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天然气管道用清管球清理管道的分析

 

管道封堵气囊,堵水气囊,试漏胶囊

点击进入清管球产品页面

   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。为了确保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6~7h,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/T0=Zpq/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p<1.2MPa,Z=1.0;
   p——清管球后的绝对压力,MPa;
   q——清管作业时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:T=T0,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20×104m3/d,则q0=8 333m3/h。代入式(2)得,p=0.77MPa。

  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Δp可利用“组合圆筒”原理按下式计算确定:
式中:Δp——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;
   β——清管球的相对过盈量,过盈量与半径的比值;β=8/207=0.038 6;
   μ1——橡胶球的泊松比,0.48。

  经计算得出Δp=0.05MPa。考虑污物的阻力,确定清管球的前后压差Δp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。

  L=4p0TV0Z/(πd2pT0) (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

  L=0.743V0/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8∶00,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。8∶08开始清管作业时,为了克服清管球与管道的摩擦力,使Δp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11∶30开始加大流量提高清管球前后的压差。从11∶30开始,Δp缓慢升高至0.154MPa。


表l 清管球运行状况

时刻
清管球后压力/MPa
清管球前压力/MPa
压差Δp/MPa
备  注
8∶00
(永清站)
0.465
(天津站)
0.462
0.003
无清管球时
8∶08
0.561
0.500
0.061
清管球发出
8∶25
0.601
0.530
0.071
 
9∶00
0.543
0.500
0.043
 
9∶40
0.579
0.550
0.029
 
9∶55
0.570
0.528
0.042
清管球通过赵家楼阀室
10∶30
0.611
0.533
0.078
 
10∶55
0.669
0.600
0.069
 
11∶10
0.676
0.613
0.063
 
11∶30
0.701
0.636
0.065
通知永清站加大流量
11∶37
0.710
0.639
0.071
 
12∶00
0.721
0.647
0.074
清管球通过王庆坨阀室
12∶25
0.780
0.67
0.110
 
12∶57
0.806
0.679
0.127
清管球通过京福阀室
13∶30
0.841
0.691
0.150
 
13∶13
0.845
0.691
0.154
清管球通过电厂
13∶40
0.895
0.700
(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。
13∶46
0.900
0.537
(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。
13∶59
0.920
0.092
0.828
 
14∶30
0.950
0.08
0.870
 
15∶00
0.970
0.076
0.894
 
16∶00
0.960
0.072
0.888
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。
16∶30
0.900
0.246
0.654
 
17∶00
0.350
0.690
-0.350
 
17∶48
1.500
0.784
0.716
关闭京福阀室放散阀
19∶12
1.500
0.995
0.505
清管球到达天津站收球筒

 (3)13∶40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。13∶46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13∶59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,由于出现了卡阻现象,使天津站压力突然下降,Δp不断升高。当Δp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15∶00至16∶00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:①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;②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16∶00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0.35MPa(此时清管球前压力为0.69MPa),Δp=-0.35MPa,此时管道处于反向清管。最后,在17∶48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19∶12清管球到收球筒,清管作业顺利结束。

点击次数:  更新时间:2020-12-05 09:48:32  【打印此页】  【关闭】
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