深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司 馬文婷

淺談在役燃?xì)夤艿纼?nèi)檢測(cè)前的清管實(shí)施

深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司 馬文婷

為確保在役燃?xì)夤艿纼?nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的精確度，在內(nèi)檢測(cè)前需對(duì)管道進(jìn)行清管作業(yè)。文章闡述了適用于燃?xì)夤艿纼?nèi)檢測(cè)前清管作業(yè)的清管器類型及其實(shí)施順序，分析了通球管道的條件、通球前的準(zhǔn)備和通球操作中的技術(shù)要點(diǎn)，介紹了在役燃?xì)夤艿乐星骞艿男Ч?，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)研究了清管過(guò)程中卡堵的處置方式。

在役燃?xì)夤艿?清管 清管器 卡堵

為掌握在役燃?xì)夤艿赖娜毕轄顩r，獲取管道本體可靠、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)特征數(shù)據(jù)，進(jìn)而制定維修計(jì)劃，保證在役燃?xì)夤艿赖陌踩€(wěn)定運(yùn)行，《鋼質(zhì)管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB/T 27699—2011)規(guī)定管道內(nèi)檢測(cè)周期不應(yīng)超過(guò)8年，新建管道應(yīng)當(dāng)在投產(chǎn)3年內(nèi)進(jìn)行首次管道內(nèi)檢測(cè)，確保智能清管器在管道內(nèi)的通過(guò)能力及檢測(cè)精度，需在內(nèi)檢測(cè)前對(duì)燃?xì)夤艿缹?shí)施專門的清管作業(yè)，清除管內(nèi)的泥沙、銹渣、硫化亞鐵粉末、泡沫以及施工遺留的其他雜質(zhì)，而燃?xì)夤艿肋\(yùn)行壓力低、管線分輸支線多，清管作業(yè)難度大，為確保燃?xì)夤艿狼骞茏鳂I(yè)期間的安全穩(wěn)定供氣，有必要對(duì)內(nèi)檢測(cè)前的清管實(shí)施進(jìn)行研究。

1 內(nèi)檢測(cè)前清管器

在役燃?xì)夤艿纼?nèi)檢測(cè)前的清管作業(yè)，需達(dá)到良好的管道清潔程度，并對(duì)管道的通過(guò)能力進(jìn)行驗(yàn)證，因此應(yīng)選擇清污效果好，通過(guò)能力高的心軸清管器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由剛性骨架主體和其上安裝的各種清管工具組成，如皮碗、測(cè)徑鋁板、鋼刷和磁性鋼刷等，其特點(diǎn)是密封性能好，運(yùn)行距離長(zhǎng)，清污效果好。

對(duì)于燃?xì)夤艿赖囊话闱骞?，采用皮碗清管器即可；?duì)于清除管內(nèi)壁凝結(jié)的殘留物，釆用鋼刷清管器比較合適，且鋼刷的厚度越大，清管能力越強(qiáng)，有內(nèi)涂層的管道則應(yīng)選擇尼龍刷清管器，以避免造成內(nèi)涂層的破壞；對(duì)于清除管道內(nèi)部存在的鐵銹或其他施工雜物如焊渣悍條等鐵磁性雜質(zhì)，可選擇帶磁性鋼刷的清管器。清管器均安裝信號(hào)發(fā)射機(jī)，通過(guò)信號(hào)接收儀確認(rèn)清管器離開發(fā)球筒、通過(guò)設(shè)標(biāo)點(diǎn)、進(jìn)入收球筒以及卡球點(diǎn)具體位置。

在內(nèi)檢測(cè)前，為進(jìn)一步驗(yàn)證管道的通過(guò)能力，常在心軸清管器的中間或者尾部位置安裝一個(gè)鋁質(zhì)測(cè)徑板。通球后，可通過(guò)測(cè)徑板的變形或褶皺程度，判斷管道的缺陷及其變形程度，但不能確定管段變形的具體位置和變形性狀，同時(shí)，測(cè)徑清管器能有效清除管道內(nèi)的懸浮污物。

