Hans-B. Horlacher

Rohrleitungen und Fernleitungen für Öl

Mineralolfernleitungen zahlen zu den wichtigsten Elementen einer modernen Infrastruktur. Ohne Pipelines ware es nicht moglich, die grosen Industriezentren mit Rohol zu beliefern. Damit die Mineralolfernleitungen die ihnen zugewiesenen Aufgaben zuverlassig und dauerhaft erfullen konnen, mussen alle Anlagenteile sorgfaltig geplant, betrieben, uberwacht und gewartet werden. Der Betrieb und die Uberwachung der Pipelines erfolgt heute mit leistungsfahigen Prozessrechnern unter Einsatz von intelligenten „Data Aquisition Systems“. In diesem Beitrag werden einige wichtige Aspekte der Pipelineplanung, des Betriebes, der Uberwachung und der Leckageerkennung beschrieben.

Hydraulik und Gasdynamik

Fur den Transport von Flussigkeiten und Gasen ist es grundlegend notwendig, die erforderlichen Rohrleitungen hinsichtlich auftretender Flies- und Stromungsverluste infolge Rohrreibung und ortlicher Verluste sowie bezuglich erforderlicher Rohrquerschnitte zu dimensionieren. Der folgende Beitrag behandelt die Flies- und Stromungsverluste in Druckleitungen, sowohl fur inkompressible (Flussigkeiten) als auch kompressible (Gase) Medien. Weiterhin werden das Druckstosphanomen bei Flussigkeitsleitungen sowie dessen Erscheinungsformen und Berechnungen diskutiert. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die hydraulische Dimensionierung von Vakuum- und Unterdruckleitungen sowie von unbelufteten und belufteten Hebern. Abschliesend erfolgt die Darstellung der hydraulischen Konzipierung von Freispiegelleitungen nach dem Teilfullungsprinzip.

Planung, Bau und Betrieb von Fernwasserleitungen

Fernwasserleitungen transportieren grose Mengen Trinkwasser durch groskalibrige Rohrleitungen uber langere Entfernungen. Hohe Anforderungen sind an die Planung und an den Betrieb zu stellen, um die Versorgungssicherheit und die Wirtschaftlichkeit der gesamten Transportanlage zu gewahrleisten. In diesem Beitrag werden Grundlagen fur die Planung und fur die wirtschaftliche Bemessung von Rohrleitungen erlautert. Ferner werden die rechtlichen Anforderungen diskutiert und an Beispielen ein energieeffizienter Betrieb von Fernwasserleitungen aufgezeigt.

Verlegung von Rohrleitungen im Wasser

Eine direkte Verlegung von Rohrleitungen ist immer dann angebracht, wenn die landseitige Umgehung eines Gewassers, Sees oder auch Meeres praktisch nicht umsetzbar bzw. wirtschaftlich nicht vertretbar ware. Auch mussen sehr haufig Kuhlwasserleitungen von Kraftwerken zur sicheren Wasserentnahme und -abgabe ausreichend in ein Gewasser eingebunden werden, was eine Wasserverlegung notig macht. Daruber hinaus empfiehlt sich eine wasserbasierte Verlegung in Tunnels und Stollen, wenn deren ursprungliche Funktion uneingeschrankt beibehalten und sichergestellt werden muss. Das Kapitel beschaftigt sich mit Rohrleitungen in Seen und maritimen Gewassern. Es wird neben allgemeinen Anforderungen auf den Einschwimmvorgang und die Absenkverfahren sowie auf die Verlegung von Offshore-Leitungen auf dem Grund oder im Wasser frei schwebend eingegangen. Daruber hinaus wird gezeigt, wie das wasserbasierte Einschwimmen in Stollen und Tunnels vorgenommen werden kann.

