清管球清管方案.docx

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1、重庆天然气高压管道重庆支线北起永川站，南至高新区南的石桥铺配气站。管道全长62km，公称管径400mm，设计压力为4.OMPa。在施工过程中残留下来的污物（水、土、砂、石块、焊渣等杂物）和管道投产运行中积存的凝析液及腐蚀物，会影响气质和输气能力，堵塞仪表，降低计量精度，加剧管道内壁腐蚀。利用清管球清除管内污物是解决上述问题的有效措施1，2，为此，我公司于2009年10月进行了首次清管球清管作业。2清管球清管方案2.l清管球的选择清管球品种较多，可分为实心清管球和空心清管球。清管球外层材料为耐磨耐油的氯丁橡胶，公称直径不超过100mm的清管球一般采用实心球，大于100mm时采用内腔注水的空心球。

2、为了确保首次带气清管的顺利进行，决定采用清管球。2.2压力控制(1)清管球后压力的控制清管球的运行速度应适宜，过快容易使管道产生振动，并且清管球容易磨损。另外，清管作业从上午开始，一般要求在下午供气高峰前完成，由此确定清管球的运行时间为67h，清管球的运行速度为10km/h。清管作业时，重庆支线清管球后的压力：p0q0/T0Zpq/T(1) 式中：p0工程大气压力，0.103 3 MPa；q0工程状况(0.103 3 MPa，293 K)下的供气量，m3/h；T0工程状态下的温度，293K；Z气体压缩系数；一般清管作业时的压力p1.2MPa，Z1.0；p清管球后的绝对压力，MPa；q清管作业时

3、的工作状态下的燃气流量，m3/h；T发送站的天然气温度，K。若近似认为了：TT0，式(1)简化为式中：d管道内径，0.414m；v清管球在管道内的运动速度，km/h。当天要求的供气量为20104m3/d，则q08 333m3/h。代入式(2)得，p0.77MPa。由此确定清管作业时清管球后天津支线的压力(表压)为0.7MPa左右。(2)清管球前后压差的确定清管球前后压差p可利用“组合圆筒”原理按下式计算确定：式中：p清管球前后压差，MPa；f橡胶球与钢管的滑动摩擦因数，0.12；E橡胶球的弹性模量，8.0MPa；清管球的相对过盈量，过盈量与半径的比值；8/2070.038 6；1橡胶球的泊松比

4、，0.48。经计算得出p0.05MPa。考虑污物的阻力，确定清管球的前后压差p为0.06MPa。 2.3清管球运行距离乙的确定清管球的运行距离根据进入清管球后管道内的气体量用体积法计算。L4p0TV0Z/(d2pT0) (3) 式中：L清管球与起点的运行距离，m；V0发球后累计进气体积(状态为0.103 3MPa，293K)，m3。将有关数值代人式(3)，可得L0.743V0/p (4) 3清管作业3.1清管过程重庆天然气长输管道天津支线全程见图1。充气支线全程设6个观测点永清站、赵家楼阀室、王庆坨阀室、京福阀室、杨柳青电厂阀室、天津配气站(以下简称天津站)，观测压力及清管球通过与否。清管前一

5、天，将天津支线压力(表压)降至0.5MPa，以便控制清管球的运行速度。清管当天上午800，清管作业正式开始。清管作业的全过程见表1。由清管球清出的污物为深褐色粉状体，并伴有少量的水，污物质量约450kg。经化验含有碳、铁等元素。 3.2分析(1)在清管球未进入管道系统时，永清站与天津站的压差很小，为0.003MPa。808开始清管作业时，为了克服清管球与管道的摩擦力，使p升高至0.07MPa左右，说明选用的清管球较为合理。(2)随着清管作业的进行，清管球前会堆积一定量的污物，增加了阻力，于是在1130开始加大流量提高清管球前后的压差。从1130开始，p缓慢升高至0.154MPa。表l 清管球运

