DVGW Technologie-Report Nr. 3/10

Um die Betriebssicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Gasanlagen zu garantieren, müssen sie kontinuierlich instandgehalten werden. Die Instandhaltung von Gasanlagen ist im DVGW-Arbeitsblatt G 495 geregelt, wo unterschiedliche Strategien beschrieben werden. Sie berücksichtigen die individuellen Belastungen und Betriebsbedingungen der Gasanlage. Allerdings basieren die so festgelegten Instandhaltungsfristen nicht vollständig auf aktuellen Betriebsdaten. Um dies zu gewährleisten, müssten alle Daten vollautomatisch erfasst werden, was jedoch nur möglich ist, wenn die dafür notwendige Messtechnik in der Anlage installiert ist. Im Rahmen eines DVGW-geförderten Forschungsprojekts wurden Basisinformationen zur Umsetzung der zustandsorientierten Instandhaltung (ZOI) an Gasanlagen erarbeitet. Schwerpunkte waren hierbei die Erfassung des tatsächlichen Anlagenzustands und die darauf basierende Festlegung von Instandhaltungsfristen.

Die Instandhaltung ist für die Gewährleistung der Verfügbarkeit und Betriebssicherheit von Gasanlagen von zentraler Bedeutung. Insbesondere eine auf den jeweiligen Anlagenbetrieb und Anlagenzustand optimal zugeschnittene Instandhaltungsstrategie hilft bei der Einsparung von Kosten unter gleichzeitiger Gewährleistung der Verfügbarkeit und Betriebssicherheit.

Die individuelle Erfassung des tatsächlichen Zustands der relevanten Bauteile und Baugruppen, falls möglich anhand vollautomatisch erfasster und ausgewerteter Betriebsdaten, ist die Voraussetzung einer umfassenderen Umsetzung der ZOI. Die Grundlagen hierfür wurden in dem nun abgeschlossenen DVGW-Forschungsprojekt erarbeitet.

In der dazu veröffentlichten Studie des DVGW-Tochterunternehmens DBI Gas- und Umwelttechnik wurden Daten zur Störungsverteilung an Gas-Druckregel- und Messanlagen gesammelt, um die für die Festlegung der Instandhaltungsfristen relevanten Komponenten zu ermitteln. Das Ziel des Projektes war die Definition der instandhaltungsrelevanten Bauteile von Gas-Druckregel- und Messanlagen, sowie die Entwicklung von Ansätzen zur bauteilspezifischen Zustandsbewertung.

Um einen Überblick über die aktuelle Praxis der ZOI in Deutschland zu erhalten, wurden zunächst Interviews im Rahmen einer Unternehmensbefragung geführt. Dabei stellten sich die bisherigen Instandhaltungsintervalle in der Einschätzung der Befragten als angemessen bis konservativ dar. Als ZOI-relevant wurden vor allem die Sicherheitseinrichtungen und die für die Funktion der Anlage elementaren Bauelemente wie Filter/Abscheider, Vorwärmer, Mengenmess- und Gas-Druckregelgeräte eingeordnet.

Zur Ermittlung der auffälligsten und für eine ZOI relevanten Anlagenkomponenten wurden Störungsdaten von Gas-Druckregel- und Messanlagen ausgewertet. Diese zeigten, dass die meisten Störungen an Wärmeerzeugern und Odorieranlagen, also an Nebenanlagen, auftreten. Elektrische Störungen und Undichtheiten sind die häufigsten Störungsbilder.

Im Rahmen des Projekts wurde eine Punktematrix entwickelt, mit deren Hilfe ein Bewertungsfaktor aufgrund der Kriterien „Leitgrößen“ und „sicherheits- sowie funktionsrelevante Komponenten“ ermittelt werden kann. Dieses Verfahren basiert auf dem Arbeitsblatt G 495, ist allerdings um zusätzliche Kriterien wie die Zustandsentwicklung der sicherheits- und funktionsrelevante Bauteile sowie die Art der Zustandserfassung erweitert (siehe Schema).

