Funktion. DLG-Prüfbericht 5643F. Biogaskontor Köberle GmbH. Über- /Unterdrucksicherung ÜU-TT 150/200. Beschreibung

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1 Biogaskontor Köberle GmbH Funktion Über- /Unterdrucksicherung ÜU-TT 150/200 DLG-Prüfbericht 5643F 10/06 Funktionssicherheit Hersteller/Anmelder Biogaskontor Köberle GmbH Hauptstraße 6 D Obermarchtal Telefon: Telefax: info@biogaskontor.de DLG e.v. Testzentrum Technik & Betriebsmittel Beschreibung Sicherheitsbauteil zur Regulierung des Über- und Unterdruckes im Gärbehälter einer Biogasanlage, zur wandseitigen Montage an der Gärbehälteraußenwand mit DIN-Flanschen in Reihe oder parallel zur Gasführung, gewichtsbelastetes Sicherheitsventil mit Tauchtassen und Wasser als Sperrflüssigkeit, mit je einer Kammer für Über- und Unterdruck sowie Schauglas, Ansprechdruck getrennt und unabhängig voneinander einstellbar, bei Überdruck mittels Gewichten (Metallplatten) auf der Tauchtasse, Höhe des inneren Kammerstandrohres begrenzt maximalen Wasserfüllstand, dient zusätzlich als Überlauf für Kondensat- oder Niederschlagswasser, bestehend aus Edelstahl, gasdicht und wärmegedämmt mit Kautschuk-Flexendämmung ausgeführt.

2 Gasführung in Reihe (inline-ausführung) Die Sicherung befindet sich im Gasweg zwischen Gärbehälter und BHKW. Sie wird unter Betriebsbedingungen ständig durchströmt. Gasführung parallel Die Sicherung befindet sich parallel zum Gasweg zwischen Gärbehälter und BHKW. Sie wird nur im Falle einer Druckregulierung durchströmt. 1 Membrandach 2 Service-Flanschdeckel 3 Gärbehälter 4 Gaseintritt 5 1/2 -Stutzen 6 Über-/Unterdrucksicherung 7 Wärmedämmung 8 Schauglas 9 Lufteintrittsöffnung 10 Abblaseleitung 11 Tauchrohr 12 bei Ausführung inline: Gasausgang parallel: Flanschdeckel Bild 1: Einbaumöglichkeit der Über- /Unterdrucksicherungen ÜU-TT 150/200 Zubehör (nicht geprüft) Abblaseleitung (bis 3,5 m lang) Lufteintrittsöffnungsverlängerung Schutzhaube Verwahrungsbleche (zur Verkleidung der Schnittkanten an der Gärbehälterdämmung) und Seilzugauslösung (soll Folienhaube bei Überdruck vor zu großen Zugkräften schützen) Technische Hauptdaten (Herstellerangaben) ÜU-TT 150 ÜU-TT 200 Länge/Breite/Tiefe 800/775/430 mm 850/930/520 mm Anschlüsse Gas- /Abblaseleitung DN 150 DN 200 max. Gasdurchfluss 400 m 3 /h 800 m 3 /h Druckfestigkeit Sicherung: 1 bar; Formteile und Muffen: min. 1 bar Gewicht ca. 70 kg ca. 90 kg DLG-Prüfbericht 5643 F 2

