1、1,输气管道清管工艺,2,第一章 清管目的,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。,3,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
2、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；,第一章 清管目的,4,（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
3、干净；,第一章 清管目的,5, 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。,第一章 清管目的,6,第二章 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。
4、清管球 皮碗清管器 泡沫塑料清管器 智能清管器,7,一 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3050 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。,8,一 清管球,9,2.工作原理清管球的制造过盈量为25，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45，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。,一 清管球,10,3.密封条件清管球的密
5、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。,一 清管球,11,4.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。清管球的主要用途是清除管道积液和分隔介质，清除块状物体的效果较差。,一 清管球,12,二 皮碗清管器,皮碗清管器有一个刚性骨架和前后两节或
6、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 14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。,13,还有一种直板清管器，即用直板代替皮碗，其它均与皮碗清管器相同。皮碗和直板亦可组合使用，清管效果非常好。如下图所示。,二 皮碗清管器,14,三 泡沫塑料清管器,泡沫塑料清管器是表面涂有
7、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。泡沫塑料清管器的过盈量一般为25mm。,15,三 泡沫塑料清管器,16,三 泡沫塑料清管器,17,18,第三章 收、发球装置及工艺,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
8、的需要，一般不应小于筒径的 34 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。,第三章 收、发球装置及工艺,20,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。,第三章 收、发球装置及工艺,21,下面以陕京输气
9、管道神池清管站为例，介绍一下清管流程。 1. 正常流程：大黑庄阀室来气40#阀门北曹村阀室 2. 发球流程：检查收球筒阀门及压力表，确认现场具备发球条件。关闭TEG，用柴油发电机给现场设备供电；依次全开12#、31#、32#、33#、34#、22#阀，检查确认无漏；关闭40#；全开27#放空总阀和24#放空阀，确认发球筒压力为零；全开25#平衡阀；打开发球筒快开盲板上的安全销，确认筒内无压后打开快开盲板，将清管球送入发球筒大小头处压紧；关闭快开盲板，安装好安全销；关闭24#放空阀；全开23#阀，平衡筒内压力；全开21#阀；全关25#平衡阀；关闭22#阀；确认清管器发出后，全开22#阀，全关21
10、#、23#阀；打开24#阀放空至压力为零，检查21#阀确认已关闭不漏气，打开快开盲板，确认清管器已发出；记录清管器启动压力、管线压力及发出时间；通知收球组人员清管器已发出，并向调度汇报。 3. 收球流程：检查收球筒阀门及压力表，确认现场具备收球条件。上游发球后，倒旁通流程，打开12#、31#、33#、34#、22#阀，关闭40#阀，全开放空27#总阀，关闭收球筒16#放空阀。清管器经过最后一个阀室检测点，进入收球流程。缓慢打开15#，筒内压力平衡后，全开13#、11#，关闭12#阀，根据排污量随时开18#、19#排污阀，清管球进入收球筒后，开12#阀，关11#、15#、13#阀，开16#阀放空
11、，关闭18#、19#排污阀，开17#阀注水，开18#、19#排污阀，排污，打开快开盲板，取出清管器，收球筒清污、保养，关闭快开盲板，关闭16#、17#、18#、19#阀，完毕后向调度汇报。,第三章 收、发球装置及工艺,22,第三章 收、发球装置及工艺,23,第四章 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进石块，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与速度和实际情况不符合且输气压差不增大时，可判断是球漏气。 处理办法： （1）发放第二
12、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 。总之，在处理球漏气时，以（1）法最好，一般情况下都应使用，（2）法次之，（3）、（4）法尽量不用。,24,2 、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。,第四章 清管球运行故障及处理,25,3、卡球 清管球在行进中遇到较大物体或因管道变形而卡
13、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。,第四章 清管球运行故障及处理,26,第五章 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
14、力、温度和压缩因子。 预测清管器到达各观测监停点的时间：,27,（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；清管器运行速度，km/h 。 若输气流量不可计算：式中：t运行距离的实际时间，s；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3.55m/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。,第五章 清管的几项工艺参数,28,（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
15、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。 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
16、。,第五章 清管的几项工艺参数,29,（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。,第五章 清管的几项工艺参数,30,第六章 清管作业程序及安排,1.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
17、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）。,31,2.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
18、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。,第六章 清管作业程序及安排,32,3.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。,第六章 清管作业程序及安排,33,4.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）
19、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。,第六章 清管作业程序及安排,34,4.清管作业的安全措施 严格执行管道输气生产的安全操作规程
20、。 设置专职安全监督员，检查各项安全措施的执行情况。 建立健全的检测设备操作规程，严格按操作规程操作。 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。 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。 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。 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。 重视硫化铁粉末与轻烃问题。在收球工作中采取湿式收球，同时加强可燃气体监测工作，扩大安全距离
21、，200米范围内禁止所有火源，并准备足量消防水源。 作业时必须小心发生卡球现象，及时处理，同时备用一定数量的清管器，在紧急情况下使用。 注意控制球速，收球筒要提前放置缓冲橡胶球，防止检测器和模拟检测器冲击收球筒快开盲板。,第六章 清管作业程序及安排,35,5.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。,第六章 清管作业程序及安排,36,第七章 管道检测,1.检测目的及意义管道检测的主要目的是预测管道上的异常点，减少事故的发生。国
22、外从六十年代起发展这项技术，至今已有三十多年的历史。随着科学技术的发展和各国对环境保护的不断重视，一些国家还专门制定法规，强制管道运营部门必须对现役管线进行定期检测。国外许多管理严格的管道管理公司，利用管道检测设备对管道进行“基线”检测，从管道刚一建成的管道施工资料到每次管道检测数据记录结果，形成了一套完整的管道技术状况档案。通过观察分析重点修整，不但可以节省由于盲目管道开挖大修造成的资金浪费，也有效地预防了事故的发生，提高管道完整性管理的水平。,37,2.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
23、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。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。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
24、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。,第七章 管道检测,38,3.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。
25、E.运行管段如有斜接存在，则其角度不得大于15。,第七章 管道检测,39,4.检测器的调试和跟踪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。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。,第七章 管道检测,40,5.球速和检测气量的控制 检测器运行期间的最佳流量按下式计算：Q流量（Km3/d ） 运行速度（m/s）F 管道内径横截面积（m2） 平均工作压力 （Mpa）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35m/s的最佳速度运行，并保持稳定。,第七章 管道检测,41,培训结束,谢谢,
