低输量管道清管器运行速度控制方法及建议

输气管道在投产初期或运营期因用户需求量波动，普遍存在输气量低于设计输气量的情况，导致清管器运行速度无法达到规定范围，从而影响清管效果，甚至发生清管器卡堵等安全事故。以泰青威管道为例，分析多轮次清管内检测作业中管道运行工况与清管参数特性，提出适用于低输量工况的清管器运行速度控制方法及建议。通过三段式压力梯度调节、平均压力与输气量协同调节、充分利用枢纽站调节，优化清管器跟踪监听策略与技巧，可有效调节清管器运行速度，使其在管道内平稳运行并达到规范的清管内检测速度要求。研究成果可为低输量管道清管作业提供借鉴，保障管道清管安全。（图6，表3，参28）     

天然气管道清管器自激振动模型及影响规律

在清管器前端所聚集的杂质和管道内壁摩擦力的共同作用下,清管器皮碗会发生较大振动,甚至发生变形,从而降低清管作业的有效性。基于LuGre模型和Stribeck曲线,描述了清管器皮碗与管道内壁间摩擦力的非线性变化规律,通过合理约束清管器皮碗径向的自由度,建立了由集中质量弹性微元体表征的清管器自激振动模型。采用Matlab仿真软件,对DN200管道皮碗清管器不同工况下的自激振动规律进行分析,结果表明:随着过盈量增加,皮碗清管器的振幅随之增加;随着运行速度增加,皮碗清管器振幅先增加后降低。建立的天然气管道清管器自激振动模型,为合理选择皮碗清管器过盈量和清管运行速度提供了依据,可有效提高天然气管道清管作业的安全性与有效性。     

川气东送管道干线清管实践

目前天然气长输管道清管作业尚未形成统一的标准、规范,在清管器选型、清管器参数确定、速度控制等方面均无明确规定。对川气东送管道清管作业工况进行分析,从设备选型、参数确定、收球流程调整、清管器的监听、速度预测等方面入手,开展了大口径管道清管研究实践。可采用聚氨酯泡沫清管器和皮碗清管器相结合的清管方式,其中皮碗清管的过盈量为主要管道壁厚段的3%,聚氨酯泡沫清管器为5%。通过调整收球流程,控制收球速度,选择在阀室以及进出站对清管器进行监听。作业前通过SPS模拟清管器运行速度,与实际相差约为5%,除发球和收球阶段外,皮碗清管器和泡沫清管器运行速度相差不大。通过掌握管道内部特点,清除管道内杂质,提高管道运行效率,检验管道通过能力,为后续的内检测工作奠定基础。总结了相关经验并提出了改进建议,可为以后大口径管道清管提供借鉴。     

基于文丘里原理的天然气管道吹扫清管器设计

针对粉尘和杂质较多的天然气管道在清管过程中,常规机械清管器出现的皮碗及刷毛磨损变形严重、清管效率低下等问题,基于文丘里原理,提出一种新型清管器设计方案,将具有该原理特性的管路与清管器骨架结构设计融为一体,同时设计了相应的导向支撑板、密封驱动皮碗及前端吹扫喷头等重要零部件。借助计算流体动力学方法对所设计的清管器的清管效果进行了仿真分析,结果表明:该清管器利用文丘里原理可对两皮碗之间管段内的杂质进行有效吹扫和抽吸,通过前端吹扫喷头喷出的高速射流可以在清管器前方形成全覆盖的柱状吹扫区域,吹扫速度可以吹扫和携带颗粒直径在2.5 mm以内的粉尘及杂质,具有良好的清管效果。通过该设计方案的实施,对于提高中国非常规清管器的研发和设计技术水平,促进在役天然气管道清管效能的提高,丰富清管手段的多样化具有重要的现实意义。(图11,表1,参20)     

大落差天然气管道安全清管工艺条件

大落差地区的天然气管道清管时,受地形起伏和管道积液量的影响,清管器的运行速度容易发生剧烈波动;清管器与管道在弯头处碰撞,形成冲击载荷,威胁管道运行安全。以中缅天然气管道龙陵输气站至保山输气站大落差管段为例,基于管道仿真技术,分析清管器最大运行速度与管道压力、输量、积液量之间的关系,指出积液量是影响清管器最大运行速度的主导因素;确定管道应力不超过管材许用应力条件下的清管器最大允许运行速度,以及与之相对应的最大允许积液量;将积液量与管道输量、两端压差关联,提出由管道输量和压差所表征的管道安全清管工艺条件,为判断大落差天然气管道安全清管条件提供了可靠、实用的方法。     

