbor anomalija za sanaciju, - geodetsko obeležavanje mesta anomalije, - ručni otkop gasovodne cevi u potrebnoj dužini, - definisanje stepena oštećenja izolacije, zamena oštećene izolacije i

snimanje izolacije na elektroprobojnost, - zatrpavanje gasovoda peskom i zemljom iz iskopa.

Ukoliko je na mestu anomalije veći stepen korozivnog oštećenja, u postupku sanacije potrebno je izvršiti ultrazvučno snimanje debljine zida cevi te ukoliko postoji potreba pristupa se sanaciji (isecanju dela gasovodne cevi i zamena novom, po posebno propisanim normativima i merama zaštite). 11.5.2. Održavanje nadzemnih cevovoda i pretaćih objekata Nadzemni delovi cevovoda su sve cevi, armatura i oprema koji se nalaze u krugu ograđenog gasovodnog objekta (GMRS, MRS, RS, BS), kao i nadzemni cevovodi na stabilnim čeličnim osloncima.

162

Kako se gasovod podzemno štiti hidroizolaciono, tako se nadzemni gasovodi štite od spoljne korozije alkidnim premazima odgovarajućih boja. Ova vrsta radova se izvodi u redovnom postupku, u skladu sa određenim normama, pravilnicima i standardima. 11.5.3. Ostali radovi na redovnom održavanju ograđenih gasovodnih objekata Ova vrsta radova se svodi na sitne građevinsko-zanatske radove, a vezani su za održavanje zidnih objekata, ograda, betonskih površina, nadstrešnica, šahtova i sl. Vrši se redovna kontrola objekata, kao i popravka i zamena dotrajalih elemenata, kao što su:

- zamena ograde, stubova i kapija ograde, - popravka betonskih površina unutar ograde, - popravka ili zamena krovne konstrukcije, - krečenje zidova i farbanje bravarije, - popravka protiv-požarnih šahtova (hidroizolacija), - popravka poda unutar zidanih objekata i sl.

11.5.4. Ostali radovi na održavanju gasovoda Radovi koji nisu obuhvaćeni prethodnim opisom posla su radovi na trasi gasovoda, kao što su:

- popravka odušnih lula, - popravka i zamena stubića katodne zaštite, - popravka i zamena stacionažnih oznaka, temenih oznaka i oznaka

upozorenja i - radovi na održavanju pristupnih puteva (uključujući popravke kolovozne

konstrukcije, uređenje bankina i odvodnih kanala i popravka rampi). 11.6. Održavanje specifičnih objekata na trasi gasovoda Nakon obavljenog vizuelnog i geodetskog (po potrebi) osmatranja specifičnih objekata, donosi se odluka o potrebi intervencije na njima i pristupa se pripremi neophodne dokumentacije za izvođenje radova na terenu. Obavezan je pravovremeni kontakt sa korisnicima objekata sa kojima se gasovod ukršta (putevi, železničke pruge, vodotokovi i sl.), i neophodno je obezbediti njihovu pismenu saglasnost na predložene radove. 11.6.1. Održavanje mostova Na trasi gasovoda postoje nadzemni prelazi preko puteva, železničkih pruga i vodotokova u vidu manjih i većih mostova od raznih građevinskih materijala (najčešće betonskih i čeličnih), za čije održavanje važe odgovarajući propisi (vezano za materijal i tip konstrukcije). Nakon utvrđenih nedostataka (vizuelnim osmatranjem) pristupa se izradi preliminarnog izveštaja o stanju konstrukcije mosta i na osnovu njega donosi

163

odluka o potrebi detaljnijeg pregleda konstrukcije mosta (uključujući i eventualna merenja i ispitivanja na terenu – mostu), kao i geodetska osmatranja. Na osnovu detaljnog pregleda kompletne konstrukcije, kao i na osnovu geodetskog osmatranja, pristupa se:

- obradi rezultata terenskih radova, - izradi detaljnijeg izveštaja o stanju konstrukcije mosta, - izradi eventualnog projekta (elaborata) sanacije i - izradi uputstva za redovno održavanje mosta.

11.6.2. Održavanje podzemnih i podvodnih prelaza Ukoliko se pokaže, nakon vizuelnog osmatranja elemenata podzemnih i podvodnih prelaza, da je gasovod ugrožen, potrebno je pronaći najpovoljnije, optimalno rešenje za sanaciju, uz obaveznu saradnju sa korisnikom tih objekata, uz pismenu saglasnost. Kada se radi o vodotokovima i radovima vezanim za njih, najbolje je izvođenje sanacionih radova poveriti specijalizovanoj kompaniji iz vodoprivrede. 11.6.3. Održavanje saniranih klizišta Ako se vizuelnim pregledom ustanovi potreba za intervencijom na saniranom klizištu, sanaciji se pristupa nakon pripreme odgovarajuće dokumentacije (projekta ili elaborata sa predmerom i predračunom). Na terenu se izvode oni radovi kojima se uklanjaju ili sprečavaju štetne posledice, zavisno od vrste osnovnih sanacionih radova – objekata (čišćenje odvodnih kanala, popravke potpornih zidova, intervencija na zasadu i dr.). 11.7. Evidencija aktivnosti građevinskog održavanja, arhiviranje i ažuriranje baze podataka za sve objekte na trasi gasovoda Osnovu predmetnih aktivnosti čini formirani GIS (geografski informacioni sistem) uz korišćenje određenih kompjuterskih programa. Svaki objekat treba da ima svoju ’’ličnu kartu’’ (bazu podataka) gde se unose podaci potrebni za održavanje (lokacija, vlasništvo, vrsta objekta, elementi objekta sa preciziranjem vrste materijala i količinama, staze, platoi, zelene površine, ograde, kapije i sl.). Prikupljanje podataka se vrši:

- redovnim obilaskom radnika operatera gasovoda, - na osnovu primedbi MUP-a, - geodetskim osmatranjem, - fotogrametrijom, - GPS (trenutno pozicioniranje željenih tačaka), - Nadgledanje sistema iz vazduha.

164

Nakon toga sledi: - sortiranje (klasifikacija), - izrada tendera, - izbor izvođača, - sklapanje ugovora, - izvođenje, - nadzor nad izvođenjem, - praćenje troškova i plaćanja, - arhiviranje svih aktivnosti i eventualna izmena (ažuriranje) u ’’ličnoj

karti’’ objekta.

165

XII 12. TRIBOLOGIJA 12.1. Trošenja i oštećenja površina Sve mašine, sklopovi i mehanizmi sastoje se, po pravilu, od svega nekoliko osnovnih pokretnih mašinskih elemenata: ležajeva (kliznih ili kotrljajnih), zupčanika, vođica, lančanih prenosnika i čeličnih užadi. U svim tim elementima osnovna pojava je relativno kretanje različitih površina u direktnom ili indirektnom kontaktu. Takvo kretanje može biti: 1. klizanje jedne površine po drugoj, 2. kotrljanje jednog elementa (točak, kugla, valjak) po ravnoj površini i 3. kombinovano kretanje.

Slika 12.1. Kretanje tela jedno u odnosu na drugo Na mestu kontakta javljaju se složene mehaničke, termičke, ali i hemijske pojave. Dva osnovna procesa koji se javljaju pri relativnom kretanju mašinskih elemenata su trenje na dodirnim površinama i trošenje materijala sa površina koje su u međusobnom kontaktu.

166

Trenje, neodvojivo svojstvo površine parova materijala u kontaktu, je nepoželjno u ogromnoj većini elemenata i mašinskih sklopova i drugih mašinskih uređaja (sem kod kočnica i mehaničkih spojnica gde je koristan proces). Pojava sile trenja pri klizanju i kotrljanju površina u kontaktu ne dovodi samo do nekorisnog utroška energije (pretvaranje izgubljene mehaničke energije u toplotnu), već usled istrošenja i razaranja površina, do mogućnosti teških oštećenja elemenata i sklopova i, konačno, do otkazivanja rada mašine i postrojenja. Složeni mehanizmi i procesi u pojavama trenja i njihove posledice pri različitim uslovima, a posebno procesi trošenja površina i mogućnosti njihovog smanjivanja predmet su istraživanja nauke pod nazivom TRIBOLOGIJA. Internacionalan naziv tribologija izveden je od grčke reči tribos - trenje i logos - nauka, dok je u pojedinim zemljama poznata pod nazivom trenje, habanje i podmazivanje. Iako novija nauka, tribologija izučava pojave poznate veoma dugo i kao takva ne predstavlja nikakvu novinu, suština je u novom prilazu problemima trenja i habanja materijala, i ulozi maziva i podmazivanja. Trošenja i oštećenja površina materijala mašinskih elemenata u posrednom ili neposrednom kontaktu i međusobnom relativnom kretanju svode na vrlo niske vrednosti. To osigurava, u najvećem broju slučajeva, vrlo spore promene geometrijskog oblika površina ili tolerancija i dimenzija mašinskih elemenata i male promene metalurških i mehaničkih svojstava materijala. Sve to povlači sa sobom dug vek trajanja elemenata (pogotovo mašinskih), promenu njihovih performansi u dozvoljenim granicama, a time i povećanu sigurnost u iznenadnom otkazivanju njihove funkcionalnosti. Pored određenog umerenog trošenja materijala površina koju danas smatramo normalnom pojavom, u znatnom broju slučajeva u praksi nailazimo i na pojačana i abnormalno visoka trošenja i oštećenja površina koja, u relativno kratkom vremenskom periodu, dovode do otkazivanja i loma mašinskog elementa, a time i do otkazivanja rada mašina pa i celog pogona. Tabela 12.1. Uzroci neispravnosti određenih mašinskih elemenata

Zupčanici Klizni

ležajevi Kotrljajni ležajevi Uzroci neispravnosti

%

Neadekvatan proračun i konstrukcija 6.9 9.1 13.8

Greške u materijalu 0.8 3.6 1.9

Greške proizvodnje i montaže 17.6 10.7 14.4

Neadekvatna eksploatacija, održavanje i kontrola 36.7 39.1 37.4

Habanje materijala tokom dugotrajnog rada 38.0 30.5 28.5

Ostalo – 7.0 4.0

Trošenje se, u najširem smislu, definiše kao nepoželjno odstranjenje materijala sa površine bez obzira na uzrok. Određeno trošenje materijala površina u kontaktu i međusobno relativnom kretanju u određenoj sredini moramo smatrati normalnom pojavom.

167

Kao abnormalnu ili patološku pojavu protiv koje se danas možemo, najčešće, uspešno boriti različitim tribološkim sredstvima i merama, smatramo svako pojačano trošenje ili oštećenje površina, kao i otkazivanje ili lom mašinskog elementa. 12.2. Vrste trošenja i oštećenja površina Osnovne vrste trošenja su zapravo većim delom posledice pojave trenja. Trošenja površina mašinskih elemenata nisu samo posledica njihovog potpunog ili delimičnog kontakta već i kontakta tih površina sa sredinom koja ih okružuje. Agresiju kiseonika i vlage iz vazduha, delovanje čvrstih kontaminata svih vrsta u znatnoj meri doprinose povećanju navedenih osnovnih trošenja površina mašinskih elemenata kao i novim specifičnim vrstama trošenja. Čak i samo mazivo pri strujanju duž površina elemenata, svojom energijom kretanja i specifičnim hidrauličkim i reološkim pojavama, može da doprinese određenim vrstama trošenja. Može se postaviti gruba podela trošenja:

1. mehaničko i 2. hemijsko trošenje.

