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          油氣管道清管速度的控制和預測

          發布時間:2019-12-15 17:11

          我國近年來建設運營了西氣東輸、陜京線、川氣東送等大型氣管道工程,這類管道具有大管徑(1016~1219mm)、高壓力(10~12MPa)和高流速(10~20m/s)特點,清管存在清管器速度過快且不穩定的問題,例如西氣東輸管道輸氣量接近設計輸量,輸送壓力約10MPa,清管器速度可達10m/s,甚至接近20m/s。清管器速度過快產生的問題有:
          (l)清管效果差。速度過高會導致清管器上下游發生竄漏氣現象,不能積液;
          (2)高速運動的清管器攜帶機械雜質的摩擦作用,可能破壞管道內壁環氧樹脂涂層,增加摩阻,減少管道壽命;
          (3)大型管道使用的直板清管器重量約1t,內檢測清管器重量可達3~5t,高速運行對不銹鋼彎頭、通球指示器和收球筒產生巨大沖擊,存在隱患;
          (4)速度過高可能造成清管器機械損傷,例如螺栓松動、皮碗或直板脫落,甚至骨架斷裂。
          一、清管器速度控制的國內技術現狀
          根據清管器工作原理,常規方法是控制清管器前后壓差,例如在機械清管器皮碗或鋼刷上開泄流孔,調節清管器壓差和泄流量,進而調節清管器運行速度,但該方法對清管器速度控制作用有限。
          長輸氣管道清管器的速度控制,主要通過調整輸氣量控制管道流速,工藝措施包括控制上游來氣壓力、協調下游接氣量、用戶供氣方式調整等。該方法存在調速滯后、誤差大等缺點。清管器運行速度取決于管輸過程中的輸氣量、溫度和壓力等參數,清管器運行速度等方面的因素。
          二、氣管道調速清管器的技術現狀
          已成功利用旁通閥調速裝置控制清管器的實時速度,但對我國技術保密,國內未見調速清管器的文獻報道,不能對清管器實時運行速度進行準確控制。
          韓國Nguyen研究帶旁通孔的清管器前后壓差動力學方程,推導了旁通孔流速與清管器速度的公式,在KOGAS低壓氣管道進行試驗,研究了帶旁通孔清管器的速度穩定性和在收發球過程中的速度控制效果。巴西Azeved。研究了旁通孔徑對泄流量和清管器動力學的影響,1個瞬態停滯/滑移模型。伊朗Hosseinalipour研究了氣管道內帶旁通孔的清管器動力學方程,針對運行壓力9MPa管道的數值模擬結果和實測數據進行了對比分析。俄羅斯院P記砂un-skikh研究了調速內檢測器設計方法、旁通閥調速機理和旁通閥控制電路。管道服務廣泛應用的調速內檢測器由英國BJ、德國Rosen、美國GE一Pll公司和腸場scoPe公司壟斷,并組成管道技術與服務協會(P邢A,Pi腳ngp代ductsandServiceAssociation)。調速內檢測器利用旁通孔內的旁通閥改變旁通流量,成熟產品例如美國的直動式截斷閥、旋轉旁通閥等。
          三、清管器在收球筒速度控制技術方面的現狀
          為避免高速度清管器對收球筒、盲板的損壞,應嚴格控制管道末端清管器的運行速度,國內不銹鋼管件管道工程實踐表明,管道末端清管器運行速度不大于3m/s時不會撞擊盲板。
          (1)“一次收球”流程方法。傳統“一次收球”流程方法是在清管器距收球場站約1km時,開啟引球閥和收球閥,關閉進站閥,減緩清管器的進筒速度,使其一次進人收球筒而盡量不撞擊盲板。“一次收球”流程方法容易造成清管器卡阻、氣流顫動、管道振動大、撞擊盲板等問題,需提前裝好1~2個廢舊輪胎作為清管器的緩沖物,甚至壓氣站在收球操作時需停運壓縮機。
          (2)“二次收球”流程方法。為提高管道內檢測前清管作業的性和性,西氣東輸管道應用了“二次收球”流程方法,即在發清管器或內檢測器前,收球站場導通收球流程,開啟引球閥和收球閥,但不關閉進站閥,待清管器或內檢測器通過進站三通,釋放前后背壓而減速,由于前后壓力平衡,清管器或檢測器會停止運行,即一次收球;此時緩慢關閉進站閥并調節其開度,使部分介質流向收球流程,清管器或內檢測器建立壓差后,緩慢推動清管器或內檢測器進人收球筒。根據多次現場試驗,不同類型的清管器進站時,進站閥關度范圍為35%~50%,進站閥前后壓差約0.1MPa;不同類型的檢測器進站時,進站閥關度范圍為40%~60%,進站閥前后壓差約0.12MPa,能夠檢測器平緩順利地進人收球筒。“二次收球”流程方法能調節內檢測器或清管器進人收球筒的速度,不但減少了對收球設備的損害,而且明顯了接收內檢測器或清管器的性。

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