SERVİS REGÜLATÖRLERİNDE EKONOMİK KULLANIM ÖMRÜ NEDİR? NE KADAR OLMALIDIR?

Ülkemizde doğal gazın konutlarda kullanımı 30 yılı aşkın süredir devam ediyor. Buna bağlı olarak gaz dağıtımının en önemli parçası olan servis regülatörlerinin de kullanımı da 30 yılı aştı.

Bu süre zarfında ölçüm açısından önemli olan Sayaçlar için kalibrasyon ve değişim ile ilgili ekonomik kullanım ile ilgili standartlar oluşurken, regülatörler için ise henüz bu çalışmalar tamamlanmadı. Gaz dağıtım sisteminin ölçüm ve güvenlik açısından önemli bir parçası olan regülatörler ile ilgili de "ekonomik kullanım ömrü" kavramının doğru şekilde belirlenmesi ve buna uygun çalışmaların yapılması artık önemli bir ihtiyaç olmuştur. 

Ülkemize gaz dağıtımının başladığı günden bu yana sektörün içerisinde bulunan bir ekip olarak ve özellikle servis regülatörü konusundaki 30 yıla yaklaşan üretim ve tasarım tecrübelerimizi sektörün gelişimi için paylaşmayı bir görev biliyoruz. Öncelikle "ekonomik kullanım ömrü" tanımını yapmak gerekiyor. Bir cihazın devreye alınmasından itibaren, devreden çıkarıldığı zamana kadar geçen süreye cihazın "kullanım ömrü" diyebiliriz. Ancak tanım olarak bu yeterli olmaz, çünkü regülatörün bir de bu süre zarfında gerekecek "servis" ve "bakım" maliyetlerinin de göz önüne alınması gerekecektir. Ayrıca cihazın ilk maliyeti de bu "servis-bakım" maliyetleri ile beraber göz önüne alınmalıdır.

Ortalama ürün maliyetleri düşünüldüğünde, bir cihaz için verilecek sefer servis hizmeti maliyetinin, neredeyse ürünün satınalma değerine yakın olacağı bilinmektedir. Buradan yola çıkarak "ekonomik kullanım ömrü", regülatörün devreye alınmasından itibaren, “servis” veya "bakım" gerektirdiği ilk tarihe kadar geçen süre şeklinde tanımlanabilir.

Çünkü burada artık asıl maliyet ürün değil, o ürüne yapılan "servis" hizmeti olmaktadır. Tüm dünyada kabul görmüş iyi mühendislik uygulamalarından ve müşteri beklentilerinden yola çıkılarak bir zaman belirlenebilir.  Bu süre bize göre, tek kademeli cihazlar için genellikle "20 yıl" (bakınız İngiltere PRS-3 Şartnamesi), bizim sistemimizde kullanılan çift kademeli ürünler için genellikle "10 yıl" (İngiliz PRS-29 şartnamesi) olarak belirlenmelidir.

Ekonomik kullanım ömrünü etkileyen birçok faktör vardır. Bunlar çevresel etkenler, ürün tasarımı ve üründe kullanılan malzemelerin türü şeklinde, üç ana başlık altında toplanabilir. Diğer makalelerimizde, bu etkenlerin ürünlerin ekonomik ömrüne etkisi ve ekonomik ömrün uzaması için doğru olan tasarımlar ile tercih edilmesi gereken malzeme hakkında hem tecrübelerimiz hem de araştırmalarımız yer almaktadır.

1.ÇEVRESEL ETKİLER

Regülatörün "ekonomik ömrü" genel olarak çevresel etkenlerin bileşkesi sonucu oluşan yıpratıcı etkilerin, tasarım ve malzeme seçimi ile giderilmesine bağlıdır. Bu nedenle çevresel etkenlerin ve etkilerinin iyi bir şekilde anlaşılması öncelikli olarak gerekmektedir.

Şimdi kısaca bu etkilerden sırası ile bahsedelim ve sonrasında da doğru tasarım ve malzeme seçimi ile bunların nasıl bertaraf edileceğini açıklayalım.

Çevresel etkiler, regülatöre etki eden mekanik, kimyasal ve termik etkenlerdir. Bu etkenler çoğu zaman bir bileşke halinde ve hem regülatörün içinden hem de dışından etkilidirler. Bu nedenle bizde burada bu etkenlerin, bileşke etkilerinden bahsedeceğiz.

