清管器畢業(yè)設(shè)計(jì)

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN清管器畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文課題名稱天然氣清管技術(shù)及管道保護(hù)研究系/專業(yè)機(jī)械工程/機(jī)械制造與自動(dòng)化班級(jí)機(jī)自1011班學(xué)號(hào)44學(xué)生姓名相大雙指導(dǎo)教師：李萍萍2013年5月10日摘要清管作業(yè)是天然氣長(zhǎng)輸管道投產(chǎn)前或運(yùn)行中的一項(xiàng)重要工作，可保證管道的正常運(yùn)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(píng)價(jià)指標(biāo)以及清管過程中常出現(xiàn)的故障和處理方法等方面對(duì)清管技術(shù)進(jìn)行了全面的論述，針對(duì)目前清管作業(yè)中存在的問題，如清管器結(jié)構(gòu)單一、清管效果不太理想、清管器的減振效果差、偏磨嚴(yán)重、跟蹤儀器脫落、清管器損壞甚至骨架斷裂等進(jìn)行了較詳細(xì)的探討，并提出了改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞：天然氣長(zhǎng)輸管道；清管器；清管工藝；故障；改進(jìn)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(nèi)新工藝管線天然氣置換升壓（1）動(dòng)火連頭作業(yè)結(jié)束后，關(guān)閉站內(nèi)所有放空閥、排污閥，關(guān)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(lián)系中石化金壇分輸站，控制流量進(jìn)行站內(nèi)天然氣置換，當(dāng)站內(nèi)升壓到時(shí)，停止升壓，全站進(jìn)行檢漏消缺，時(shí)間為1～2小時(shí)，主要根據(jù)消缺的項(xiàng)目決定。（3）聯(lián)系中石化金壇分輸站，升壓到時(shí)，停止升壓，全站進(jìn)行檢漏消缺，時(shí)間為1～2小時(shí)，主要根據(jù)消缺的項(xiàng)目決定。（4）聯(lián)系中石化金壇分輸站，升壓到時(shí)，停止升壓，全站進(jìn)行檢漏消缺，時(shí)間為1～2小時(shí)，主要根據(jù)消缺的項(xiàng)目決定。（5）聯(lián)系中石化金壇分輸站，升壓到時(shí)，停止升壓，全站進(jìn)行檢漏消缺，時(shí)間為1～2小時(shí)，主要根據(jù)消缺的項(xiàng)目決定。（6）根據(jù)上游壓力情況升壓到與上游壓力相同（具體壓力根據(jù)上游壓力定）左右穩(wěn)壓檢查消缺，全面調(diào)試站場(chǎng)設(shè)備。（7）檢查站內(nèi)設(shè)備均正常后恢復(fù)正常生產(chǎn)工藝：關(guān)閉閥07252、07352、07341，打開閥07221、07313、07323。（8）聯(lián)系上、下游，恢復(fù)正常生產(chǎn)。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(dòng)氮?dú)舛螌?shí)施置換。（2）置換合格標(biāo)準(zhǔn)：利用檢測(cè)儀器進(jìn)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(jì)量、通過往高塍出站閥的旁通閥07106控制置換速度，根據(jù)規(guī)范天然氣置換速度不應(yīng)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(diǎn)設(shè)置為保證安全，控制置換速度，在沿線閥室設(shè)置監(jiān)視點(diǎn)，具體設(shè)置如下：（1）薛埠分輸站站內(nèi)新工藝管線置換天然氣期間，通過流量計(jì)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(yáng)村閥室、河下閥室、劉家塘閥室、官林閥室、高塍分輸站設(shè)置監(jiān)視點(diǎn)，主要從儀表管監(jiān)視干線內(nèi)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(diǎn)，并及時(shí)消缺，同時(shí)對(duì)站場(chǎng)、閥室的閥門進(jìn)行排污。時(shí)間為2～3小時(shí)，主要根據(jù)消缺的項(xiàng)目決定。第二階段：升壓到穩(wěn)壓檢查消缺，時(shí)間以消缺情況而定。第三階段：升壓到MPa穩(wěn)壓檢查消缺，時(shí)間以消缺情況而定。第四階段：升壓到MPa穩(wěn)壓檢查消缺，時(shí)間以消缺情況而定。第五階段：根據(jù)上游壓力情況升壓到與上游壓力相同（具體壓力根據(jù)上游壓力定）左右穩(wěn)壓檢查消缺，全面調(diào)試線路截?cái)嚅y以及站場(chǎng)設(shè)備。薛埠分輸站至高塍分輸站干線氮?dú)庵脫Q操作氮?dú)庵脫Q工作已于動(dòng)火連頭前一日完成，具體步驟詳見前面薛埠站至岳陽(yáng)村閥室氮?dú)庵脫Q。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(guān)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(yáng)村、河下、劉家塘、官林閥室監(jiān)視點(diǎn)人員首先打開截?cái)嚅y、旁通閥和放空閥，通過壓力表取壓口檢測(cè)氧含量和甲烷含量，檢測(cè)到氧氣含量下降和甲烷含量后立即匯報(bào)，并關(guān)閉取壓閥門和放空閥，恢復(fù)好壓力表。