清管器畢業(yè)設計

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN清管器畢業(yè)設計畢業(yè)論文課題名稱天然氣清管技術及管道保護研究系/專業(yè)機械工程/機械制造與自動化班級機自1011班學號44學生姓名相大雙指導教師：李萍萍2013年5月10日摘要清管作業(yè)是天然氣長輸管道投產前或運行中的一項重要工作，可保證管道的正常運行和輸氣效率。文章從清管器的種類、性能、跟蹤和定位方法、清管工藝、清管效果評價指標以及清管過程中常出現的故障和處理方法等方面對清管技術進行了全面的論述，針對目前清管作業(yè)中存在的問題，如清管器結構單一、清管效果不太理想、清管器的減振效果差、偏磨嚴重、跟蹤儀器脫落、清管器損壞甚至骨架斷裂等進行了較詳細的探討，并提出了改進建議。關鍵詞：天然氣長輸管道；清管器；清管工藝；故障；改進措施。AbstractPiggingoperationisanimportantworkofpipelinebeforeproductionoroperationoflongdistancegas,normaloperationcanguaranteethepipelineandgastransmissionefficiency.Thisarticlefromthepigspecies,properties,trackingandpositioningmethod,pipecleaningtechnology,cleaningeffectevaluationindexandpiggingprocessoftenappearsthefaultandprocessingmethodofcleaningtechnologyarediscussedinthispaper,aimingattheexistingproblemsintheoperationofcleaningpipe,suchaspipecleanersinglestructure,cleaningeffectisnotideal,piggingdampingeffectispoor,serious,trackingdeviceoff,damagepiggingevenskeletonfracturepartialgrindingarediscussedindetail,andputforwardsuggestionsforimprovement.kewords:naturalgaspipeline;piggingprocess;pigging;fault;improvementmeasures.目錄TOC\o"1-3"\h\u22735第一章緒論 ②回裝安全閥（安071）。站內新工藝管線天然氣置換升壓（1）動火連頭作業(yè)結束后，關閉站內所有放空閥、排污閥，關閉往高塍出站閥07104及其旁通閥07105、07106、07107，打開新工藝區(qū)其它閥門。（2）聯系中石化金壇分輸站，控制流量進行站內天然氣置換，當站內升壓到時，停止升壓，全站進行檢漏消缺，時間為1～2小時，主要根據消缺的項目決定。（3）聯系中石化金壇分輸站，升壓到時，停止升壓，全站進行檢漏消缺，時間為1～2小時，主要根據消缺的項目決定。（4）聯系中石化金壇分輸站，升壓到時，停止升壓，全站進行檢漏消缺，時間為1～2小時，主要根據消缺的項目決定。（5）聯系中石化金壇分輸站，升壓到時，停止升壓，全站進行檢漏消缺，時間為1～2小時，主要根據消缺的項目決定。（6）根據上游壓力情況升壓到與上游壓力相同（具體壓力根據上游壓力定）左右穩(wěn)壓檢查消缺，全面調試站場設備。（7）檢查站內設備均正常后恢復正常生產工藝：關閉閥07252、07352、07341，打開閥07221、07313、07323。（8）聯系上、下游，恢復正常生產。干線天然氣置換升壓置換方法（1）通過控制新工藝區(qū)往高塍出站閥旁通閥07106開度，控制天然氣流量，用天然氣推動氮氣段實施置換。（2）置換合格標準：利用檢測儀器進行在線分析，天然氣中甲烷含量大于90%、氧氣含量為零為置換合格。