1.1.MEKANİK ETKENLER, Mekanik etkenler de kendi içinde 3 başlık altında incelenebilir;

1.1.1. Basınç kuvvetlerinin etkileri

1.1.2. Sürtünme, aşınma ve yorulma etkileri

1.1.3. Bağlantı noktalarındaki yükler.

1.1. 1.Basınç Etkenleri

Regülatöre etki eden basınçlar 2 ayrı grupta incelenebilir.

a) İşletme basıncı/Giriş basıncı; regülatörün bağlı olduğu dağıtım şebekesinin basıncıdır. Bu basınç mevsimsel değişkenlikler göstermekle beraber genellikle 4 bar civarındadır. İşletmede yaşanabilecek kayıplar veya tercihen işletme basıncının düşürülmesi nedeni ile bu basınç 0.5 bara kadar da inebilir. Bu basıncın etkisi özellikle regülatörün giriş tarafındaki SSV ünitesi üzerinde görülecektir. Bu bölge doğrudan giriş basıncına maruz kalmaktadır.

Ülkemiz yüksek mevsimsel sıcaklık farklılıkların yaşandığı bir bölgededir. Bunun üzerine, karasal iklim etkisindeki bölgelerde gece-gündüz sıcaklık farkları da çok fazla olmaktadır. Alüminyum gövdedeki vida dişleri sürekli bu değişen termal yükleme nedeni ile bir süre sonra yorularak ilk sıkma ile verilen torkunu yitirmektedir. Bunun doğal sonucu olarak regülatörlerin birkaç yılık kullanımdan sonra SSV kapağının etrafından kaçaklar yaşanmaktadır. Bu tespit yıllardır süren saha uygulamaları ile de özellikle SSV’li servis regülatörü kullanan gaz şirketleri tarafından tecrübe edilmiş bir gerçektir.

b) Şebeke Kazası Basıncı; Gaz dağıtım şebekesini besleyen istasyonlardaki regülatörlerde de herhangi bir sebeple çıkış basınçları yükselebilir ve eğer SSV ünitesi devreye girmez ise bu durumda şebekeye 15-20 bar arasında bir basınç girmesi riski de bulunmaktadır. Bu durumda regülatörün güvenli durumda kalabilmesini sağlamak için de TS10624 standardında ve başka standartlarda da "dayanım basıncı" tarifi yapılmıştır. Servis regülatörü gövde malzemesine göre değişkenlik göstermekle beraber bu basınç yaklaşık 16 bar civarındadır.

SSV ünitesinde ve 1. Kademe ünitesinde plastik parçalar içeren regülatörlerin, bu yüksek basınçlarda uzun süreli dayanması mümkün değildir. Hem dış hem de iç kaçaklar vererek ekonomik ömrü kısaltacak ve güvenli kullanımı engelleyecektir.

1.1.2.Sürtünme, Aşınma ve Yorulmanın etkileri

Regülatör, gaz kullanımına bağlı olarak basıncı sabit tutabilmek için sürekli hareket eden iç parçalara sahip bir cihazdır. Bu nedenle parçaların hareketleri sonucunda aşınmaların olması doğaldır. Aşınmaların etkisi, mekanik parçalarda boşlukların artmasına yol açar ve bunu sonucu olarak da çalışma toleransları değişebilir. "Ekonomik kullanım ömrü" nü etkileyen önemli bir parametrede kullanım ömrü içerisinde cihazın standartların gerektirdiği toleranslar içinde çalışmasını güvence altına almaktır. Bunun güvence altına alınabilmesi için regülatörlere hızlandırılmış ömür testleri yapılmalıdır. Bu testler sonucunda regülatörün 10 yıl çalışmış gibi olduğu simüle edilir ve tekrar test edilerek standardın toleransları içerisinde olup olmadığına bakılır. Aşınmaların diğer etkisi ise, regülatörde "iç kaçaklara" yol açma potansiyelidir. Bu da regülatörün arıza yapmasına ve devre dışı kalmasına ya da güvensiz basınçlarda kullanıma yol açabilecektir. Burada dikkat edilmesi gereken en önemli konu “hareketli o-ring” veya "nutring" içeren yapıların durumudur.

