高壓燃?xì)夤艿琅菽骞芷骺ǘ陆鉀Q過(guò)程分析

韋永金 吳文林 候智強(qiáng) 秦碩 陳立可

(貴州燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550004)

0 引言

貴陽(yáng)市某高壓燃?xì)夤艿雷?014年投產(chǎn)運(yùn)行至2019年7月從未進(jìn)行清管作業(yè)，線路長(zhǎng)61.427km，管徑711mm，設(shè)計(jì)壓力4.0MPa，管道沿線共有兩個(gè)截?cái)嚅y室、兩個(gè)高中壓調(diào)壓輸氣站。為了掌握管道運(yùn)行至今的狀況，2019年對(duì)該管道開展內(nèi)檢測(cè)，按照內(nèi)檢測(cè)器類型、通過(guò)能力大小等因素，發(fā)送內(nèi)檢測(cè)器先后順序?yàn)椋号菽骞芷?、機(jī)械(測(cè)徑板)清管器、鋼刷清管器、變形檢測(cè)器、漏磁檢測(cè)器。為保證檢測(cè)器能夠順利通過(guò)、降低內(nèi)檢測(cè)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，有效檢測(cè)、收集管道變形、缺陷等信息，與此同時(shí)通過(guò)清理管道內(nèi)部雜質(zhì)，也能提高管道輸送效率、消除內(nèi)部腐蝕環(huán)境、延長(zhǎng)管道使用壽命，需先進(jìn)行清管作業(yè)。首先選用泡沫清管器充當(dāng)“探路者”實(shí)施清管作業(yè)；于2019年8月開展了兩次泡沫清管器清管作業(yè)，實(shí)施清管時(shí)間段的工藝運(yùn)行參數(shù)為：壓力1.6～3.6MPa，氣體流速范圍0.7～1.4m/s，所需氣量約46～51萬(wàn)方，作業(yè)期間管道上的分輸站停止下載氣量。

本文對(duì)實(shí)施泡沫清管器清管作業(yè)過(guò)程出現(xiàn)的卡堵問(wèn)題進(jìn)行分析、總結(jié)、提出建議，對(duì)以后的清管作業(yè)有指導(dǎo)意義。

1 泡沫清管器結(jié)構(gòu)

本次內(nèi)檢測(cè)清管選用泡沫清管器，尺寸為：長(zhǎng)1000mm，直徑701mm。清管器外部為聚氨酯材質(zhì)制成的表皮，內(nèi)芯為海綿材料制成，是簡(jiǎn)單的圓頂形狀，尾部和頭部都是平的，尾部開兩個(gè)直徑10mm 的非貫通性孔，有利于流體充滿海綿體，驅(qū)動(dòng)清管器前行。其優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、柔性好，對(duì)管道和閥門等設(shè)備損傷??；通過(guò)能力強(qiáng)，卡堵可能性低；對(duì)管道沖擊小，安全系數(shù)高。其缺點(diǎn)是磨損較大；壽命短，使用一次即報(bào)廢[1]。

2 卡堵分析

2.1 兩次清管器運(yùn)行時(shí)間

考慮各方面的風(fēng)險(xiǎn)因素，清管器發(fā)出時(shí)間選在早上，于8月1日、2日實(shí)施了第一次清管作業(yè)，清管器運(yùn)行共計(jì)33h9min，在8月1日清管器出現(xiàn)卡堵；于8月7日實(shí)施了第二次清管作業(yè)，清管器運(yùn)行共計(jì)11h，清管作業(yè)較為順利。清管器經(jīng)過(guò)各跟蹤監(jiān)聽站點(diǎn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)如表1所示。

2.2 清管器卡堵過(guò)程分析

2.2.1 卡堵情況判斷

跟蹤人員在A 站監(jiān)聽到清管器過(guò)該站后，在B 站的人員密切監(jiān)聽清管器運(yùn)行情況。清管器在首站與A 站之間的運(yùn)行時(shí)間間隔為3h 6min，平均速率約為4.692km/h，根據(jù)該速率預(yù)測(cè)達(dá)到B 站時(shí)間為 8.364/4.692=1.78h 后即約11:17分。由于清管器沒(méi)有在預(yù)計(jì)的時(shí)間達(dá)到B 站，且跟蹤人員在B 輸氣站沒(méi)有監(jiān)聽到任何清管器的聲音。經(jīng)業(yè)主單位和施工檢測(cè)單位現(xiàn)場(chǎng)分析，判斷清管器出現(xiàn)了卡堵。清管器一旦發(fā)生卡堵，可根據(jù)管道內(nèi)的壓力和流量的變化曲線對(duì)卡堵位置進(jìn)行判斷[2]，經(jīng)分析管道和壓力變化情況，仍然不能準(zhǔn)確獲取卡堵位置，只能判斷在A 站與B 站兩站之間，或在A 站附近，至于具體部位，則無(wú)法判斷。