Mehaničko trošenje nazivamo obično u praksi habanjem, a hemijsko trošenje korozijom materijala površina. Tabela 12.2. Klasifikacija trošenja i oštećenja površina

Adhezivno habanje

- Normalno adhezivno habanje - Teško adhezivno habanje - Lako zaribavanje - Teško zaribavanje - Zavarivanje (blokiranje)

Abrazivno habanje - Lako abrazivno habanje - Lako brazdanje - Teško brazdanje

Strujna erozija - Fluidna erozija - Udarna erozija - Kavitaciona erozija

Habanje usled zamora - Početni piting - Progresivni piting - Lom

Habanje

(mehaničko trošenje)

Električna erozija

Difuzno trošenje

Oksidaciona korozija - Direktna oksidaciona korozija - Vibraciona korozija (freting)

Elektrolitska korozija (rđanje)

Korozija

(hemijsko trošenje)

Redukciona korozija - Korozija slabim kiselinama - Korozija jakim kiselinama - Korozija S – P – Cl

Visokotemperaturna erozija Termička trošenja Plastično strujanje materijala

Biološko trošenje

168

12.2.1. Adhezivno habanje Adhezivno habanje predstavlja osnovni vid mehaničkog trošenja ili habanja materijala pri klizanju površina u međusobnom kontaktu. Zavisno od parametara koji definišu uslove kontakta i kretanja, adhezivno habanje može imati različiti intenzitet i različite posledice. U najopštijem slučaju adhezivno habanje, posle perioda uhodavanja i prilagođavanja površine, prelazi u stacionarno stanje, koje se manifestuje u ravnomernom i umerenom odnošenju materijala sa površine mašinskog elementa i postupnoj izmeni makrogeometrije elementa. To je normalno adhezivno habanje.

Slika 12.2. Dijagram normalnog adhezivnog habanja U uslovima normalnog habanja nepodmazanih površina ili pri nepotpunom podmazivanju i za stacionarne uslove je zapremina izdvojenog materijala (∆V) približno proporcionalna normalnoj sili koja deluje na površine (Fp) i dužine kliznog puta (s): ∆V = k Fp s gde je,

k – faktor proporcionalnosti je karakteristično svojstvo materijala i naziva se specifični faktor habanja (promenljiva veličina). Te promenljive veličine su na primer temperatura koja može promeniti svojstva materijala naročito njegovu tvrdoću koja u značajnoj meri utiče na veličinu svih vrsta mehaničkog trošenja. Iako ima recipročnu vrednost napona (mm2/N), izražava se brojčano u mm3 odnesenog materijala po jedinici sile i jedinici kliznog odstojanja (mm3/Nmm=mm2/N).

169

Faktor pv [N/ms] je veoma značajan parametar za procenu veličine mehaničkih istrošenja za određeni materijal. Faktor pv se često usvaja za procenu veka trajanja kliznih ležaja ili drugih kliznih elemenata i predstavlja određeni kriterijum za sigurnost rada u određenom vremenskom periodu. Oblast normalnog adhezivnog habanja u funkciji pritiska na klizne površine i klizne brzine, prikazana je na slici 12.3.

Slika 12.3. Oblast normalnog adhezivnog habanja u funkciji pritiska na klizne površine i klizne brzine

Faktor pv, kao merilo veličine habanja suvih nepodmazanih ili nepotpuno podmazanih površina kao i veka trajanja određenog mašinskog elementa, treba prihvatiti sa rezervom. Osnovni nedostatak svih navedenih parametara trošenja je u tome što oni ne uzimaju u obzir i druge specifične vidove mehaničkog habanja koji se javljaju u praksi, a uopšte ne i korozivna istrošenja. Oni vrede samo za oblast normalnog adhezivnog habanja. Promenom uslova kontakta, u najopštijem slučaju prelaskom graničnih vrednosti pv faktora, može doći do abnormalno visokog trošenja pa i oštećenja površina kao posledice čistog adhezivnog habanja, delimičnog zavarivanja, a zatim pri kretanju, raskidanja smicanjem tako zavarenih površina. To je teško adhezivno habanje za koje možemo prihvatiti i odomaćeni naziv ribanje ili zaribavanje površine. Lakši oblici takvog istrošenja, lako zaribavanje, (engleski najčešće: scoring) manifestuje se karakterističnim risevima koji se pružaju u pravcu klizanja.

170

U nepovoljnijem slučaju, kod teškog zaribavanja (engl. scuffing), dolazi i do najtežih oštećenja, sa dubokim risevima i odvaljivanjem znatnih delova materijala u pravcu klizanja. U najnepovoljnijem slučaju, mada izuzetno, može doći do potpunog zavarivanja većeg dela površina u kontaktu i do potpunog blokiranja kretanja. U tim uslovima moguć je i lom elementa. Sve forme takvog adhezivnog habanja, zaribavanje i zavarivanje površina materijala u kontaktu pri relativnom kretanju su, pre svega, posledica: - odstranjenja oksidnih čestica ili - raskida oksidnog sloja, - kao i otkazivanja graničnog ili hidrodinamičkog sloja maziva. Time se oslobađaju najpre na vrhovima neravnina površine čistog metala koje se adhezivno čvrsto vezuju, a pri kretanju smicanjem razaraju. Pri velikim pritiscima nastaju novi kontakti koji se međusobno spajaju u veće delove površina. Ove pojave zavise, pre svega: - od radnih uslova, - opterećenja i - klizne brzine, a - indirektno i od radne temperature. Takođe postoji visoka zavisnost veličine teškog adhezivnog habanja od sastava metala (kod čelika % sastav: C, Si, P i dr.), termičke i hemijske obrade površina, kao i kristalne mikrostrukture samog metala.

Slika 12.4. Oblast normalnog adhezivnog habanja u funkciji pritiska na klizne površine i klizne brzine

171

Prelaz sa normalnog habanja, pretežno oksidativnog karaktera, na teške oblike habanja, gde imamo pretežno neposredan metalni kontakt, pri promeni vrednosti pv nije postupan već nagao (oblast T1 na slici 12.4). Zanimljiva je pojava pri daljem povećanju pritiska na površine, ili uopšte, vrednosti pv. Pri visokim pritiscima i kliznim brzinama, usled visokih temperatura koje su sa tim u vezi, dolazi do omekšavanja materijala izmenom strukture i mehaničkih svojstava i do naglog pada inteziteta habanja i koeficijenta trenja (oblast T2 na slici 12.4). Adhezivno habanje je izuzetno složeni fizičko-mehanički, termički i hemijski proces u kome neposredne adhezivne veze vrhova neravnina površina u kontaktu i relativnom kretanju učestvuju delimično, i u različitoj meri, zavisno od materijala površina, vrste podmazivanja i radnih uslova. Može se definisati kao prva komponenta habanja. Druga komponenta habanja je, redovno, mehaničke abrazivne prirode i posledica ne samo zadiranja (brazdanja) tvrdih vrhova neravnina u mekšu površinu već i abrazivnog dejstva izdvojenih delića materijala na površine, koje su, usled termičkih metalurških promena, po pravilu tvrđi od samih površina. Kako se površine većine metala, a i drugih materijala, u kiseoničkoj atmosferi pokrivaju redovno i skoro trenutno slojem oksida, koji se kretanjem i smicanjem stalno razara i ponovno stvara, treba računati i na stalno prisustvo direktne oksidacione korozije kao trećeg faktora svakog procesa habanja. Proces habanja u tim uslovima praćen je stalnom oksidacijom površina. Iz tih razloga, smatra se da je proces habanja površina pri niskim vrednostima faktora pv, što odgovara procesu normalnog adhezivnog habanja, u stvari stacionarni proces dinamičke ravnoteže stalnog razaranja i formiranja oksidnih slojeva, pa ga neki nazivaju i oksidacionim habanjem. Razaraju se najpre mazivi slojevi kao i sloj oksida materijala i pri tome se uspostavlja neposredna veza jednog i drugog materijala na vrhovima neravnina sa čvrstim adhezivnim spojevima. Pri režućem scoringu dubina povreda je znatno veća nego pri adhezivnom scoringu, gde se povrede lokalizuju u tankom površinskom sloju. Režući scoring je često praćen pojavom plastičnih deformacija mašinskih elemenata. Scoring adhezivnog tipa kao i režući scoring jesu glavni tipovi adhezivnog oštećenja kod zupčanika i kod kliznih ležajeva, uglavnom nastali razaranjem graničnog sloja maziva. Različiti su uslovi narušavanja celovitosti mazivog sloja, a osnovni bi bili: - visoko zagrevanje ulja u njegovom površinskom sloju; - primena nepogodnih ulja (npr. nedovoljnog viskoziteta); - nedovoljna količina ulja pri podmazivanju; - nedovoljni kvalitet radnih površina zuba; - velika opterećenja.

172

• Mogućnosti za smanjenje adhezivnog habanja Teška oštećenja mašinskih elemenata izazvana ovom vrstom habanja, ako su preduzete blagovremeno sve mere koje tribologija preporučuje, danas, su izuzetno retka. Prve zaštitne mere moraju se preduzeti već pri projektovanju elemenata mašina kao i uređaja za njihovo podmazivanje. Dimenzionisanje i oblikovanje elemenata moraju biti u skladu sa zakonitostima stvaranja hidrodinamičkih ili hidrostatičkih mazivih slojeva. Sve radne i druge karakteristike svakog mašinskog elementa moraju biti tako projektovane da osnovni parametri koji utiču na proces adhezivnog habanja, kao što su opterećenja površina, klizne brzine i temperatura budu u tolerisanim granicama. Maziva svih vrsta, pravilno izabrana prema specifičnim radnim uslovima koji vladaju, a i prema posebnim uslovima koje zahtevaju posebni mašinski elementi, imaju izuzetno visok i povoljan uticaj na smanjenje pa čak i potpunu eliminaciju svih vidova adhezivnog habanja.

Slika 12.5. Dijagram poređenja opterećenja i brzina pri podmazivanju U uslovima hidrostatičkog podmazivanja, tj. podmazivanja pod pritiskom, kada između površina u kretanju postoji stalni i neprekidni sloj maziva dovoljne debljine koji nosi celokupno opterećenje, sva adhezivna habanja i dejstvo njegovih sekundarnih komponenata svedena su na nulu. To važi i pri hidrodinamičkom podmazivanju mašinskih elemenata, a posebno ležaja, u normalnim uslovima rada. U mnogim elementima mašina navedeni uslovi podmazivanja ne mogu se ostvariti iz konstrukcionih razloga ili specifičnih radnih uslova. Takvi elementi su zupčanici svih vrsta. U mnogim takvim slučajevima, elastohidrodinamičko podmazivanje, slično hidrodinamičkom obezbeđuje uljni sloj dovoljne debljine da u normalnim uslovima rada spreči kontakt površina u kretanju i eliminiše sva trošenja adhezivnog i kontaktnog tipa.

