摘 要

清管站的功能就是收發清管器。長輸管道的清管作業有投產前清管和正常運行期間清管。投產前清管的主要目的是清除管道內雜質，主要包括施工期間的泥土、焊渣、水等。正常運行期間的清管是指管道運行一段時間后，由于氣體內含有一定的雜質積存在管線內，使管輸效率下降，對管線造成腐蝕等，因此需要對管線進行清管。

 清管站的功能就是收發清管器。長輸管道的清管作業有投產前清管和正常運行期間清管。投產前清管的主要目的是清除管道內雜質，主要包括施工期間的泥土、焊渣、水等。正常運行期間的清管是指管道運行一段時間后，由于氣體內含有一定的雜質積存在管線內，使管輸效率下降，對管線造成腐蝕等，因此需要對管線進行清管。常見清管站工藝流程圖，如圖3-1所示。

輸氣管線所用的清管器主要有橡膠清管球和橡膠皮碗清管器。

清管器在輸氣管內形成一閉活塞，它在天然氣壓差的推動下沿管壁運行，以清除和推送管內污物，這個過程稱為通球清管。無論使用橡膠清管球還是橡膠皮碗清管器，它們在管內的運行情況、操作步驟及計算方法都基本相同。

（1）清管球在管內的運行速度主要取決于管內摩阻大小（污物與摩擦阻力）、輸入與輸出氣量的平衡情況以及管線經過地帶、地形等因素。球在管內運行時，可能時而加速，時而減速，有時甚至暫停后再啟動運行。

（2）在管內污水較少和清管球的漏氣量不大的情況下，球速接近于按輸氣量和起終點平均壓力計算的氣體流速，推球壓差比較穩定，也不隨地形高差變化而變化。這是因為污水較小時，球的運行阻力變化不大，球運行壓差較小，球速與天然氣流速大體相同。

（3）清管球在推送較多污水的管段內運行時，推球壓差和球速變化較大，并與地形高差變化基本吻合，即上坡減速，甚至停頓等候增壓，下坡速度加快，這是因為推球壓差是根據地形變化自動平衡的。

一、清管的工藝參數

為了掌握清管作業的情況，分析遇到的問題，經常需要了解清管器的過盈量、運行距離和速度、清管壓差、放空量和排污量等參數。

1．清管球過盈量

清管球過盈量的計算如下：

式中　D₁——清管球外徑；

D₂——管線內徑。

2．清管器運行距離和速度

密封良好，沒有泄流孔的清管器的運行距離為：

式中　L——清管器的運行距離，m；

Q_n——發球后的累計進氣量，m³；

D——輸氣管內徑，m；

p_n、T_n——標準條件下的壓力、溫度；

p、T、Z——清管球后管段內天然氣平均壓力、溫度和壓縮系數。

在實際操作中，每隔15～30min計算一次進氣量及壓力，將各次氣量累計，應用上式即可求得清管球的運行距離。

清管器的運行速度v=L/t（t為清管器發出以后的時間）。

預測清管器到達各觀察監聽點的時間為：

3．清管壓差

正常輸氣下通球時，必須正確估計最大推球壓差，在不影響天然氣輸送情況下，可調整輸氣壓力和平衡氣量。

影響最大推球壓差的因素很多，如在清管器爬坡時推舉水柱的力；球與管壁的摩擦阻力；氣流、水流與管壁的摩擦力；由于爬坡或臟物卡球；清管球停止運行時再次啟動克服的慣性力等。在這些因素中，起主要作用的就是清管球前水柱的靜壓力及污水與管壁的摩擦阻力。因此，通球前應根據高差、污水情況和目前輸氣壓差，與理論計算壓差相比較以及過去的清管實踐資料進行綜合分析，估計通球所需的最大推球壓差。