2.2.2 卡堵后采取的措施

目前，針對(duì)管道清管出現(xiàn)卡堵情況時(shí)，可以采用的方法從原理上可以分為四種，即增大壓差法、反推法、救援清管器法、取球閥[3]，這四種方法的難易程度由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，對(duì)于不能停輸?shù)墓艿?，取球法是最?fù)雜也是實(shí)施周期較長(zhǎng)、實(shí)施難度大的方法。

監(jiān)聽人員在B 站密切關(guān)注清管器運(yùn)行情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)壓力顯示，清管器前后的壓差很小，變化微??；在B 站監(jiān)聽不到管道中的異常聲響，在A 站聽到明顯的過(guò)氣流聲(與流體產(chǎn)生節(jié)流現(xiàn)象出現(xiàn)的聲音一致)。為保證清管器順利前進(jìn)，采取措施如下：

表1 兩次泡沫清管器運(yùn)行時(shí)間節(jié)點(diǎn)信息

(1)氣量調(diào)度

8 月1 日早上9:30 分，在A 站聽到清管器經(jīng)過(guò)，預(yù)計(jì)達(dá)到B站的這段時(shí)間(9:30 以后)內(nèi)，管道工藝參數(shù)情況如表2 所示。

在9:30～10:30之間A、B 站的壓差變化較大，首站與末站流量差差值明顯，在10:30以后逐漸遞減，中午這段時(shí)間，城區(qū)處于用氣高峰時(shí)間段，末站往城區(qū)輸氣流量增加。隨著中午這段時(shí)間下游城區(qū)處于用氣高峰，清管器在管中未見(jiàn)任何前行情況，經(jīng)過(guò)調(diào)度與上游溝通、協(xié)調(diào)，于13:20關(guān)閉首站的上游閥門，停止接氣，即首站暫停向管道輸氣，末站繼續(xù)向下游輸氣。

依靠末站抽取管道的“管存氣”，在13:20～17:00的時(shí)間段內(nèi)，A、B 站顯示的管道壓差有顯微變化，但變化不大(見(jiàn)表3)，隨著末站不斷抽管存氣，試圖讓清管器前進(jìn)。在該措施情況下，管道的管存量已經(jīng)逐漸減少，清管器沒(méi)有任何“動(dòng)靜”。

表2 管道工藝參數(shù)(9:30-12:30)

表3 管道工藝參數(shù)(9:30～17:30)

表4 管道工藝參數(shù)(18:00～20:30)

經(jīng)過(guò)調(diào)度與上游溝通、協(xié)調(diào)，于18:00首站開始啟輸，向管道輸氣，在18:00～19:30的時(shí)間段內(nèi)，下游處于晚間用氣高峰，試圖在清管器前后端建立較大的流量差，讓清管器前進(jìn)。由表3、表4分析可知，13:20～17:00時(shí)間段的A、B 站之間管道壓差與18:00～19:30時(shí)間段內(nèi)的壓差基本無(wú)太大變化，在首站和末站較大的流量差下，清管器任然沒(méi)有任何“動(dòng)靜”。

(2)工藝情況檢查

在以上氣量調(diào)整后，未見(jiàn)清管器有前進(jìn)效果后，經(jīng)業(yè)主單位和施工檢測(cè)單位通過(guò)查閱、分析管道資料并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)處于A 站的管道工藝(見(jiàn)圖1)進(jìn)行了分析。

圖1 A輸氣站進(jìn)站旁通流程簡(jiǎn)圖

8月1日晚上19:45分，關(guān)閉A 站旁通閥門1102，繼續(xù)監(jiān)聽清管器前行情況。初步分析，清管器有可能卡堵在彎頭處或1101氣液聯(lián)動(dòng)閥處。計(jì)算到達(dá)下一站的時(shí)間：根據(jù)8月1日早上清管器從首站到A 站的時(shí)間為3h6min，平均速率約為4.692km/h，按此速率，經(jīng)粗略計(jì)算，預(yù)測(cè)達(dá)到B 站時(shí)間為1.78h 即1小時(shí)47分鐘，關(guān)閉1102閥門后，預(yù)計(jì)達(dá)到B 站清中站的時(shí)間為21:32分；經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人員在B 輸氣站監(jiān)聽，實(shí)際達(dá)到B 站時(shí)間為當(dāng)天(8月1日)晚上21:36分，這與預(yù)測(cè)的時(shí)間基本相符。說(shuō)明關(guān)閉1102閥門后，的確對(duì)清管器的前進(jìn)起到了效果，某種程度上也說(shuō)明清管器卡堵在A 站。

2.2.3 卡堵位置分析

8 月2 日11:53 分清管器經(jīng)過(guò)1#閥室，計(jì)算清管器在1#閥室與2#閥室之間的運(yùn)行平均速率約為3.47km/h,預(yù)測(cè)達(dá)到末站時(shí)間間隔為3.65h 即3 小時(shí)39 分鐘，即當(dāng)天15:33 分到達(dá)末站。清管器實(shí)際于當(dāng)天下午15:35 分到達(dá)末站，這與預(yù)測(cè)的時(shí)間基本相符；隨后按照既定方案采取相應(yīng)操作，并將清管器取出。