Kompletan film maziva Mešovito podmazivanje Nepotpuno podmazivanje

Slika 12.6. Slojevi maziva

173

12.2.2. Abrazivno habanje Abrazivno habanje podrazumeva pojmove kao što su zadiranje, rezanje i brazdanje – pretežno trajne plastične deformacije materijala na površini ili neposredno ispod nje. Definiše se kao odstranjenje materijala sa površine u kontaktu i relativnom kretanju, kao posledice:

- zadiranja neravnina tvrđe površine po površini mekšeg materijala ili - usled delovanja delića raznog porekla na ili između površina materijala.

Abrazivno habanje zajedno sa adhezivnim habanjem prestavlja osnovni vid mehaničkog trošenja kod mašina i opreme.

Slika 12.6. Abrazivno habanje

Kod zupčastih prenosnika abrazivno habanje je tipično za otvorene prenosnike, mada se u manjem broju javlja i kod zatvorenih prenosnika. Abrazivno habanje kod ležaja je karakterističan vid habanja. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem imaju izraženo abrazivno habanje, s obzirom da oni usisavaju u toku rada direktno iz atmosfere ogromne količine vazduha potrebnog u procesu sagorevanja. Kontaminati (tvrdi delići atmosferskog porekla) po pravilu su:

- nemetalne nečistoće, - dim ili prašina iz vazduha,

koja u zavisnosti od lokaliteta ili vrste eksploatisane mineralne sirovine, može imati veoma različiti sastav. Ipak, glavni sastojak, po pravilu je:

- silicijum-dioksid (SiO2), - a često se nalaze i oksidi kalijuma, magnezijuma čak i gvožđa i

aluminijuma, ponekad ugljenika i drugih različitih materijala. Veličina čestica atmosferske nečistoće variraju u širokim granicama od 0.1 do 1µm (čestice dima) i od 1 do 150µm (zrno peska), za atmosfersku prašinu. Granulometrijski sastav zrna nečistoće atmosferske prašine variraju slično sastavu atmosferske prašine. Abrazivno trošenje zavisi u velikoj meri od koncentracije i granulometrijskog sastava nečistoća. U slučaju da su veličine abraziva manje od debljine mazivog

174

sloja, postoji mogućnost njihovog nesmetanog kretanja između elemenata, pa je njihov uticaj na razvoj abrazivnog habanja mali. U suprotnom efekti uticaja abraziva su znatno veći. Abrazivno habanje površina mekših materijala može biti izazvano neravninama površina tvrđih materijala. Iz ovoga je jasno da abrazivno habanje prestavlja jednim delom, sekundarnu komponentu adhezivnog habanja. Pri velikim razlikama u tvrdoći materijala u kontaktu, habanje površina je izuzetno visoko i pretežno je abrazivnog karaktera. Međutim treba reći da pri adhezivnom habanju vremenom trošenja opadnu i ustale se na niskoj vrednosti. Tehnološke nečistoće (zadržale su se na površinama elementa i u sistemu podmazivanja mašina):

- livački pesak, - tvrdi delići metalnih oksida, - ostaci pri livenju, - ostaci različitih postupaka mehaničke obrade.

Čak i kada u sistemu podmazivanja mašine postoje odgovarajući prečistači ulja (filteri), delovi takvih krupnih nečistoća ostaju utisnuti i uglavljeni u meke metale npr. za ležaje, dok znatni deo vrlo sitnih čestica i dalje slobodno cirkuliše kroz sistem. Abrazivne čestice mogu u mašinskim sklopovima poticati od trošenja unutrašnjih površina mašine:

- različitim vidovima mehaničkog trošenja ili - korozije.

Abrazivno habanje usled dejstva tvrđih materijala na površine u kretanju je redovno vrlo izrazito kao i čvrsti produkti potpunog ili nepotpunog sagorevanja goriva u komori za sagorevanje kod motora. Pri dovoljnoj debljini uljnog sloja u nekom elementu mašine, posebno u slučaju hidrodinamičkog ili hidrostatičkog podmazivanja slojem veće debljine, čestice stranih materija slobodno prolaze sa fluidom kroz zazore elemenata prouzrokujući samo malim delom oštećenja površina. U slučaju manjih debljina uljnog sloja, nepotpunog, mešovitog ili graničnog podmazivanja, i manji delići tvrdih stranih materija mogu izazvati vrlo znatna habanja materijala površina. Duže dejstvo tako malih dovoljno čvrstih čestica ogleda se u obliku sitnih ogrebotina (riseva), najčešće na površini mekog materijala tj. metala. Dejstvo je, u ovom slučaju, slično vrlo umerenom ali grubom brušenju – grebanju površina koje je poznato u engleskoj literaturi pod nazivom scratching. Veće tvrde čestice prolaze sa mazivim fluidom kroz zazore sa oštrim zadiranjem površina i urezivanje žlebova (growing) i brazdi (plowing, ridging) znatne dubine. Meki metali, kao što su beli metal, olovo i dr., imaju sposobnost da prihvate u sebe (utapaju) strane tvrde deliće i da ih na taj način eliminišu iz cirkulacije i

175

učine bezopasnim. Slično je i u slučaju relativno tvrde osnove materijala za ležište koja je prekrivena tankim slojem mekanog metala. Međutim, u određenim slučajevima, ovakvo svojstvo ovog materijala može biti uzročnik veoma ozbiljnim abrazivnim oštećenjima obe klizne površine u kontaktu. I meke čestice stranih materija, kao što su aglomerati čađi i koksa, mogu ako su u većim količinama, izmeniti strukturu površine i postati uzročnik oštećenja površina (površina postaje neravna, sa kružnim oštećenjima u obliku usečenih tamnih mrlja). U svim slučajevima intenzitet abrazivnog habanja zavisi od odnosa tvrdoće abrazivnog tela ili delića (abraziva) i tvrdoće materijala površine na koju abraziv deluje. • Postupci za smanjenje abrazivnog habanja Mazivi fluidi ili masti bilo koje vrste i karakteristika mogu imati u normalnim uslovima rada samo veoma ograničeni uticaj na tok i obim abrazivnog trošenja. Njihov uticaj je, zapravo znatan samo u periodu uhodavanja i prilagođavanja površina u kontaktu i relativnom kretanju, kada, usporavajući složen proces abrazivnog i adhezivnog habanja, doprinosi povoljnoj i manje abrazivnoj konfiguraciji površina i smanjuju količinu izdvojenih abrazivnih čestica. Kasnije u normalnoj eksploataciji, na smanjenje abrazivnog dejstva sitnih delića stranog materijala mogu delovati neki mazivi fluidi, u ograničenom obimu, svojim disperzantnim svojstvima, sprečavajući spajanje sitnih čestica u veće anglomerate i zadržavajući znatan deo nečistoća u fino dispergovanom stanju. Efikasnije su one mere tehnološke i metalurške prirode koje vode povećanju otpornosti kliznih površina prema abrazivnom habanju. Najveći uticaj na smanjenje abrazivnog habanja imaju, posebne konstruktivne mere. Od opštih konstruktivnih mera koje deluju u pravcu smanjenja trošenja površina treba spomenuti povećanje zazora između kliznih površina. To međutim nije u saglasnosti sa savremenim tendencijama razvoja mašinskih konstrukcija koje teže upravo smanjenju zazora. Izrazito efikasne, opravdane i neophodne su one mere koje omogućuju znatno smanjenje količine tvrdih kontaminanata u sistemu podmazivanja. Raznim postupcima se mora, u maksimalnoj mogućoj meri, sprečiti prodiranje čvrstih stranih čestica materije u mašinu ili sistem podmazivanja, izdvojiti čvrste strane čestice iz svih fluida koji po svojoj funkciji ulaze u mašinu, i najzad, stalno u toku eksploatacije prečišćavati mazivi fluid u sistemu podmazivanja mašine od svih stranih materija koje su, prodrle u sistem ili u sistemu nastale.

176

Sprečavanje prodiranja nečistoća u mašinu postižemo efikasnim zaptivanjem svih otvora i zazora koji su sa atmosferom u vezi. Zaptivke kliznih površina (semering) moraju posedovati i posebna tribološka svojstva. Izbor metode za prečišćavanje (filtriranje, centrifugiranje i dr.) zavise od vrste postrojenja i uslova rada. Međutim, treba imati na umu da i najefikasnije metode prečišćavanja ne odstranjuju u potpunosti svu nečistoću. 12.2.3. Fluidna erozija Erozivno trošenje ili fluidna erozija - strujanje mazivog fluida velikom relativnom brzinom u odnosu na čvrstu površinu u kontaktu može izazvati svojim kinetičkim dejstvom određeno ostranjenje materijala površine.

Slika 12.7. Fluidna erozija

Ono što normalno definišemo kao erozivna istrošenja pre su posledica dejstva vrlo malih čvrstih delića, mikro i submikro dimenzija, suspendovanih u mazivom fluidu. Te sitne čestice suspendovane u ulju, po pravilu dimenzije ispod 5µm teško se, a one ispod 1µm ne mogu se odstraniti uobičajenim tehničkim sredstvima za prečišćavanje mazivog fluida u sistemu podmazivanja. Otuda je veoma teško postaviti jasnu graničnu liniju između abrazivnih i erozivnih istrošenja. 12.2.4. Udarna erozija Poseban vid abrazivnog habanja sa razaranjem površine kao posledice ponovljenih udara čvrstih delića na površinu. Materijal se sa površine pri tome odstranjuje kinetičkim dejstvom delića u kretanju. Uzroci pojave udarne erozije: prašina ili pesak, nošeni jakim vetrom ili njihovim udarom na površine čvrstog predmeta velikom brzinom (lopatice i kućišta pumpi, duvaljke i cevovodi i hidrauličkom i pneumatskom transportu i dr.). Relativna brzina čestice, veličine čestice i ugao udara na površinu određuje vrednost kinetičke energije erozivne struje, a time i intezitet erozivnog oštećenja.

177

Slika 12.8. Udarna erozija

Za prirodne materijale erozivnost raste sa porastom sadržajem kvarca i veličinom udarnih čestica. Ona zavisi i od oblika čestica, oštre ivice čestica izazivaju jače habanje od okruglih. Ugao udara je definisan nagibom između površine predmeta i trajektorije udarne čestice. Uticaj ugla udara zavisi i od tipa materijala. Elastični i meki materijali trpe najveća oštećenja pri uglovima od 20° do 30°, dok krti materijali pri pravom uglu. Na površinama krtih materijala udar čestica izaziva naprsline u obliku školjke sa svetlim tragovima na mestu udara. Kod elastičnih materijala, kada su oštećenja površina maksimalna pri malim uglovima udara, oštećenja nastaju izdvajanjem materijala sa površine slično procesu rezanja. Izbor materijala napadnute površine je najznačajniji faktor kojim možemo da utičemo na smanjenje oštećenja površina usled udarne erozije. Krti materijali su u opštem slučaju otporniji, ali oštećenja zavise u najvećoj meri od ugla udara čestice. 12.2.5. Kavitaciona erozija Kada pri strujanju tečnog maziva pritisak u tečnostima padne ispod pritiska pare tečnosti na radnoj temperaturi, u tečnosti se pojavljuju parni ili gasni mehurići. Pri prelasku tečnosti ponovo u oblast visokog pritiska dolazi do razbijanja – kolapsa mehurića. Kako se pri nastajanju parnih ili gasnih mehurova tečnosti (ne mehurovi vazduha rastvorenih u ulju) troši znatna energija, to se pri njihovom kolapsu ona oslobađa u obliku hidrauličnog talasa. Kolaps gasnih mehurića dolazi postupno, bez oštrih udara, i normalno ne oštećuje površine, njihova pojava može, eventualno, samo da smanji nosivost ležišta. Kolaps parnih kavitacija nastupa sa naglim i oštrim udarnim talasom lokalno koncentrisanim i visoke učestanosti, što dovodi do površinskog zamaranja materijala i oštećenja površine.