6、行状况 时刻清管球后压力/MPa清管球前压力/MPa压差p/MPa备注800(永清站)0.465 (天津站)0.4620.003无清管球时8080.5610.5000.061清管球发出8250.6010.5300.0719000.5430.5000.0439400.5790.5500.0299550.5700.5280.042清管球通过赵家楼阀室10300.6110.5330.07810550.6690.6000.06911100.6760.6130.06311300.7010.6360.065通知永清站加大流量11370.7100.6390.07112000.7210.6470.074清管球

7、通过王庆坨阀室12250.7800.670.11012570.8060.6790.127清管球通过京福阀室13300.8410.6910.15013130.8450.6910.154清管球通过电厂13400.8950.700(开始下降)0.195按照计算，清管球应到达天津配气站，而实际未到。13460.9000.537(继续下降) 0.363发出硬物撞击管道声，清管球已到天津站前阀组。13590.9200.0920.82814300.9500.080.87015000.9700.0760.89416000.9600.0720.888打开越站阀，使下游气反输，进行反吹，同时打开京福阀室放散阀。1

8、6300.9000.2460.65417000.3500.6900.35017481.5000.7840.716关闭京福阀室放散阀19121.5000.9950.505清管球到达天津站收球筒(3)1340清管球前压力(天津站压力) 由0.7MPa开始突然下降，说明出现了卡阻现象。1346站前管道发出撞击声，表明清管球通过了第一个卡阻部位。随后清管球前压力由0.537 MPa再次出现急速下降现象倒1359天津站压力降为0.092MPa，表明清管球又出现了卡阻。天津站支线进天津站拐了一个弯，在站围墙内外各有一个弯头。根据天津站压力和撞击声的来源，我们判断出现第一次卡阻在站外弯头处，由于出现了卡阻现

9、象，使天津站压力突然下降，p不断升高。当p升高到能克服清管球与管道的摩擦阻力时，清管球被突然冲开，并在站内弯头处再次被卡住(站外弯头与站内弯头两者距离较短)。在1500至1600之间，曾多次提高清管球后压，但均无济于事。经分析出现卡阻的原因可能是：清管作业在接近尾声时，沉积的污物增多，在经过弯头处增加了阻力；热煨弯头在制造中存在误差(如椭圆度超标等)。为此，我们决定采用反吹方法，迫使清管球退出卡阻位置，具体操作如下：首先，在1600左右，打开越站阀，使下游气反输，清管球前压力由 0.072 MPa提高到 0.690MPa。其次，打开京福阀室的放散阀，使清管球的后压由0.90MPa降至0.35M

10、Pa(此时清管球前压力为0.69MPa)，p0.35MPa，此时管道处于反向清管。最后，在1748关闭京福阀室放散阀，提高永清站流量，进行正向清管，使清管球后压由 0.35MPa升至1.5MPa。天津站压力开始升高，升至0.995MPa，说明清管球在运行，到1912清管球到收球筒，清管作业顺利结束。清管球是根据油气田各种石油、天然气管线、城市煤气等管线实际需要而研制开发的清扫设备。其任务是对管线内的固态、液态杂物进行清除。 多年以来，清管球被广泛应用于各类管线的清除作业中，实践证明，在管线清扫中其效果非常好。 采用材料为耐腐蚀的氯丁橡胶制成的。分空心球和实心球两种，DN50mm133mm的清管

11、球为实心球，DN145mm1016mm为空心球，壁厚在20mm150mm之间。 空心球壁厚为输气管内径的十分之一，空心球上装有气嘴，空心球内充水使用。在冬季，球内应充注防冻剂的水溶液（如甘醇），以防止冻结。 清管球在管道内运行时要求具有一定的密封性，因此要求球外径大于输气管内径。球外径与管内径之差称做过盈量，其过盈量在球未充水时为管内径的2，冲水时为3-5，使球能紧贴管壁不致漏气和漏液。 清管球的主要用途是清除管内积液和分隔介质，清除块状物体的效果较差。它不能定向携带检测仪器，也不能作为它们的牵引工具。 实心清管球规格：5054606672788082909398100103106108112115125128133 空心清管球规格：1451501541571591651682102172192652733153253303503553753773924064264344505085255295506106206306607107207308201016