输气管道清管工艺课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,输气管道清管工艺,1,清管工艺,输气管道的输送效率和使用寿命很大程度上取决于管道内壁和内部的清洁状况。对 气质和管道有害的物质：如凝析油、水、硫分、机械杂质等，进入输气管道后引起管道 内壁腐蚀，增大管壁粗糙度，大量水和腐蚀产物的聚积还会局部堵塞和缩小管道的流通 截面。在施工过程中大气环境也会使无涂层的管道生锈，并难免有一些焊渣、泥土、石 块等有害物品遗落在管道内。管线水试压后，单纯利用管线高差开口排水很难排尽。,2,清管工艺,为解决以上问题，进行管道内部和内壁的清扫是十分必要的，因此清管工艺一直是管道施 工和生产管理的重要工艺措施。清管的目的概括起来有以下四方面：,（,1,）清除管内积液和杂物（粉尘），减少摩阻损失，提高管道的输送效率；,（,2,）避免低洼处积水（因水的来回波动不仅因存在电解液加快电化学腐蚀， 而且产生机械冲刷，使管壁减薄，造成腐蚀破裂）；,（,3,）扫除管壁的沉积物、腐蚀产物，使其不存在附加的腐蚀电极，减少垢下腐蚀；,3,清管工艺,（,4,）进行管道内检测等许多新的用途。, 定径：与清管器探测定位仪器配合，查出大于设计、施工或生产规定的管径 偏差；, 测径、测厚和检漏：与测量仪器构成一体或作为这些仪器的牵引工具，通过 管道内部，检测和记录管道的情况；, 灌注和输送试压水：往管道灌注试压水时，为避免在管道高点留下气泡，影 响试验压力的稳定，在水柱前面发送一个清管器就可以把管内空气排除干净；,4,清管工艺, 分隔管内介质：用天然气置换管内空气、试压水或用空气置换管内天然气时，用清管器分隔两种介质，可防止形成爆炸性混合物，减少可燃气体的排放损失，提高工 作效率；, 涂敷管道内壁缓蚀剂和环氧树脂涂层：液体缓蚀剂可用一个清管器推顶或用两个清管器夹带，在沿线运行过程中涂上管道内壁。环氧树脂的内涂施工比较复杂，其 中包括：管道内壁的清洗、化学处理、环氧树脂涂敷和涂敷质量的控制和检查等内容，这些工序都是利用专门的清管器实现的。,5,清管器的分类与特性,任何清管器都要求具有可靠的通过性能（通过弯头、三通和管道变形的能力），足够的机械强度和良好的清管效果。,清管球,皮碗清管器,泡沫塑料清管器,智能清管器,6,清管球,1.,概述,清管球是用耐磨的橡胶制成的圆球，中空（,DN100mm,），壁厚为,30,50 mm,，球上有,1,个可以密封的注水排气孔。,注水孔有加压用的单向阀，用以控制打入球内的水量，调节清管球直径对管道内径的过盈量。,7,清管球,2.,工作原理,清管球的制造过盈量为,3,10,，其工作原理是利用气体压力将清管球从被清扫管道的始端推向末端。由于清管球比管内径大,3,10,，在管内处于卡紧密封状态，当压缩空气推动清管球在管道中前进时，便将管道内的各种杂物清扫出来。,清管球不能定向携带检测仪器，也不能作为它们的牵引工具。,8,3.,密封条件,清管球的密封条件主要是球体的过盈量，这要求为清管球注水时，一定要把球内的空气排净，保证注水口的严密性。否则，清管球进入管道受压后的过盈量是不能保持的。,管道温度低于,0,时，球内应灌注低凝固点液体（如甘醇），以防冻结。,9,4.,运动状态,清管球在管道中的运动状态，周围阻力均衡时为滑动，不均衡时为滚动。因此，表面磨损均匀，磨损量小。只要注水口不漏，壁厚偏差小，它可以多次重复使用。保证注水口的制造质量是延长清管球使用寿命的一个关键，清管球的壁厚偏差应限制在,10,以内。,10,清管球的变形能力要好，能越过块状物体等障碍，能通过管道变形处，而且可以在管道内做任意方向的转动。