從氣量調(diào)整、工藝情況檢查、泡沫清管器損傷情況，綜合分析卡堵具體位置。

(1)從氣量、壓差方面分析

從8月1日的氣量調(diào)整前后各站觀測(cè)到的管道壓力情況分析可知，清管器前后壓差變化基本不大，而且氣量調(diào)節(jié)后，由于泡沫清管器有一定的泄流，清管器前后的管道壓力在同步升高，并不能夠建立較大壓差，增大壓差法不能解決卡堵，不能判斷具體卡堵位置。

(2)從工藝執(zhí)行方面分析

根據(jù)關(guān)閉A 站旁通閥門1102后，清管器達(dá)到B 站的時(shí)間與預(yù)測(cè)時(shí)間基本一致，可知清管器卡堵在A 站?？ǘ戮唧w位置可能位于4個(gè)彎頭、氣液聯(lián)動(dòng)閥門、三通處。

(3)從清管器受損特征方面分析

圖2 泡沫清管器表面損傷示意圖

圖3 褶皺分布示意圖

第一次實(shí)施泡沫清管器取出后的特征見(jiàn)圖2、圖3，從特征3可知，順著前進(jìn)方向，清管器頭部被具有圓滑表面性質(zhì)的物體阻擋，致使不能前進(jìn)，造成在表面留下平滑凹陷。從特征1可知，清管器受到的擠壓力方向是軸向(順氣流方向)，結(jié)合特征3，在采用增大壓差法后，清管器尾部受到氣流作用在橫截面積上的作用力、在頭部受到物體阻力及流體阻力、摩擦阻力等作用力。從特征2的噘出來(lái)的一道口子可知，由于氣流分輸，才會(huì)造成的形貌。

從特征4的海綿被擠壓出來(lái)，一定程度上說(shuō)明了，清管器被吸住不能前進(jìn)，造成卡堵，可以排除泡沫清管器卡堵在彎頭和閥門處的可能性，卡堵在三通處的可能性大。由于在實(shí)施內(nèi)檢測(cè)前，為了確認(rèn)三通是否有檔條，已經(jīng)查閱了管道竣工資料，但由于出現(xiàn)清管器卡堵，經(jīng)再次復(fù)核該條管道的三通竣工資料，確認(rèn)三通已經(jīng)安裝檔條條數(shù)、安裝間距、方向等均符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)合清管器受損出現(xiàn)的特征，在三通出現(xiàn)卡堵的可能性大，懷疑此處三通檔條可能出現(xiàn)其他異常，但由于管道不能停輸，不具備斷管作業(yè)來(lái)驗(yàn)證三通內(nèi)部具體情況。結(jié)合特征2和特征3可知，清管器在首站與A 站之間已經(jīng)發(fā)生了表皮被磨破并出現(xiàn)2條裂口，這兩條裂口在三通處，由于氣流分輸泄流，導(dǎo)致出現(xiàn)噘出一道口子(被吸向三通)、海綿體被擠出的特征。

在8 月2日第一次實(shí)施清管作業(yè)后，總結(jié)、吸取了該次作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。為了確保后續(xù)測(cè)經(jīng)清管、變形檢測(cè)等內(nèi)檢測(cè)工作能夠安全、穩(wěn)定開展，降低卡堵風(fēng)險(xiǎn)，于8月7日，采用與第一次作業(yè)時(shí)相同規(guī)格的泡沫清管器，實(shí)施了第二次清管作業(yè)，清管器運(yùn)行共計(jì)11h，清管作業(yè)順利，清管器沒(méi)有出現(xiàn)卡堵。

綜合以上分析，在清管作業(yè)期間，泡沫清管器在首站與A站運(yùn)行過(guò)程中，聚氨酯表皮受到摩擦并出現(xiàn)裂口，當(dāng)清管器運(yùn)行到三通時(shí)，由于旁通的閥門處于開啟狀態(tài)，氣流在三通處泄流，清管器受到側(cè)向氣流吸力、擠壓力共同作用，造成清管器卡堵，卡堵具體位置位于A 輸氣站的PTE101三通處。

3 結(jié)語(yǔ)

建議內(nèi)檢測(cè)承包商在泡沫清管器上設(shè)置監(jiān)聽或跟蹤定位儀裝置，傳統(tǒng)的依靠人的聽力來(lái)監(jiān)聽清管器運(yùn)行信號(hào)具有一定局限性。管道運(yùn)營(yíng)公司盡可能選用裝備有GPRS 定位或安裝有其他監(jiān)聽裝置的清管器，即使遇到卡堵或遇到異常情況時(shí)，有利于及時(shí)、準(zhǔn)確判斷清管器所處位置；應(yīng)編制完善的應(yīng)急預(yù)案，結(jié)合實(shí)際工藝情況，細(xì)化卡堵風(fēng)險(xiǎn)和處理應(yīng)對(duì)措施。在內(nèi)檢測(cè)前期的準(zhǔn)備工作中，應(yīng)確保管道信息收集到位，在實(shí)施清管作業(yè)前，實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)制度，保證關(guān)鍵點(diǎn)注意事項(xiàng)及相關(guān)操作規(guī)程落實(shí)到位。