Yukarıdaki resimde gördüğünüz gibi, 1. kademe mili sürekli hareket halindeki bir o-ring ile sızdırmazlık sağlanmıştır. O-ringlerin gazın kimyasal etkileri sonucu hacimleri %30 artış veya azalış gösterebilir. Bunun sonucu olarak, bu bölgedeki hareketli o-ringler, hem kimyasal etkiler ile hacmini kaybedebilir, hem de mekanik sürtünmeler sonucu aşınabilir. Bunun sonucu oluşacak iç kaçaklarda regülatör arızalarına yol açarak kullanım ömrünü kısaltır. TS 10624 standardında regülatör parçalarının "yağlama" gerektirmeden de sızdırmazlık sağlaması gerektiği vurgulanmıştır.

2. KİMYASAL ETKENLER

Regülatörler bulundukları ortam nedeni ile dışarıdan gelen, su, nem, ozon, temizlik kimyasalları, tuz vb. gibi etkenler nedeni ile korozyona açıktırlar. Ayrıca, gazın içerdiği nem, su, kokulandırma maddesi ve gazın kendi kimyasal etkileri nedeni ile de içeriden korozyona maruz kalmaktadırlar. Şimdi bu korozyonların etkilerine kısaca bakalım.

2.1.Dış Korozyon

Regülatörler bulundukları çalışma ortamı nedeni ile dış yüzeylerinden korozyona uğrayabilir. Bu korozyon regülatörün bulunduğu bölge ve çalışma şartlarına göre de oldukça farklı miktarlarda olabilir. Örneğin deniz kenarında nem ve tuz çok etkili bir korozyon sebebi olabilir ve regülatörü hızlı şekilde aşındırabilir. Diğer taraftan gömülü kutularda kullanılan ürünler ise doğrudan suya ve hatta cadde ve sokaklarda kullanılan temizlik kimyasallarına vb. maruz kalabilir. Bu korozyon etkenleri özellikle regülatörlerin 1. kademelerini kapatan kapak bölgelerinde daha yüksek miktarda etkileri gösterir. Bunun sebebi kapak bölgesi kalınlıklarının, gövdeye göre çok daha düşük olmasıdır. Aşağıdaki resimde görüldüğü gibi kapak bölgesi altında basınç barındıran regülatörlerin korozyona karşı korunmaları daha da büyük önem arz etmektedir. Çünkü bu bölgedeki incelmeler ve delinmeler doğrudan dış kaçaklara ve hatta patlamalara yol açacaktır.

Bu nedenle, regülatörlerde kapak altında basınç var ise, kapak kalınlıkları bu konuda dikkate alınarak yüksek tutulmalı, ya da korozyona karşı boya gibi önlemler ile korunmalıdır.

2.2. İç korozyon;

İçlerinden geçen gazın etkisi ile, regülatör iç parçalarında da dışında olduğu gibi korozyon ve buna bağlı aşınmalar olabilir. Bu etkiler özellikle, basınç regülasyonuna iştirak eden parçalar açısından önemlidir. Bu noktada gerekli tedbirlerin açıklaması malzeme bölümünde yapılmıştır.

3.TERMİK ETKENLER

Regülatörün ekonomik ömrü ve "güvenli kullanımı" üzerindeki en önemli etkenlerden birisi de çalışma çevre sıcaklığı ve gaz sıcaklığıdır. Ülkemizin barındırdığı çok farklı iklim koşulları nedeni ile regülatörler, -40 ile + 60 derece arasındaki çevre sıcaklıklarına maruz kalabilmektedirler.

Ayrıca, karasal iklim yapısı olan bölgelerde bu sıcaklıklar gündüz ve gece arasında da sık bir şekilde büyük farklar ile değişebilmektedir. Bu termik etkinin sonucu olarak metal ve plastik malzemeler sürekli olarak "çalışmakta" ve "yorulmaktadır". Bu yorulmaların etkisi ile, regülatörün yüksek basınç barındıran parçalarında meydana gelen deformasyonlar dış kaçaklara yol açmaktadır. Özellikle birkaç sene mevsimsel değişimden sonra bunların yaşanması sık karşılaşılan bir sorundur.

