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Verfahrenstechnik 10/2016

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Verfahrenstechnik 10/2016

Moderner Umweltschutz

Moderner Umweltschutz Tri-exzentrische Klappe entsprichtAnforderungen gemäß TA Luft und ISO 15848 Michael Vullhorst Wenn in der Prozessindustrie Absperr- und Regelorgane zum Einsatz kommen, stellt sich oft die Frage nach dem Dichtsystem und den flüchtigen Emissionen. Hier helfen Regelwerke und Normen beim Vergleich der unterschiedlichen Armaturen-Ausführungen und -Fabrikate. Sowohl die TA Luft [1] als auch die DIN EN ISO 15848-1 [2] [3] verfolgen das Ziel, umwelt- und gesundheitsschädliche flüchtige Emissionen zu begrenzen bzw. zu reduzieren. Dabei ist die TA Luft ein gesamtheitlich deutsches Regelwerk, das verbindliche technische Anforderungen für genehmigungspflichtige Anlagen nach der 4. Bundesimmissionsschutzverordnung spezifiziert. Die EN ISO 15848-1 ist eine internationale Norm, die dem Anwender Bewertungskriterien zur Klassifizierung von Armaturen (Absperr- und Regelorgane) mit dem Ziel der Vergleichbarkeit unterschiedlicher Ausführungen und Fabrikate an die Hand gibt. Die Einhaltung der Vorgaben nach TA Luft gelten zwar nicht nur deutschlandweit als Nachweis hochwertiger Dichtsysteme, allerdings gewinnt gerade die EN ISO 15848-1 im Umfeld der chemischen-, petrochemischen und Prozessindustrie immer mehr an Bedeutung. Autor: Michael Vullhorst, Versuchsleiter, ARI-Armaturen Albert Richter GmbH & Co. KG, Schloß Holte-Stukenbrock Prüfgrundlagen Unter dem Absatz 5.2.6.4 „Absperrorgane“ der TA Luft wird als Stand der Technik zur Abdichtung der Spindeldurchführungen von Absperr- und Regelorganen der metallische Faltenbalg mit nachgeschalteter Stopfbuchse oder gleichwertige Dichtungssysteme genannt. Die technisch bessere Wahl wäre oftmals der teurere Faltenbalg, allerdings wird weiterhin die bewährte Stopfbuchspackung als Spindelabdichtung gewählt. Als gleichwertig werden solche Dichtsysteme angesehen, die im Nachweisverfahren nach VDI 2440 [4] die temperaturspezifischen Leckageraten einhalten. Der Nachweis nach 3.1.3.3 der VDI ist an einem für das Dichtsystem repräsentativen Prüfling bei Temperaturen, Drücken und Spindel- bzw. Wellenbewegungen zu erbringen, die die Betriebsbedingungen abdecken. Die Gleichwertigkeit des Dichtsystems ist nachgewiesen, wenn die spez. Leckage für Temperaturen < 250 °C mit einer Leckagerate von 10 -4 mbar.l/(s.m) und für Temperaturen ≥ 250 °C von 10 -2 mbar.l/(s.m) eingehalten ist. Die EN ISO 15848-1 spezifiziert die Prüfbedingungen- und Voraussetzungen wesentlich detaillierter, indem die Einstufung der Armaturen vorrangig nach Dichtheits-, Festigkeits- und Temperaturklasse erfolgt. In den Prüfvorgaben wird durch unterschiedliche Schaltzyklen und Hubbewegungen den signifikanten Anforderungen an Absperr- und Regelarmaturen Rechnung getragen. Im Unterschied zur TA Luft wird ein Dichtheitskriterium für die statische Gehäusedichtung spezifiziert (≤ 50 ppmv). Der Anwender hat damit die Möglichkeit, die zu erwartenden flüchtigen Emissionen der kompletten Armatur zu bewerten. Die Qualifizierung bzw. Einstufung der Armatur ist durch eine Bauartenprüfung nachzuweisen, die Ergebnisse sind bei identischer Konstruktion auf Ausführungen zwischen Schaft- bzw. Wellendurchmesser von 50 bis 200 % des Prüfmusters übertragbar. Leckageraten Auch in der Norm ist die unter den Prüfbedingungen erreichte spez. Leckagerate entscheidend. Insgesamt werden drei temperaturunabhängige Dichtheitsklassen (A, B und C) spezifiziert, wobei die Klasse A eine Gleichwertigkeit für Dichtsysteme von z. B. Schwenkarmaturen mit einem Faltenbalg erwarten lässt. Seit November 2015 ist die Ausgabe 2015 gültig, deren Vergrößerung der Leckagerate für Klasse A näher an die TA Luft adaptiert. Die Dichtheitsklasse A 01 Tri-exzentrische Absperrklappe Zetrix mit hochwertigen Dichtsystemen: oben Wellendichtung, unten Dichtung Bodenflansch 28 VERFAHRENSTECHNIK 10/2016