178

Slika 12.9. Princip kavitacione erozije

Pored lokalnog naglog povećanja pritiska, dolazi i do lokalnog znatnog povećanja temperature, što pomaže i određene ubrzane hemijske reakcije. Pri podmazivanju vodom, emulzijama ili suspenzijama, ili pak, prisustvu vode kao kontaminanta u sistemu podmazivanja, propratne hemijske reakcije mogu biti izrazite. Mehanički udari usled kolapsa kavitacije odstranjuju znatni sloj oksida, čime se olakšavaju dalji hemijski procesi po dubini, što opet olakšava dalje mehaničko dejstvo. Zbog kombinovanog mehaničkog i hemijskog dejstva neki autori ovu vrstu erozije nazivaju kavitaciona erozija. Do naglih promena pritiska dolazi pri strujanju u hidrodinamičkom sloju mazivog fluida na mestima prelaza sa opterećenog na neopterećeni deo u ležištu, gde pritisci u sloju mogu da poprime i negativne vrednosti. Kavitacija se najčešće javlja kod dizel-motora sa niskim i srednjim brojevima obrtaja. Kavitaciona istrošenja površina materijala za ležišta zavise od tvrdoće materijala. Kavitaciona istrošenja se retko prostiru u dubinu materijala. Pojava kavitacije zavisi od pritiska pare mazive tečnosti, naravno u uslovima visokih temperatura i znatnog vakuma na mestima gde se ona javlja, po pravilu lokalno u sloju maziva ležaja. Kavitaciona istrošenja se mogu, ponekad, eliminisati upotrebom viskoznijeg maziva. Po pravilu, pojavu kavitacionog istrošenja moramo smatrati konstruktivnim problemom. Određene konstruktivne mere se sastoje u:

- smanjenju zazora između rukavca i ležaja i - u povećanju pritiska ulja u cirkulaciji.

Smanjenje zazora smanjuje, do izvesne granice, radijalno kretanje rukavca u ležaju, a povećani pritisak ulja smanjuje mogućnost pojave kavitacionih mehurića. Svakako je jedna od mogućnosti za smanjenje kavitacionog istrošenja i primena tvrđih materijala za ležajeve.

179

12.2.6. Trošenja i oštećenja površina u kontaktu usled zamora materijala • Osnovni uzroci trošenja i oštećenja Pored adhezivnog i abrazivnog trošenja materijala površina u kontaktu i rela-tivnom kretanju, zamor materijala i njegove posledice su danas, verovatno, glavni uzrok ograničenog veka trajanja mnogih mašinskih elemenata. Pri kontaktu opterećenih površina zavisno od uslova kontakta, a posebno uslova podmazivanja, nastaju odgovarajuća naprezanja materijala na:

- pritisak ili - zatezanje.

Kao posledica dejstva klizanja ili kotrljanja površina, nastaju i odgovarajuća naprezanja materijala na:

- smicanje. Druga dejstva su takođe moguća, npr. termička, pa je materijal izložen znat-nim naprezanjima čiji raspored, intezitet i pravac nije uvek moguće odrediti. Sva naprezanja su u granicama otpornosti materijala sa znatnim koeficijentom sigurnosti. Pri cikličnim jako promenljivim opterećenjima, posle određenog broja ciklusa, treba računati sa manjim ili većim oštećenjima, pa i sa potpunim otkazivanjem materijala. Pojava je poznata pod imenom zamor materijala. Pojave trošenja i oštećenja materijala površina elemenata mašina kao posledice zamaranja materijala izuzetno su složene. Oštećenja duboko zadiru u samu molekularnu strukturu materijala, i kao takve, predstavljaju nedovoljno istraženo svojstvo materijala. Bliže poznate su samo spoljnje manifestacije ovih pojava i njihovi spoljni uzročnici. Ciklične promene naprezanja u materijalu preduslov su za pojavu zamora materijala. Ne javljaju se, po pravilu, u kliznim ležištima ili drugim mašinskim elementima sa stalno ili relativno malo promenljivim opterećenjima (ležišta rotacionih mašina), izuzev kada su izloženi težim vibracijama visoke učestanosti. Kod kliznih ležaja klipnih mašina, posebno kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem, mašina drobilica, probijačica i dr., pojava je česta. Oštećenja su ograničena, najčešće na gornji sloj, pa se stoga i nazivaju oštećenja usled površinskog zamora materijala. Međutim i oštećenja po dubini su moguća, sa odlamanjima znatnih delova materijala. Kotrljajuća ležišta, zupčanici svih vrsta, bregaste osovine i dr. imaju visoko koncentrisana i funkcionalno ciklično promenljiva opterećenja i spadaju u posebnu vrstu oštećenja usled zamaranja materijala. Pri kretanju ovih elemenata (kotrljanju, klizanju ili kombinovanom kretanju), celokupno opterećenje, koncentrisano na vrlo malu površinu (teoretski na pravu liniju ili tačku), prenosi se na sve nove delove površine, usled čega vrlo

180

visoka naprezanja u materijalima površina periodično variraju od nule do maksimuma.

Slika 12.10. Naprezanje na smicanje u finkciji odstojanja od površine na mestu

kontakta kao posledice kotrljanja, klizanja i kombinovanog dejstva

Posledica toga je zamor materijala, koji se ogleda u oštećenju materijala po površini i neposredno ispod nje, pri čemu se delići materijala odlamaju sa površine stvarajući karakterističan reljef u obliku manjih ili većih rupica – pitinga. Internacionalni naziv piting (engl. pitting) potiče od engleske reči: pit - jamica i danas se pod tim imenom pojavljuje u brojnoj svetskoj literaturi. Kod novih zupčanika je tzv. piting uhodavanja ili početni piting česta pojava koja se vremenom ublažava i nestaje. Vrlo opasan je, razarajući ili progresivni piting, gde proces može i vrlo naglo da napreduje do konačnog otkazivanja i loma elementa. Izuzetno visoka ciklično promenljiva naprezanja imamo u materijalima kotrljajućih ležaja (kuglice odnosno valjci a naročito spoljnji i unutrašnji prstenovi) i u materijalima zubaca različitih zupčanika. Slični uslovi postoje kod bregaste osovine i podizača ventila motora sa unutrašnjim sagorevanjem, kao i drugim elementima mašina. Kod ovih elemenata ne možemo uvek očekivati stvaranje elasto-hidrodinamičkih slojeva maziva veće debljine, to treba računati i sa znatnim silama trenja klizanja ili kotrljanja i znatnim naprezanjima na smicanje u materijalima, sa maksimumom naprezanja neposredno ispod mesta kontakta. Otuda su česte pojave površinskog zamaranja materijala. • Mehanizam nastanka i razvoja Prvo nastaju sitne pukotine na površini ili neposredno ispod nje, najčešće, na mestima različitih nepravilnosti u strukturi kristala materijala i međukristalnim vezama (dislokacije). Takođe mikro i makro neravnine, nastale kao posledice mehaničke ili termičke obrade površina, pogoduju nastanku primarnih pukotina, zbog lokalnih

181

koncentracija koje opterećuju mikroregione, a koje predstavljaju plodno tlo za nastavak ove vrste oštećenja. Primarne pukotine se prostiru koso, pod izvesnim uglom u odnosu na površinu, u pravcu deformacije materijala izazvane smičućim naprezanjima. Kod zupca zupčanika to je koso od srednje linije ka korenu i vrhu pogonskog zupčanika i koso u pravcu srednje linije gonjenog zupčanika. Pukotine i dislokacije u kristalnoj rešetki, nastaju mesta novih koncentracija alternativnih naprezanja u materijalu, što vodi plastičnim deformacijama po površini pukotine kao i njihovom račvastom napredovanju i širenju. U širenju pukotina, a naročito u odlamanju izdvojenih delića materijala, doprinosi i pritisak u sloju maziva. Pojava pitinga kao početnog procesa oštećenja površina, naročito dolazi do izražaja pri klizanju u pravcu suprotnom od kotrljanja površina. Česta pojava pri uhodavanju zupčanika, naročito od nekaljenog čelika. Ako se nastavlja sa stvaranjem novih kratera, dolazi do prilagođavanja površina u kontaktu, čime se izravnavaju mikroneravnine. Sve to dovodi do potpune eliminacije lokalnih preopterećenja, a time i dalje pojave pitinga. Nastala oštećenja površina se ubrzo izravnavaju normalnim habanjem površina ili pak plastičnim strujanjem materijala površina. Ako se proces pitinga nastavlja stvaranjem novih kratera i proširivanjem postojećih, dovodi do progresivnog ili razarajućeg pitinga, koji redovno vodi teškim oštećenjima površine. Dolazi do slabljenja materijala između susednih rupica i do njihovog odvaljivanja sa površina u obliku iverica (engl. spalling). Proces može imati različite oblike i intenzitete, a redovno se kombinuje sa više ili manje abrazivnim trošenjem površina. U slučajevima teških udarnih opterećenja, pukotine se šire po dubini, zahvatajući široka područja materijala, što ima za posledicu najteža oštećenja – lom samog elementa. Pojava pitinga, zavise u najvećoj meri od:

- vrste materijala, - njegove strukture, - mehaničkih svojstava (tvrdoće), - od načina obrade (mehaničke, termičke ili hemijske) površina.

Progresivni piting se češće pojavljuje u zupčanicima sa:

- većim opterećenjima, - zbog povišenih naprezanja u materijalu, - sa većim brojem obrtaja, - zbog veće učestanosti ciklusa promene naprezanja, - sa povećanim kliznim brzinama,