為確保管道清管時(shí)安全穩(wěn)定供氣，按照清管器通過(guò)能力由強(qiáng)到弱、清管能力由弱到強(qiáng)的原則分批次將管道內(nèi)雜質(zhì)清除，以達(dá)到內(nèi)檢測(cè)智能檢測(cè)器運(yùn)行的管道潔凈程度。建議采用以下順序進(jìn)行清管：

(1)先采用皮碗清管器，通過(guò)皮碗的磨損情況或破裂程度、清出雜物的情況大致判斷管道有無(wú)變形，初步驗(yàn)證管道的通過(guò)能力，通過(guò)清出物的情況，判斷管道內(nèi)的清潔程度。在此清管過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控壓力的變化，記錄清管器通過(guò)每個(gè)監(jiān)聽點(diǎn)的準(zhǔn)確時(shí)間，通過(guò)壓力和清管器運(yùn)行時(shí)間來(lái)大致判斷清管器在管道的運(yùn)行狀態(tài)，是否存在阻滯現(xiàn)象。

(2)采用碟形皮碗清管器+測(cè)徑板，進(jìn)一步清除管道內(nèi)污物，測(cè)徑板進(jìn)一步檢測(cè)管道變形情況，通過(guò)測(cè)徑板前后的變形情況,判斷管道的變形或者內(nèi)部有無(wú)其他尖銳物。測(cè)徑板也可按照直徑(如85%、90%、95%內(nèi)徑)分多次與鋼刷清管器穿插使用。

(3)采用碟形皮碗+鋼刷或尼龍刷清管器，清除管道內(nèi)壁上附著的其他清管器不能去除的污物，進(jìn)一步清除管道內(nèi)殘余污物。

(4)采用碟形皮碗+磁性鋼刷清管器，清除管道內(nèi)的鐵銹，施工過(guò)程中遺留的細(xì)小金屬物體，進(jìn)一步清除管道內(nèi)殘余污物，保證管道潔凈程度符合內(nèi)檢測(cè)的要求。

2 管網(wǎng)設(shè)施條件

通球管道的管徑必須相同，管道彎頭曲率半徑應(yīng)滿足相應(yīng)規(guī)格清管器的通過(guò)性能指標(biāo)，相鄰彎頭間的直管段長(zhǎng)度應(yīng)大于等于500 mm。開孔直徑大于30%管道正常外徑的三通設(shè)置擋條，兩相鄰三通中心間距應(yīng)大于管道外徑的2.5倍。管道閥門為全通徑，且全線閥門開啟靈活，通球期間處于全開狀態(tài)。管道沿線的管道樁、里程樁、測(cè)試樁應(yīng)基本齊全。收、發(fā)球門站安裝了符合規(guī)范要求的收發(fā)球筒，且具備壓力調(diào)節(jié)的工藝條件。在通球前組織對(duì)沿線調(diào)壓站模擬通球工況進(jìn)行停供測(cè)試，通過(guò)對(duì)其供氣周邊的中壓管網(wǎng)壓力監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)控確定其停供后管網(wǎng)系統(tǒng)的最長(zhǎng)供氣時(shí)間，為通球過(guò)程中該調(diào)壓站的提前關(guān)閉時(shí)間的確定以及發(fā)生卡堵、堵塞狀況下的應(yīng)急搶修時(shí)間提供參考。

3 清管實(shí)施

3.1 氣量平衡

清管過(guò)程中管內(nèi)氣體始終保持由發(fā)球門站流向收球門站，管段內(nèi)的壓力、流量需穩(wěn)定，為保證穩(wěn)定的氣流，檢測(cè)器經(jīng)過(guò)分輸支線前后0.5 h的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，需進(jìn)行支線的停供。管段內(nèi)氣體的流速(即球速)控制在0.5~3 m/s，所需理論推球流量可按照式(1)計(jì)算：