（3）高塍分輸站利用進(jìn)站壓力表引壓管檢測(cè)干線內(nèi)氧氣和甲烷變化情況，當(dāng)檢測(cè)到氧氣含量為0時(shí)，立即通知各閥室做好檢查準(zhǔn)備；當(dāng)檢測(cè)到有甲烷時(shí)，關(guān)閉閥14601、14602，保留工藝裝置區(qū)放空、排污繼續(xù)工作；當(dāng)檢測(cè)到甲烷含量超過50%時(shí)，關(guān)閉所有放空、排污閥門。圖氮?dú)庵脫Q圖氮?dú)庵脫Q第七章清管器的研究與應(yīng)用國(guó)內(nèi)的研究與應(yīng)用中原油田開發(fā)出一種能自動(dòng)解堵的清管器,其結(jié)構(gòu)如圖所示。這種清管器能解決清管過程中出現(xiàn)卡堵的難題。當(dāng)清管器在清管過程中遇到堵塞時(shí),清管器背壓升高,當(dāng)達(dá)到一定壓力(設(shè)定的自動(dòng)控制閥開啟壓力)時(shí),自動(dòng)控制閥便自動(dòng)開啟,高壓液體經(jīng)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(dòng)控制閥;5—本體;6—橡膠圓盤;7—射流噴頭圖自動(dòng)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(jìn)的通道,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解堵,有效避免清管器被卡堵。該型清管器已經(jīng)成功應(yīng)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(qiáng)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(shù)公司開發(fā)了一種磁力清管器,其結(jié)構(gòu)如圖所示。磁力清管器就是在常規(guī)清管器的骨架內(nèi)裝入磁鐵,可利用磁鐵吸附管道內(nèi)的磁性物質(zhì),這樣便可以利用漏磁檢測(cè)管道內(nèi)的故障。磁力清管器能夠清理管道內(nèi)的積垢和雜物,并能將管道內(nèi)鐵屑等磁性物質(zhì)帶出管外,為進(jìn)行管道檢測(cè)提供必要的環(huán)境,保證管道的安全運(yùn)行。圖磁力清管器結(jié)構(gòu)示意國(guó)外研究與應(yīng)用國(guó)外在清管器研究與應(yīng)用方面進(jìn)展比較快,Veenker工程技術(shù)公司是一家參與了ARGEIPN工程技術(shù)合作項(xiàng)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(xiàng)目的建設(shè),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(zhǔn)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(hù)保養(yǎng)需求。該P(yáng)IMS系統(tǒng)是按照失效概率進(jìn)行工作的。它對(duì)每一個(gè)影響因素都進(jìn)行失效概率的分析判斷,確定整個(gè)管道系統(tǒng)各段的失效概率。輸油管道監(jiān)控的實(shí)際工作由清管器來完成。這種高科技的“機(jī)器人”能夠找到管道內(nèi)部的潛在風(fēng)險(xiǎn)、受到的損傷或者銹蝕部位。清管器乘坐清管滑車進(jìn)入管道,與管道中被輸送的介質(zhì)一同前進(jìn)。Helmholtz集團(tuán)公司的研究所與GeneralElektric公司研發(fā)成功了體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊的清管器。這種檢測(cè)用清管器有著聰明的頭腦,盡管體積小,但是它對(duì)采集到數(shù)據(jù)的運(yùn)算能力卻相當(dāng)大,相當(dāng)于一個(gè)中型計(jì)算中心。由AnalyticPipe公司研發(fā)、設(shè)計(jì)的計(jì)量標(biāo)定清管器也是一個(gè)智能化的清管器系統(tǒng)。它不僅能對(duì)管道內(nèi),例如凹坑、橢圓度、焊縫、壁厚變化等進(jìn)行檢測(cè),而且能對(duì)T型三通和其他附件進(jìn)行識(shí)別,并可以報(bào)告管道中隱藏的風(fēng)險(xiǎn)。瑞士Rosen公司研發(fā)出了一種新的檢測(cè)儀器———Rocorr。它擯棄了UT超聲波檢測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)和不足,能夠準(zhǔn)確、可靠地提供金屬材料缺損的數(shù)據(jù)、管道幾何尺寸的信息以及壁厚特征。據(jù)生產(chǎn)廠家介紹,它能在一個(gè)檢測(cè)過程中把所有的檢測(cè)數(shù)據(jù)都檢測(cè)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(yùn)行的費(fèi)用。在管道輸送系統(tǒng)中,相關(guān)企業(yè)研、發(fā)生產(chǎn)的不僅僅是對(duì)管道系統(tǒng)檢修的清管器,而且還有名副其實(shí)的清管器———管道清潔機(jī)器人。RoplastEasyClean管道清潔機(jī)器人的基本型能完成石油和天然氣管道的大多數(shù)清潔任務(wù)。例如,完成批次隔離時(shí)的清潔、傳統(tǒng)的清潔和清除殘余的液體介質(zhì)等。