天然气管道清管技术介绍

天然气管道清管技术介绍

朱轶

辽河油田燃气集团公司  110000 身份证号：21040219820522413X

摘要：本文主要介绍了天然气清管技术的目的、清管所需设备以及在清管过程中常见的故障及解决故障的方案，以确保清管过程安全、稳定。

关键词：天然气 清管 方案 安全

一、清管的目的

清管是管道运行过程中的一项重要工作。清管的作用主要在于：1、清除施工时混入的液体、固体及遗留的工具，使管道内壁避免电解质的腐蚀，降低硫化氢、二氧化碳等对管道的腐蚀；2、改善管道内壁的光洁度，减少摩阻损失，增加管道的通过性，提高管道的输送效率；3、清除输气管道内部积存的硫化铁等腐蚀物；4、保证所输送的介质不受污染，确保洁净；5、清管操作是管道内检测的先决条件。

二、清管设备介绍

清管设备主要包括：清管器收发装置、清管器、管道探测器及清管器通过指示器等4部分组成。

1、清管器收发装置

清管器收发装置包括收发筒及快开关盲板、工艺管线、阀门等设备组成。快开关盲板是收、发球筒的关键部件，清管器的装入、取出和密封都是由快速开关盲板实现。盲板通过一个水平短节与筒体连接。快速开关盲板由盲板盖、压圈、开闭机构、法兰、密封环、保安螺栓、保安弯板、防松楔块、锁环等组成。

2、清管器

清管器的种类主要包括清管球和皮碗清管器等。

（1）清管球

清管球由橡胶制成，中空，壁厚为30至50mm，球上有一个可以密封的注水排气孔。为了保证清管球的可靠性，用整体成型的方式制造。注水口的金属部分与橡胶的结合必须紧密，确保在橡胶受力变形时金属部分不脱落。注水孔有加压用的单向阀，用于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，清管球的制造过盈量为2%至5%。

清管球的变形能力最好，可在管道内作任意方向转动，很容易越过块状物体的障碍及管道变形部分，清管球和管道的密封接触面窄，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。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其中的空气排净，保证注水口的严密性。否则，清管球进入压力管道后的过盈量是无法保持的。

（2）皮碗清管器

皮碗清管器由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，保持着固定的方向，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。

清管器在皮碗不超过允许变形的状况下，应能够通过管道上曲率最小的弯头和最大的管道变形，为保证清管器通过大口径支管三通，前后两节皮碗的间隔应有一个最短的限度。

3、清管器通过指示器

在发球筒出口后管线上，或收球筒进口前的管线上，安装有清管器通过指示器，帮助操作人员及时了解清管作业时，清管器是否离开发球筒或进入收球筒，以便顺利开展工作。收发清管器信号指示器是收发清管器必不可少的设备。目前长输管道上用的信号指示器常见的有以下几种。

（1）机械式通过指示器

机械式通过指示器种类很多，其原理都是利用一根顶杆或摆锤来触发信号。

（2）顶杆触点式清管器指示器

顶杆触点式清管器指示器由两部分组成：一是触点或信号发生器，二是信号指示器。触点式信号发生器由上下阀门、本体、顶杆、触杆、弹簧、接线柱等主要部件组成。

4、清管器探测仪器

为了掌握清管器在管道中的运行情况，以及遇阻或损坏时能迅速找到它的位置，清管器应配备一套探测定位仪器。这套仪器包括从管内向外界发出信号的清管器信号发射机，把清管区间划分若干小段的清管器，通过指示仪和沿线寻找清管器的清管器信号接收机。现在应用较广的是一种电子探测仪器，这种仪器的发射机发出的信号为超低频交变电磁场，它可以穿越钢管的屏蔽传播出来。发射机的发射圈密封在高度防震的尼龙套中，为尽量避免导磁金属的屏蔽，发射机连接在清管器尾端，由末端皮碗与夹板保证它在运行中不致遭到管壁的碰撞。发射机的另一端是一个钢制电源壳，内装可以充电的镍镉电池，此端可放在清管器筒体内以利缩短发射机的伸出长度，发射机的连续工作时间可达50～150h。

信号接收机和通过指示仪可在一定范围内接收到发射机的信号，并把它转换成声光显示，接收机的有效探测深度为6m，通过指示仪为2m。接收机配有耳机以便步行操作，通过指示仪有一对接收线圈，布置的最大间距为30m，可避免清管器高速通过时漏报。

三、清管器运行故障及处理

1、球与管壁密封不严而引起球停止运行

橡胶清管球因质地较软，球下可碾进管内硬物（如石块）而在管线低凹部或弯头处把球垫起，使球与管壁间出现缝隙而漏气，造成球停止运行。处理办法：

（1）发第二个球顶走第一个球。第二个球的质量要好，球径过盈量较第一个球略大。

（2）增大球后进气量，提高推球压力。

（3）排放球前天然气，增大推球压差引球，使球启动运行。

（4）将（2）、（3）两法同时使用。

一般情况下，（1）法最好，（2）法次之，（3）和（4）法尽量不用。

2、球破裂

当清管球制作质量差，清管段焊口内侧太粗糙，或因输气管线球阀未全开时，可能将球刮破或削去一部分。

处理方法：检查和判断球破原因，排除故障后，常采用再发一个球推顶破球运行。

3、球推力不足

当输气管线内污水污物太多、球在高差较大的山坡上运行、球前静液柱压头和摩擦阻力损失之和等于推球压差时，球将不能推走污水而停止运行。此时可根据计算球的位置及管线高差图分析，当推球压力不断上升，推球压差增大，且计算所得球的位置又在高坡下时，可判断为推力不足。

处理方法：一般采取增大进气量；提高推球压力。若球后压力升高到管线允许工作压力时，球仍不能运行，则可采取球前排气，增大推球压差，直到翻过高坡为止。

4、卡球

当球后压力持续上升，球前压力下降，推球压差已高于管线最大高差的静水压头1.2～1.6倍以上时球仍不运行，则球可能因管线变形或石块泥沙淤积堵塞而被卡。

处理方法：

（1）准确判断清管球所在位置，关闭球前阀门（在关闭阀前憋气），阀后持续放气降压。待阀前压力憋到一定值（不能超过管道允许强度极限），打开阀门，清管器会在强大压差作用下向前冲出。注意关闭的阀门离清管器不能太近，开关阀门速度要快，防止清管器碰撞阀门。

（2）采取增大进气量，提高推球压力，排放球前天然气引球解卡。在用此法解卡时，要注意球后升压和球前放空都不能猛升猛放，避免球解卡时瞬时速度较快而产生很大的冲力，引起设备和管线振动。

（3）若此法不能解卡，则只能球后放空，球前停止输气，使球反向运行，再正向运行。

（4）若堵塞物太多或管线变形较严重，球正向运行到原卡球处仍然被卡，则应将管线放空，根据容积法所计算的球位置，割开管线，清除堵塞的石块污物或更换变形的管段。

结束语

通过应用天然气管道清管技术，可以有效了解管道运行状态，排查安全隐患，为管道检测铺平道路，实现管线安全、平稳、稳定运行。

参考文献

【1】天然气管道输送技术