长输天然气管道在地形起伏山区地段的清管

长输天然气管道在地形起伏山区地段清管时,必须考虑高程差引起的重力位能变化对水力计算的影响,以及管道中积水注静压阻力对清管器运行速度的影响。依据长输天然气管道清管作业规程SY/T6383-1999,结合榆济管道汾阳-武乡段清管作业实际,针对5次清管作业清管器的运行速度和运行区间的压差进行统计分析,总结了管道积水静压阻力、地形起伏山区诱发段塞流和强烈段塞流对清管作业的影响。通过建立数学模型,简化了积水静压阻力计算公式,建立了分段积水注长度和高程差与积水静压阻力的函数关系式。指出了长输天然气管道在不停输状态下利用清管器对大口径、高压力的北方山区管道进行清管作业的注意事项。     

起伏地形对宝汉天然气管道生产运行的影响

为了研究天然气管道在地形起伏地区的生产运行状态,以陕西省宝鸡-汉中天然气管道为例,结合实际生产情况,分析了起伏地形对天然气管道输量,以及积水静压阻力和段塞流对清管作业的影响;简化了积水静压阻力的计算公式,建立了分段积水柱长度和高程差与积水静压阻力的函数关系式。研究表明:起伏地形对天然气管道输气能力影响明显,未考虑高程差的输量普遍大于考虑高程差因素计算出的输量;起伏地形引发的天然气管道积水静压阻力和段塞流,影响清管器的运行速度和对清管器通过声音的监听;积水静压阻力足够大时,甚至可以击破清管器;通过积水静压阻力计算公式,可以精确确定清管器前后压差,为宝汉天然气管道清管作业提供理论指导。     

天然气管道内涂层失效因素及安全评价

为了提高天然气管道内涂层安全评价的科学性和合理性,通过开展内涂层性能实验研究,并结合天然气管道内涂层实际服役调查情况,利用鱼骨图分析了影响内涂层安全性的因素,建立了天然气管道内涂层评价指标体系,提出基于模糊层次分析法的天然气管道内涂层安全评价方法,并使用该方法对某临海天然气管道内涂层进行安全评价,结果表明:利用新指标体系的模糊层次分析法,能够有效评价天然气管道内涂层的安全现状,可以解决内涂层评价的复杂性、不确定性及多层次性难题,为天然气管道内涂层的安全评价提供了更加科学的思路。     

济淄天然气管道清管收球速度的控制

为合理控制济淄天然气管道清管过程中的收球速度，基于清管器运行速度的准确计算，分别采用二次收球和调整收球流量的方法控制收球速度，规避清管器撞击盲板的风险。根据SY／T5922—2003《天然气管道运行规范》，将清管器运行速度视为与天然气流速相同，推导出了运行速度测算公式，利用该公式测算出的理论值与实际值的最大相对误差不超过6％。通过对济淄管道16次清管作业的收球数据进行总结分析，结果表明：清管器质量越大，收球流量越大，接收到清管器的位置距离收球筒盲板越近，清管器撞击盲板的风险越大。研究成果和实践经验可为清管器速度控制提供依据。（图3，表2，参6）。     

天然气管道速度可控清管器的设计

为解决我国长输天然气管道清管过程中清管器速度过快或不稳定带来的一系列问题,对清管器的速度控制技术进行了研究。结合清管器的清管原理,提出了清管器速度控制方案,进行了速度可控清管器的结构设计,主要由普通清管器、电子仓、信息轮、电机仓、直流伺服电机、转阀、旁通壳体电机仓等零部件组成。分析了该清管器的工作过程,认为其在管道内的速度可以控制在预定范围内,但机械结构优化,旁通孔计算以及清管器在管道内运行时可压缩流体的数值模拟等技术问题仍需深入探索。     

沥青防腐层龟裂原因分析

沥青玻璃布防腐层是传统的行之有效的防腐结构，广泛应用于油气管道防腐，但防腐层处于过高的环境温度下，会大大降低其使用寿命。中洛线濮阳首站出站管段防腐层，投用不足３ａ，便发生大面积龟裂现象，经现场观察和东线各站抽样分析化验对比，并查阅施工时的质量检验记录，证明濮阳出站段防腐层过早老化龟裂的首要历史防防腐层长期在较高温度条件下使用，其次是在沉管过程中管道热变形的影响，建议改性沥青的使用温度控制在６０℃以     

