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)均會對管道內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕，在管道內(nèi)生成新雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不僅影響管道輸油設(shè)備正常運行，腐蝕管道內(nèi)壁，還會影響管道輸送的油品質(zhì)量.為降低管道內(nèi)壁腐蝕，減少管道內(nèi)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(nèi)檢測的全過程。機械清管器的種類很多，最簡單的分類方式是根據(jù)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(nèi)的通 過能力強、清掃能力強的優(yōu)點，但是不能在管道內(nèi)雙向運行。直板機械清管器具有很強的清污能力和通過能力,且能夠在管道內(nèi)雙向運行。長期以來，成品油管道在進行管道清管作業(yè)時，機械清管器的種類和尺寸選擇一直是憑借經(jīng)驗進行。本文通過總結(jié)成品油管道清管經(jīng)驗教訓(xùn)，結(jié)合國內(nèi)外先進經(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力流體（輸送介質(zhì)）來推動清管器在管道中運行清除管內(nèi)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(jié)垢剝離破碎；二是清管器攪動周圍旋轉(zhuǎn)的流體產(chǎn)生的沖力對附著于管壁上的結(jié)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，輸送成品油會在清管器前后產(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(jié)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(dāng)油流的推動力大于管壁摩擦阻力、管壁凝結(jié)油泥的剪切力和被清理的油泥及污物的阻力的合力時，清管器運行時，重力在沿管道軸向的分力與油流方向一致時提供動力，反之提供阻力，清管器才能順利通過管道。根據(jù)受力情況，機械清管器運行時存在如下關(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，要根據(jù)上式建立清管器摩擦阻力、密封盤直徑和清管器皮碗與管壁接觸長度的模型，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(jié)果可知，在工藝允許及強度合理的范圍內(nèi)，清管器密封盤直徑和清管器皮碗與管壁的接觸長度越短，密封盤直徑越大，清管器的清污通過能力就越強，故選擇清管器時，可以根據(jù)歷來管道油泥情況，確定清管器選擇的方式，以及清管器過盈量和長度，皮碗的材質(zhì)、厚度和清管器上密封板（皮碗）的個數(shù)。

3  清管器選擇建議

當(dāng)然，在選擇機械清管器時，對于管內(nèi)壁沉積油泥較多的管道，通常會在機械清管器上開泄流孔，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，由流體的連續(xù)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，可能會導(dǎo)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)時的首次清管或定期清管的首次清管，切勿將導(dǎo)向盤當(dāng)做密封板使用，導(dǎo)向盤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。

通過對機械清管器受力進行分析計算，可以快速實現(xiàn)清管器參數(shù)的確定，為清管器的快速選型提供科學(xué)合理的依據(jù)，結(jié)束長期以來清管完全憑借經(jīng)驗選擇機械清管器的問題，對管道清管作業(yè)安全、高效、可控的實施有著重要的意義。◢

作者簡介：邢占元，西部管道甘肅輸油氣分公司管道科副科長，1985年生，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)導(dǎo)航制導(dǎo)專業(yè)本科，現(xiàn)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）