182

- zbog viših termičkih naprezanja u materijalu. Piting je češći na pogonskim zupčanicima. Prvenstveno, i u težim oblicima, javlja se na površinama korena zubaca. Nastanak inicijalnog pitinga nije moguće uvek sprečiti, ali se zato može znatno smanjiti korekcijom sprezanja i tačnom izradom zupčanika. Kod progresivnog pitinga broj jamica neprekidno raste pri istovremenom povećavanju nekih od njih, usled čega se neprekidno smanjuje stvarna površina dodira. Pri tome rastu kontaktni naponi koji po dostizanju kritične vrednosti izazivaju plastične deformacije i intenzivno habanje. Piting nastaje najčešće kod cilindričnih zupčanika sa pravim i kosim zupcima, ređe kod koničnih. Ovo se objašnjava različitim uslovima klizanja na površini zuba. Piting se ne javlja kod otvorenih prenosnika, prenosnika koji rade bez podmazivanja ili se podmazuju kozistentnim mastima. U kotrljajnim ležajima pojave zamaranja materijala, pri pravilnoj montaži i pravilnom održavanju, eliminišu se ili se smanjuju na minimum drugi vidovi oštećenja kao što su habanje ili korozija površina, zato je zamor - osnovni vid trošenja i oštećenja materijala. Pri tome se pojave zamaranja u obliku pitinga, odlamanje materijala površina ili loma mogu pojaviti na bilo kom elementu ležaja, na vodećim prstenovima, kuglicama ili valjcima. Razvoj inicijalnih pukotina, pojave i širenja jamica kao i potpuno razaranje kontaktnih površina, identičan je razvoju pitinga kod zupčastih prenosnika. Vrlo nepovoljno deluje i najmanje prisustvo vode u mazivu. Voda deluje ne samo na pojavu korozije kao inicijatora površinskih oštećenja već i na proširi-vanje primarnih pukotina hidrauličkim efektom, što sve dovodi do znatnih i teških oštećenja površina. Da li su prvi znaci pitinga dovoljan znak za povlačenje ležaja iz upotrebe? Eksperimenti pokazuju da pri umerenom opterećenju, ležaji stabilno rade još i više od 10% radnog veka. Zamorno habanje veoma često je potpomognuto mehaničkim greškama koje su nastale u konstruisanju, izradi i montaži. U motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, element koji je posebno osetljiv na trošenja i oštećenja kao posledicu zamaranja materijala jeste tribološki par koji čine površine ekscentra bregaste osovine i podizača ventila. U prvim fazama početnog pitinga mogu se javiti izdvojeni delići materijala u izrazitom obliku kuglica, u samoj pukotini, pri čemu deo od njih dospeva do mazivog fluida. Nalaženje takvih mikrokuglica u mazivom fluidu, blagovre-meno upozorava na početna oštećenja vitalnih elemenata mašina. • Mogućnost smanjenja oštećenja površina usled zamora materijala Maziva svih vrsta imaju povoljno dejstvo na smanjenje oštećenja površina od zamora materijala i na vek trajanja kotrljajućih mehanizama. Ona deluju tako što svojim slojem amortizuju udarna promenljiva opterećenja i što smanjujući druge vrste trošenja površina, kako mehaničkog tako i korozivnog tipa, smanjuju mogućnost pojave inicijalnih pukotina na površinama.

183

Viskozniji fluidi, pogotovu oni niskog indeksa viskoznosti, na visokim pritiscima postaju gušći, pa ne prodiru u primarne pukotine, čime izostaje hidraulični efekat razaranja površine. Dejstvo aditiva u mazivom fluidu je različito, dok neki tzv. blagi aditivi nemaju uticaja na oštećenja od zamora, drugi (aktivnije vrste) deluju čak u pravcu smanjenja otpornosti površina materijala na zamor. Mazive masti su povoljnije od mazivih fluida (dok i najmanje prisustvo vode u mazivu veoma nepovoljno deluje). Svojstvo materijala, vrsta, sastav i struktura, doprinose rešavanju ovog problema. Konstruktivni elementi imaju, verovatno, najveći uticaj. Svaki faktor koji smanjuje naprezanje materijala na površinama u kontaktu i neposredno ispod njih, smanjuju mnogostruko verovatnoću rane pojave istrošenja ove vrste. Za takvo smanjenje postoje mnogobrojne mogućnosti: odgovarajuće dimenzio-nisanje, eliminisanje ili smanjenje vibracije, primena najpogodnije i odgovara-juće obrade površina i dr. 12.2.7. Električna erozija Električna struja u prolazu kroz mesta kontakta dveju površina, koje u strujnom toku prestavljaju i mesta povećanog otpora, može izazvati znatna oštećenja kontaktnih delova, što se ogleda, u njihovom trošenju i izdvajanju delića sa površine. Mehanički kontakt dveju površina različitih temperatura može, kao termoelement, biti izvor električnog toka, koji može da ošteti površine predmeta. Klasičnu električnu eroziju imamo kod ugljenično grafitnih četkica i bakra kolektora rotacionih električnih mašina (elektrogeneratora i električnih motora). Pri kontaktu ovih elemenata u kretanju dolazi do trošenja i bez električnog toka, usled složenih procesa adhezivnog i abrazivnog habanja, zamora materijala i termičkih procesa sa delimičnim obostranim transferom materijala sa površine na površinu. Za veće klizne brzine, a zavisno od opterećenja, razlikujemo kao i kod metala dva procesa: lako i teško habanje sa naglim skokom intenziteta trošenja, do koga dolazi pri prekidu oksidnog sloja na bakru. Pri kontaktu ovih elemenata pri kretanju dolazi do pojave iskrenja, koja u znatnoj meri pojačava trošenje ovih elemenata. Iskrenje je, zapravo, pojava električnog luka, koji dovodi do znatnog lokalnog povećanja temperature i do jonskog bombardovanja obe površine. To uzrokuje u ovom slučaju znatnu električnu eroziju. Električna erozija je veoma karakterističan oblik habanja kliznih ležaja koji se sreću kod rotacionih električnih pribora i uređaja. Javlja se kao rezultat proticanja električne struje između posteljica i rukavca. Struja, jačine iznad 1A i napona preko 1V u svom toku izaziva varničenje kontaktnih površina, a kao posledice su pojave mikroskopskih jamica. Zbog pojave jamica koje umnogome podsećaju na oštećenja materijala površina usled zamora materijala, često se ovaj vid trošenja naziva električni piting.

184

Jamice se češće javljaju na posteljici, ali se javljaju i na rukavcu gde u manjem stepenu zavise od tvrdoće. Varničenje prouzrokuje oštećenja maziva, kao i kontaminaciju maziva i mazivog sistema. Premazima specijalnim mastima i pastama, najčešće na bazi grafita, mogu se sva navedena oštećenja smanjiti u velikoj meri. Pojava trošenja u obliku praha (engl. dusting) može se sprečiti ili znatno ublažiti slojevima olova, kadmijuma, barijuma, fosfora i dr. Vrlo povoljan uticaj ima i molibden-disulfid kao mazivo. Sasvim poseban slučaj električne erozije, nazvana i termoelektrična erozija, konstatovana je kod alata u procesu obrade metala rezanjem. 12.2.8. Difuzno trošenje Adhezivne veze i plastične deformacije metala na mestima stvarnog mikro-kontakta površina, očigledno omogućuje difundiranje pojedinačnih atoma iz strukture materijala jedne površine u kristaličnu strukturu druge površine. To je pogotovo slučaj u uslovima klizanja površina u međusobnom kontaktu, kada dolazi do znatnog plastičnog strujanja i prenosa mase materijala sa znatnim i stalnim procesom rušenja i formiranja sekundarnih struktura sa lokalno vrlo visokim temperaturama. U takvim uslovima mogućnost difuzije je izuzetno velika. U procesu trošenja zamaranjem materijala kotrljajnih elemenata (piting) i prisustva vode na površinama imamo i difuziju vodonika u unutrašnje površinske slojeve. Vodonik se stvara, verovatno, u atomskoj formi disocijacijom i elektrolizom vode, te povećava krtost materijala i dovodi do teških oštećenja u materijalu. U ovom slučaju difuzija je, svakako, olakšana primarnim pukotinama koje su stvorene zamorom materijala ali, verovatno, postoji uticaj i u suprotnom pravcu. Zaštita – interpozicija novog međusloja od nikla, gvožđa i mesinga. Sprečava pojavu difuzije površinskog sloja i stvaranje nepoželjnih intermetalnih jedinjenja. 12.2.9. Trošenje usled direktne oksidacije materijala površina • Direktna oksidacija u statičkim uslovima Kiseonik, aktivna komponenta vazduha, reaguje neobično brzo sa svim metalima, osim plemenitih, a i sa mnogim organskim i neorganskim materija-ma. Praktično su sve površine takvog materijala pokrivene slojem oksida. Do oksidacionih procesa dolazi i kada površine nisu na izgled u kontaktu sa vazduhom npr. površine pokrivene adsorbovanim ili hidrodinamičkim slojem maziva, jer se kiseonik nalazi adsorbovan na svim površinama i rastvoren u svim fluidima koji se sa vazduhom nalaze ili su se nalazili u kontaktu. Glavni predstavnici oksidacione korozije jesu direktna oksidacija i fretting.

185

Proces direktne oksidacije se, po pravilu, brzo zaustavlja jer sam sloj oksida sprečava dalji kontakt kiseonika sa metalom po dubini. Debljina oksidnog sloja zavisi od vrste metala i od poroznosti stvorenog oksida, tj. od mogućnosti difuzije kiseonika kroz sloj oksida - oksidni sloj bogat kiseonikom na površini dok je sloj oksida u kontaktu sa metalom siromašan kiseonikom. Metali kao što su aluminijum, hrom, kalaj i neki drugi metali daju tanke slojeve oksida. Kod legura, afinitet pojedinih metala koji je izgrađuju, prema kiseoniku ne odgovara afinitetu tih metala kada ne formiraju leguru. Legirani čelici sa relativnom malom količinom hroma daju oksidni sloj hromnog oksida (Cr2O3) koji zaštićuje površine čelika od korozije na visokim temperaturama. Direktna oksidacija metala na normalnim ili umerenim povišenim temperatutama i u statičkim uslovima ne predstavlja nikakvu opasnost za metale. Debljina sloja oksida raste na visokim temperaturama, tako da sad vrlo tvrdi i poprilično debeli slojevi oksida nisu u stanju da prate deformaciju u masi metala, izazvane termičkim naprezanjem. Oksidni sloj puca tako da stvara put za dalju oksidaciju metala po dubini. • Freting ili vibraciona korozija Vrsta hemijskog trošenja površina pri veoma prisnom kontaktu površina izloženih oscilatornom kretanju malih amplituda ili vibracija poznata je pod imenom freting (engl. fretting) ili vibraciona korozija.

Slika 12.11. Uzajamnost opetrećenja i pomeranja pri vibracionoj koroziji

U uslovima suvog kontakta i učestalih vibracija dolazi do adhezivnog habanja, pri čemu se vrši razaranje oksidnog sloja, uz dalju oksidaciju površine i izdvajanje delića metalnih oksida. Stalno abrazivno dejstvo izdvojenih tvrdih delića metalnih oksida koji ostaju na mestu nastanka, nastavlja i ubrzava ceo taj proces. Fretting-korozija je česta pojava u presovanim čeličnim spojevima, npr. u presovanim površinama kotrljajućih ležaja, u statičkim spojnicama (zavrtnji, zakivci), zupčastim ili kardanskim spojnicama i dr. Proces se odvija u početnom periodu veoma intenzivno, dok kasnije poprima ravnomerniji tok, približno proporcionalan broju ciklusa promene opterećenja. Mehanizam razvoja frettinga odvija se u tri stadijuma:

186

1. U prvom dolazi do ojačanja kontaktnih površina i cikličnog tečenja podpovršinskog sloja. Mikroneravnine u kontaktu se plastično deformišu. Na delovima kontakta kod kojih je došlo do mesnog razaranja oksidacionog sloja, intenzivno se razvijaju međumolekularne veze. Prisustvo vibracija doprinosi razaranju međumolekularnih veza, a zajedno sa nakupljenim zamornim povredama u materijalu dovode do obrazovanja pohabanih čestica. U početnom periodu samo manji deo ukupnih produkata su oksidi.

2. U drugom stadijumu u zoni kontakta formira se koroziono-aktivna sredina, koju predstavljaju pohabane čestice. Uspostavlja se ravnoteža između brzina obrazovanja i udaljavanja iz kontakta pohabanih čestica. Habanje u ovoj fazi je relativno malo, a prisutno je i razaranje oksidnog sloja. Prethodno ojačan sloj podvrgnut cikličnim opterećenjima, nagomilava zamorne povrede. U sledećem koraku dolazi do finog sitnjenja oksida i oni igraju ulogu katalizatora, ubrzavajući adsorpciju kiseonika i vlage. Među elementima u kontaktu stvara se reakciona elektrolitička sredina.