英國(guó)Durham管道技術(shù)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(jī),以爬行運(yùn)動(dòng)通過管道前進(jìn)。該清管器采用一種特殊設(shè)計(jì)的透平,從管道流體獲得動(dòng)力,其牽引機(jī)可向任何方向運(yùn)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(yùn)行,包括光滑的鋼管。這種清管器可從平臺(tái)通過單線投入,逆流運(yùn)行,在一指定點(diǎn)反向運(yùn)行并回到平臺(tái)上的投入點(diǎn)。加拿大DDT公司開發(fā)出了可以伸縮的清管器,可以相對(duì)較低的水壓,把具伸縮性的清管器伸入管內(nèi),讓其金屬螺栓刮除管內(nèi)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(zhǎng)久以來所無法做到的。此外,DDT采用雙向控制設(shè)計(jì),能以不同尺寸的清管器清洗附有變徑管和直徑轉(zhuǎn)變的熔爐。第八章展望清管器應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)(1)目前采用的漏磁式智能清管缺陷檢測(cè)技術(shù)對(duì)金屬損失缺陷檢測(cè)準(zhǔn)確度高,但對(duì)管道的裂紋缺陷和焊縫缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確度都不高,而這又是20世紀(jì)90年代前管道主要問題,有待研發(fā)新的檢測(cè)方法。(2)漏磁式智能清管缺陷檢測(cè)技術(shù)在低壓管線(<檢測(cè)精度低,主要是因?yàn)楣ぞ咴诘蛪禾烊粴夤艿乐羞\(yùn)行十分不平穩(wěn),造成檢測(cè)數(shù)據(jù)丟失。因此風(fēng)險(xiǎn)較大的城市輸氣干線的智能清管技術(shù)還需要開發(fā)。(3)超聲波檢測(cè)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(cè)技術(shù)本身存在的不足,如對(duì)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(cè)時(shí)常出現(xiàn)誤差,應(yīng)利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法來彌補(bǔ),使數(shù)據(jù)處理的結(jié)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(duì)于現(xiàn)有的石油天然氣管道運(yùn)輸行業(yè)而言,為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要,已逐步形成了城市管網(wǎng)、地區(qū)管網(wǎng),甚至是整個(gè)世界能源運(yùn)輸管網(wǎng),因此,目前的石油天然氣管道已經(jīng)不是單一的一條線路。為此要想設(shè)計(jì)出有大范圍應(yīng)用的清管器,在分叉點(diǎn)時(shí)的自動(dòng)選擇路徑的能力應(yīng)進(jìn)行研究。(5)對(duì)現(xiàn)有的清管器,仍然停留在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)、檢測(cè)等方面,而對(duì)工程有實(shí)用價(jià)值的是管內(nèi)運(yùn)動(dòng)、檢測(cè)、修復(fù)一體化作業(yè),因此必須考慮清管器的實(shí)時(shí)檢測(cè)修復(fù)功能。清管作業(yè)存在的問題及改進(jìn)建議隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，清管技術(shù)日趨成熟，許多操作已完全自動(dòng)化，尤其在線檢測(cè)技術(shù)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(jìn)一步探討和解決。（1）改善結(jié)構(gòu)。目前國(guó)內(nèi)清管器結(jié)構(gòu)單一，清管效果不十分理想，清管時(shí)丟螺栓和跟蹤儀的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，建議進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。（2）清管器的減振效果差。目前清管器在管道中運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較大，不但造成自身螺栓脫落甚至骨架斷裂，同時(shí)將對(duì)管道造成以下威脅：使管道裂紋急劇擴(kuò)展甚至造成管道斷裂；設(shè)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(dǎo)輪以及避開共振頻率等手段加以解決。（3）偏磨嚴(yán)重。目前常用清管器偏磨現(xiàn)象嚴(yán)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(qiáng)度要求的情況下，采用鋁合金以及有機(jī)聚合物等材料，以減輕清管器自重，也可以采用安裝導(dǎo)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(yùn)行時(shí)，由于清管器設(shè)計(jì)方面的原因或球速太快、安裝不當(dāng)會(huì)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(duì)下游壓縮機(jī)、過濾器和管道干線閥門等設(shè)備的安全運(yùn)行造成很大的威脅。