由于清管球和管道的密封接触面较窄，在越过直径大于密封接触带宽度的物体或支管三通时，容易失密停滞。,11,皮碗清管器,皮碗清管器（直板清管器）有一个刚性骨架和前后两节或多节皮碗构成。它在管内运行时，保持固定的方向，所以能够携带各种检测仪器和装置。清管器的皮碗形状是决定清管器性能的一个重要因素，皮碗的形状必须与各类清管器的用途相适应。 皮碗清管器由橡胶皮碗、压板法兰、导向器及发讯器护罩组成。它是利用皮碗边裙对管道的,1,4,左右过盈量与管壁紧贴而达到密封，清管器由其前、后天然气的压 差推动前进。,皮碗清管器密封性能良好，它不仅能推出管道内积液，而且推出固体杂质效果远比 清管球好。,12,直板清管器安装发射机式跟踪仪。清管器跟踪设备主要有磁棒式跟踪仪与发射机跟踪仪两种。使用磁棒式跟踪仪时，如果跟踪仪掉在管道内，磁棒式跟踪仪可能粘贴在管壁上，不太容易清除，影响下次清管作业或管道内检测。使用发射机式跟踪仪时，如果跟踪仪掉在管道内，较容易清除，不影响下次作业与内检测。同时使用,2,种跟踪仪时，如果跟踪仪都掉在管道内，不容易清除，会影响下次清管作业或管道内检测。为确保清管作业安全性，发射式跟踪仪器在安装前应与清管通过指示器进行敏感性测试。,13,组合式皮碗清管器,14,泡沫塑料清管器,泡沫塑料清管器是表面涂有聚氨酯外壳的圆柱形塑料制品。它是一种经济的清管工具。,与刚性清管器比较，有很好的变形能力与弹性。在压力作用下，它可以与管壁形成良好的密封，能顺利通过各种弯头、阀门和管道变形。,它不会对管道道造成损伤，尤其适用于清扫带有内壁涂层的管道，但它的清管效果较差。泡沫塑料清管器的过盈量一般为,25 mm,或按,5%,的过盈量。,15,泡沫塑料清管器,16,泡沫塑料清管器,17,智能清管器,18,收、发球装置,清管器收、发装置，包括收、发球筒，工艺管线，阀门以及装卸工具和通过指示器等辅助设备。陕京二线永清站收、发球装置见图,19,收、发球装置,收发球筒及其快速开关盲板是收发装置的主要构成部分。筒径应比公称管径大,l2,级。,发送筒的长度应能满足发送最长清管装置的需要，一般不应小于筒径的,3,4,倍。接收筒应当更长一些，其长度一般不小于筒径,46,倍。因为输气管道常采用清管列车方式， 即一次清管中，连续发人管道两个或更多的清管器，管道内检测器的尺寸也比普通的清 管器长得多，接收筒应能容纳它们，还需要容纳不进入排污管的大块清出物。,20,收、发球装置,收发筒的开口端是一个牙嵌式或挡圈式快速开关盲板，快速开关盲板上应有防自松 安全装置。,发送装置的主管三通之后和接收筒大小头前的直管上，应设通过指示器，以确定清 管器是否已经发人管道和进入接收筒。收发筒上必须安装压力表，面向盲板开关操作者 的位置。,21,清管流程,22,清管流程,23,清管球运行故障及处理,1,、球与管壁密封不严漏气而引起球停止运行,没有进行内压充水的橡胶清管球，因质较软，在管内推顶石块等物时可能碾过石块，在管线低凹部或弯头处容易把球垫起，使球与管壁间出现缝隙而漏气，不能形成压差而停止运行。当用容积法计算球的运行距离和速度与实际情况不符合，且输气压差不增大时，可判断是球漏气。,24,清管球运行故障及处理,处理办法：,（,1,）发放第二个球顶走第一个球，两球同时运行，使漏气减少而解卡。第二个球的质量要好，球径过盈量较大。,（,2,）增大球上游进气量，提高球的推力。,（,3,）排放球下游管线天然气，以增大压差，使球启动运行。,（,4,）第二、第三两种方法同时使用，以增大推球压差 。