KOMPONENTEN UND SYSTEME 02 Amtec-Prüfbericht: Prüfungsverlauf und Ergebnisse EN 15848-1, Ari-Armaturen 14-476, Absperrklappe Zetrix DN200/PN40 erfüllt in jedem Fall das TA Luft-Kriterium, die Klassen B und C sind auf das jeweilige temperaturabhängige Kriterium zu prüfen. Absperrklappe in der Praxis Ein Prüfmuster der tri-exzentrischen Absperrklappe Zetrix (Schwenkarmatur-90° Verstellweg), versehen mit einer hochwertigen, unbefederten Grafitpackung zur Abdichtung der Wellendurchführung und eine Kammprofildichtung zur statischen Abdichtung des Bodenflansches wurde im akkreditierten Prüflabor von Amtec entsprechend der DIN EN15848-1 in unterschiedlichen Temperaturklassen (Temperaturklasse 1: RT bis 200 °C, Temperaturklasse 2: RT bis 400 °C) getestet und zertifiziert. •Temperaturklasse 1: Nach 2500 mechanischen Zyklen lagen die gemessenen Leckageraten immer im Bereich der Dichtheitsklasse AH (Gesamtergebnis: ISO FE AH – CO 3 – SSA0 – t (RT; 200 °C) – 40/35 bar). Unter den Bedingungen ist auch das entsprechende TA-Luft Kriterium eingehalten. Somit kann das Dichtsystem unter den beschriebenen Prüfparametern als hochwertig im Sinne der TA Luft angesehen werden [5]. •Temperaturklasse 2: Die Ergebnisse unter der erhöhten Temperaturanforderung erreichen immer noch die Dichtheitsklasse B (Gesamtergebnis: ISO FE BH – CO 3 – SSA 0 – t (RT; 400 °C) – 40/23,6 bar). Das TA-Luft Kriterium wir noch bis zu einer Anzahl von 500 mechanischen Zyklen eingehalten und ist unter den beschriebenen Bedingungen als entsprechend hochwertiges Dichtsystem anzusehen. Herausforderungen Die Wellenabdichtung der tri-exzentrischen Absperrklappe Zetrix erreicht in der Temperaturklasse bis 200 °C unter den Anforderungen der DIN EN ISO 15848-1 vollumfänglich das TA Luft-Kriterium. In der Temperaturklasse bis 400 °C wird das Kriterium noch bis 500 Lastspiele in zwei Temperaturzyklen unterschritten, dadurch ist die Gleichwertigkeit mit einer Faltenbalg-Abdichtung nachgewiesen. Durch die Möglichkeit der spezifischen Klassifizierung nach der DIN EN ISO kann, wie im beschriebenen Beispiel aufgezeigt, die Leistungsfähigkeit einer Armatur hinsichtlich der Reduzierung und Begrenzung flüchtiger Emissionen eingestuft werden. Ein direkter Vergleich unterschiedlicher Ausführungen oder Einsatzparameter ist somit möglich. Die Einhaltung beider technischer Regelwerke stellt nicht unerhebliche fertigungsund montagetechnische Herausforderungen bzw. Anforderungen an die Armatur. Nur durch Einhaltung enger Grenzen der Oberflächengüten von Welle und Stopfbuchsenbohrung, einer hochwertigen Lagerung in Verbindung mit einer gewissenhaft verspannten Stopfbuchse, sind entsprechende Leckageraten möglich. Betriebsbewährung Eine Zetrix-Klappe der Nennweite 350 wurde in einem ca. dreimonatigem Dauertest mit synthetischem Thermalöl auf der hauseigenen Anlage getestet. Dabei durchlief die Armatur elf Temperaturzyklen und 10 000 mechanische Zyklen zwischen RT 100 bis 350 °C bei einem Mediendruck von ca. 10 bar. Mögliche Leckagen an der Wellendichtung werden dabei über einen Laternenring unterhalb der Stopfbuchsbrille abgeführt und aufgefangen. Über den gesamten Test traten keinerlei Leckagen auf. Das zeigt die Hochwertigkeit der beschriebenen Wellendichtung, auch unter praxisnahen Einsatzbedingungen, und sichert die im Labor ermittelten Ergebnisse zusätzlich ab. Fotos: Fotolia, Ari-Armaturen www.ari-armaturen.com Literaturhinweise [1] TA Luft: Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes–Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TA Luft), 24. Juli 2002. [2] DIN EN ISO 15848-1: Industriearmaturen – Mess-, Prüf- und Qualifikationsverfahren für flüchtige Emissionen – Teil 1: Klassifizierungssystem und Qualifikationsverfahren für die Bauartprüfung von Armaturen (ISO 15848-1:2015), Deutsche Fassung EN ISO 15848-1:2015. [3]: DIN EN ISO 15848-1: Industriearmaturen – Mess-, Prüf- und Qualifikationsverfahren für flüchtige Emissionen –Teil 1: Klassifizierungssystem und Qualifikationsverfahren für die Bauartprüfung von Armaturen (ISO 15848-1:2006); Deutsche Fassung EN ISO 15848-1:2006. [4] VDI 2440: Emissionsminderung Mineralöl– November 2000. [5] Amtec: Prüfungsbericht-302 586 2/-, 2014. [6] Amtec: Prüfungsbericht-302 586 4/-, 2015. VERFAHRENSTECHNIK 10/2016 29

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