在安全的情況下，建議開發(fā)強(qiáng)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(xué)地建立和完善清管標(biāo)準(zhǔn)，確定經(jīng)濟(jì)清管次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法。天然氣長(zhǎng)輸管道清管作業(yè)是一項(xiàng)危險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)較大同時(shí)又是一項(xiàng)投資較大的作業(yè)，根據(jù)各條管道的氣體質(zhì)量情況和現(xiàn)場(chǎng)工況確定經(jīng)濟(jì)清管次數(shù)是非常必要的。清管除了自身的費(fèi)用外，同時(shí)增大了設(shè)備的維護(hù)量和維護(hù)費(fèi)用，每次清管后要更換下游分離器的濾芯，有時(shí)在清管過程中由于堵塞就得進(jìn)行更換，同時(shí)要對(duì)閥門進(jìn)行維護(hù)。（6）目前清管器的跟蹤、定位難度較大，在技術(shù)可行的情況下，開發(fā)遠(yuǎn)傳定位能力設(shè)備，準(zhǔn)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(shù)。結(jié)束語(yǔ)清管器清洗管道具有適應(yīng)性廣,適合于對(duì)超長(zhǎng)管道的清洗,可采用多層清洗方式,具有設(shè)備簡(jiǎn)單、需用人員少、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)。無論是裂紋、凹坑或者污垢,現(xiàn)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(píng)估提供了極有價(jià)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(shè)計(jì)是一項(xiàng)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(dāng)前追求的目標(biāo)。隨著石油天然氣的開發(fā)進(jìn)入深水、超深水領(lǐng)域,對(duì)清管器提出了更高的要求。深水清管過程中一旦出現(xiàn)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(duì)清管器的設(shè)計(jì)方法和材料提出了更高的要求。對(duì)于耐磨問題,應(yīng)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(nèi)壁的加工工藝,使管道內(nèi)壁足夠光滑;對(duì)于解堵和不同管徑問題,可以考慮設(shè)計(jì)出根據(jù)能需要自動(dòng)改變直徑的清管器。謝辭 經(jīng)過幾個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)專科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的指導(dǎo)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(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是李老師仍然細(xì)心地糾正其中的錯(cuò)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(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝我的領(lǐng)導(dǎo)、同事和同學(xué)對(duì)我無私的幫助，給了我許多寶貴的建議，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)。 最后，我要感謝我的母?！暇┕I(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)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(huì)我專業(yè)知識(shí)和做人的道理。在此，我再說一聲謝謝！謝謝大家?。?！。參考文獻(xiàn)：[1]清管器(Pig)清洗技術(shù).洗凈技術(shù)張薇娜.,[2]清洗技術(shù)在反應(yīng)堆退役管道中的應(yīng)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(shù)及應(yīng)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(cè)輸油(氣)管道的腐蝕損傷;姚哲..腐蝕與防護(hù),1996(6):279-282.[5]天然氣操作技術(shù)與安全管理；梁平主編；化學(xué)工業(yè)出版社[6]輸氣工必讀；楊發(fā)平主編；中國(guó)石化出版社[7]輸氣管道設(shè)計(jì)與管理王樹立，趙會(huì)君主編；化學(xué)工業(yè)出版社[8]清管器清洗技術(shù)及應(yīng)用；張金成主編；石油工業(yè)出版社[9]焦如意，張英.天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)涂層應(yīng)用技術(shù)研究，油