3. U trećoj fazi razvija se razaranje materijala po dubini i brzina intenziteta habanja povećava se više puta. Zamorno-oksidno, a zatim i koroziono-zamorne povrede nagomilane u podpovršinskom sloju stvaraju preduslov za intenzivno razaranje aktivne površine.

Pojave freting-korozije može se smanjiti izborom materijala, i posebno, obradom površina. U tom smislu naročito povoljno deluje povećanje tvrdoće materijala, posebno njihovih površina, pa zbog toga povoljan uticaj imaju procesi mehaničke obrade i različiti procesi hemijskog tretiranja površina, kao što su nitriranje, karburiranje i dr. Primenjuju se i metalni i drugi premazi od tvrdih metala, ili inkluzija tvrdih nemetala u metalnu matricu, na koji način se znatno povećava otpornost površine na proces fretinga. Dobri rezultati se postižu i premazima od mekih metala koji smanjuju trenje. Prisustvo mazivih fluida, najčešće, smanjuje koroziju ove vrste, kako smanjenjem adhezivnog trošenja, kao jedne od komponente fretinga, tako i smanjenjem koncentracije kiseonika na površinama metala. Problem pre svega moramo smatrati konstrukcijskim. Nova konstrukcijska rešenja treba da omoguće eliminaciju i smanjenje mogućnosti relativnog kretanja površina u prisnom kontaktu, smanjenjem ili eliminisanjem vibracija, ili pak smanjenjem pristupa kiseonika iz vazduha adekvatnim zaptivanjem. 12.2.10. Elektrohemijska oksidacija ili elektrolitska korozija Elektrohemijska oksidacija metalnih površina nastaje isključivo u prisustvu jonskih tečnosti kao što je voda, a naročito vodeni rastvori, koji sa metalom ili metalima u kontaktu čini galvanski spreg. Razaranje koje usled toga nastaje na površinama metala nazivamo i elektrolitska ili galvanska korozija. Kod gvožđa i čelika proces je poznat i kao rđanje. Elektrolitska korozija je moguća samo u slučaju potpunog galvanskog električnog kruga. Sa povećanjem otpora u električnom krugu smanjuje se intezitet korozije, a njegovim prekidom korozija se zaustavlja.

187

Potpuno čista voda se samo u manjoj meri disocira na jone (pozitivan katjon i negativni hidroksidni anjon). H2O ↔ H+ + OH Zbog toga je električna provodljivost vode slaba, pa je i elektrolitska korozija metala u kontaktu sa njom slaba. Međutim, u prirodnoj vodi se nalaze redovno i rastvori soli i druge materije dislocirane na jone, koji povećavaju njenu električnu provodljivost. Stvorena je razlika u električnom potencijalu između dva metala u kontaktu sa elektrolitom. Elektrolitska korozija u sistemu nastaje u elektronegativnom anodnom materijalu i utoliko je intenzivnija ukoliko je odstojanje između metala u seriji veća. U procesu elektrolitske korozije metala, pored izdvajanja određenog metala sa dela površine i njegovog prelaska u produkte hemijskog razlaganja, troši se kiseonik. Za nastanak rđanja gvožđa neophodan je direktni kontakt njegove površine sa vodom bilo kojeg porekla, a indirektan sa kiseonikom. Proces rđanja gvožđa u kontaktu sa vodom u kojoj je jonska koncentracija povećana prisustvom male količine kuhinjske soli (NaCl), je dat na slici 12.12.

Slika 12.12. Shematski prikaz rđanja gvožđa ispod kapi slanog rastvora kao

elektrohemijski proces

Stvaranje hidroksida gvožđa Fe(OH)2 koji se kao nerastvorljiv taloži, a dalje,

vezuje sa vodom u rđu Fe(OH)2·H2O. Problem hemijskog razaranja, rđanja, spoljnih površina mašinskih elemenata i konstrukcija, izloženih atmosferilijama, predmet je izučavanja posebnih disciplina koje se bave antikorozivnom zaštitom materijala. Pre puštanja u rad, sve slobodne površine od metala moraju se efikasno zaštititi antikorozivnim premazima ili na drugi pogodan način. Takvi anti-korozivni premazi moraju se odstraniti pre puštanja mašine u rad. U takvim slučajevima maziva prvog fabričkog punjenja mora, pored opštih svojstava koja ona poseduju u cilju ispunjenja svih funkcija kao maziva, da poseduju i posebna svojstva kao zaštitnog sredstva od korozije (rđanja). Ova maziva imaju kraći vek trajanja, pa se posle propisanog vremenskog perioda početne eksploatacije zamenjuju.

188

U cirkulacionim sistemima podmazivanja može nastati rđanje pojedinih delova izrađenih od gvozdenog liva ili različitih čelika u prisustvu vode. Voda u sistem može doći i iz atmosfere, tzv. disanjem uljnog rezervoara i kondezacijom vlage na njegovim hladnijim zidovima. Rđanje nastaje naročito na horizontalnim površinama sistema gde se voda iz cirkulacionog sistema umiri i taloži. Pri tome voda postepeno istiskuje mazivo ulje sa takvih metalnih površina i uspostavlja sa metalom neposredni kontakt. Mnogobrojne su metode zaštite koje savremena tehnika pruža u borbi protiv rđanja gvožđa i njegovih legura u različitim konstrukcijama. Tu spadaju postupci:

- katodne zaštite, kada se u galvanski krug uključe metalne ploče koje u odnosu na gvožđe su izrazito anodne, pa se korozija u sistemu prenosi na njih,

- postupci povećavanja otpornosti metala na rđanje legiranjem, - prevlaka materijala visoke otpornosti prema elektrolitskoj i drugim

vidovima korozije, - stalnim premazima ili privremenim premazima (boje, lakovi, ulja za

konzerviranje). U slučaju zaštite unutrašnjih delova, po pravilu, ulogu zaštite mora preuzeti normalno mazivo osposobljeno za taj dopunski rad posebnim aditivima. Efikasnost aditiva zavisi u velikoj meri od njihove koncentracije u mazivu, a u većim slučajevima i od temperature. Neki od ovih aditiva mogu negativno da utiču na druga neophodna svojstva maziva. Konstruktivnim merama treba smanjiti mogućnost prodora vode u sistem podmazivanja i predvideti mogućnost za njeno efikasno uklanjanje iz sistema. 12.2.11. Procesi redukcione korozije • Korozija slabim kiselinama Površine u kretanju, klizanju ili kotrljanju mnogih i različitih elemenata u mašini, kao i svi elementi sistema podmazivanja, u kontaktu sa mazivim fluidom kao glavnim prenosnikom različitih hemijskih agresivnih materija, mogu biti izloženi manje ili više intenzivnom hemijskom trošenju - koroziji usled dejstva različitih kiselih ili drugih jedinjenja iz maziva koje prolaze kroz mnoštvo postupnih i povratnih reakcija i čiji konačni produkti nisu uvek poznati. U početnoj fazi proces je spor, pa možemo govoriti o indukcionom periodu, da bi se posle nastupanja lančanih reakcija naglo ubrzao. Temperatura je, verovatno, najznačajniji faktor koji deluje na ove procese. Možemo smatrati da su procesi oksidacije mazivih mineralnih ulja vrlo spori do temperature od oko 100°C, zatim se ubrzavaju naglo da bi oksidacija bila izuzetno intenzivna na temperaturi od oko 200°C i preko toga. Većina sintetskih maziva pokazuju znatno višu oksidacionu otpornost. Organske kiseline ne deluju korozivno na većinu metala. Kao izrazito polarne materije poseduju vrlo dobro adsorptivno svojstvo prema metalnim površinama, tako da deluju na smanjenje adhezivnog istrošenja i na smanjenje elektrolitske korozije.

189

Vrlo efikasna zaštita materijala za ležišta osetljivih na korozivno dejstvo slabih organskih kiselina, postiže se danas, mazivim uljem koje sadrži posebne aditive. Ti aditivi nazivaju se, obično, antioksidanti ili inhibitori oksidacije. Mada njihovo dejstvo može biti i različito i kompleksno, oni najčešće deluju prekidanjem lančane reakcije oksidacionog procesa u mazivom ulju. • Korozija jakim kiselinama Jake kiseline i kisela jedinjenja, koja mogu biti veoma agresivna prema metalima, a i drugim konstruktivnim materijalima u različitim konstruktivnim elementima mogu poticati iz spoljne sredine ili iz samog tehnološkog procesa. Posebna vrsta korozije ove vrste javlja se u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, u kojima agresivne materije potiču iz goriva i procesa sagorevanja. Kod dizel-goriva korozivni agens je sumpor (za brzohodne dizel-motore može ići i do 1%, a teškog bunker goriva i do 5%). U procesu sagorevanja sumpor sagori u SO2, a malim delom u SO3, koji iz komore za sagorevanje dospeva u oblast klipnih prstenova, a manjim delom u obliku rastvora u ulje i sistem podmazivanja. Ovi oksidi sumpora sa kondezovanom vodom iz produkata sagorevanja daju sumporastu kiselinu i jako agresivnu sumpornu kiselinu. Koroziji usled kiselina, najviše su izloženi košuljice cilindra, klipni prstenovi i sedišta ventila. Međutim i drugi delovi motora, posebno ležaji, mogu biti napadnuti. Kod velikih sporohodnih motora na teška dizel-goriva, gde su opasnosti najveće od ove vrste korozije, dodaju se posebni visoko alkalni i u ulju rastvoreni dodaci. Kod brzohodih dizel-motora i oto motora tu ulogu preuzimaju detergentni aditivi sa viškom alkalnosti. Kod delova postrojenja smanjenje ovog tipa trošenja je pre svega metalurški i konstruktivni problem. Otpornost čelika prema koroziji jakim kiselinama zavisi od sastava; vrlo povoljno deluje dodatak fosfora. Koriste se i prevlake metala otpornih na korozije, posebno hromiranje. 12.2.12. Termičko trošenje U ovu grupu spadaju procesi trošenja i razaranja površina pri izuzetno visokim temperaturama (reaktori, peći svih vrsta). Po pravilu to su složeni procesi oksidacije i konverzije strukture, što ima za posledicu eroziju površina i plastičnih strujanja. 12.2.13. Biološko trošenje Mnogi materijali podložni su razgradnji pod dejstvom mikroorganizama (mikrobi, gljive) i nekih viših formi organizama (insekti, glodari). Pod biološkom razgradnjom podrazumevamo svaku nepoželjnu promenu svojstva ili količine materijala, aktivnošću bakterija i živih organizama ili indirektno svojom mrtvom masom ili produktima metabolizma.

