关于清管器收发球筒的优化设计与应用研究
清管器收发装置设计方法
清管器收发装置设计方法
孟凡昌
【期刊名称】《石化技术》
【年(卷),期】2016(023)012
【摘要】本文总结了清管作业的目的,着重讲解了不同设计标准下清管球收发装置的计算,给出了其筒体、管口、快开盲板等部件的设计方法和选型准则,简述其成橇管线布置原则.对清管器收发装置的设计及部件选型具有一定的指导意义.
【总页数】2页(P1-2)
【作者】孟凡昌
【作者单位】海洋石油工程股份有限公司天津 300451
【正文语种】中文
【相关文献】
1.机动管线清管器收发装置改进设计 [J], 于吉龙;张伟明;李江;王怀霄;贾邓乐
2.不同设计标准下的清管器收发装置的设计 [J], 杨英亮;田野
3.海管清管器收发装置认识与实践 [J], 李晶;龚萍;陈静
4.谈博物馆文化创意产品的设计方法
——以设计方法论的视角 [J], 郭小燕
5.拓扑优化设计方法与经验设计方法的RC开孔深梁对比试验研究 [J], 张鹄志;徐文韬;戚菁菁;黄垚森
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清管器清管作业分析与研究
清管器清管作业分析与研究作者：王俊颖毕权来源：《当代化工》2015年第11期摘要：目前根据清管器功能大致分四类，有清扫型清管器、隔离型清管器、检测型清管器和管道维护型清管器。
介绍了不同功能清管器各自的工作原理和特点，并研究分析了清管器未来的发展趋势，以及输送不同流体介质的管道包括原油管道、天然气管道和多相流体管道的清管作业特点，最后简要介绍了清管器清管周期的确定方法和清管流程。
关键词：清管器；原油管道；天然气管道；清管工艺中图分类号：TE 832 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）11-2691-04Analysis and Research of Pipeline PigWANG Jun-ying，BI Quan（Beijing Key Laboratory of Urban Oil and Gas Distribution Technology，China University of Petroleum， Beijing 102249， China）Abstract： Currently pigs can be broadly divided into four categories according to their specific functions， including the sweeping pig， the isolated pig， the detective pig and the pipeline maintenance pig. In this paper， their working principles and their working features were described，and their future development trends were analyzed. Different pigging characteristics of crude oil pipelines， gas pipelines and multiphase fluid pipelines were discussed. In the end， some methods to determine pigging cycles were introduced as well as the pigging processes.Key words： Pig； Crude oil pipeline； Gas pipeline； Pigging process清管作业一直是管道系统中必不可少的过程。
榆林气田南区清管技术优化及其管理