式中：Q——推球流量，km3/h；

F——管道的內(nèi)橫截面積，m2；

v——清管器運(yùn)行平均速度，km/h；

p——清管器后平均壓力(清管器上游最近的閥室壓力或調(diào)壓站進(jìn)站壓力的SCADA讀數(shù))，MPa。

發(fā)球門站的理論流量除滿足推球流量外，還需滿足清管器上游分輸支線實(shí)時(shí)變化的調(diào)壓站的供氣需求總和，當(dāng)供氣高峰期門站的流量不能滿足推球及清管器上游調(diào)壓站的需求時(shí)，在條件具備的情況下可考慮開啟清管器上游的LNG應(yīng)急氣化站。收球門站向檢測(cè)管段的理論供氣流量為檢測(cè)器下游各調(diào)壓站的供氣需求總和減去理論推球流量。通過(guò)對(duì)發(fā)球時(shí)間和球速的控制，盡量避開在用氣晚高峰收球。

3.2 設(shè)標(biāo)點(diǎn)跟蹤

在實(shí)際通球過(guò)程中，清管器的運(yùn)行速度受到管道敷設(shè)條件、內(nèi)壁摩擦力、清管器泄流孔面積等因素影響，其速度難以進(jìn)行精確的控制，為確定檢測(cè)過(guò)程中清管球的位置，判斷其運(yùn)行情況，需對(duì)清管器進(jìn)行跟蹤。跟蹤方法為檢測(cè)之前根據(jù)管道周邊的環(huán)境、埋深等設(shè)立位置固定的設(shè)標(biāo)點(diǎn)(如閥室或標(biāo)志樁)，在檢測(cè)過(guò)程中跟蹤記錄檢測(cè)球通過(guò)每個(gè)設(shè)標(biāo)點(diǎn)的時(shí)間來(lái)確定清管器的位置及運(yùn)行速度。設(shè)標(biāo)點(diǎn)的跟蹤方式包括人工跟蹤、AMG盒記錄兩種，依據(jù)車輛可到達(dá)設(shè)標(biāo)點(diǎn)的難易程度確定其跟蹤方式，在人員難以到達(dá)的設(shè)標(biāo)點(diǎn)處預(yù)埋 AMG盒，記錄清管器或檢測(cè)器的經(jīng)過(guò)時(shí)間；在人員方便到達(dá)的設(shè)標(biāo)點(diǎn)，由人工采用接收儀接收清管器或上發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)。根據(jù)人員情況可設(shè)置3~4個(gè)跟球小組，采用滾動(dòng)式跟蹤的模式，當(dāng)監(jiān)聽到過(guò)球信息后當(dāng)前跟蹤小組即向前移動(dòng)至最前的設(shè)標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)聽。

3.3 場(chǎng)站操作

站內(nèi)人員負(fù)責(zé)在收發(fā)球門站進(jìn)行收發(fā)清管器的操作，沿線用氣調(diào)壓站的人員在清管器通過(guò)支線前0.5 h停止調(diào)壓站的供氣操作，通過(guò)支線后0.5 h恢復(fù)調(diào)壓站的供氣，并負(fù)責(zé)用氣調(diào)壓站堵塞濾芯的更換及清洗，站內(nèi)人員按照調(diào)度指令調(diào)整門站和調(diào)壓站的供氣工況。

4 清管效果

某城鎮(zhèn)燃?xì)獯胃邏汗芫W(wǎng)系統(tǒng)，由東線和西線組成，其中東線于2006年投產(chǎn)，長(zhǎng)68.8 km；西線于2007年開始投產(chǎn)，長(zhǎng)76.3 km，東線和西線通過(guò)一個(gè)門站連接，次高壓管道的設(shè)計(jì)壓力為1.6 MPa，實(shí)際運(yùn)行壓力為 1.5 MPa，主線管道規(guī)格為D508×7.9，材質(zhì)為L(zhǎng)360(X52)，采用3PE外防腐層，無(wú)內(nèi)涂層。東線沿線共有主線線路截?cái)嚅y門13座，分輸支線9條；西線沿線共有主線線路截?cái)嚅y門16座，分輸支線11條。