Diğer taraftan özellikle sıfırın altındaki sıcaklıklarda, gazın içerisindeki suyun donması sonucu oluşabilecek "mekanizma" kilitlenmeleri ve sıkışmaları da "güvenlik" ve "performans" açısından sorunlar yaratabilmektedir. Regülasyon işlemi sürekli hareket içerdiği için, regülasyona iştirak eden parçalarda genellikle bir sorun görülmez. Ancak statik konumda duran SSV ünitesi gibi parçaların su ve soğuk etkisi ile bloke olmaları ve gerektiği zaman devreye girmemeleri riski göz önüne alınmalıdır.

TASARIMIN ÖMÜR ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

Diğer makalelerde belirttiğimiz "ekonomik ömür" ve "güvenli kullanım" üzerine etki eden tüm olumsuz etkenlerin bertaraf edilmesi, doğru malzemenin iyi bir tasarım ile birleştirilmesi ile mümkündür.

Şimdi servis regülatörlerinde uygulanan iki farklı tasarım felsefesinin "güvenlik" ve "ekonomik ömür" üzerine etkilerini inceleyelim. Çünkü "güvenli" ve "ekonomik" kulanım birbirine bağlı kavramlardır.

C.1.Tasarım ile Yüksek basınç risklerinin bertaraf edilmesi

Diğer makalelerde detaylarıyla bahsettiğimiz üzere yüksek basınçtan kaynaklanan riskler regülatör için en önemli "güvenlik" ve "ömür" sorununu oluşturmaktadır.

Regülatörün yüksek basınca maruz kalan bölümlerinin alanı tasarım ile mümkün olan en küçük hale getirilmeli, eğer mümkün değil ise ilave tedbirler alınarak uzun dönemdeki kaçak riskleri azaltılmalıdır. Aşağıda 2 farklı (Şekil 1 ve Şekil 2 ) ürünün 1. Kademe tasarımları görülmektedir.

Şekil 2’deki muadil ürün tasarımında giriş basıncı doğrudan regülatör içerisine girmekte, buradaki plastik parçalara ve geniş SSV yüzeyine veya onun yerinde bulunan kapak yüzeyine etki etmektedir.

Şekil 1’deki Gazkon tasarımında ise, giriş basıncı regülatöre girmeden, henüz giriş bağlantısının içerisinde 300 mbar seviyesine düşürülmektedir. Bunun doğal sonucu olarak, çıkış tarafına "yüksek basınç" geçiş riski ortadan tamamen kaldırılarak "güvenli" bir kullanım sunar. Diğer yandan 1. Kademe kapak ve vidalarına herhangi bir basınç yükü gelmediği için, zamanla kaçak vb. riskleri ortadan kaldırarak “servis” ihtiyacını kaldırmış olur. Bu da "uzun ekonomik ömür" için en önemli faktördür.

Diğer bir tasarım sorunu, 1. Kademe regülasyon milinin basınca karşı dengelenme sisteminde görülür. Aşağıdaki üründe görüleceği üzere, 1. Kademe mili, arkasına alınan "giriş" basıncı ile dengelenmiştir. Bu sistemde giriş basıncı arttıkça 1. Kademe mili açma yönünde itildiği için, özellikle 1.1.2 bölümünde bahsettiğimiz "şebeke kaza basıncına" maruz kalması halinde sızdırmaz olarak kapatamaz hale gelerek giriş basıncını çıkışa kadar iletme riski taşımaktadır. Bu yüzden bu tür bir regülasyon sistemi içeren servis regülatörlerinin mutlaka "SSV" güvenlik ünitesi ile donatılması gerekir(Şekil 3). Piyasada çok karşılaşılan hali ile, bu tür ürünlerin SSV sinin kaldırılarak kullanılması son derece tehlikeli riskleri içerir.

Şekil 3. SSV ünitesi eklenmiş standart ürün

Diğer taraftan, Şekil 1’de bu riskin "doğru" tasarım ile nasıl bertaraf edildiği görülmektedir. 1. Kademe mili "manivela" sistemi ile dengelendiği için, giriş basıncı regülatör içerisine alınmaz. Aynı zaman da 1. Kademe mili basınçla beraber hareket ettiği için, artan giriş basıncı regülatör girişini tamamen kitleyerek "şebeke kaza basıncı" oluşabilecek yüksek hat basıncını regülatör girişinde durdurur. Bu sistemde 1. Kademe regülasyonu hareketli bir "O-ring" içermediği için, hiçbir şekilde iç kaçağa yol açmayacak ve "uzun bir ekonomik ömrü" garanti altına alacaktır.

