淺析天然氣長輸管道清管作業工藝

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壁和內部的清潔狀況。 在施工過程中大氣環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。 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， 進行管道內部和內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、腐蝕產物，使其不存在附加的腐蝕電極，減少垢下腐蝕

（4）進行管道內檢測等許多新的用途

二、常用清管設備

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或多節皮碗構成。它在管內運行時，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。 皮碗清管器由橡膠皮碗、壓板法蘭、導向器及發訊器護罩組成。 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到密封，清管器由其前、后天然氣的壓 差推動前進。

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

2、收、發球裝置

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

收發球筒及其快速開關盲板是收發裝置的主要構成部分。筒徑應比公稱管徑大l~2 級。

發送筒的長度應能滿足發送最長清管裝置的需要， 一般不應小于筒徑的3～4 倍。接收筒應當更長一些，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，連續發人管道兩個或更多的清管器， 管道內檢測器的尺寸也比普通的清 管器長得多，接收筒應能容納它們，還需要容納不進入排污管的大塊清出物。

收發筒的開口端是一個牙嵌式或擋圈式快速開關盲板，快速開關盲板上應有防自松 安全裝置。

發送裝置的主管三通之后和接收筒大小頭前的直管上，應設通過指示器，以確定清管器是否已經發人管道和進入接收筒。收發筒上必須安裝壓力表，面向盲板開關操作者的位置。

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

預測清管器到達各觀測監停點的時間

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 。

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

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。 在輸氣量大時還應計入正常輸氣壓力損失。 因此，通球前應根據地形高差、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

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

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

因球的制作質量差，清管段焊口內側太粗糙，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，排除故障后發放第二個球推破球一道運行。

3、卡球

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

處理方法：首先采用增大進氣量，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、清管作業的安全措施

（1） 操作人員在操作設備時， 要嚴格按照操作規程進行操作。

（2）排污時排污池周圍100 米內（順風向150 米）要消除火源，并設立警戒線，人員與設備遠離排污池。

（3）收發球及排污時要做好一切消防準備，嚴防事故發生。

（4）清管作業時，非工作人員不得進入作業現場。

（5）各小組人員要各司其職，忠于職守。

（6）作業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）安全人員有權制止任何人員違章操作。