長距離工藝管線通球吹掃施工總結(jié)

隋 波 李 偉

(天津港航安裝工程有限公司，天津 300457)

1 概述

盤錦港榮興港區(qū)油品碼頭管廊帶一期工程中的工藝管線主要包括原油、成品油、水及氣體管線。按照規(guī)范及設(shè)計要求，本工程應(yīng)對汽油、柴油和壓艙水管線在管道安裝完成并試壓合格后進行通球吹掃，其目的在于清除管內(nèi)沉積物、污物或不明異物。

2 通球吹掃原理

通球吹掃是采用清管器對管線內(nèi)部進行通球，以達到吹掃目的。其具體施工方法是在管線前后兩端設(shè)置收、發(fā)球筒，以壓縮空氣為動力將清管器由發(fā)球筒端推至收球筒端，從而完成單根管線全程吹掃，同時依靠清管器所具有的刮削、沖刷作用來清除管道內(nèi)沉積物、污物或不明異物。

3 通球吹掃設(shè)備

3.1 清管器

清管器有多種形式，常用的有:鋼刷皮碗清管器、無刷直板清管器、帶跟蹤器的皮碗式機械清管器，使用的清管設(shè)備應(yīng)適用于管線所有彎頭的曲率半徑。

3.2 電子跟蹤器

由于清管器在管道內(nèi)運行過程中常發(fā)生卡阻現(xiàn)象而無法了解清管器在管道內(nèi)的實際位置或運行情況，為了時時跟蹤清管器在管道內(nèi)運行狀況，清管器內(nèi)部配裝了電子跟蹤器，清管器清管器發(fā)射以后，工作人員攜帶無線電接收機在地面上沿管線跟蹤，如出現(xiàn)卡阻，接收機儀表在卡阻處0.3m范圍內(nèi)發(fā)出強烈的震蕩指示和音響，由此可及時發(fā)現(xiàn)清管器卡阻位置。

3.3 收、發(fā)球筒

收、發(fā)球筒是通球掃線設(shè)備的重要組成部分，安裝在管線兩端用于發(fā)射及接收清管器。它主要是由快開盲板、筒體、異徑管、鞍式支架等部分構(gòu)成。本工程中收發(fā)球筒為工藝管線前后末端永久組成部分，收發(fā)球筒與管道之間采用焊接的連接形式。

空壓設(shè)備是通球吹掃的動力來源，通過空壓機組制造壓縮空氣，為清管器在管道內(nèi)行走提供源源不斷的動力，因此合理選擇空壓機組及壓縮空氣儲罐型號對于通球吹掃的順利進行和作業(yè)效率至關(guān)重要。空壓設(shè)備的選擇是根據(jù)待吹掃管線的相關(guān)參數(shù)計算通球吹掃所需使用氣量來選配。

3.4 通球吹掃使用氣量計算

通球吹掃使用氣量計算公式:

式中:Q—需用氣量，m3;

P—通球壓力，按皮碗清管器計 取0.25MPa;

L—為管線全長，m;

d—管道直徑

空氣壓機組選配

本次施工采用:LMF40/150空壓機組，額定壓力15MPa，排量40m3/min。壓縮空氣儲罐為10m3。

根據(jù)通球時間計算公式可以得出相應(yīng)管線理論通球時間:

式中:T—運行時間，h;

Q—需用氣量，m3;

q—空壓機排氣量，為403/min;

y—空壓機效率，取0.6;

ξ—漏氣系數(shù)，取0.25(主要考慮輸氣管道內(nèi)及儲氣緩沖罐預(yù)存氣體量)

本次通球吹掃主要針對已試壓完成的2根DN500汽油管線、2根DN500柴油管線、1根DN400壓艙水管線。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上述兩個公式計算得出各個通球管線理論通球時間(見表1)。

表1 各個通球管線理論通球使用氣量和時間

4 主要施工工藝及措施

4.1 通球吹掃工藝流程

施工準備 — →管道注水 — →制造壓縮空氣 — →發(fā)射清管器— →現(xiàn)場施工人員實時監(jiān)測 — →通球成功 — →管道泄壓—→收球、清除雜物