榆林气田南区清管技术优化及其管理[摘要] 随着现场清管作业技术的不断完善和提高，清管装置维护保养及时，清管作业的可操作性和安全性都趋于成熟。
但是，在2009年5月隶属长庆第二采气厂南一、南二输气干线因改线施工新增4个90°弯头，在之后清管作业过程中多次出现清管器在改线段遇阻受卡、清管器损坏现象，导致清管效率降低、清管作业风险增加。
针对这一难题，本文通过分析清管作业过程中出现的清管器损坏和卡阻的原因，从清管器选型、清管作业规程优化两个方面，通过进一步实验得出适宜于榆林南区气田清管技术。
［关键词］操作规程；清管器卡阻；清管器优选２００９年隶属于长庆第二采气厂南一、南二输气干线因地方建设需要，需将部分管段改线重新铺设。
改线后，南一、南二干线管路走向发生较大变化，改造管段分别新加设了４个和3个９０°弯头，改造管道内径分别减少了６ｍｍ和８ｍｍ。
过盈量从４％、３．４％上升到６．３％、６．６％，超出国家标准２％～５％的范围。
致使南一干线在进行清管作业过程中，清管器在过新增弯头处多次卡阻，提高推球压力后勉强完成清管。
南二干线在清管作业过程中，清管器的信号发射器断裂并留于管道内，产生了新的管道滞留物，清管效果差。
根据现场情况分析，南一、南二干线技改后管线内径的减小和９０°弯头的增加，使得皮碗破损，导致清管器在管路弯段处皮碗压裂变形，清管器尾部发射器损坏，发射器和固定螺丝滞留于管道中，严重影响管道安全、有效运行。
因此，我们通过分析清管作业过程中出现的清管器损坏和卡阻的原因，从清管器选型、淸管作业规程优化两个方面，通过进一步实验得出适宜于榆林南区气田淸管技术。
１清管作业操作规程优化通过对清管作业过程的跟踪分析发现，以往在清管作业收球过程中要求在清管器理论到达前半小时将正常生产流程更改为收球流程，而在这一过程出现清管器在收球筒球阀卡阻时，无法及时有效进行引导和球阀问题整改。
因此，我们将操作规程进行两方面优化：（１）上游站发球前通知下游站检查并分三级对收球筒充压（工作压力的３０％、６０％、１００％）、验漏合格后直接将生产流程改为收球流程。
西吉清管站工艺设计(论文)
目录1 绪论 (5)1.1 背景及设计意义 (5)1.2 国外清管技术现状 (6)1.3 国内清管技术现状 (7)1.4 设计内容 (7)2 设计说明书 (8)2.1 设计依据 (8)2.1.1 设计资料 (8)2.1.2 设计规范 (8)2.2 工艺流程设计 (8)2.2.1 工艺流程概述 (8)2.2.2 工艺流程设计原则 (9)2.2.3 战场布置 (9)2.3 主要工艺设备选型 (9)2.3.1 管道内径计算 (9)2.3.2 管道壁厚计算 (10)2.3.3 分离设备 (11)2.3.4 阀门的选型 (17)2.3.5 汇管选型 (18)2.3.6 流量计选型 (19)2.3.7 温度测量仪表选型 (20)2.3.8 压力测量仪表选型 (20)2.4 自动控制系统 (20)2.4.1 设计原则 (20)2.4.2 自动控制系统及方案 (21)2.5 站场防腐 (22)2.5.1 站场露空管道和设备的防腐 (22)2.5.2 站场内埋地管道的防腐 (22)2.6 站场防雷 (23)2.7 供水供电 (23)2.7.1 供水 (23)2.7.2 供电 (23)2.8 排污 (24)2.9 站内管道安装 (24)2.10 引进的设备 (24)3 计算说明书 (26)3.1 天然气分子质量M (26)3.2 天然气的压缩系数Z (26)3.3 天然气的相对密度 (26)3.4 天然气操作条件下的密度 (27)3.5 天然气在操作条件下的粘度 (27)3.6 分离器的设计计算 (28)3.7 管道选型及管径计算 (29)3.7.1 管道选型 (29)3.7.2 管径计算 (30)3.8 管道壁厚计算 (31)3.9 速度校核 (32)3.10 收发球筒的设计 (33)3.10.1清管器接收筒结构设计 (34)3.10.2清管器发送筒结构设计 (34)3.11 汇管的选型 (34)3.11.1 汇管管径计算 (34)3.11.2 汇管壁厚的计算 (35)3.12 流量计的选型 (35)3.12.1 流量计的类型 (35)3.12.2 流量计选型结果 (37)3.13 阀门类型选择 (37)3.13.1 选择阀门的依据 (37)3.13.2 阀门的类型 (37)3.13.3 选阀结果 (40)4 结论 (41)谢辞 (42)参考文献 (43)附录 (44)1 绪论清管站作为输气管道中的重要组成部分，其设计对天然气长距离输送具有重要的意义。