,25,清管球运行故障及处理,2,、球破裂,因球的制作质量差，清管段焊口内侧太粗糙，或因输气管线球阀未全开，球被刮破或削去一部分。,处理方法：检查和判断破裂的原因，排除故障后发放第二个球推破球一道运行。,26,清管球运行故障及处理,3,、卡球,清管球在行进中遇到较大物体或因管道变形而卡在管内，卡球的现象是球后压力持续上升，球前压力下降。,处理方法：,（,1,）首先采用增大进气量，提高压力，以增大压差，使之运行。,（,2,）降低清管球下游的压力，以建立一定压差，使之继续运行。,（,3,）排放清管球上游天然气，反推清管球解卡。,（,4,）以上方法均不能解卡，采取断管取清管球解卡。,27,清管作业程序及安排,一、清管作业开始前的必备条件,进出气量和站场压力要达到,清管方案,要求。,全线穿跨越、水工保护设施牢固可靠，管道无变形。,站场工艺设备操作灵活，密封性好，经测试完全达到备用状态。,清管管段的,GOV,阀要设在手动、全开位置，并取消自动截断功能，关闭引气阀。,站场仪器仪表能准确检测和显示数据。,排污池已注水，水位高于排污入口管,50,毫米，排污管畅通无阻。,柴油发电机安放在站外约,50,米处，试运正常后备用。,各种通讯手段数量满足要求，工作状态稳定可靠，包括：公网、油网电话、短波电台、车载台和对讲机。,清管操作工具、消防器材要准备齐全、完好，摆放整齐。,作业人员经清管作业培训和安全培训。,所有作业人员穿劳保服装、无铁钉鞋，戴安全帽和护目镜。,清管器要满足清管要求的尺寸和过盈量，并做好记录。,清管器材在使用期限内（参见产品使用说明书）。,28,清管作业程序及安排,二、清管过程的监控,清管器发出以后监听人员要注意监听。,在监听到清管器通过后，立即向指挥组、收球组人员汇报。,监听尽量为有经验人员，监听时尽量使用监听仪器。,在清管器运行期间，调度要严格监视管线压力变化，以判断清管器运行是否稳定，如果出现异常，立即通知清管指挥组，采取相应措施进行处理。,29,清管作业程序及安排,三、废旧清管器及清出物的处理,使用过的清管器要及时进行清洗，然后送至指定地点，不得堆积在站场内。,通过分离和排污进入排污池的污物，当积聚一定量时，取出送至指定地方深埋处理。,收球筒污物取出约,300mL,做化验分析样品；其余污物要收集送至指定地方深埋，不可随意丢弃。,30,清管作业程序及安排,四、清管作业的安全措施,操作人员在操作设备时，要严格按照操作规程进行操作。,排污时排污池周围,100,米内（顺风向,150,米）要消除火源（包括,TEG,），并设立警戒线，人员与设备远离排污池。,收发球及排污时要做好一切消防准备，严防事故发生。,清管作业时，非工作人员不得进入作业现场。,采用湿式作业法收球，以防硫化铁存在而发生自燃。,各小组人员要各司其职，忠于职守。,作业人员禁止穿化纤服装和带铁钉鞋，以防止静电和鞋底火花造成事故。,安全人员有权制止任何人员违章操作。,车辆启动、,TEG,点火，必须确定周围无可燃气体存在后才可操作。,操作人员要严格执行站场安全规程。,安全人员负责测量现场可燃气体是否超标，如果超标应立即通知现场作业人员。,31,清管作业程序及安排,五、清管总结,进行清管作业的分公司输气分部、站场整理作业详细记录，并分析、评估清管效果；清管结束后,2,日内以报告形式上报调控中心。,调控中心在清管作业结束之后，根据现场清管记录、清管样品化验结果编制年度清管总结报告。,32,检测内容,A,、常规清管器清管,对管线进行清管球清管、常规清管器清管，清除管内积砂、积炭物等其他杂物，减少沉积物对检测结果的影响。,B,、通变形检测器,对管线进行测径，使用测径板，装在清管器上面，测径板的尺寸能反映检测器在管道内的通过能力，测径板是由铝板制成，厚度需适当。