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。     

东北输油管道清管实践

自1979年始,经在试验场及在输油管道上多次试验证明,采用聚氨酯泡沫塑料清管器对变形管道进行清管是可行的。1980年上半年,在东北2000多公里管道上进行了推广,取得了良好的效果。一、清管试验过程第一个阶段:在试验场内对变形管道进行清管器的通过能力试验。初期,利用大连     

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)     

一种新型泡沫测径清管器的设计及仿真模拟

针对泡沫清管器在清管过程中不能准确判断管道变形,无法清除顽固残余物质,导致后期投放的检测仪器结果不准确,甚至堵塞管道等问题,设计了一种新型、低成本泡沫测径清管器,利用漏磁检测原理在泡沫清管器聚氨酯层中放置磁块,由霍尔元件测量管径变形时的磁场变化,即可得出残余物质的高度、外形等特征来进行预先测径。实现了在管道复杂工况中对管内结垢及变形情况的准确检测,避免了卡堵。以运行过程中的泡沫测径清管器为研究对象,通过ABAQUS软件仿真模拟其遇到残余物质时的变形情况,结果表明:当发生一定变形时,泡沫测径清管器外层泡沫体密度越大,厚度越薄;内层泡沫体密度越小,厚度越厚,测量得到的位移变化量结果越准确。(图2,表4,参20)     

液化石油气管道的设计、施工和投运

从设计、施工和投运等方面介绍了美国一条输送液化石油气的管道。该管道的设计工作是按照ANSI-600标准进行的,工作压力为10.2 MPa,管材为X52,设定壁厚6.4mm作为管子的最小壁厚。指出了在防腐层、阀门、弯头及SCADA系统设计中应注意的问题。在施工中,穿越铁路采用混凝土涂敷管,以达到绝缘的要求;当管道穿越河流时,采用定向钻穿越。投运前,用皮碗式清管器和聚氨酯清管器清管,清管器到达终点后,管道中的流头通过临时火炬,以便排除残留在管道中的氮气。     

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。     

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。     

大落差管道清管冲击的有限元分析

中缅天然气管道云南段沿线地形复杂,多处形成了大落差起伏,给清管作业带来极大的安全隐患。针对大落差管道受清管器剧烈冲击而引起应力集中及变形的问题进行研究,基于有限元法建立清管冲击模型,分析管道受冲击时的动力学特性及在不同内压、清管器速度、土壤性质影响下的受力规律。结果表明:大落差管道受清管器冲击时,冲击力随时间变化曲线呈脉冲型波动;管道内压对清管冲击载荷影响显著,管道最大应力随内压增大而增大;清管器速度对冲击载荷影响较小;土壤类型为软塑性时,管道最大应力及变形会显著增大,并出现管-土分离状况。研究结果可为解决起伏地势下大落差管道安全清管问题提供理论依据。     

柔轴组合式清管器的结构研究与设计

柔轴组合式清管器由柔轴、吹扫皮碗、衬套、密封皮碗、尾端皮碗固定器等组成,,可用于油气管道的气液界面隔离、不同油品间的界面隔离和清管。对国内现有的球形、柔轴整体式、刚轴组合式三种清管器的隔离、清管与通行能力进行了比较详细的分析评价,提出了柔轴组合式清管器的构思及对其结构设计的要点;通过皮碗对管壁的总压力的理论分析,得出了皮碗的结构参数k_1,k_2和l是决定清管器性能的关键因素,并给出了上述3个参数的优化设计方法;柔轴与尾端皮碗的连接难度很大,经试验认为美国1份专利提出的尾端皮碗固定器强度不够,不适合在有急弯的管道上使用。通过两年多的研究,解决了这一问题。介绍了这种清管器在可装拆型管道上的使用情况。     

中国与俄罗斯管道清管技术标准差异分析

为保障中俄原油管道安全运行,分别从清管方式、清管器运行速度、清管周期、管道有效直径计算、清管质量控制措施、清管器跟踪和清管安全措施等方面,深入研究了中国和俄罗斯管道清管技术标准的差异.阐述了俄罗斯管道清管技术标准的先进性,包括清管装置和清管方式多样化、基于输送效率进行周期性清管和紧急清管、设定清管器监测点位置和划定清管作业危险区域等.最后,针对借鉴俄罗斯标准,提高我国原油管道运行标准水平以加强标准制修订工作,提出了建议.     

基于接触摩擦特性的清管器清洁能力评价方法

基于三维有限元数值模拟方法,从密封元件的接触摩擦特性出发,创新性地提出一种清管器清洁能力评价方法。利用ANSYS软件建立两种常见形式的清管器在水平直管内运行的三维有限元模型,并通过现场试验对其准确性进行验证。通过分析计算结果,分别对不同摩擦工况下的两种清管器的清洁能力进行对比。研究结果表明:接触摩擦因数对清管器在运行过程中的密封紧密度、切向刮擦力、有效清洁面积均存在影响,随着摩擦因数的增加,清管器密封元件的切向刮擦力增大,而接触紧密度和接触面积减小。在相同摩擦工况下,当密封元件材料和过盈量相同时,直板型清管器的密封紧密度和刮擦力均优于皮碗型清管器;然而在运行相同距离的情况下,皮碗型清管器所能产生的有效清洁面积大于直板型清管器。根据待清洁管道内的杂质类型来合理选择清管器种类可以有效发挥其清洁能力,提高清洁效率。     

