清管球清管方案.docx

重庆天然气高压管道重庆支线北起永川站，南至高新区南的石桥铺配气站。管道全长62km，公称管径400mm，设计压力为4.OMPa。
在施工过程中残留下来的污物（水、土、砂、石块、焊渣等杂物）和管道投产运行中积存的凝析液及腐蚀物，会影响气质和输气能力，堵塞仪表，降低计量精度，加剧管道内壁腐蚀。利用清管球清除管内污物是解决上述问题的有效措施[1，2]，为此，我公司于2009年10月进行了首次清管球清管作业。
2清管球清管方案
2.l清管球的选择清管球品种较多，可分为实心清管球和空心清管球。
清管球外层材料为耐磨耐油的氯丁橡胶，公称直径不超过100mm的清管球一般采用实心球，大于100mm时采用内腔注水的空心球。为了确保首次带气清管的顺利进行，决定采用清管球。

2.2压力控制(1)清管球后压力的控制清管球的运行速度应适宜，过快容易使管道产生振动，并且清管球容易磨损。另外，清管作业从上午开始，一般要求在下午供气高峰前完成，由此确定清管球的运行时间为6～7h，清管球的运行速度为10km/h。清管作业时，重庆支线清管球后的压力：
p0q0/T0＝Zpq/T(1)式中：p0——工程大气压力，0.1033MPa；q0——工程状况(0.1033MPa，293K)下的供气量，m3/h；T0——工程状态下的温度，293K；Z——气体压缩系数；一般清管作业时的压力p＜1.2MPa，Z＝1.0；p——清管球后的绝对压力，MPa；q——清管作业时的工作状态下的燃气流量，m3/h；T——发送站的天然气温度，K。若近似认为了：T＝T0，式(1)简化为式中：d——管道内径，0.414m；v——清管球在管道内的运动速度，km/h。当天要求的供气量为20×104m3/d，则q0＝8333m3/h。代入式(2)得，p＝0.77MPa。
由此确定清管作业时清管球后天津支线的压力(表压)为0.7MPa左右。
(2)清管球前后压差的确定清管球前后压差Δp可利用“组合圆筒”原理按下式计算确定：式中：Δp——清管球前后压差，MPa；f——橡胶球与钢管的滑动摩擦因数，0.12；E——橡胶球的弹性模量，8.0MPa；β——清管球的相对过盈量，过盈量与半径的比值；β＝8/207＝0.0386；μ1——橡胶球的泊松比，0.48。
经计算得出Δp＝0.05MPa。考虑污物的阻力，确定清管球的前后压差Δp为0.06MPa。2.3清管球运行距离乙的确定清管球的运行距离根据进入清管球后管道内的气体量用体积法计算。
L＝4p0TV0Z/(πd2pT0)(3)式中：L——清管球与起点的运行距离，m；V0——发球后累计进气体积(状态为0.1033MPa，293K)，m3。将有关数值代人式(3)，可得
L＝0.743V0/p(4)
3清管作业
3.1清管过程重庆天然气长输管道天津支线全程见图1。充气支线全程设6个观测点——永清站、赵家楼阀室、王庆坨阀室、京福阀室、杨柳青电厂阀室、天津配气站(以下简称天津站)，观测压力及清管球通过与否。清管前一天，将天津支线压力(表压)降至0.5MPa，以便控制清管球的运行速度。
清管当天上午8∶00，清管作业正式开始。清管作业的全过程见表1。由清管球清出的污物为深褐色粉状体，并伴有少量的水，污物质量约450kg。经化验含有碳、铁等元素。3.2分析(1)在清管球未进入管道系统时，永清站与天津站的压差很小，为0.003MPa。8∶08开始清管作业时，为了克服清管球与管道的摩擦力，使Δp升高至0.07MPa左右，说明选用的清管球较为合理。
(2)随着清管作业的进行，清管球前会堆积一定量的污物，增加了阻力，于是在11∶30开始加大流量提高清管球前后的压差。从11∶30开始，Δp缓慢升高至0.154MPa。
表l清管球运行状况
时刻清管球后压力/MPa清管球前压力/MPa压差Δp/MPa备注8∶00(永清站)0.465(天津站)0.4620.003无清管球时8∶080.5610.5000.061清管球发出8∶250.6010.5300.0719∶000.5430.5000.0439∶400.5790.5500.0299∶550.5700.5280.042清管球通过赵家楼阀室10∶300.6110.5330.07810∶550.6690.6000.06911∶100.6760.6130.06311∶300.7010.6360.065通知永清站加大流量11∶370.7100.6390.07112∶000.7210.6470.074清管球通过王庆坨阀室12∶250.7800.670.11012∶570.8060.6790.127清管球通过京福阀室13∶300.8410.6910.15013∶130.8450.6910.154清管球通过电厂13∶400.8950.700(