,33,检测内容,C,、模拟检测器清管,对管线投运模拟体清管器，模拟体的通过能力与检测器相同，为确保万一，发送检测器前应发送一至二次模拟体清管器，以便最终测定检测器是否可以安全通过整条管线而不发生卡堵事故，其发送流程与机械清管完全相同，发送时各种参数也相同。,D,、管道腐蚀检测和姿态测量检测,对管线投运漏磁腐蚀检测器，检测管道内外腐蚀现状和准确位置。形成完整的检测记录供计算机分析处理。同时进行姿态测量相对坐标检测，提供姿态测量报告。,34,检测内容,E,、管道腐蚀检测后的数据处理,通过现场处理和分析检测器记录的检测数据，现场每段提供,23,个开挖校验点，并选择适当点进行检测结果的现场开挖验证和数据标定，最后经详细分析后提交完整的检测报告。检测完成后，对检测数据进行分析处理，由于被检测管段较长，检测数据量较大，系统、详细地检测报告将在一个半月内提交给客户，并附带改造建议，以供参考。,35,检测设备对管道干线的要求,A.,被检测管道直管段变形不得大于,13%D,，弯头变形不得大于,10%D,。,B.,沿线弯头的曲率半径不得小于,5D,，且连续弯头间直管段不得小于,1200mm,。,C.,沿线三通必需有挡条，且支线开孔直径不得大于干线管径。,D.,沿线阀门在检测器运行期间必须处于全开状态，且全开后的阀门孔径不得小于正常管道内径。,E.,运行管段如有斜接存在，则其角度不得大于,15,。,36,*,输气量速度和输气量要求,检测器运行期间，对输气量进行控制，以保证检测器在管道中以,3,5m/s,的最佳速度运行，并保持稳定。,*,清管器的选择及清管次数,进行常规清管和通测径板，确定检测器运行的最佳速度和管道内部变形情况。具体清管次数视现场实际情况而定，直至满足检测条件为止。,37,*,清管跟踪,清管器装有发射机，在清管器运行期间保持对其进行跟踪，以便在清管器发生卡堵时能够迅速准确的定位。,此外，跟踪人员应随时与指挥组保持联络，汇报清管器运行状况，并随时报公司调度，由公司调度统一安排沿线各站提前做好有关流程切换操作。,38,变形及腐蚀检测,1,、检测器的调试,检测器在运至现场前，需进行基地车间调试，以确保检测器及相关设备处于完好状态。,在检测器运抵施工现场后，仍需对其进行标准化调试，将其安装、设定至发送就绪状态。,39,变形及腐蚀检测,2,、跟踪设标,检测期间跟踪设标的主要目的是为检测数据提供地面参考点，提高里程定位精度。在施工开始初期，跟踪人员需用专用巡线设备对所选择点的管道进行定位,测量埋深,用,GPS,手持机测定跟踪点坐标，做好记录，并在跟踪点上做好地面标记。跟踪设标点的间隔一般不大于两公里，在沿途较为复杂的地段还应在周围建筑物上留有路标指示,并在检测器投运前制定出详细的跟踪路线。,为了确保跟踪质量，该项工作最好在管道巡线工和相关技术人员的配合下进行。,40,安全措施和预防,为了贯彻“安全第一”的思想，在本次检测中，特制定下述安全防范措施。,(1),操作人员在操作设备时，要严格按照操作规程进行操作。,(2),排污时排污池周围,100,米内,(,顺风向,150,米,),要消除火源,(,包括,TEG),，并设立警戒线，人员与设备要远离排污池。,(3),收发球及排污时消防设备要做好一切准备，严防事故发生。,(4),检测作业时，非工作人员不得进入作业现场。,(5),采用湿式作业法收检测器，以防硫化铁存在而发生自燃现象。,(6),各小组人员要各司其职，忠于职守，不得越权指挥。,(7),作业人员不得穿化纤服装和带铁钉鞋，防止静电和鞋底火花造成的事故。