Luft in Rohrleitungen für Fluide

Der Transport von Wasser oder anderen Fluiden in Rohrleitungen kann durch eingeschlossene Luft stark beeinflusst werden. Beispielhaft kann man den Fullprozess einer neu gebauten Leitung nennen oder die Druckluftspulung bei Abwassertransportleitungen. Meist sind es allerdings kleine Luftmengen, wie z. B. einzelne Luftblasen, die in die Rohrleitung gelangen und mit dem Wasser oder dem Fluid transportiert werden. Diese gemeinsame Bewegung innerhalb der Rohrleitung unterliegt dem Einfluss der Gravitation und sie ist abhangig von der Geschwindigkeit sowie der Turbulenz der Stromung. Die eingeschlossene Luft beeinflusst nicht nur die Bewegung der Fluide, auch Druckschwankungen und Druckstose verandern wegen der Kompressibilitat der Luft ihr Verhalten. Dieser Abschnitt soll einen kurzen Uberblick uber das Thema Luft in Leitungen geben, auf mogliche Probleme hinweisen und Losungsmoglichkeiten aufzeigen. Schwerpunkt bilden dabei die nicht gewunschten aber oft vorhandenen Luftblasen in Rohrleitungen, die durch Pumpen, an undichten Stellen, durch Beluftungsarmaturen, durch Ausgasung oder durch biologische und chemische Reaktionen in Leitungen gelangen. Sie sammeln sich an Hochpunkten der Leitung oder werden mit der Stromung transportiert. Grosere Ansammlungen von Luft stellen einen Stromungswiderstand dar und konnen im Extremfall zum Stillstand der Stromung fuhren. Bei groseren Geschwindigkeiten oder geringerer Neigung der Leitung werden diese Blasen mit der Stromung bewegt und dadurch selbststandig ausgetragen. Dieser Prozess wird als Selbstentluftung bezeichnet. Durch an Hochpunkten angeordnete, automatisch arbeitende Be- und Entluftungsventilen kann die Bildung von Luftblasen verhindert werden.

Wasserversorgungs- und Wassertransportleitungen

Bei Wasserversorgungssystemen werden hohe Anforderungen an die Versorgungs- und Betriebssicherheit der Wassertransport- und Verteilungsanlagen gestellt. Planung, Bau, Betrieb, Uberwachung und Instandhaltung dieser Anlagen mussen nach anerkannten Regeln der Technik erfolgen. Planerische und betriebliche Aspekte von Wassertransportanlagen werden in diesem Beitrag behandelt.

Rohrleitungssysteme – Einteilung, Begriffe, Bestandteile

Die Bemessung und Auslegung einer Rohrleitung sowie eines Rohrleitungssystems richten sich nach der Art des Mediums, das transportiert werden soll. Weiterhin resultieren daraus die erforderlichen Rohrsysteme, Bauarten und Rohrleitungsbestandteile. Das folgende Kapitel erlautert kompakt einzelne Rohrleitungssysteme sowie deren Bauarten und gibt einen Uberblick auf die wichtigsten Bestandteile von Leitungsanlagen. Hierbei werden die relevanten Begriffe zur Rohrgeometrie, zu Druck- und Temperaturkenngrosen von Rohrleitungen vorgestellt und erlautert. Die relevanten Normen und Regelwerke sind entsprechend aufgefuhrt.

Rohrleitungsplanung – Grundsätze, Vorschriften, Regelwerke

Bei der Planung von Rohrleitungen und Rohrleitungssystemen sind zahlreiche Einflussgrosen und Planungsgrundsatze zu berucksichtigen. Der Planungsablauf lasst sich dabei in bestimmte Ablaufschritte unterteilen, die ggf. iterativ wiederholt werden mussen. Neben den Punkten der Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit sind dabei auch die Aspekte der Nachhaltigkeit und Umweltvertraglichkeit zu beachten. Des Weiteren mussen fur jede Anlage die Tragfahigkeit und Gebrauchstauglichkeit uber deren Lebensdauer hinweg gewahrleistet sein. Das Kapitel gibt einen gestrafften Uberblick zu den Planungsgrundsatzen von Rohrleitungen und Rohrleitungssystemen. Auserdem werden die geltenden Rechtsvorschriften, technische Regeln, Richtlinien, Standards im Rohrleitungsbau sowie deren Rechts- und Gultigkeitscharakter erlautert. Es wird die Anwendung der Druckgeraterichtlinie besprochen.