I to se může přihodit, aneb topenář detektivem

chyby a poruchy

Autor popisuje případ havárie, kterou způsobila chyba při kompletaci ventilu a servopohonu pro předávací stanici. Pravděpodobně z úsporných důvodů nebyla stanice pára – voda vybavena žádným jiným způsobem zamezení havarijní situace, než jen daným ventilem. Šťastnou shodou okolností došlo při havárii jen k materiálovým ztrátám a nebylo poškozeno zdraví lidí.

Všude tam, kde je území energeticky pokryto systémem centralizovaného zásobování teplem (dále jen CZT), se používají pro předávání tepla koncovým subjektům předávací stanice (dále jen PS – dříve nazývané výměníkové stanice – VS). Tam, kde je primárním zdrojem pára, to jsou stanice označené pára – voda. V současnosti se na jejich kompaktní výrobu specializují určití výrobci. Jejich základním mottem je samozřejmě zisk. Nejinak je tomu v našem příběhu.

Předávací stanice, o kterou v tomto případě jde, byla do provozu uvedena před zimní sezónou 2008/2009. Jedná se o kompaktní předávací stanici pára – voda o jmenovitém výkonu 900 kW. Blok kompaktní stanice se skládá z ručního uzavíracího ventilu, filtru, následuje regulační ventil s havarijní funkcí s pohonem, dále stojatý spirálový výměník, který je chráněn proti přetlaku pojistným pružinovým ventilem. Za stojatým výměníkem je na kondenzátní straně osazen filtr a uzavírací ventil s pohonem. Celá stanice je ukončena dvojicí ručních uzavíracích ventilů a vybavena požadovanými měřicími přístroji.

Předávací stanice od uvedení do provozu pracovala bez závad. Až v inkriminovanou noc z 12. na 13. 5. 2015 došlo k poklesu tlaku středotlaké páry na vstupu do PS. Podobné kolísání tlaku bylo zaznamenáno již dříve. Stanice na ně zareagovala, tak jako již několikrát v minulosti, pootevřením regulačního ventilu na vstupu páry do PS. Po obnovení tlaku páry na původní úroveň došlo ke zvýšení teploty na sekundární straně výměníku, na což zareagoval elektrický pohon regulačního ventilu na přívodu páry do stanice přivíráním. Tentokrát však po pokynu k přivírání průtoku páry (pohyb směrem vytahování dříku ventilu) nedošlo k poklesu teploty. Následoval další pokyn automatické regulace k aktivování jeho havarijní funkce, zároveň přišel druhý pokyn k uzavření uzavíracího ventilu na kondenzátu za výměníkem tepla. Přes tyto činnosti a signalizaci uzavření obou ventilů (před i za výměníkem) stoupala teplota na sekundární straně na okruhu otopné vody pro vzduchotechnická zařízení. Následovalo otevření pojistného ventilu na PS a naplnění prostoru stanice parou – viz následující záznam ze zapisovacího zařízení regulace PS na obr. 1.

Obr. 1 • Záznam ze zapisovacího zařízení regulace PS

Teprve po cca 3 hodinách došlo k ručnímu zásahu (uzavření ručního uzavíracího ventilu předřazeného před elektricky ovládaným regulačním ventilem s havarijní funkcí) havarijním technikem. Reakcí bylo postupné snižování teploty a zkondenzování páry v prostoru PS. Po následné kontrole byla zjištěna následující poškození:

• zhavarovaný pojistný ventil,
• zhavarované automatické odvzdušňovací ventilky na trase otopné vody ke vzduchotechnickým zařízením,
• poškozené čidlo EPS,
• odpojený pohon hlavního regulačního ventilu páry s havarijní funkcí od táhla vlastního ventilu – viz obr. 2.