通球掃線流程示意圖見圖1。

圖1 通球掃線流程示意圖

4.2 施工準備

4.2.1 人員準備

通球之前需要對通球相關(guān)人員進行嚴格培訓(xùn)工作，讓操作人員熟練掌握收、發(fā)球筒使用方法及操作要領(lǐng)，明確電子跟蹤器使用方法，通球前做好通球方案交底工作，明確每條管線的通球流程。

4.2.2 設(shè)備調(diào)遷

大型設(shè)備提前調(diào)遷至發(fā)球筒位置，保證設(shè)備能按期進入施工現(xiàn)場，開工前做好設(shè)備維護檢修等工作。主要包括LMF大型空氣壓縮機、清管器進場運輸。

4.2.3 現(xiàn)場確認

①通球吹掃前應(yīng)將不允許參與吹掃的設(shè)備及閥門進行隔離，并將計量儀表加盲板或者拆除下來，在本工程中主要涉及的設(shè)備有輸油臂、質(zhì)量流量計、過濾器、安全閥、截止閥，其它不參與吹掃的支管線也要完全隔離;

②發(fā)球前必須到現(xiàn)場確認每次通球管線，確保通球管線緊急切斷區(qū)球閥和靠近收、發(fā)球筒末端球閥完全打開，通球指示儀安裝完成并確認運行狀態(tài)良好，滿足計時要求，末端排污管線安裝完成并保證通暢;

4.3 通球吹掃過程

4.3.1 清管器發(fā)出之前，在發(fā)球筒端的管道內(nèi)，首先充水100～200m3，約占單根通球管道10% ～15%的容積。注入的水，能夠使管內(nèi)雜物在水中漂浮，并溶解大部分灰塵，這樣當清管器推動前面的物品時的推力可大大減小，當壓縮空氣推動清管器向前快速移動時，管中的鐵銹、塵土或其它物品向前產(chǎn)生波動，使得物品比較分散，達到障礙物在管內(nèi)不易卡澀、堵塞清管器的目的。

4.3.2 為了提高通球吹掃的效率、縮短通球吹掃周期，需要提前制造壓縮空氣并將10m3的空氣儲罐存滿氣，確保清管器運行動力源源不斷，保證通球過程持續(xù)。

4.3.3 按照發(fā)球筒操作規(guī)程打開發(fā)球筒的快裝盲板，裝入一枚清管器，關(guān)閉快裝盲板啟動空壓機，打開發(fā)球筒進氣閥門，發(fā)出清管器，清管器運行速度應(yīng)控制在1.2km/h～2km/h為宜，工作壓力宜為0.2Mpa～0.3Mpa。在確認收球筒收到清管器后，通球指示儀儀表停止轉(zhuǎn)動，顯示清管器達到發(fā)球筒時間，同時停止運行空壓機，打開收球筒上排氣閥讓管線排氣泄壓，待管線內(nèi)壓力下降到大氣壓力時，打開接收球筒取出清管器清除收球筒雜物。

4.3.4 清管器發(fā)出以后，應(yīng)安排專門施工人員利用電子跟蹤器實時跟蹤監(jiān)測清管器的運行狀況及在發(fā)、收球端隨時記錄壓力表的讀數(shù)，并隨時通知定點檢測人員。如果發(fā)球端壓力表的讀數(shù)在某壓力上下波動，證明清管器在管道內(nèi)部推動雜物和水在緩慢而艱難地前進;如果發(fā)球端壓力表的讀數(shù)不上升或持續(xù)下降，證明清管器在管道內(nèi)部行走正常;如果發(fā)球端壓力表的讀數(shù)在持續(xù)上升，且碼頭收球端沒有氣體噴出，證明清管器發(fā)生卡阻;如果發(fā)球端壓力讀數(shù)緩慢上升或在某一較高值保持不變，而碼頭收球端管口有氣體噴出，定點檢測人員并未檢測出清管器經(jīng)過，則利用電子跟蹤器確認清管球在管道內(nèi)停止前進或已漏氣，此時清管器發(fā)生卡阻。解決卡阻的方法是:提高空氣壓力(最高不超過1.25倍設(shè)計壓力)，將清管器沖出，或者發(fā)射第二個帶跟蹤儀的清管器將發(fā)生卡阻清管器沖出，若發(fā)射第二個清管器仍然不能將發(fā)生卡阻的清管器沖出，利用電子跟蹤器找出清管器卡阻位置，將此處的管道斷開將清管器取出后，恢復(fù)管道連接，重新進行通球作業(yè)。