管道清管器技术发展现状
4、服务平台建设：搭建专业的清管器服务平台，提供清管器的选型、使用 和维护等一站式服务，提高用户满意度和使用体验。
参考内容
一、操作前准备
1、确认清管器型号、规格及使用要求，确保与所需清理的管道相匹配。 2、检查清管器表面，确保无裂纹、变形及其他损伤。
3、检查清管器的连接部位，确保紧固件完好无损，无松动现象。 4、确认管道内部情况，清除可能影响清管器运行的障碍物。
3、应用实例
以某石油公司的管道清管项目为例，该公司在其输油管道中使用了机械清管 器进行定期清管。通过清管器的定期清理，有效避免了管道内的结垢、锈蚀等问 题，保证了管道的畅通和油品的质量。
三、管道清管器技术现状分析
当前管道清管器技术的发展受到多方面因素的影响。首先，随着环保意识的 提高，清管器技术的环保性能逐渐成为焦点；其次，技术的不断创新使得清管器 的效率和精度大大提高；再次，市场需求的不断扩大为清管器技术的发展提供了 广阔的空间。
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三、安全注意事项
1、操作人员必须经过专业培训，熟悉操作规程和安全规定。
2、操作过程中，操作人员应佩戴必要的防护用品，如防护手套、防护眼镜 等。
3、如发现清管器卡住或无法正常运行，应立即停机检查，排除故障后方可 继续操作。
4、在操作过程中，应保持与其它人员的良好沟通，避免因误解或沟通不当 造成意外。
二、操作步骤
1、将清管器放入管道入口，启动输送泵，使清管器进入管道。 2、保持输送泵的运行，使清管器在管道中向前移动。
3、观察清管器的运行状态，听从操作人员的指挥，确保清管器的运行速度 和位置正确。
4、当清管器通过管道出口时，关闭输送泵，取出清管器。
5、检查清管器表面，如有损伤或磨损，应进行更换或修复。
水下生产系统清管方案研究
水下生产系统清管方案研究郑利军;王春升;郭宏【摘要】随着深海油气田的开发,水下生产系统将得到越来越广泛的应用.水下生产系统清管方案作为水下生产系统设计的重要组成部分,在设计初期就应充分论证,以确保油气田安全、经济开发.介绍了国外水下生产系统典型的清管方案(包括双海管环路清管方案;单海管水下发球、水上收球方案;单海管水下发、收球方案),总结分析了各清管方案的应用情况,从初始投资、推动清管球的动力、流动安全、收发球作业等方面,对各清管方案的优缺点进行了探讨,提出了水下生产系统清管方案制定建议,对采用水下生产系统进行油气田开发的工程项目具有一定的参考意义.【期刊名称】《化工设备与管道》【年(卷),期】2013(050)005【总页数】3页(P79-81)【关键词】水下生产系统;管道;清管方案;流动安全【作者】郑利军;王春升;郭宏【作者单位】中海油研究总院,北京100027;中海油研究总院,北京100027;中海油研究总院,北京100027【正文语种】中文【中图分类】TQ055.8+;TH17海底蕴藏着丰富的油气资源，得到了越来越多的重视。
随着近海油气资源勘探、开发量的日益衰竭，人们逐渐把目光投向了深海。
在深海油气田开发过程中，水深成为最大挑战，它主导着所有的工艺、设计和经济因素[1]。
水下生产系统凭借其自身特点和优势，在深海油气田开发中得到广泛的应用。
水下生产系统主要优势包括：适用于不同水深；可用于相对恶劣的海况条件，受环境因素影响较小；生产稳定性好；设施、设备可回收。
