淺析天然氣長輸管道清管作業(yè)工藝

邱青原（陜西省天然氣股份有限公司 陜西710065）

一、清管目的

輸氣管道的輸送效率和使用壽命很大程度上取決于管道內(nèi)壁和內(nèi)部的清潔狀況。 在施工過程中大氣環(huán)境也會使無涂層的管道生銹，并難免有一些焊渣、泥土、石 塊等有害物品遺落在管道內(nèi)。 管線水試壓后，單純利用管線高差開口排水很難排盡。

為解決以上問題， 進(jìn)行管道內(nèi)部和內(nèi)壁的清掃是十分必要的，因此清管工藝一直是管道施工和生產(chǎn)管理的重要工藝措施。清管的目的概括起來有以下四方面

（1）清除管內(nèi)積液和雜物（粉塵），減少摩阻損失，提高管道的輸送效率

（2）避免低洼處積水

（3）掃除管壁的沉積物、腐蝕產(chǎn)物，使其不存在附加的腐蝕電極，減少垢下腐蝕

（4）進(jìn)行管道內(nèi)檢測等許多新的用途

二、常用清管設(shè)備

1、皮碗清管器簡介

皮碗清管器有一個剛性骨架和前后兩節(jié)或多節(jié)皮碗構(gòu)成。它在管內(nèi)運行時，保持固定的方向，所以能夠攜帶各種檢測儀器和裝置。 清管器的皮碗形狀是決定清管器性能的一個重要因素，皮碗的形狀必須與各類清管器的用途相適應(yīng)。 皮碗清管器由橡膠皮碗、壓板法蘭、導(dǎo)向器及發(fā)訊器護(hù)罩組成。 它是利用皮碗邊裙對管道1%～4%左右過盈量與管壁緊貼而達(dá)到密封，清管器由其前、后天然氣的壓 差推動前進(jìn)。

皮碗清管器安裝發(fā)射機式跟蹤儀。 清管器跟蹤設(shè)備主要有磁棒式跟蹤儀與發(fā)射機跟蹤儀兩種。 使用磁棒式跟蹤儀時，如果跟蹤儀掉在管道內(nèi)，磁棒式跟蹤儀可能粘貼在管壁上，不太容易清除， 影響下次清管作業(yè)或管道內(nèi)檢測。 使用發(fā)射機式跟蹤儀時，如果跟蹤儀掉在管道內(nèi)，較容易清除，不影響下次作業(yè)與內(nèi)檢測。 同時使用2 種跟蹤儀時，如果跟蹤儀都掉在管道內(nèi)，不容易清除，會影響下次清管作業(yè)或管道內(nèi)檢測。 為確保清管作業(yè)安全性， 發(fā)射式跟蹤儀器在安裝前應(yīng)與清管通過指示器進(jìn)行敏感性測試。

2、收、發(fā)球裝置

清管器收、發(fā)裝置，包括收、發(fā)球筒，工藝管線，閥門以及裝卸工具和通過指示器等輔助設(shè)備。 靖西一線延安分輸站收、發(fā)球裝置見圖

收發(fā)球筒及其快速開關(guān)盲板是收發(fā)裝置的主要構(gòu)成部分。筒徑應(yīng)比公稱管徑大l~2 級。

發(fā)送筒的長度應(yīng)能滿足發(fā)送最長清管裝置的需要， 一般不應(yīng)小于筒徑的3～4 倍。接收筒應(yīng)當(dāng)更長一些，其長度一般不小于筒徑4~6 倍。 因為輸氣管道用清管列車方式， 即一次清管中，連續(xù)發(fā)人管道兩個或更多的清管器， 管道內(nèi)檢測器的尺寸也比普通的清 管器長得多，接收筒應(yīng)能容納它們，還需要容納不進(jìn)入排污管的大塊清出物。