4.4 管道吹掃驗收標準

在每個清管器前面所收到的固態(tài)物質(zhì)的數(shù)量應(yīng)該從體積和重量方面加以評定，并顯示體積減少的趨勢。重復(fù)清管作業(yè)，逐步將管道內(nèi)的水、泥土、雜物清除。記錄清管的開始和結(jié)束時間，以及壓力變化，記錄清出的殘渣量。管道采用清管器至少進行兩次以上的清管作業(yè)，直至末端排污口以不排出雜物且排出空氣為無色透明為合格。

4.5 通球吹掃過程記錄及分析

本次通球試壓主要針對2根DN500汽油管線、2根DN500柴油管線、1根DN400壓艙水管線，而本工程清管器全線1次運行用時約為5～6小時左右。具體運行情況見表2

表2 各個管線實際通球時間

通過表2與表1中的實際數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)比較分析，清管器實際運行時間比計算運行時間多約0.5～1個 小時，實際推求壓力理論壓力基本相同，但是各條管線實際運行情況也不完全相同具體原因如下:

①理論計算運行時間是以理論上清管器在管道內(nèi)直線勻速前進且認為管內(nèi)壁較光滑的直管段，而實際管內(nèi)壁有三種管徑，即管道內(nèi)徑、彎頭內(nèi)徑(部分不同)，焊口內(nèi)徑，而焊接采用的是氬電聯(lián)焊，管外平焊，管內(nèi)多有錯臺。

②整條管道多處有彎頭，清管器在大角度彎頭處不同程度的均出現(xiàn)暫時卡阻現(xiàn)象，此時清管器為暫時停止狀態(tài)，需繼續(xù)升壓方可通過，故延時，因此推球壓力也是不斷反復(fù)變化的。

③綜合上述①②原因?qū)е缕秃筒裼凸芫€實際運行時間都比理論上多了0.5個小時，但是柴油1運行時間比其它DN500管線多了0.4個小時是因為此根柴油管線的清管器出現(xiàn)了卡阻，卡阻原因是緊急切斷區(qū)閥門沒有完全打開，導(dǎo)致清管器在此位置滯留了0.4個小時。

④而壓艙水管線實際運行時間比理論上多出1倍時間，除了上述①②原因外，還有更重要的原因是壓艙水管線之前使用過，末端2公里管線內(nèi)存有大量污水(使用單位使用過此根管線收集碼頭雨水)，導(dǎo)致實際運行時間比理論上多出1倍時間。

5 結(jié)論

5.1 本次通球吹掃是在已分段試壓完成的基礎(chǔ)上進行的，吹掃過程中雖未發(fā)現(xiàn)大塊異物而影響通球效率，但濁水污物仍排出不少，反映出在管道安裝過程中對成品保護不夠，因此需要今后同類工程在成品保護方面應(yīng)進一步加強管理。

5.2 通過實際運行時間與理論計算時間相比較，可合理選擇空壓機組，并可提前制定合理可靠通球周期，為本工程實際投產(chǎn)運行提供科學(xué)依據(jù)。

5.3 本文通過總結(jié)理論計算直至實際實施長距離管線通球吹掃施工方案，為后續(xù)工程提供了非常重要的借鑒意義。

[1]GB50235-97.工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范

[2]郝春生.石油化工裝置管道施工技術(shù).石油工業(yè)出版社

[3]于紹華.管道工程設(shè)計安裝技術(shù)標準.吉林電子出版社

[4]SH3505-1999石油化工施工安全技術(shù)規(guī)程