3 Beurteilung kurzgefasst Testkriterium Testergebnis Bewertung Funktion bei Überdruck Funktion ist gewährleistet, auch bei Dauerbetrieb (geprüft bis 21 h), erfüllt Ansprechdruck über Gewichtsbestückung einstellbar bei Unterdruck ist gewährleistet erfüllt Betriebsanleitung gut, ein Wartungsplan ist vorhanden, + Hinweise bei Gefahrensituationen sind ausführlich beschrieben Bewertungsbereich: ++ / + / / / ( = Standard); bei sicherheitsrelevanten Kriterien: erfüllt / nicht erfüllt Prüfbedingungen und -durchführung Der DLG-FokusTest Funktion der Über- /Unterdrucksicherungen ÜU-TT 150 und ÜU-TT 200 wurde unter Laborbedingungen durchgeführt. Je Typ stand eine Über- / Unterdrucksicherung im Neuzustand zur Verfügung. Beim Test wurden die Ansprechdruckwerte bei simulierten Überbzw. Unterdruck an der Gaseintrittsseite der Sicherung ermittelt. Das Ansprechverhalten bei Überdruck wurde in Abhängigkeit vom Gasvolumenstrom und gestaffelter Gewichtsbelastung der Tauchtasse bestimmt. Weiterhin erfolgte beim Typ ÜU-TT 150 eine Langzeitmessung mit einer konstanten Volumenstromeinstellung über ca. 21 h. Bei den Überdruckmessungen wurde Raumluft (t=20 ±5 C, rf=50 ±5%) über einen regelbaren Radialgebläsesatz (mit Messdüse an der Ansaugseite) angesaugt und durch eine Rohrverbindung in den Prüfling (s. Bild 1, Pos. 4) gefördert. Der zugeführte Volumenstrom wurde über die Druckmessung an der Messdüse bestimmt. An der Gaseintrittsseite wurde der Überdruck über einen Messeinsatz am vorhandenen 1/2 -Stutzen (s. Bild 1, Pos. 5) gemessen. Beim Test wurde der vom Radialgebläse erzeugte Volumenstrom solange hoch geregelt bis die Tauchtasse den Gasweg in die Abblaseleitung freigegeben hatte. Dabei wurden Volumenströme über die zulässigen Grenzwerte (nach Betriebsanleitung) hinaus mit untersucht. Bei der Unterdruckmessung wurde mithilfe einer Vakuumpumpe ein Unterdruck an der Gaseintrittsseite erzeugt und der Ansprechdrukkwert beim Öffnen der Unterdruck- Lufteintrittsöffnung bestimmt. Vor jeder Messung wurden die Wasserstände in der Sicherung überprüft und lt. Betriebsanleitung eingestellt. Die Datenerfassung und -auswertung erfolgte mit einem PC-Messdatensystem. DLG-Prüfbericht 5643 F 3

4 Prüfergebnisse Die Funktion der Über-/Unterdrucksicherungen ÜU-TT 150 und ÜU-TT 200 ist gewährleistet. Für den Betrieb der Sicherungen wird als Sperrflüssigkeit Wasser eingesetzt. Eine Zugabe von Frostschutzmittel ist lt. Herstellerangabe nicht erforderlich. Praxiserfahrung hierzu liegt nicht vor. Überduck, Pa Funktion bei Überdruck 50 zulässiger Bereich: unterhalb der rot gestrichelten Linie Gasvolumenstrom, m 3 /h Zusatzgewicht Tauchtasse, g ohne Bild 2: Ansprechverhalten der Sicherung ÜU-TT 150 bei Überdruck im Gärbehälter Überduck, Pa Gasvolumenstrom, m 3 /h Zusatzgewicht Tauchtasse, g ohne zulässiger Bereich: unterhalb der rot gestrichelten Linie Bild 3: Ansprechverhalten der Sicherung ÜU-TT 200 bei Überdruck im Gärbehälter Die Sicherung ÜU-TT 150 kann in einem Bereich von 150 bis maximal 320 Pa Überdruck für Gasvolumenströme bis 400 m 3 /h eingesetzt werden (Bild 2). Beim Typ ÜU-TT 200 gelten folgende Werte: 150 bis 400 Pa Überdruck und 800 m 3 /h maximaler Gasvolumenstrom (Bild 3). Bei ansteigendem Überdruck auf der Gaseintrittsseite wird die Überdruck-Tauchtasse angehoben und nach Austauchen aus der Sperrflüssigkeit kann das Gas in Richtung Abblaseleitung ausströmen. Dieser Zustand bleibt solange erhalten bis der eingestellte Ansprechwert wieder unterschritten wird (Bild 4). Durch Ändern der Tauchtassengewichtsbelastung (Metallplatten) kann der Ansprechwert differenziert eingestellt werden. Dadurch ist es möglich, weitere Zwischeneinstellungen innerhalb des zulässigen Bereiches zu realisieren und auf den Biogasanlagenbetrieb abzustimmen. Die Messergebnisse zeigen, dass mit steigendem Gasvolumenstrom der Ansprechdruck für das Schließen zunimmt. Bis zu Volumenströmen von ca. 250 m 3 /h ist dieser Anstieg jedoch nur gering. Die Über- /Unterdrucksicherungen ÜU-TT 150 und ÜU-TT 200 sind bestimmungsgemäß ausschließlich zur Regulierung des Über-/-Unterdruckes im Gärbehälter einer Biogasanlage vorgesehen. Bei längerfristiger Überschreitung des maximal eingestellten Gasdruckes muss ggf. eine zusätzliche Gasverbrennungsanlage oder eine Gasfackel vorgesehen werden. Für den Fall, das ausnahmsweise eine länger andauernde Überschreitung eintritt, z. B. verursacht durch eine Havarie, wurde mit der Sicherung ÜU-TT 150 eine Langzeitmessung durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass bis zu einer Zeit von ca. 5 h keine Änderung des Ansprechdruckes auftrat (Bild 5). Danach führte der reduzierte Wasserstand in der Überdruck-Sperrflüssigkeitskammer zu einem Abfall der Druckansprechschwelle von 275 Pa bis auf einen konstant bleibenden Wert von 220 Pa. Der aufgetretene Wasserverlust ist auf das Austragen von Wassertröpfen über den abgelassenem Gasvolumenstrom zurückzuführen. Dieser Test hat gezeigt, dass die Grundfunktion der Sicherung auch im Havariefall für eine begrenzte Zeit (ca. 1 Tag) erhalten bleibt. DLG-Prüfbericht 5643 F 4