4．放空量

當高速、大量排放天然氣時，管端壓力p≥84kPa時，則天然氣經過放噴管線開口端呈臨界流動狀態，此時可根據下式計算放空量：

式中　p——距放空口4倍管內徑處測得的壓力，MPa；

D——放空管出口端內徑，mm；

G——天然氣相對密度。

5．排污量

清管排污量可直接從排污池容積標尺上讀出，如無排污池，可根據排污口水平噴射時的射流軌跡求排污量，由能量守恒和孔口出流的原理估算，得：

式中　W——排污量，t；

D——排污管內徑，m；

x——排污口至流束落地點的水平距離，m；

y——排污口至流束落地點的垂直距離，m；

T——排污時間；

ρ——污水密度，t/m³。

二、清管站的發送與接收

1．清管站的發送

1）清管器發送前的準備和要求

（1）清管前對站場設備、管道狀況進行全面檢查。

（2）根據管道實際狀況，確定選擇清管器的過盈量。

（3）全面掌握清管方案，做好工藝操作及清管前的準備工作。

（4）檢查清管器皮碗安裝螺釘是否緊固。

（5）測量皮碗直徑及厚度。

（6）檢查發射機安裝是否緊固；連接搭片是否緊固。

（7）檢查清管器發出筒上壓力表是否合適、完好。

（8）清管器通過指示器是否靈活好用，且已復位。

（9）準備好專用扳手、活扳手、黃油、密封脂、快開盲板密封圈和清管器送入拉出桿等材料和工具。

2）發送清管器流程（圖3-2）

（1）清管器發送前，閥1、閥2、閥3、閥5為關閉，閥4為打開。

（2）打開清管器發送筒（以下簡稱發送筒）的放空閥3。

（3）確認發送筒內壓力為零后，打開快開盲板。

（4）將清管器送至發送筒底部偏心大小頭處，并將清管器在大小頭處塞實。

（5）關好快開盲板。

（6）關閉放空閥3。

（7）打開發送筒平衡閥5。

（8）緩慢打開發送筒進氣閥2。

（9）待閥1上、下游壓力平衡后，關閉閥5、閥2。

（10）打開發送筒出口閥1。

（11）緩慢打開閥2，關閉出站閥4，將清管器發出。

（12）觀察清管器通過指示器YS，確認清管器發出后，打開出站閥4，關閉閥2、閥1。

（13）打開放空閥3，觀察發送筒上壓力表PI，待發送筒內壓力為零后，打開快開盲板，觀察清管器已發出后，關好快開盲板。

（14）關閉放空閥3。

（15）如清管器沒有發出，重復發送清管器操作。

（16）做好發送清管器時間、啟動壓力等記錄。

3）發送清管器安全注意事項

（1）按操作規程開、關快開盲板；

（2）發送筒的快開盲板正面和內側面不得站人；

（3）清管器應送至發送筒的喉部即偏心大小頭處；

（4）確認清管器發送筒出口閥1全開到位。

2．清管器的接收

1）清管器接收前的準備和要求

（1）準備好需用的各種專用工具和材料。

（2）檢查清管器接收筒（簡稱接收筒）上壓力表是否合適、完好。

（3）清管器通過指示器是否靈活好用，且已復位。

（4）打開接收筒放空閥進行放空。

（5）待筒內壓力為零后，打開快開盲板。

（6）將一清管器防撞球（清管球）放入接收筒內。

（7）關好快開盲板。

2）接收清管器流程（圖3-3）

（1）接收清管器前，閥1、閥2、閥3、閥5、閥6為關閉，閥4為打開。

（2）根據清管器的運行計算數據和監測情況，在清管器到站之前，將流程切換為清管器接收流程。

（3）打開閥2。

（4）待閥1上、下游壓力平衡后，打開閥1。

（5）關閉閥4。

（6）間歇打開放空閥3進行排污，如沒有粉塵排出應立即關閉。

（7）間歇打開排污閥5和閥6進行排污，如無液體或污物排出應立即關閉。

（8）觀察清管器通過站內指示器YS，確認清管器進入接收筒后，打開閥4。

（9）關閉閥1和閥2。

（10）打開放空閥3，觀察壓力表PI。

（11）待接收筒內壓力為零后，從接收筒上的注水口向筒內注入適量清水。

（12）打開快開盲板，根據實際情況決定是否再向筒內澆入適量清水，以防止硫化鐵自燃和粉塵飛揚。

（13）取出清管器，清洗接收筒和快開盲板。

（14）關好快開盲板。

（15）關閉放空閥3，恢復站內、外清管器通過指示器的原始狀態。

（16）清掃場地，填寫記錄、匯報。

3）接收清管器操作、安全和環保注意事項

（1）按操作規程正確開、關快開盲板。

（2）確認清管器接收筒進口閥是否全開到位。

（3）開啟放空閥和排污閥時動作應緩慢。

（4）清管器接收筒的快開盲板正面和內側面不得站人。

（5）從清管器接收筒排除的污物應挖坑深埋，避免對環境造成污染。

本文摘自石油工業出版社《輸氣管道運行維修技術》（馮春艷,徐秀澎,趙璇,賽維鈺,羅彩霞）