Um die verschiedenen Anlagengrößen von der Schrankanlage bis zur Übernahmestation hinreichend berücksichtigen zu können, wurde zunächst eine Klasseneinteilung, basierend auf Auslegungsvolumenstrom und -Druckverhältnis, erarbeitet. Damit wird erreicht, dass der Einsatz von umfangreicher Mess- und Überwachungstechnik bei großen Anlagen befördert wird, kleine Anlagen aber nicht unverhältnismäßig benachteiligt werden, wenn nur ein geringer messtechnischer Ausrüstungsgrad vorhanden ist. Die Berücksichtigung der Anlagengröße äußert sich ein einer unterschiedlichen Wichtung der drei Bewertungsgruppen (Leitgrößen, sicherheitsrelevante und funktionsrelevante Komponenten) bei der Ermittlung der Gesamtpunktzahl.
Anhand der Punktematrix wird dann der Bewertungsfaktor BF der Anlage ermittelt, welcher ein Maß für den Zustand einer Anlage und dessen Entwicklung ist. Dazu werden, wie auch in Anhang 3 des DVGW-Arbeitsblattes G 495, Punkte für verschiedene Merkmale bei den Leitgrößen (z. B. effektives Alter der Anlage, Bedeutung, …), also Daten nach Aktenlage, vergeben. Darüber hinaus werden auch Punkte für einerseits den Zustand bzw. die Zustandsentwicklung von sicherheits- und funktionsrelevanten Komponenten vergeben, andererseits für die Qualität der Zustandserfassung.

Diese Art der Bewertung wird analog bei den funktionsrelevanten Komponenten durchgeführt, jedoch wird dort jedes Bauteil (Filter/Abscheider, Vorwärmer, Mengenmessung, Gas-Druckregelgerät) bewertet.

Zur Ermittlung der Gesamtpunktzahl und des resultierenden Bewertungsfaktors werden die prozentualen Bewertungspunkte jeder Bewertungsgruppe mit der jeweiligen maximalen Gesamtpunktzahl multipliziert. Der Punkteschlüssel für die Anlagenklassen berücksichtigt, dass kleine Anlagen in der Regel weniger Messtechnik enthalten als große Anlagen bzw. diese nicht uneingeschränkt wirtschaftlich sinnvoll nachrüstbar ist. Der Grad an Automatisierung und Ausstattung mit DFÜ von großen Anlagen ist oft gut ausgeprägt, so dass der Fokus dort eher auf der „Zustandsentwicklung und -erfassung von sicherheits- und funktionsrelevanten Bauelementen“ liegt.

Für die einzelnen ZOI-relevanten Komponenten wurden bauteilspezifische Kennzahlen und Bewertungsansätze entwickelt, die Aussagen zur Zustandsentwicklung der Bauteile ermöglichen. Darüber hinaus werden Empfehlungen der zur Zustandserfassung erforderlichen Messgrößen gegeben.

Bei Berücksichtigung der Projektergebnisse ist die Durchführung der zustandsorientierten Instandhaltung erheblich detaillierter möglich und kann besser auf die spezifischen Eigenschaften einzelner Anlagen bezogen werden. Die Ergebnisse des Projekts erleichtern damit die zustandsorientierte Instandhaltung an GDRMA unter zusätzlicher Berücksichtigung der Entwicklung des Zustands der sicherheits- und funktionsrelevanten Komponenten sowie der Art der Zustandserfassung. Neben dem Aufbau einer Schadens- und Störstatistik zur Ermittlung anfälliger Komponenten sollten relevante Messwerte hierfür jedoch regelmäßig aufgezeichnet und ausgewertet werden, um Trends in der Zustandsentwicklung frühzeitig erkennen zu können. Die Ergebnisse fließen in die laufende Überarbeitung des Arbeitsblatts G 495 ein.
Die Punktematrix befindet sich derzeit in der Validierungsphase, d. h. es wird die Benutzerfreundlichkeit und insbesondere die Wichtung der Kriterien der Kategorien „Leitgrößen“ sowie „sicherheits- und funktionsrelevante Komponenten“ auf Praxistauglichkeit getestet.