邢占元

西部管道甘肅輸油氣分公司

成品油管道運輸油品及包含的雜質(zhì)和管道添加劑（減阻劑)均會(huì )對管道內壁產(chǎn)生腐蝕，在管道內生成新雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不僅影響管道輸油設備正常運行，腐蝕管道內壁，還會(huì )影響管道輸送的油品質(zhì)量.為降低管道內壁腐蝕，減少管道內雜質(zhì)，管道清管作業(yè)隨之誕生，且清管作業(yè)貫穿于成品油管道的投產(chǎn)、運行和內檢測的全過(guò)程。機械清管器的種類(lèi)很多，最簡(jiǎn)單的分類(lèi)方式是根據機械清管器皮碗形狀不同，可以分為碟型機械清管器（圖1）和直板型機械清管器（圖2）。

碟型清管器具有密封性能好、在管道內的通 過(guò)能力強、清掃能力強的優(yōu)點(diǎn)，但是不能在管道內雙向運行。直板機械清管器具有很強的清污能力和通過(guò)能力,且能夠在管道內雙向運行。長(cháng)期以來(lái)，成品油管道在進(jìn)行管道清管作業(yè)時(shí)，機械清管器的種類(lèi)和尺寸選擇一直是憑借經(jīng)驗進(jìn)行。本文通過(guò)總結成品油管道清管經(jīng)驗教訓，結合國內外先進(jìn)經(jīng)驗，分析清管器受力情況，為成品油管道的運行提出一種安全可靠清管的新思路。

1  清管器清管原理

清管器清掃管道的原理是利用動(dòng)力流體（輸送介質(zhì)）來(lái)推動(dòng)清管器在管道中運行清除管內雜質(zhì)。清污機理主要有兩種，一是清管器的磨擦、刮削作用, 使結垢剝離破碎；二是清管器攪動(dòng)周?chē)�旋轉的流體產(chǎn)生的沖力對附著(zhù)于管壁上的結垢及剝離的污垢產(chǎn)生沖刷、粉化作用,并產(chǎn)生攪拌力將清洗的污垢懸浮分散排送出去

2  機械清管器受力模型

清管器在管道中運行時(shí)，輸送成品油會(huì )在清管器前后產(chǎn)生壓差，壓差作用在清管器后端對清管器產(chǎn)生推力，管壁對清管器的摩擦阻力和管壁凝結油泥的剪切力及清管器前端污物產(chǎn)生的阻力。清管器只有當油流的推動(dòng)力大于管壁摩擦阻力、管壁凝結油泥的剪切力和被清理的油泥及污物的阻力的合力時(shí)，清管器運行時(shí)，重力在沿管道軸向的分力與油流方向一致時(shí)提供動(dòng)力，反之提供阻力，清管器才能順利通過(guò)管道。根據受力情況，機械清管器運行時(shí)存在如下關(guān)系式：

管壁對清管器的摩擦阻力：

通常清管前選擇機械清管器時(shí)，要根據上式建立清管器摩擦阻力、密封盤(pán)直徑和清管器皮碗與管壁接觸長(cháng)度的模型，模型分別仿真2、 4、 6只皮碗情況下清管器受到的摩擦阻力。

由仿真結果可知，在工藝允許及強度合理的范圍內，清管器密封盤(pán)直徑和清管器皮碗與管壁的接觸長(cháng)度越短，密封盤(pán)直徑越大，清管器的清污通過(guò)能力就越強，故選擇清管器時(shí)，可以根據歷來(lái)管道油泥情況，確定清管器選擇的方式，以及清管器過(guò)盈量和長(cháng)度，皮碗的材質(zhì)、厚度和清管器上密封板（皮碗）的個(gè)數。

3  清管器選擇建議

當然，在選擇機械清管器時(shí)，對于管內壁沉積油泥較多的管道，通常會(huì )在機械清管器上開(kāi)泄流孔，管壁上沉積的油泥越多，需要泄流的旁通油流流量就越大。同時(shí)，由流體的連續性方程可知，旁通流量越大，清管器的速度就越小，如果清管器的旁通面積太大，可能會(huì )導致管道上清管器停止運行。按照QS/Y 1262–2010《機械清管器技術(shù)條件》要求，清管器上的泄流孔的總面積宜為管道通流面積的1%～8%。特別需要指出的是，投產(chǎn)時(shí)的首次清管或定期清管的首次清管，切勿將導向盤(pán)當做密封板使用，導向盤(pán)厚度及硬度遠大于密封板，該種清管器清污能力強，如果首次清管的管段油泥或污物較多，將必然發(fā)生首次清管油泥堵塞收球筒或彎管段事故，甚至堵塞管道造成停輸。

通過(guò)對機械清管器受力進(jìn)行分析計算，可以快速實(shí)現清管器參數的確定，為清管器的快速選型提供科學(xué)合理的依據，結束長(cháng)期以來(lái)清管完全憑借經(jīng)驗選擇機械清管器的問(wèn)題，對管道清管作業(yè)安全、高效、可控的實(shí)施有著(zhù)重要的意義。◢

作者簡(jiǎn)介：邢占元，西部管道甘肅輸油氣分公司管道科副科長(cháng)，1985年生，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)導航制導專(zhuān)業(yè)本科，現主要從事輸油氣管道檢測、陰保防腐、維搶修管理工作。

2014年第6期（總第19期）