典型的水下生产系统如图1所示。
图1 典型水下生产系统示意图Fig.1 Schematic Diagram of Typical Subsea Production System此外，水下生产系统还具有高技术、高风险、高投入等特点，采用水下生产系统进行油气田开发时，设计方案务必要考虑周全合理。
作为水下生产系统设计的重要组成部分，清管方案的合理选择也显得尤为重要，它直接关系着油气田的操作成本及安全运行。
1清管器收发装置技术规格书
青阳岔～靖边工业园区管输干线工程清管器收发装置技术规格书文 件 号：储-2215-JG/1项 目 号：CTEC074C-2014西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院） 咨询证书号：工咨甲23220070002 设计证书号：A161000224二0一四年九月目录第一部分基本要求 2 1范围 (2)2名词定义 (2)3项目总体要求 (2)第二部分主要通用技术要求 3 1采用规范、标准及法规 (3)2供货范围及界面 (3)3设计与制造 (4)4材料 (5)5检验和测试 (5)6备品、备件及专用工具 (6)7铭牌 (6)8涂层、包装和运输 (6)9提交文件 (6)10技术服务 (7)11验收 (8)12售后服务 (8)13保证和担保 (8)1第一部分基本要求1范围1.1本技术规格书规定了油气管道工程中，清管器收发装置在设计、制造、材料、测试、检验、运输和验收方面的最低要求。
1.2本技术规格书与清管器收发装置数据单结合起来，作为一个整体使用。
2名词定义本技术规格书用到的名词定义如下：业主：项目投资人或其委托的管理方；设计：承担项目工程设计任务的设计公司或组织；供货商：是指按照本技术规格书的要求为业主设计、制造、提供成套设备/材料的公司或厂家；分包商：负责设计和制造分包合同所规定的设备/材料公司或厂家；技术规格书：业主和设计提供的完整的技术规定，包括技术要求、数据单、技术评分表；技术条件：各工程项目通用并统一的技术要求；数据单：是指根据各工程项目实际情况，填入的用于订货的参数；技术评分表：技术评分表是招标投标过程中通用的技术组评分标准；质保期：是指供货商承诺的对所供产品因质量问题而出现故障时提供免费维修及保养的时间段；3项目总体要求3.1供货商资质要求3.1.1供货商证书要求供货商应具有国家有关法规要求及按ISO9001要求的质量管理体系。
本设备属于压力管道附件，为保证设备质量，供货商应具备相应压力容器设计、制造资质。
清管器发射装置述评
陆上 ） 发射 ， 随着边 际油气 田和深 水油气 田开发工 但
程逐 渐增 多 ， 水下 清 管器 发 射装 置 的 应用 和 研 究 变
１ 清 管器 发 射装 置 工作 原理
清 管器发射 装 置 可 以用 于 陆上 和 水 下 ， 球 发 单
射 和 多 球 发 射 。 典 型 结 构 如 图 １ 示 ， 要 由快 其 所 主
２ ｆ ｈｒ Ｏｌ ｎｉｅｒ ｇＣ ． ｔ． Ｅ ｇ ｅｒ ｇＣ ｍ ａ ｙ Ｔａｊ ０ ４ ， ｈ ａ ．Ｏｆ ｏ ｉ Ｅ ｇ ｅ ｎ ｏ ｄ， ｎｉ ｅ ｎ ｏ ｐ ｎ ， ｉ ｉ ３ ０ ５ Ｃ ｉ ） ｓ ｅ ｎ ｉ ，Ｌ ｎ ｉ ｎｎ １ ｎ
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ａ ｅ ｅ ｃ ｉｅ ｈ ｒｎ ｉｌ ｆｐ ｇ ｌｕ ｃ ｒ Ａｎ ｈ ａ ｎ ｈ ｒ ｒ ｌｓ ｉ ｅ ｎｏ ｓｒ ｃ ： ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｄ ｓ ｒｂ ｓ ｔ ｅ ｐ ｉｃｐ ｅ ｏ ｉ ａ ｎ ｈｅ． ｄ ｔ ｅ ｌｕ ｃ ｅ ｓ ａｅ ｃ ａ ｓｆ ｄ ｉ ｔ ｉ ｆ ｕ ｙ ｅ ：ｓｎ ｌ ｉ ａ ｎ ｈ ｒ ｏ ｒｔｐ ｓ ｉｇ ｅ ｐｇ ｌ ｕ ｃ ｅ ，ｍｕｔｐ ｅ ｐ ｇ ｌｕ ｃ ｅ ｔ ａｖ ｓ ｅ ｃ ｌｍ ｕｔｐ ｅ ｐｇ ｌ ｕ ｃ ｅ ｎ ｌｉｌ ｉ ａ ｎ ｈ ｒｗｉｈ ｖ ｌ ｅ ，ｖ ￣ｉ ａ ｌ ｌ ｉ ａ ｎ ｈ ｒａ ｄ ｉ