190

Mehaničkom oštećenju ove vrste je u velikoj meri podložno drvo, celuloza ali i izolacioni materijal (kablovi), a samo izuzetno i konstruktivni materijali u mašinstvu (neke zaptivke, polimerne mase). U oblastima hlađenja i podmazi-vanja, vodene emulzije, ulja ili vodene suspenzije čvrstih maziva izrazito su podložne dejstvu mnogih bakterija i gljivica. Dejstvo se ne ogleda samo u degradaciji takvih maziva i opasnost za zdravlje radnika, već i u mogućnosti-ma znatne korozije metala u kontaktu sa zagađenim i degradiranim fluidom. Određene bakterije (Thiobacillus) deluju oksidativno na neka jedinjenja sumpora, što dovodi do prisustva jako korozivnih kiselina, što je slučaj sa uređajima u rudnicima uglja i pirita. U najvećem broju slučajeva, protiv ovakvih korozija u mašinskim uređajima i njihovim sistemima podmazivanja i hlađenja može se uspešno boriti dodavanjem u sistem, danas, vrlo efikasnih baktericida i fungicida. 12.3. Podmazivanje Najčešće korišćeni postupak za smanjenje trenja i habanja – podmazivanje. Razdvajanja tarućih površina slojem ili filmom neke materije koja omogućava da se relativno kretanje tela ostvari sa što manjim gubitkom energije i neznatnim oštećenjem površine. Materije koje imaju takva svojstva nazivamo maziva. U zavisnosti od debljine sloja maziva, podmazivanje može biti:

- potpuno i - nepotpuno.

Ako je debljina sloja maziva dovoljna da spreči dodir dva tela takav vid podmazivanja se naziva potpunim. Teži se ovakvom podmazivanju jer su gubici usled trenja najmanji, a habanje materijala neznatno.

Slika 12.13. Shematski prikaz potpunog podmazivanja; hmin – najmanja debljina sloja

maziva, Ra – srednje aritmetičko odstupanje profila

Ovaj vid podmazivanja nije uvek moguće tehnički ostvariti. Zbog toga se kod mnogih mehanizama ostvaruje nepotpuno podmazivanje, što znači da su površine koje se podmazuju samo delimično razdvojene slojem maziva. Potpuno podmazivanje se postiže na više načina i osnovna podela je na: • Hidrostatičko podmazivanje (HSP); • Hidrodinamičko podmazivanje (HDP) i • Elastohidrodinamičko podmazivanje (EHDP).

191

Kod svih načina potpunog podmazivanja neophodno je da se u sloju maziva ostvari pritisak sposoban da nosi spoljnje opterećenje, odnosno potrebno je da sloj ima odgovarajuću moć nošenja. Ukoliko pritisak nije dovoljan, pod uticajem opterećenja mazivo može biti istisnuto sa površina sa posledicom povećanog trenja i habanja materijala. HSP – neophodna moć nošenja sloja maziva obezbeđuje se tako što se mazivo dovodi izmedju tarućih površina pod pritiskom ostvarenim pomoću posebnog uredjaja (hidrostatičkog sistema). To omogućuje da se površine delova mašina održavaju potpuno razdvojene i ako ne postoji njihovo relativno kretanje (v=o). Ovakav način podmazivanja je zastupljen kod kliznih ležaja turbina, pumpi, mašina alatki, zatim kod kliznih vodjica itd. Pri tome mogu da se koriste tečna i gasovita maziva. HDP – pritisak u sloju maziva nastaje kao prirodna posledica relativnog kretanja tela odredjene geometrije pri dovoljnoj brzini – pritisak se generiše u mazivu samo pri kretanju elemenata mašina, dok su pri mirovanju njihove površine u direktnom dodiru. I u ovom slučaju koriste se različite vrste tečnih i gasovitih maziva. Ovaj način podmazivanja ima najznačajniju primenu kod radijalnih i aksijalnih kliznih ležaja. EHDP – visoko specifično opterećenje izmedju delova u kretanju, kao kod kotrljajnih ležaja, zupčanika i bregastih mehanizama. Visoko specifično opterećenje ima dva osnovna efekta. Ono uzrokuje porast viskoznosti maziva i menja geometriju dodira, povećavajući dodirnu površinu kao rezultat elastičnih deformacija površinskih slojeva spregnutih materijala. Moć nošenja sloja maziva odredjuje elastična svojstva materijala i hidrodinamički efekti, pa se takav režim podmazivanja zbog toga naziva elastohidrodinamički. Nepotpuno podmazivanje se uobičajeno razmatra kao mešovito i granično. Mešovito pomazivanje označava takav režim podmazivanja pri kome su površine elemenata mašina mestimično u dodiru.

Slika 12.14. Shematski prikaz mešovitog podmazivanja; h – debljina sloja maziva,

Ra – srednje aritmetičko odstupanje profila Sloj maziva je prekinut na pojedinim mestima što znači da se operećenje prenosi s jedne na drugu površinu delom preko maziva, a delom preko spregnutih neravnina. Trenje i habanje su kod ovog režima podmazivanja po pravilu veći nego kod potpunog podmazivanja. Mešovito podmazivanje je kod nekih mehanizama i elemanata mašina stalni i jedini način, dok se kod drugih javlja kao prelazni režim, kao na primer pri pokretanju i zaustavljanju delova mašina sa HDP. Ako su uslovi rada i konstruktivna rešenja takva da potpuno ili mešovito podmazivanje ne može da se ostvari, jedini mogući način podmazivanja je granično. Ono označava da su pokretni delovi mašina u direktnom dodiru i da se opterećenje prenosi preko spregnutih neravnina. Da bi se i u ovim uslovima

192

postiglo smanjenje trenja i habanja u odnosu na nepodmazane uslove, neophodno je da se putem maziva na tarućim površinama formiraju tanki, granični slojevi koji će biti čvrsto vezani za metalne površine.

Slika 12.15. Shematski prikaz graničnog podmazivanja; h – debljina sloja maziva

Granični slojevi mogu nastati fizičkim i hemijskim vezivanjem komponenata iz maziva sa materijalom površine. Veličina trenja i habanja zavise od svojstava materijala, obrade površine i svojstava maziva – pre svega od dodataka (aditiva) sadržanih u mazivu. Pojedini načini podmazivanja zavise, pored vrste i konstruktivnog rešenja posmatranog dela mašine i od radnih uslova. Jedan isti element može da radi pod različitim uslovima podmazivanja zavisno od radnih uslova, odnosno režim podmazivanja može da se menja tokom rada u funkciji oprećenja, brzine, temperature itd. 12.3.1. Uloga i podela maziva Mazivu se postavlja više zadataka istovremeno – smanjenje trenja i habanja, hladjenje, zaptivanje, čišćenje itd. Osnovna uloga maziva je ipak smanjenje trenja i habanja. Veličina trenja značajno zavisi od načina podmazivanja, što je prikazano na slici 12.16.

Slika 12.16. Približne vrednosti koeficijeta trenja za različite režime podmazivanja

Podela maziva može da se izvrši na osnovu više kriterijuma. Maziva se dele prema funkciji, sastavu ili poreklu i nameni. Prema funkciji razlikuju se dve osnovne grupe maziva:

1. Konstruktivna maziva koja se posmatraju kao element konstrukcije mašine. Izbor maziva se vrši prilikom projektovanja mašine ili uredjaja;

193

2. Tehnološka maziva koja se primenjuju pri obradi metala deformacijom i rezanjem u cilju podmazivanja i hladjenja alata i materijala koji se obradjuje.

Prema agregatnom stanju maziva se dele na:

1. gasovita, 2. tečna, 3. polutečna i 4. čvrsta.

Po svom poreklu i sastavu maziva mogu biti veoma različita. Tečna maziva, čine tri osnovne grupe tečnosti:

1. ulja mineralnog porekla – ulja dobijena preradom nafte odnosno njenih derivata,

2. sintetska ulja i 3. ulja biljnog i životinjskog porekla.

Veoma često se danas koriste i kombinacije navedenih osnovnih vrsta maziva: zamašćena ulja (mineralna ulja + ulja biljnog i životinjskog porekla), legirana ulja (mineralna i sintetska ulja + hemijska jedinjenja), mazivne emulzije (mineralna i sintetska ulja + voda), suspenzije (čvrsta maziva + ulja ili voda). Podela prema nameni pojedinih vrsta maziva je vezana za elemente mašinskih sistema za koje se određena maziva koriste u procesu podmazivanja. Prema nameni maziva se dele u određene grupe. U svakoj grupi postoji više proizvoda različitih karakteristika. Na izbor maziva imaju uticaja mnogi faktori: radni uslovi, uslovi eksploatacije, zahtevani vek trajanja i pouzdanost sistema. Uobičajeno se od napred navedenih veličina posebno razmatraju kao uticajni faktori brzina i opterećenje. Opšte je pravilo da se sa porastom brzine koriste maziva manje viskoznosti, a porastom opterećenja maziva veće viskoznosti.

Slika 12.17. Uticaj brzine i opterećenja na izbor vrste maziva

Veličine koje određuju izbor vrste maziva čine same karakteristike maziva odnosno njihova sposobnost da zadovolje određene uslove pri podmazivanju i da ispune druge zadatke koji se zahtevaju.

194

Tabela 12.3. Svojstva osnovnih vrsta maziva Vrsta maziva

Svojstvo maziva Tečna maziva Polutečna

maziva (masti) Čvrsta maziva Gasovita maziva

Pogodnost za hidrodinamičko podmazivanje

odlična zadovoljavajuća - dobra

Pogodnost za granično podmazivanje

slaba do odlična dobra do odlična dobra do odlična obično slaba

Sposobnost hlađenja vrlo dobra slaba - zadovoljavajuća

Nisko trenje zadovoljavajuće do dobro zadovoljavajuća slaba odlična

Sposobnost zadržavanja na mestu podmazivanja

slaba dobra vrlo dobra vrlo dobra

Zaptivanje slabo vrlo dobro zadovoljavajuće do dobro slabo

Zaštita od atmosferske korozije

zadovoljavajuća do odlična

dobra do odlična

slaba do zadovoljavajuća slaba

Temperaturski opseg upotrebe

zadovoljavajući do odličan dobar vrlo dobar odličan

Isparljivost vrlo visoka do niska niska niska vrlo visoka

Zapaljivost vrlo visoka do niska niska niska zavisi od gasa

Kompatibilnost sa drugim materijalima

slaba do zadovoljavajuća zadovoljavajuća odlična dobra

Cena maziva niska do visoka niska niska do visoka niska

Vek

određen degradacijom i

zaprljanjem maziva

određen degradacijom

maziva određen

habanjem

određen sposobnošću da

se održi snabdevanje

gasom

Tabela 12.4. Zahtevi osnovnih mašinskih elemenata u odnosu na svojstva maziva

Vrsta mašinskog elementa Svojstva maziva Klizni

ležajevi Kotrljajni ležajevi

Zatvoreni zupčanici

Otvoreni zupčanici

Precizni instrumenti

Klizači, zglobovi

Sposobnost graničnog podmazivanja

∗ ∗ ∗∗∗ ∗∗∗ ∗∗ ∗

Hlađenje ∗∗ ∗∗ ∗∗∗ - - -

Trenje ∗ ∗ ∗∗ - ∗∗ ∗

Sposobnost zadržavanja na mestu podmazivanja

∗ ∗∗ - ∗ ∗∗∗ ∗

Sposobnost zaptivanja

- ∗∗ - ∗ - ∗

Temperaturski opseg ∗∗ ∗∗ ∗∗ ∗ - ∗

Zaštita od korozije ∗ ∗ - ∗∗ ∗∗ ∗

195

Napomena za tabelu 12.4 – relativni značaj pojedinih svojstava maziva prikazan je u opsegu od: *** vrlo značajan do – potpuno bez uticaja. 12.3.2. Klasifikacija maziva prema nameni i osnovnim fizičkim karakteristikama Maziva podeljena prema nameni nose komercijalne nazive koji odgovaraju nazivima mašina i uredjaja za čije se delove i mehanizme koriste u procesu podmazivanja (npr. ulja za motore SUS, ulja za turbinska postrojenja, ulja za kompresore za vazduh itd.). Međunarodna organizacija za standardizaciju ISO izvršila je podelu svih maziva na 18 grupa, pretežno prema nameni. Kao osnovna oznaka maziva usvojeno slovo L (početno slovo reči lubricant – mazivo), dok je svaka grupa maziva obeležena određenim slovom. Tabela 12.5. Klasifikacija maziva prema nameni (ISO DIS 6743/0)