Obr. 2 • Odpojený pohon hlavního regulačního ventilu od táhla ventilu

Z výše uvedených a prostudovaných podkladů, a po novém rozebrání spoje ventilu s pohonem, bylo zjištěno:

• Výkon výměníkové stanice je řízen škrcením tlaku páry na jejím vstupu. Regulační ventil se otvírá zatlačením dříku s regulační kuželkou od sedla ventilu. Zavírá se opačných chodem. Elektrický pohon je navíc opatřen havarijní funkcí, kdy dojde k odstavení napájení a zatažení pohonu dovnitř těla, a tím k vytažení dříku ventilu, dosednutí kuželky zpět do sedla ventilu, a tím k uzavření přívodu páry do PS.
• Elektrický pohon regulačního ventilu páry s havarijní funkcí je s dříkem ventilu spojen pomocí speciální objímky zapadající do zápichu v dříku a přitažené převlečnou maticí přišroubovanou na táhlo elektrického pohonu s kapalinovou náplní. K elektrickému pohonu jsou dodávány 2 svírací objímky s různými vnitřními průměry, podle zápichu na dříku konkrétního ventilu – viz obr. 3.

Obr. 3 • Svírací objímky s různými vnitřními průměry

Následující obr. 4 nám osvětlí, jak k havárii došlo. Montážník, který spojoval při (výrobě) montáži PS ventil s pohonem, buď neměl k dispozici obě objímky, nebo použil tu s větším otvorem – viz výkres na obr. 4. Tím došlo, po určité době provozu ventilu s pohonem, k nastavení takové vzájemné polohy dříku, matice a objímky, kdy se sešly tolerance na jedné straně. Toto při tahu pohonu způsobilo rozevření objímky na více jak 10 mm, protože vůle v matici byla více jak 1 milimetr (průměr 18,5 a 17 mm). Vnitřní průměr objímky se tím roztáhl z 9 mm až na více jak 10 mm, dřík sklouzl z objímky a prošel ven skrz převlečnou matici. Tím došlo k mechanickému odpojení elektrického pohonu od ventilu.

Obr. 4 • Rozměry převlečné matice, objímky a dříku dokumentují příčinu

Regulační ventil v důsledku mechanického odpojení od pohonu zůstal v otevřené poloze, i když pohon hlásil plně „zavřeno“. Uzavírací ventil na kondenzátu byl uzavřen. Teplá voda na sekundární straně výměníku ve větvi pro vzduchotechniku byla chvíli dopravována oběhovými čerpadly, ale po jejím přehřátí do páry přestala oběhová čerpadla směs páry a vody dopravovat. Tato směs proto naštěstí přestala proudit a nedonesla teplo až ke spotřebičům, což by mělo podstatně horší důsledky. Také bylo štěstí, že v době havárie, neboť budova byla mimo provozní dobu, se v blízkosti pojistného ventilu a odvzdušňovacích ventilů nepohybovaly žádné osoby, které by mohly být unikající párou pod tlakem cca 5 bar zasaženy.

Obr. 5 • Stav objímky po demontáži potvrzuje správnost úvah o příčině a průběhu havárie – viz foto. Na vnitřní hraně je vidět deformaci po zápichu dříku ventilu

Ze seznamu poškozených částí zařízení lze konstatovat, že je velké štěstí, že důsledky této havárie byly jen malé a nevznikly velmi výrazné dopady i na lidské zdraví.

Autor článku, a detektiv v jedné osobě, doporučil provozovateli stanice následující:

• Před novým najetím PS do provozu vyměnit poškozenou objímku za novou se správným vnitřním průměrem 7,5 mm. Při výměně dbát na pevné dotažení převlečné matice k pohonu, s tím, že je třeba podržet kontra klíčem měch pohonu proti překroucení!
• Na základě 35letých zkušeností zpracovatele, v souladu i s doporučením výrobce armatur, předřadit před regulační ventil samostatný uzavírací havarijní ventil, který bude v provozu jen v případě překročení provozních parametrů PS, čímž dojde k výraznému zvýšení bezpečnosti stanice při případném dalším překročení provozních stavů a zajistí vyšší bezpečnost osob a majetku.

Rozloučit se můžeme starým známým sloganem: „Někdy více je určitě lépe…“

And it can happen or technician detective

The author describes the case of an accident, which was caused by an error when assembling the valve and actuator for the heating station. Probably for reasons of economy did not station steam – water features no other way of preventing emergency situations, than by the valve. By a happy coincidence occurred accidentally only to material losses and there was no damage to human health.