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关于清管器收发球筒的优化设计与应用
研究
摘要：清管器收发球筒由于其结构的复杂性，在对其的设计、制造以及应用
的过程之中都存在着一定的特殊处理要求。
因此，本文接下来简要叙述了收发球
筒设计过程之中应当注意的几个要点，就其设计以及优化方面的问题展开了研究，以此希望进一步促进收发球筒的运行安全和效率，促进输气管道清理工作的顺利
高效完成。
关键词：清管器；收发球筒；天然气输送管道；清理；设计；应用
一、清管作业工艺流程
输气管道清管作业的整体工艺流程图见下图图一所示。
其主要是通过进气阀、清器管发球器、收发球阀门等多个部门的开关之间的互相配合来实现对输气管道
的清理工作，完成整个作业流程。
常规的输气顺序主要是：首先是通过首站之后经由到主管线通过阀门C，再
经由主管线流向阀门D，最后在主管线之中流向到末站，至此就完成了整个常规
输气。
在这整个过程之中，进出气阀门以及收发球阀门都处于一种关闭的状态。
清管工艺一系列流程为：首先将盲板1打开，在这之后进行清管器的安装工作，在完成了清管器的安装工作之后将盲板1关闭。
之后将进气阀门打开，与此
同时把放气阀1和排污阀关闭，并且在这个时候将发球阀打开，这样一来清管器
就能够经过发球阀从而进入到需要清洁的输气管道之中，进行接下来的清管工作。
准备收球的具体流程如下：首先应当保持放气阀2以及排污阀2处于关闭的
状态，与此同时将收球阀和出气阀打开，在之后打开放气阀2直到筒内部的压力
泄出完毕，再打开盲板2，之后将清管器从其中取出，这样一来就完成了整个清
管作业。
二、清管器收、发球筒结构
清管器的收发球筒的结构大体上比较相似，其结构图如下图2。
清管器收发
球筒的大小筒体之间连接采用的是偏心大小头。
根据文件要求规定，清管器发球
筒筒体的长度应当是清管器长度的1.5倍到2倍之间，筒体内径应当要和快开盲
板的内径统一一致，偏心大小头的长度也应当要比筒体的直径要更大。
清管器收
球筒的筒体长度应当是接收的最长清管器长度的2倍到2.5倍，通常来讲，取筒
体的直径大概为3倍到4倍，其筒体内径也应该要和快开盲板的内径保持一致，
其同心的大小头长度应当要和筒体的直径保持一致或者大于其筒体的直径。
三、清管器收、发球筒设计中注意问题
（一）计算
通过图2我们能够看出，清管器的收发球筒尽管运用了两个鞍式支座来充当
支撑部分，但是整个筒体却呈现出变截面的结构，其整体从大筒体、小筒体以及
其中间连接的大小头，这三部分组合而成。
两个鞍式的支座都是布置成非对称，
其左侧设计有快开盲板端盖（属于一种集中载荷，会对局部的应力分布产生影响），其受力模型十分的复杂，不应当还按照等直径的卧式容器去进行设计计算
工作。
清管器的收发球筒也是变截面的非对称结构，相关规定文件之中虽然已经增设了一部分的非对称设置双鞍座卧式容器的强度以及稳定性校核计算，但是依旧存在很多的集中载荷作用在等直径的卧式容器上，这就和清管器收发球筒的变截面的筒体结构相冲突，无法匹配。
因此，我们应当要将快开盲板结构和等重量的筒体进行等效，之后再按照相关数据进行计算，只有这样才能够确保收发球筒的结构更加安全、更加高效。
（二）快开盲板设计
为了实现清管器的快速装卸的目的，在清管器的收发球筒端盖处都增加了快开盲板的结构。
依据相关安全部门的技术要求标准，快开门式的压力容器在策划的过程当中一定要将疲劳载荷这一因素考虑到其中，并且还应当满足下述的安全功能：一，快开门到达了预定好的关闭部门才能够继续进行升压运行工作；二，只有压力容器的内部压力彻底得到释放才能够将快开门的开关打开。