（3）置換速度控制：干線置換利用薛埠分輸站計量、通過往高塍出站閥的旁通閥07106控制置換速度，根據規(guī)范天然氣置換速度不應超過5m/s，控制天然氣流量在2000Nm3/h左右（即2m/s左右）。監(jiān)視點設置為保證安全，控制置換速度，在沿線閥室設置監(jiān)視點，具體設置如下：（1）薛埠分輸站站內新工藝管線置換天然氣期間，通過流量計處的壓力表觀察管線壓力。（2）薛埠分輸站至高塍分輸站間干線天然氣置換在岳陽村閥室、河下閥室、劉家塘閥室、官林閥室、高塍分輸站設置監(jiān)視點，主要從儀表管監(jiān)視干線內氧氣和甲烷含量變化情況。干線升壓步驟第一階段：置換完成后升壓到，全面檢查泄漏點，并及時消缺，同時對站場、閥室的閥門進行排污。時間為2～3小時，主要根據消缺的項目決定。第二階段：升壓到穩(wěn)壓檢查消缺，時間以消缺情況而定。第三階段：升壓到MPa穩(wěn)壓檢查消缺，時間以消缺情況而定。第四階段：升壓到MPa穩(wěn)壓檢查消缺，時間以消缺情況而定。第五階段：根據上游壓力情況升壓到與上游壓力相同（具體壓力根據上游壓力定）左右穩(wěn)壓檢查消缺，全面調試線路截斷閥以及站場設備。薛埠分輸站至高塍分輸站干線氮氣置換操作氮氣置換工作已于動火連頭前一日完成，具體步驟詳見前面薛埠站至岳陽村閥室氮氣置換。如圖、圖所示。薛埠分輸站至高塍分輸站干線天然氣置換操作:（1）關閉閥07104，打開閥門07404、,07403，打開閥07105、07106，控制閥07106開度向薛埠分輸站至高塍分輸站干線置換、升壓，全線置換合格需天然氣總量約為16000m3。（2）岳陽村、河下、劉家塘、官林閥室監(jiān)視點人員首先打開截斷閥、旁通閥和放空閥，通過壓力表取壓口檢測氧含量和甲烷含量，檢測到氧氣含量下降和甲烷含量后立即匯報，并關閉取壓閥門和放空閥，恢復好壓力表。（3）高塍分輸站利用進站壓力表引壓管檢測干線內氧氣和甲烷變化情況，當檢測到氧氣含量為0時，立即通知各閥室做好檢查準備；當檢測到有甲烷時，關閉閥14601、14602，保留工藝裝置區(qū)放空、排污繼續(xù)工作；當檢測到甲烷含量超過50%時，關閉所有放空、排污閥門。圖氮氣置換圖氮氣置換第七章清管器的研究與應用國內的研究與應用中原油田開發(fā)出一種能自動解堵的清管器,其結構如圖所示。這種清管器能解決清管過程中出現卡堵的難題。當清管器在清管過程中遇到堵塞時,清管器背壓升高,當達到一定壓力(設定的自動控制閥開啟壓力)時,自動控制閥便自動開啟,高壓液體經過過濾器從清管器前段的濾嘴射出，1—過濾器;2—密封皮碗;3—鋼制圓盤4—自動控制閥;5—本體;6—橡膠圓盤;7—射流噴頭圖自動解堵型圓盤清管器形成高壓液體射流,沖散清管器前方堆積的污垢,打通清管器前進的通道,從而實現自動解堵,有效避免清管器被卡堵。該型清管器已經成功應用于輸油管道和自來水管道。這種清管器存在的問題是彈簧的強度無法控制,過大或過小都不能很好地解決卡堵問題。中石油天然氣管道技術公司開發(fā)了一種磁力清管器,其結構如圖所示。磁力清管器就是在常規(guī)清管器的骨架內裝入磁鐵,可利用磁鐵吸附管道內的磁性物質,這樣便可以利用漏磁檢測管道內的故障。磁力清管器能夠清理管道內的積垢和雜物,并能將管道內鐵屑等磁性物質帶出管外,為進行管道檢測提供必要的環(huán)境,保證管道的安全運行。圖磁力清管器結構示意國外研究與應用國外在清管器研究與應用方面進展比較快,Veenker工程技術公司是一家參與了ARGEIPN工程技術合作項目的企業(yè),與GiftgeConsult和PyryIn2fra公司一起參與了Brandenburg市波羅的海輸油管道項目的建設,研發(fā)成功一種新的PIMS智能化管道監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可以準確地確定管道系統(tǒng)的安全、可靠性,也可以確定出管道系統(tǒng)的維護保養(yǎng)需求。該PIMS系統(tǒng)是按照失效概率進行工作的。它對每一個影響因素都進行失效概率的分析判斷,確定整個管道系統(tǒng)各段的失效概率。輸油管道監(jiān)控的實際工作由清管器來完成。這種高科技的“機器人”能夠找到管道內部的潛在風險、受到的損傷或者銹蝕部位。清管器乘坐清管滑車進入管道,與管道中被輸送的介質一同前進。