DCVG＋CIPS技术在净化油长输管道外检测中的应用

净化油长输管道不存在由输送介质引起的内腐蚀,其外防腐层及阴极保护状态是决定管道能否长期安全运行的关键。利用直流电位梯度法（DCVG）和密间距管地电位测试法（CIPS）对东营一黄岛输油管道外防腐完整性进行检测评价。结果表明：DCVG＋CIPS综合测量技术可用于确定管道外防腐层的破损位置、大小、严重程度及腐蚀活性,同时可消除土壤IR降的影响,能够较好地评价管道阴极保护的真实水平。提出了管道外防腐层修复与阴极保护调整方案,为管道的维护、维修与监控提供科学依据。     

输气管道采用内壁覆盖层时的工艺设计问题

输气管道采用内壁覆盖层后，不但可以减少内腐蚀，还可使管道的粗糙度下降。讨论了输气管道工艺计算中内壁粗糙度的取值问题。从设计计算角度分析了输气管道采用内壁覆盖层后对水力摩阻、站间起点压力及压缩机需用功率的影响，并以出川输气管道为例，指出在管道采用内壁覆盖层后，输气能力增加５％以上，首站出站压力可降低４．６％，提高了输气管道的经济效益。     

直径355.6 mm管道复合耐磨皮碗结构设计及密封性能

为了减少某些特殊工况下,清管器和检测器皮碗在清管和检测过程中产生的皮碗偏磨现象。深入分析了导致皮碗出现偏磨的原因,提出一种适用于直径355.6 mm油气管道的复合耐磨皮碗结构设计方案。利用有限元模拟仿真分析方法验证了复合耐磨皮碗结构在不同管道壁厚下的适应能力和密封性能。结果表明:复合皮碗结构与不同壁厚管道的接触过程中,在保证固有密封性能的条件下,皮碗外边缘上的万向滚珠可以有效减少皮碗唇边与管壁之间的接触面积,分担皮碗唇边所受的正压力和接触应力。说明该复合耐磨皮碗结构设计方案具有可行性,可以有效减缓皮碗唇边磨损,减少皮碗偏磨现象的产生。该复合耐磨皮碗结构设计和密封性能的分析验证,对于丰富中国清管器和检测器用皮碗设计理念,完善清管器和检测器结构设计具有重要意义。     

鲁宁输油管道沥青防腐层的老化及评价

输油管道防腐层质量的好坏，直接影响阴极保护效果和管道的使用寿命，对已安全运行１７年之久的鲁宁输油管道，就投产以来管道防腐层检补漏数据和阴极保护参数的变化进行了统计分析，又根据该管道防腐层绝缘电阻率测试和管道内检测及挖坑验证结果，对防腐层的质量进行了详细、客观和科学地分析论证，认为鲁宁输油管道防腐层质量明显下降，必须进行大修，而且提出每年安排大修３０￣４０ｋｍ，以保证防腐层大修期形成良性循环的建议。     

天然气管道的减阻与天然气减阻剂

依据流体管道的流动规律和减阻增输机理,指出天然气管道的减阻原理是抑制贴壁薄层(厚度等于粗糙度)内的气体脉动。认为管壁内涂、壁面薄液膜、凝析液中注入液体减阻剂和在管道内壁上吸附气体减阻剂是天然气管道有效的减阻方法。研究结果表明,气体减阻剂应是一种具有极性端和非极性长链的分子聚合物或化合物。     

关于防腐大修的讨论与建议

地长输油气管道的防腐绝缘层大修理是延长管道运营寿命的必要措施。介绍了秦皇岛输油公司所辖防腐大修情况，分析并讨论了防腐大个舯存在的问题，认为：第一，理论上认为沥青防腐绝缘层寿命为２０ａ左右的观点并非合理，２０ａ应是平均寿命，不能一概而论；第二，用现行的离腐绝缘层电阻率的测量方法得到的数据不能可靠地说明防腐层老化程度；第三，防腐大修现场施工困难，质量难以保证。建议：防腐大修方案应在加强管理和实际检测不