,41,安全措施和预防,(8),安全人员有权制止任何人员违章操作。,(9),车辆启动、,TEG,点火，必须确定周围无可燃气体存在后才可操作。,(10),操作人员负责测量现场可燃其他是否超标，如果超标应立即通知现场作业人员。,（,11,）严格执行管道输气生产的安全操作规程。,（,12,）设置专职安全监督员，检查各项安全措施的执行情况。,（,13,）建立健全的检测设备操作规程，严格按操作规程操作。,（,14,）加强操作管理，合理安排作息时间，对于连续工作超过,12,个小时的任务采用倒班制。,（,15,）由有关领导组织各相关岗位负责人，提前开会讨论方案。将每项责任落实到人。抓好各关键环节，确保整个检测工程安全顺利完成。,（,16,）在清管、检测期间，各站运行调度及操作人员随时注意压力变化，一有异常及时向调度室汇报，现场指挥决定采取措施及时处理。,（,18,）在发球站、收球站、观测点配备短波通讯对讲机，以便根据收球情况及时通报清管（检测）器运行情况。,42,清管的几项工艺参数,（,1,）清管器的运行距离,密封良好，没有泄流孔的清管器的运行距离为：,式中：,L,清管器的运行距离，,m,；,Q0,发球后的累计进气量（标准条件下），,m3,；,D,输气管内径，,m,；,P0,、,T0,标准条件下的压力、温度（,K,）；,P,、,T,、,Z,清管球后管段内天然气平均压力、温度和压缩因子。,预测清管器到达各观测监停点的时间：,43,清管的几项工艺参数,（,2,）清管器的运行速度,若输气流量可计算：,式中：,F,管道内径横截面积，,m2,；,v,清管器运行速度，,km/h,。,若输气流量不可计算：,式中：,F,运行距离的实际时间，,s,；,v,清管器平均运行速度，,m/s,。,清管球的运行速度一般宜控制在,3.5,5m/s,。,在实际清管作业时，为了更好地测算和控制清管器地运行速度，除了应用公式进行计算外，还可以采用在一定距离处（比如截断阀室）监听清管器通过的时间来计算其运行速度，然后再根据要求进行气量和压差地调整。,44,检测器运行球速和气量,检测器运行期间的要求流量和最佳流量分别按下式计算：,Q=240,*,F* P*V*3.6,Q,流量 （,Km3/d,）,V,运行速度（,m/s,）,F,管道内径横截面积（,m2,）,P,平均工作压力 （,Mpa,）,45,清管的几项工艺参数,（,3,）清管器前后压差,正常输气条件下通球，必须正确估计最大推球压差，在不影响天然气输送的前提下，可调整输气压力和平衡气量。,影响最大推球压差的因素很多，如：在清管器爬坡时推举水柱的力；球与管壁的摩擦阻力；气流、水流与管壁的摩擦力；由于爬坡或脏物卡球；球停止运行时再次启动克服的惯性力等。在这些因素中，起主要作用的就是球前水柱的静压力及污水与管壁的摩擦阻力。在输气量大时还应计入正常输气压力损失。因此，通球前应根据地形高差、污水情况和目前输气压力差，以及过去的清管实践资料进行综合分析，估计通球所需要的最大推球压差。,46,清管的几项工艺参数,清管最大推球压差的估算公式：,式中：,最大压差，,MPa,；,清管器的启动压差，,MPa,；,最大压差当前收、发站之间输气压差，,MPa,；,估算管内最大的积液高程压力（绝压），,MPa,。,47,清管的几项工艺参数,（,4,）清管时放空气量,当高速大气量排放天然气时，管端压力大于,84,千帕，则天然气经过放喷管线开口呈临界流动状态，此时可根据下式计算放空气量：,式中：,P,距放空口,4,倍内径测得的压力，,MPa,；,D,放空管出口端内径，,mm,；,G,天然气相对密度。,48,结 束,谢谢！,49,