Helmholtz集團公司的研究所與GeneralElektric公司研發(fā)成功了體積小巧、結構緊湊的清管器。這種檢測用清管器有著聰明的頭腦,盡管體積小,但是它對采集到數據的運算能力卻相當大,相當于一個中型計算中心。由AnalyticPipe公司研發(fā)、設計的計量標定清管器也是一個智能化的清管器系統(tǒng)。它不僅能對管道內,例如凹坑、橢圓度、焊縫、壁厚變化等進行檢測,而且能對T型三通和其他附件進行識別,并可以報告管道中隱藏的風險。瑞士Rosen公司研發(fā)出了一種新的檢測儀器———Rocorr。它擯棄了UT超聲波檢測技術的缺點和不足,能夠準確、可靠地提供金屬材料缺損的數據、管道幾何尺寸的信息以及壁厚特征。據生產廠家介紹,它能在一個檢測過程中把所有的檢測數據都檢測出來,大大提高了管道系統(tǒng)工作的可靠性和完整性,因此可以減少管道輸送中的故障,降低管道輸送運行的費用。在管道輸送系統(tǒng)中,相關企業(yè)研、發(fā)生產的不僅僅是對管道系統(tǒng)檢修的清管器,而且還有名副其實的清管器———管道清潔機器人。RoplastEasyClean管道清潔機器人的基本型能完成石油和天然氣管道的大多數清潔任務。例如,完成批次隔離時的清潔、傳統(tǒng)的清潔和清除殘余的液體介質等。英國Durham管道技術公司2005年前后開發(fā)了一種管道爬行器,能用刺毛抓住管壁的管道牽引機,以爬行運動通過管道前進。該清管器采用一種特殊設計的透平,從管道流體獲得動力,其牽引機可向任何方向運行,包括垂直向上或向下。這家公司表示,該清管器可以在寬廣范圍的多種表面上運行,包括光滑的鋼管。這種清管器可從平臺通過單線投入,逆流運行,在一指定點反向運行并回到平臺上的投入點。加拿大DDT公司開發(fā)出了可以伸縮的清管器,可以相對較低的水壓,把具伸縮性的清管器伸入管內,讓其金屬螺栓刮除管內堆積物。該清管器也能通過半徑短小的肘管和U形彎頭,這是一般清管器長久以來所無法做到的。此外,DDT采用雙向控制設計,能以不同尺寸的清管器清洗附有變徑管和直徑轉變的熔爐。第八章展望清管器應用技術的發(fā)展趨勢(1)目前采用的漏磁式智能清管缺陷檢測技術對金屬損失缺陷檢測準確度高,但對管道的裂紋缺陷和焊縫缺陷檢測的準確度都不高,而這又是20世紀90年代前管道主要問題,有待研發(fā)新的檢測方法。(2)漏磁式智能清管缺陷檢測技術在低壓管線(<檢測精度低,主要是因為工具在低壓天然氣管道中運行十分不平穩(wěn),造成檢測數據丟失。因此風險較大的城市輸氣干線的智能清管技術還需要開發(fā)。(3)超聲波檢測將向高精度方向發(fā)展,并適用于不同的工作環(huán)境。由于超聲波檢測技術本身存在的不足,如對較淺的凹坑(其面積通常小于壓電超聲波探頭的面積)以及較淺的陸架形或階梯形缺陷(面積為～檢測時常出現誤差,應利用先進的數據處理方法來彌補,使數據處理的結果更加多樣化。(4)由于施工、維修或工藝等原因,管道不可能是光滑筆直的,這就需要清管器有良好的越過障礙(如閥門、三通、彎管)的能力。對于現有的石油天然氣管道運輸行業(yè)而言,為適應社會發(fā)展需要,已逐步形成了城市管網、地區(qū)管網,甚至是整個世界能源運輸管網,因此,目前的石油天然氣管道已經不是單一的一條線路。為此要想設計出有大范圍應用的清管器,在分叉點時的自動選擇路徑的能力應進行研究。(5)對現有的清管器,仍然停留在管內運動、檢測等方面,而對工程有實用價值的是管內運動、檢測、修復一體化作業(yè),因此必須考慮清管器的實時檢測修復功能。清管作業(yè)存在的問題及改進建議隨著計算機技術和通訊技術的發(fā)展，清管技術日趨成熟，許多操作已完全自動化，尤其在線檢測技術發(fā)展更為迅速，但目前清管作業(yè)仍存在一些問題，需要進一步探討和解決。（1）改善結構。目前國內清管器結構單一，清管效果不十分理想，清管時丟螺栓和跟蹤儀的現象時有發(fā)生，建議進行結構改進。（2）清管器的減振效果差。目前清管器在管道中運行時振動較大，不但造成自身螺栓脫落甚至骨架斷裂，同時將對管道造成以下威脅：使管道裂紋急劇擴展甚至造成管道斷裂；設備損壞；管道連接處泄漏。