收發(fā)筒的開口端是一個牙嵌式或擋圈式快速開關(guān)盲板，快速開關(guān)盲板上應(yīng)有防自松 安全裝置。

發(fā)送裝置的主管三通之后和接收筒大小頭前的直管上，應(yīng)設(shè)通過指示器，以確定清管器是否已經(jīng)發(fā)人管道和進(jìn)入接收筒。收發(fā)筒上必須安裝壓力表，面向盲板開關(guān)操作者的位置。

三、清管流程及工藝計算

1、清管器的運行距離

密封良好，沒有泄流孔的清管器的運行距離為

預(yù)測清管器到達(dá)各觀測監(jiān)停點的時間

2、清管器的運行速度

若輸氣流量可計算

清管球的運行速度一般宜控制在3.5～5m/s 。

在實際清管作業(yè)時， 為了更好地測算和控制清管器地運行速度，除了應(yīng)用公式進(jìn)行計算外，還可以采用在一定距離處（比如截斷閥室）監(jiān)聽清管器通過的時間來計算其運行速度，然后再根據(jù)要求進(jìn)行氣量和壓差地調(diào)整。

檢測器運行球速和氣量

檢測器運行期間的要求流量和最佳流量分別按下式計算：

3、清管器前后壓差

正常輸氣條件下通球，必須正確估計最大推球壓差，在不影響天然氣輸送的前提下，可調(diào)整輸氣壓力和平衡氣量。

影響最大推球壓差的因素很多，如：在清管器爬坡時推舉水柱的力；球與管壁的摩擦阻力；氣流、水流與管壁的摩擦力；由于爬坡或臟物卡球；球停止運行時再次啟動克服的慣性力等。 在這些因素中， 起主要作用的就是球前水柱的靜壓力及污水與管壁的摩擦阻力。 在輸氣量大時還應(yīng)計入正常輸氣壓力損失。 因此，通球前應(yīng)根據(jù)地形高差、污水情況和目前輸氣壓力差，以及過去的清管實踐資料進(jìn)行綜合分析， 估計通球所需要的最大推球壓差。

清管最大推球壓差的估算公式：

4、清管時放空氣量

當(dāng)高速大氣量排放天然氣時，管端壓力大于84Kpa，則天然氣經(jīng)過放噴管線開口呈臨界流動狀態(tài)， 此時可根據(jù)下式計算放空氣量：

四、清管器卡阻及處理

1、推力不足

球受阻位置在坡下，球前靜液柱壓頭接近推球壓差。

處理方法：

（1）增大球后進(jìn)氣量，提高球后壓力。

（2）降低球前壓力引球。 (提高下游用戶用氣量)

2、球破裂

因球的制作質(zhì)量差，清管段焊口內(nèi)側(cè)太粗糙，或因輸氣管線球閥未全開，球被刮破或削去一部分。

處理方法：檢查和判斷破裂的原因，排除故障后發(fā)放第二個球推破球一道運行。

3、卡球

清管球在行進(jìn)中遇到較大物體或因管道變形而卡在管內(nèi)，卡球的現(xiàn)象是球后壓力持續(xù)上升，球前壓力下降。

處理方法：首先采用增大進(jìn)氣量，提高壓力，以增大壓差，使之運行；降低清管球下游的壓力，以建立一定壓差，使之繼續(xù)運行；排放清管球上游天然氣，反推清管球解卡；以上方法均不能解卡，采取斷管取清管球解卡。

五、清管作業(yè)的安全措施

（1） 操作人員在操作設(shè)備時， 要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作。

（2）排污時排污池周圍100 米內(nèi)（順風(fēng)向150 米）要消除火源，并設(shè)立警戒線，人員與設(shè)備遠(yuǎn)離排污池。

（3）收發(fā)球及排污時要做好一切消防準(zhǔn)備，嚴(yán)防事故發(fā)生。

（4）清管作業(yè)時，非工作人員不得進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場。

（5）各小組人員要各司其職，忠于職守。

（6）作業(yè)人員禁止穿化纖服裝和帶鐵釘鞋，以防止靜電和鞋底火花造成事故。

（7）安全人員有權(quán)制止任何人員違章操作。