C.2. Tasarım ile Korozyon risklerinin Engellenmesi

Bu çalışmanın 2.1 bölümünde bahsedilen dış korozyonun etkilerinin malzeme haricinde, doğru tasarım ile "ekonomik ömür" üzerine etkisinin giderilmesi mümkündür.

Aşağıdaki tasarımda 1. Kademe kapağı aynı zamanda iç basıncı da taşıyan bir parçadır. Bu nedenle korozyona uğramaması gerekir. Bölgesel bir incelme veya delinme dahi dış kaçaklara yol açacaktır.

Ancak Şekil 1’deki tasarımdaki gibi, gaza temas etmeyen bir 1. Kademe kapağı tasarımı kullanılır ise. Kapak korozyona uğrasa dahi, herhangidir dış kaçak vb. gerçekleşmesi imkânı yoktur. Bu da "ekonomik kullanım ömrünü" uzatacak bir etkendir.

C.3.Tasarım ile İç kaçak risklerinin bertaraf edilmesi

Regülatörde iç kaçak oluşturduğu güvenlik riskinin yanı sıra, güvenlik donanımlarının devreye girmesine yol açtığı için, "servis" ihtiyacı doğurarak "ekonomik kullanım" ömrünü azaltan bir etkiye de sahiptir. Bu nedenle önemli olan, iç kaçak riskinin SSV gibi güvelik donanımı ile bertaraf edilmesi değil, tasarım ile iç kaçak riskinin tamamen ortadan kaldırılmasıdır. Böylece hiç servis ihtiyacı olmayacağı için, "uzun ekonomik ömür" sağlanmış olur.

Şekil 1 ve Şekil 3’deki iki farklı tasarıma bu açıdan bakılır ise, görüleceği üzere Şekil 3’deki SSV’li tasarımda çıkışa basınç geçmesine yol açabilecek sinyal kanalları veya arıza yapması halinde sızdırabilecek hareketli O-ringler vardır. Bu nedenledir ki zaten, riski bertaraf etmek için SSV ünitesi eklenmiştir.

Diğer taraftan Şekil 1’deki tasarımda ise, giriş basıncını çıkışa taşıyan hiçbir sinyal kanalı ya da kaçak yapacak O-ring vb. yoktur. Aynı zamanda, hareketli bir O-ring sistemi olmadığı için iç kaçak riski de yoktur. Bu sebepledir ki, SSV ihtiyacı da yoktur. Bu da servis ihtiyacı yaratmayacağı için, güvenli bir kullanımı "uzun ekonomik ömür" ile kullanıcısına sunar.

Kullanıcılara Tavsiyeler

Yukarıdaki açıklamalardan özetle, bir regülatörün "güvenli" ve "uzun ekonomik ömürlü" kullanımı için; ezberlenmiş bir takım tasarım ve kalıpların dışına çıkılarak, doğru bir felsefe ile ve doğru malzemeler kullanılarak tasarlanması gerektiği açıktır.

Bugün için gözün alışkın olduğu birbirinin kopyası ürünlerin aslında "güvenli" ve "uzun ömürlü" kullanım açısından çok da doğru olmadığı. Yine kulağa başlangıçta doğruymuş gibi gelen SSV’li regülatör yaklaşımının, özellikle servis regülatörü için "güvenli" ve "uzun ömürlü" bir ekonomik çözüm olmadığı açıktır.

Ülkemizin koşullarını ve kullanım ihtiyaçlarını anlayarak 30 yıldır elde ettiği tecrübeleri bu sektöre faydalı hale getirmekte firma olarak en önemli misyonumuzdur. Bu misyondan hareketle sektörümüze katkıda bulunmak amacı ile hazırladığımız çalışmanın, gaz dağıtımcı firmalara faydalı olması ve ülkemize ekonomik bir kazanım sunması da en büyük arzumuzdur.