快开的盲板具有诸多的型号版式，相对来讲比较常见的就是三瓣结构的卡箍式快开盲板，其详细的机构图参照下面图3所示。
将其和一般的平盖、螺栓放在一起对比，我们能够发现快开盲板的开关速度十分的快，这样一来能够很大程度上减轻工人的劳动强度。
但是又因其自身的结构相对复杂，所要求需要的技术性和安全性都比较高，导致能够独立完成对其的设计以及制造的厂家就比较少，现如今我国在制造快开盲板方面的水平也参差不齐。
外购快开盲板时应要求制造方提供如下保证或资质：①快开盲板设计应合乎现场的使用工况标准，合乎设备设计标准。
②设计文件中应注明快开盲板结构、功能、设计、制造检验与验收满足快速开关盲板技术规范中的相关规定。
③快开盲板主要受压元件的强度计算书应作出厂技术文件向用户提供。
四、清管器收、发球筒安装与应用中注意问题及优化
（一）快开盲板安全使用要求
为了确保快开盲板在使用过程之中的安全性以及收发球的操作，并且保证后
续维修的便利，需要在设计文件之中标注出来正对快开盲板侧的六十米范围之内
不应当设置任何遮挡的物体。
在开启盲板的过程之中，快开盲板的正侧两面都需
要保障没有人员所在。
在正式投入使用以后，禁止对各主要承压的部件进行敲击，避免对其的碰撞行为。
并且应当要定期对快开盲板的主要承压部件展开检查工作，一旦发现承重部件出现了严重的腐蚀或者裂纹的情况，必须及时肃清其具体成因，第一时间处理好这些问题。
（二）清管器尺寸的合理选用
清管器能够按照不同的方法对其分类，并且其具有多种类型。
在进行清管器
选择的时候，应当要确保严格按照清管工艺流程来考虑，要将其经过的所有设备、管道的内径都考虑在内，之后取一个相对合理的量，才能够确保其清管的效果能
够达到最佳，并且避免出现清管卡在中途的情况发生。
尤其是在其流程和清管设
备是分别由不同的设计者完成的时候，更需要格外注重这一点，要加强彼此之间
的沟通交流。
（三）清管器收发球筒的优化情况
工作人员在进行发球工作的过程中，应该根据实际的发球状况和相关需求，
选择使用合适的清管器。
而且工作人员还应该保障清管器的皮碗与管道内壁的密
封处于一个良好的状态，然后就可以在此基础上，有效的利用清管器前后运动过
程中产生的压力差，有效的促进整个清管器的运行以及作业，就现阶段清管器的
实际运行状况来看，其在运行过程中可能会出现螺栓或者是跟踪仪等脱落的问题，而之所以会出现这一问题主要是因为清管器运行过程中的速度过大，或者是其他
原因，而这些问题的存在严重情况下可能会导致整个清管器的骨架出现断裂等问题，使得清管器内部出现一些损坏的零部件，但是这一过程中工作人员很难发现
这种问题，同样的管道的清理难度也非常大，这一问题的存在也在极大程度上导
致整个清管器收发球筒的整体运行受到不利影响，整个设备的运输安全受到严重
的威胁。
在实际的作业过程中，为了能够更好的提升收发球筒的运行安全性，相
关工作人员可以使用强磁清管器对收发球筒进行一定的清理工作，这在极大程度
上提升了整个设备的运行效率以及安全性。
五、结语
清管器的收发球装置是一种比较特殊的非对称的卧式设备，其内部的结构以
及设计、制造都非常的复杂，并且应当严格贴合其工艺流程，需要综合考虑各种
因素，只有不断对其进行优化设计，才能够确保其使用的安全性，以及输气管道
清理的高效、安全。
参考文献：
［１］ＳＹ／Ｔ５９２２—２００３，天然气管道运行规范
［Ｓ］．（ＳＹ／Ｔ５９２２—２００３，ＮａｔｕｒａｌＧａｓＰｉｐｅ
ｌｉｎｅＯｐｅｒａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｓ］．）
［２］ＳＹ／Ｔ０５３３—９４，清管设备设计技术规定［Ｓ］．（Ｓ
Ｙ／Ｔ０５３３—９４，ＰｉｇｇｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔＤｅｓｉｇｎ
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ［Ｓ］．）。