Oznaka grupe Oblasti namene maziva

A B C D E F G H M N P Q R T U X Y Z

Maziva za protočno podmazivanje Maziva za podmazivanje (odvajanje) kalupa Maziva za zatvorene zupčaste prenosnike Ulja za kompresore Ulja za motore SUS Ulja za ležaje, vretena i spojnice Ulja za klizne vođice Fluidi za hidrauličke sisteme Maziva za obradu metala Maziva za električne instalacije Maziva za pneumatičke alate Ulja za prenos toplote Maziva za zaštitu od korozije Ulja za turbinska postrojenja Ulja za termičku obradu metala Tehničke masti prema zahtevima namene Ostala maziva Ulja za cilindre parnih mašina

• Klasifikacija ulja za podmazivanje Tečna maziva (mineralna i sintetska ulja sa i bez aditiva), poznata pod opštim imenom ulja za podmazivanje mogu da se podele na dve velike grupe:

1. ulja za podmazivanje mašina i uredjaja u industriji i 2. ulja namenjena za podmazivanje saobraćajnih sredstava, građe-

vinske, rudarske i poljoprivredne mehanizacije. Međutim, treba napomenuti da je ova podela uslovna, jer se mnoga ulja iz grupe industrijskih maziva koriste i za podmazivanje delova i mehanizama kod saobraćajnih sredstava i obratno.

196

Kod tečnih maziva za industrijsku namenu ne postoje, kao što je ukazano, potpune i detaljne klasifikacije koje su prihvaćene u međunarodnim razmerama. Maziva za protočna podmazivanja namenjena su pretežno odredjenim konstrukcijama kod kojih se kao elementi javljaju otvoreni zupčanici, užad, lanci, zatim za lako opterećene delove mašina, kao i za mesta koja nemaju posebne zahteve sa gledišta podmazivanja. Kod zupčastih prenosnika za podmazivanje se koriste pretežno visoko-rafinisana mineralna ulja sa različitim sadržajem aditiva i različitom veličinom viskoznosti. Izbor karakteristika maziva odredjuje vrsta zupčastog prenosnika, opterećenje i radna temperatura. Za podmazivanje kompresora za vazduh u upotrebi su visokorafinisana mineralna ulja kao i ulja sintetske osnove. Od ovih ulja se zahteva visoka termička i oksidaciona stabilnost s obzirom na to da su ulja u stalnom kontaktu sa vazduhom i izložena povišenim temperaturama. Ulja za rashladne kompresore su mineralna ulja naftenske osnove koja obezbedjuju zahtevane niskotemperaturne karakteristike. Po pravilu ulja za rashladne kompresore ne sadrže aditive. Industrijska ulja iz grupe ulja za ležaje obuhvataju tečna maziva namenjena ležajima vretena i drugim individualnim kliznim ili kotrljajnim ležajima na mašinama i postrojenjima. Sistem podmazivanja može biti uljno kupatilo, uljna magla ili cirkulacioni sistem pod pritiskom. Kao ulja za ležaje najčešće su u upotrebi mineralna ulja sa aditivima protiv korozije i oksidacije, a ponekad i protiv habanja. Hidraulički fluidi se koriste u hidrauličkim sistemima za prenos snage i kretanja, ali pri tome moraju uspešno da izvrše i funkciju podmazivanja svih pokretnih delova sistema. S ozirom na to da su sami hidraulički sistemi različiti po svojoj konstrukciji, uslovima rada i uslovima eksploatacije, danas se proizvodi više vrsta hidrauličkih fluida u širokom opsegu viskoznosti. Za proizvodnju hidrauličkih fluida upotrebljavaju se mineralna i sintetska ulja. Mazivima za podmazivanje turbinskih postrojenja postavljaju se posebni zahtevi, ne toliko sa gledišta vrste ulja već njegovog kvaliteta. Visok kvalitet ulja je neophodan zbog dugog veka upotrebe (od 10 do 20 godina). U industriji se široko koriste i maziva pri obradi metala deformacijom. Osnovni zadatak ovih maziva je hlađenje i podmazivanje alata. Gde je hlađenje alata primarno koriste vodorastvorna sredstva, a u uslovima gde je neophodno dobro podmazivanje primenjuju se čista ulja.

197

Tabela 12.6. Osnovne vrste tečnih maziva za industrijsku namenu

Vrsta maziva Sastav Najčešći korišćeni aditivi

Maziva za protočna podmazivanja

Mineralna ulja, čista ili pobolj-šana svojstva. Mogu biti na bazi ili sa bitumenom.

Za povišene pritiske, za povećanje prionnljivosti, protiv habanja.

Ulja za zatvorene zupčaste prenosnike

Mineralna ulja visoko rafinisana.

Materijal: čelik/čelik; protiv habanja, za povišene pritiske, protiv oksidacije, protiv penjenja.

Ulja za kompresore za vazduh Mineralna ulja ili sintetska ulja. Protiv oksidacije, protiv rđanja.

Ulja za kompresore za hlađenje Mineralna ulja. -

Ulja za ležaje Mineralna ulja rafinisana sa poboljšanim svojstvima.

Protiv korozije, protiv oksidacije, protiv habanja.

Fluidi za hidrauličke sisteme

Mineralna ulja, čista ili pobolj-šanih svojstava

ili

sintetska ulja

ili

emulzije.

Protiv oksidacije, protiv rđanja, protiv habanja,

za povećanje indeksa viskoziteta,

protiv penjenja,

emulgatori.

Ulja za turbine Mineralna ulja visoko rafinisana. Protiv oksidacije, protiv rđanja.

Fluidi za mehaničku obradu metala

Mineralna ulja sa poboljšanim svojstvima

ili

sintetska ulja

ili

emulzije.

Protiv habanja, za povišene pritiske, za povećanje prionljivosti,

emulgator, baktericid.

U okviru svake grupe, zavisno od potrebe i uslova korišćenja, proizvode se ulja sa različitom veličinom viskoznosti i u različitim kvalitetima. Tabela 12.7. ISO podela tečnih maziva za industrijsku namenu prema viskoznosti

Granica viskoznosti, mm2/s na 40OC Viskozitena grupa Srednja vrednost viskoznosti, mm2/s na 40OC najmanje najviše

ISO VG 2 2.2 1.98 2.42 ISO VG 3 3.2 2.88 3.52 ISO VG 5 4.6 4.14 5.06 ISO VG 7 6.8 6.12 7.48 ISO VG 10 10 9.0 11.0 ISO VG 15 15 13.5 16.5 ISO VG 22 22 19.8 24.2 ISO VG 32 32 28.8 35.2 ISO VG 46 46 41.4 50.6 ISO VG 68 68 61.2 74.8 ISO VG 100 100 90 110 ISO VG 150 150 135 165 ISO VG 220 220 198 242 ISO VG 320 320 288 352 ISO VG 460 460 414 506 ISO VG 680 680 612 748 ISO VG 1000 1000 900 1100 ISO VG 1500 1500 1350 1650

198

Kod ulja za podmazivanje saobraćajnih sredstava, gradjevinske, rudarske i druge mehanizacije postoje medjunarodno prihvaćene podele, što se posebno odnosi na osnovne i najvažnije grupe maziva-ulja za podmazivanje motora SUS i ulja za podmazivanje elemenata prenosnika snage (menjače i diferencijale). Prema veličini viskoznosti, ulja za podmazivanje motora SUS su podeljena na 10 vikozitetnih grupa označenih SAE brojevima. Podela je izvršena od strane SAE (Society of Automotive Engineers – SAD). Svakom SAE broju odgovara odreĐen i dozvoljen raspon viskoznosti ulja, slovo W uz broj označava da su to ulja namenjena za podmazivanje pri niskim temperaturama. To su multigradna ili višesezonska ulja, a označavaju se SAE brojevima. Ova ulja obezbeđuju širi temperaturski interval upotrebe. Tabela 12.8. SAE podela ulja za podmazivanje motora SUS – SAE J 300e (izvod iz standarda)

Viskoznosti mm2/s na 100 OC Viskozitetna grupa

Viskoznost (mPas) na temperaturi (OC), najviše najmanje najviše

0W 3250 na -30OC 3.8

5W 3500 na -25OC 3.8

10W 3500 na -20OC 4.1

15W 3500 na -15OC 5.6

20W 3500 na -10OC 5.6

25W 6000 na -5OC 9.3

20 5.6 9.3

30 9.3 12.5

40 12.5 16.3

50 16.3 21.9

Klasifikacija ulja za prenosnike snage izvršena prema veličini viskoznosti ulja obuhvata 6 grupa označenih, takođe, SAE brojevima. Najčešće su u upotrebi ulja SAE 90 i SAE140. I u ovoj grupi ulja postoji tendencija da se proizvode i koriste multigradna ulja. Tabela 12.9. SAE podela ulja za podmazivanje mehaničkih menjača i diferencijala – SAE J 306c

Viskoznosti mm2/s na 100 OC Viskozitetna grupa

Najviša temperatura pri viskoznosti od 150 000 mPas,

OC najmanje najviše

75W -40OC 4.1

80W -26OC 7.0

85W -12OC 11.0

90 13.5 24.0

140 24.0 41.0

250 41.0

199

• Klasifikacija tehničkih masti prema tvrdoći Pored podele tehničkih masti prema vrsti zgušnjivača, tehničke masti se dele i prema osnovnoj fizičkoj karakteristici tvrdoći. Ona se odredjuje dubinom prodiranja konusa standardnih dimenzija u mast temperature 25°C, a izražava se penetracionim brojem koji predstavlja dubinu iskazanu u desetim delovima milimetra. Prema tvrdoći tehničke masti su podeljene u 9 grupa koje su označene NLGI brojevima. Tabela 12.10. NLGI (National Lubricating Greace Institute) podela tehničkih masti prema tvrdoći

NLGI broj Penetracioni broj

1/10 mm Namena

000 00 0

445-475 400-430 355-385

zupčasti prenosnici protočna podmazivanja centralni sistemi

1 2 3

310-340 265-295 220-250

kotrljajni i klizni ležaji, osovinice, zglobovi, lanci, užad

4 5 6

175-205 130-160 85-115

klizni ležaji male brzine

U centralnim sistemima podmazivanja u pogledu tvrdoće koriste se masti NLGI broja 0 i 1. Masti manje tvrdoće (NLGI 0 i 00), a većeg penetracionog broja upotrebljavaju se često za podmazivanje sporohodih zupčastih prenosa sa velikom redukcijom. Najviše su u uporebi masti NLGI broja 1,2 i 3.