埋地管道通过活动断层区的研究

活动断层所产生的急剧错动性的地面运动,会导致如断层位移、滑坡和地陷等,对埋地管道系统造成严重的影响。研究表明,地震已严重破坏了埋地的油、气、水和污水管道,其后果表现为管道的断裂与严重扭曲。由于地震活动的危害,国内外目前对穿过活动断层区埋地管道的设计均十分重视。分别从埋地管道震害原因、埋地管道通过平推断层的当前的研究以及通过逆冲断层区的研究现状等方面,综述了埋地管道通过活动断层区的研究情况,提出了埋地管道通过逆冲断层区存在的主要问题。     

长输管道的韧性设计

为保证长输管道系统的安全可靠，韧性设计是管道设计的重要指标，足够的韧性可以延缓或阻止断裂事件的进程。管道韧性设计基本出发点是安全性和经济性，综合平衡这两方面因素，并在断裂力学的基础上，提出了管道韧性设计的基本原则，即开裂控制原则，裂纹扩展的止裂原则和封口形原则。开裂控制原则提出了根据ＣＶ与钢管全壁厚临界缺陷尺寸的关系曲线，来确定相应管道对于开裂控制的韧性设计要求；裂纹扩展的止裂原则是根据Ｗ．Ａ．ｍ     

陕京输气管道复杂地段的设计

陕京输气管道沿线地质条件复杂,地貌类型多,其中有湿陷性黄土冲沟,中低山地及丘陵,河谷滩地和地震活动断裂带等。通过对该线路工程复杂地段设计的实践,提出了建议。     

输气管道泄漏音波的产生及传播特性

对输气管道泄漏音波的产生和传播特性进行研究,分析了泄漏音波产生的形式,获得了音波信号的时域、频域及时频特征。结果显示：泄漏音波主要由介质与管道相互作用产生的单极子、偶极子和四极子声源所引起,表现为时域上能量突变,但所占时域较窄,所占频域较宽,主要能量集中在0-100Hz。利用软件对泄漏音波在特殊管件（弯管、变径、分支）中的传播特性进行模拟研究,并利用高压输气管道泄漏装置进行试验研究,分析了泄漏音波信号的传播规律,确定了影响音波信号衰减的主要因素。结果显示：音波在管内以平面波形式传播,随着传播距离的增大,音波基本呈指数规律衰减,在较低泄漏量下,泄漏音波信号幅值基本与泄漏孔径无关：音波信号经弯管和直管的损失基本为0,经分支和变径管损失较大。根据拟合计算结果,对于现有型号的音波传感器,其理论安装距离可达100km,利于长输管道的泄漏检测。     

输气管道清扫问题分析与改进措施

介绍了某气体处理厂新建输气管道清扫作业的全过程,对清扫作业收球失败的原因进行了分析,根据分析结果,提出了加大清扫作业工序的管理力度、合理布置监测点、确保各清扫作业点通信畅通等改进措施.     

直径1422mm、压力12MPa、钢级X80管道输气方案可行性

为了满足超大输量天然气的输送工艺要求,采用大直径、高压力、高钢级管道是发展趋势。通过分析,对于300×108~500×108 m3/a输量要求,推荐采用直径1 422 mm、压力12 MPa、钢级X80管道输气方案。基于对相关钢厂、管厂、阀门厂和施工建设单位等30余家企业的深度调研,从板卷生产、宽厚板生产、螺旋管生产、直缝管生产、弯管及管件生产、阀门生产供应、运输能力等方面,论证了1 422 mm/12 MPa/X80方案的可行性,结果表明该方案总体可行。该方案可以减少输气管道的建设数量,节省建设时间,减少占地和投资,便于今后运营管理。(图4,表10,参7)     

重车碾压作用下X65管道力学响应及影响因素

随着中国城市化进程的加快,道路与管道交叉的情况日益增多,使管道运行安全受到威胁.以X65管道为研究对象,通过现场试验开展了空载、半载、满载3种动载荷作用下管道力学响应状态研究.基于试验结果建立考虑管土非线性相互作用的参数化数值计算模型,实现了车辆动载荷的精准模拟,数值计算结果与试验结果误差小于5％.在此基础上,探究了重...     

管道清洗Pig运行阻力的计算方法

基于对Pig的应力和变形分析,推导出了弹性Pig通过圆截面管道和收敛圆锥形管道时的运行阻力的数学表达式。为验证计算方法的正确性,对比了运行阻力的计算值和实测值,结果表明,该计算方法可以很好地预测Pig的运行阻力。     

气吹式春播前残膜回收机的研制

研究设计了主要针对往年陈膜和碎膜的新型气吹式春播前残膜回收机，运用运动及动力学分析方法，建立了直齿残膜捡拾机构在气流作用下运动模型及残膜相对于捡膜齿的相对运动微分方程。计算捡膜齿在耕层50mm深度内可得到较好的效果，捡膜辊转速最适宜转速为30r／min。并运用3-D CFD模拟方法，对输送风道避行分析，找出了影响机构工作性能的主要因素是气体涡流，提出的措施是在风道入口下部适当留一条宽度5mm的缝隙，进行负压补偿，削除涡流；保障气流的顺利畅通，必免过大的曲率半径。