5 Funktion bei Unterdruck Bei ansteigendem Unterdruck wird die Unterdruck-Tauchtasse angehoben und nach dem Austauchen aus der Sperrflüssigkeit erfolgt der Druckausgleich durch Einströmen von Luft über die Sicherung zum Gärbehälter. Beim Test wurde bei beiden Sicherungen ein Unterdruck-Ansprechwert von 118 Pa gemessen. Betriebsanleitung Die Betriebsanleitung ist umfangreich und ausführlich. Neben allgemeinen Angaben werden detaillierte Hinweise zur Sicherheit, Störungsbeseitigung, Inspektion und Wartung gegeben. Die Arbeiten im Wartungsplan sind übersichtlich dargestellt und entsprechend den Anforderungen (Zeitpunkt, Witterung) zugeordnet. So ist u.a.vorgegeben, welche funktionsrelevanten Tätigkeiten vom Bedienpersonal, z. B. Sperrflüssigkeit auf Füllstand und Verschmutzung kontrollieren, regelmäßig durchzuführen sind. Für mögliche kritische Situationen, z. B. bei Frost- und Vereisungsgefahr, werden konkrete Handlungsaufforderungen genannt. Bild 4: Beispiel für das Ansprechverhalten der Sicherung ÜU-TT 200 bei simuliertem Überdruck im Gärbehälter Erläuterungen Darstellung entspricht dem Arbeitspunkt im Bild 3 mit folgender Einstellung: Zusatzgewicht 920 g / Volumenstrom ca. 200 m 3 /h Die Ansprechschwelle des Überdrucks (rote Linie) liegt bei 335 Pa und wurde beim manuellen Anfahren nach ca. 15 s erreicht. Der Kurvenpeak entsteht während der Phase des Auftauchens der Tauchtasse aus der Sperrflüssigkeit beim Übergang vom stationären zum dynamischen Zustand. Da der Volumenstrom anschließend unverändert gehalten wurde, stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, in dem die Tauchtasse durch kurze Auf- und Abtauchintervalle den Drucksollwert einhält. Bild 5: Langzeitmessung mit der Sicherung ÜU-TT 150 (Einstellung: 1000 g Zusatzgewicht, 200 m 3 /h Gasvolumenstrom) DLG-Prüfbericht 5643 F 5

6 Prüfung Der FokusTest umfasste technische Überprüfungen unter Laborbedingungen. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse erfüllen die Über-/Unterdrucksicherung vom Typ ÜU-TT 150 und ÜU-TT 200 bezüglich des Prüfkriteriums Funktion die Anforderungen (Bewertung (o) oder besser) für die Vergabe des Prüfzeichens DLG-FokusTest. Andere Kriterien wurden nicht geprüft. Prüfungsdurchführung DLG e.v., Testzentrum Technik & Betriebsmittel, Max-Eyth-Weg 1, Groß-Umstadt Projektleiter Dipl.-Ing. W. Huschke Technik, Sicherheit, Qualität Dipl.-Ing. W. Gramatte ENTAM European Network for Testing of Agricultural Machines, ist der Zusammenschluss der europäischen Prüfstellen. Ziel von ENTAM ist die europaweite Verbreitung von Prüfergebnissen für Landwirte, Landtechnikhändler und Hersteller. Mehr Informationen zum Netzwerk erhalten Sie unter oder unter der -Adresse: 1/2007 DLG DLG e.v. Testzentrum Technik & Betriebsmittel Max-Eyth-Weg 1, D Groß-Umstadt, Telefon: , Fax: Internet: Download aller DLG-Prüfberichte unter: DLG-Prüfbericht 5643 F 6