這些問題可以通過改變皮碗性能、減輕骨架自重、增加彈性導輪以及避開共振頻率等手段加以解決。（3）偏磨嚴重。目前常用清管器偏磨現象嚴重，偏磨大大降低了清管器的密封性和清管效果。清管器的自重是造成偏磨的重要原因，目前清管器的骨架主要由鐵材制成，可考慮在滿足強度要求的情況下，采用鋁合金以及有機聚合物等材料，以減輕清管器自重，也可以采用安裝導輪的方式來支撐重力，減少偏磨，提高效率。（4）開發(fā)磁性清管器。清管器在管道中運行時，由于清管器設計方面的原因或球速太快、安裝不當會造成螺栓、跟蹤儀脫落甚至骨架斷裂，這些零部件很難通過普通清管器清除干凈，對下游壓縮機、過濾器和管道干線閥門等設備的安全運行造成很大的威脅。在安全的情況下，建議開發(fā)強磁清管器，把管道中的上述遺留物及很難清除的施工遺留物清出來。（5）科學地建立和完善清管標準，確定經濟清管次數標準和方法。天然氣長輸管道清管作業(yè)是一項危險、風險較大同時又是一項投資較大的作業(yè)，根據各條管道的氣體質量情況和現場工況確定經濟清管次數是非常必要的。清管除了自身的費用外，同時增大了設備的維護量和維護費用，每次清管后要更換下游分離器的濾芯，有時在清管過程中由于堵塞就得進行更換，同時要對閥門進行維護。（6）目前清管器的跟蹤、定位難度較大，在技術可行的情況下，開發(fā)遠傳定位能力設備，準確上傳清管器的位置、速度和所在位置的壓力以及溫度等參數。結束語清管器清洗管道具有適應性廣,適合于對超長管道的清洗,可采用多層清洗方式,具有設備簡單、需用人員少、經濟效益高等特點。無論是裂紋、凹坑或者污垢,現代化的管道監(jiān)控系統(tǒng)通過清管器為管道系統(tǒng)工作狀況的評估提供了極有價值的幫助,可靠的管道清管器保障了管道系統(tǒng)的輸送能力和使用壽命。清管器的研究和設計是一項熱門課題。研究自解堵、耐磨、適合不同管徑、功能多樣的清管器是研究者們當前追求的目標。隨著石油天然氣的開發(fā)進入深水、超深水領域,對清管器提出了更高的要求。深水清管過程中一旦出現卡堵,解決辦法非常有限,并且操作難度極大;清管器的耐壓能力也是研究者們以后需要考慮的問題之一。這些都對清管器的設計方法和材料提出了更高的要求。對于耐磨問題,應通過采用耐磨、耐壓的材料制作清管器的密封和磨損部分,或提高管道內壁的加工工藝,使管道內壁足夠光滑;對于解堵和不同管徑問題,可以考慮設計出根據能需要自動改變直徑的清管器。謝辭 經過幾個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導老師的督促指導，以及同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的指導老師李萍萍老師。李老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是李老師仍然細心地糾正其中的錯誤，幫助我解決遇到的各種難題。除了李萍萍老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝我的領導、同事和同學對我無私的幫助，給了我許多寶貴的建議，正因為如此我才能順利的完成設計。 最后，我要感謝我的母?！暇┕I(yè)職業(yè)技術學院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識和做人的道理。在此，我再說一聲謝謝！謝謝大家！?。?。參考文獻：[1]清管器(Pig)清洗技術.洗凈技術張薇娜.,[2]清洗技術在反應堆退役管道中的應用研究王東海.PIG.清洗世界,2005,21(1):7-11.[10][3]天然氣管道智能清管技術及應用;劉年忠,付建華,陳開明，天然氣工業(yè),2005(9):116-118.[11][4]采用智能清管器在線檢測輸油(氣)管道的腐蝕損傷;姚哲..腐蝕與防護,1996(6):279-282.[5]天然氣操作技術與安全管理；梁平主編；化學工業(yè)出版社[6]輸氣工必讀；楊發(fā)平主編；中國石化出版社[7]輸氣管道設計與管理王樹立，趙會君主編；化學工業(yè)出版社[8]清管器清洗技術及應用；張金成主編；石油工業(yè)出版社[9]焦如意，張英.天然氣長輸管道內涂層應用技術研究，油