2013年和2014年計(jì)劃對(duì)東線和西線實(shí)施內(nèi)檢測(cè)，在此之前對(duì)兩條管線進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)前的清管作業(yè)，按清管器通過(guò)能力由強(qiáng)到弱、清管能力由弱到強(qiáng)的原則，按順序分批次采用皮碗清管器、鋼刷清管器、磁力清管器的進(jìn)行清管。在鋼刷清管器清出雜質(zhì)較少時(shí)，采用90%內(nèi)徑的測(cè)徑清管器，驗(yàn)證管道的通過(guò)能力。

東線和西線分別清出3 156和2 785 kg的雜質(zhì)，清出的雜質(zhì)主要以鐵銹和粉塵為主，并有少量的沙粒、泥塊、焊渣和清管泡沫球外皮等，清管效果良好，表1和表2為兩條管線清管的情況。

表1 東線內(nèi)檢測(cè)前清管情況統(tǒng)計(jì)

表2 西線內(nèi)檢測(cè)前清管情況統(tǒng)計(jì)

兩條管線清出雜質(zhì)的數(shù)量總體呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，為確保內(nèi)檢測(cè)前管道的清潔程度，須進(jìn)行多次清管。東線在第4次采用測(cè)徑清管器(90%內(nèi)徑)進(jìn)行清管時(shí)出現(xiàn)了卡堵，建議在實(shí)施了少次清管后采用測(cè)徑清管器時(shí)盡量選擇直徑較小(如 85%內(nèi)徑)的測(cè)徑板，待實(shí)施了多次清管使管道的清潔程度提高后，可適當(dāng)增加測(cè)徑板的直徑。

5 卡堵處置

在清管過(guò)程中，最易出現(xiàn)的是卡堵，清管過(guò)程中發(fā)生卡堵可能會(huì)造成管輸能力不足，嚴(yán)重時(shí)造成供氣中斷，影響下游用戶的正常用氣，并損壞清管器。

判斷是否發(fā)生卡堵，可按清管器的實(shí)際運(yùn)行速度預(yù)測(cè)清管器應(yīng)該在某一時(shí)間到達(dá)某點(diǎn)處，而實(shí)際上超過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間仍未到達(dá)，再結(jié)合SCADA對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行工況的監(jiān)控，若疑似卡堵點(diǎn)下游管道壓力持續(xù)下降，上游管道壓力持續(xù)上升則可判斷管道發(fā)生卡堵。另外，還可以根據(jù)管道內(nèi)氣流的聲音來(lái)判斷是否發(fā)生卡堵，若清管器正常行進(jìn)，在距離清管球運(yùn)行最近的管道裸露點(diǎn)(如閥室或站內(nèi)地上管等)，可聽到其經(jīng)過(guò)管道每一道焊縫時(shí)發(fā)出的有規(guī)律的聲音，若無(wú)法聽到便可初步判定清管器出現(xiàn)了異常狀況。

5.1 處置原則

在發(fā)生卡堵時(shí)，確定了卡堵位置后，可加大清管器前后壓差，或加強(qiáng)推力等，消除或減弱其前進(jìn)阻力，使清管球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)至收球筒內(nèi)。主要包括以下幾種處理方法：

(1)通過(guò)提高發(fā)球門站的出站壓力增加清管器上游的壓力，降低收球門站的出站壓力使清管器后的壓力減小，以達(dá)到增大清管器前后壓差驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)。

(2)提高發(fā)球門站出站壓力，短時(shí)間關(guān)閉清管器下游的第一個(gè)線路截?cái)嚅y，暫時(shí)將卡堵管段與下游管段隔離，同時(shí)設(shè)法降低已關(guān)閉線路截?cái)嚅y下游管道的壓力或清管球后的壓力：一種方式是在保證下游各用戶用氣需求的情況下，關(guān)閉或降低可向已關(guān)閉線路截?cái)嚅y下游管道供氣的場(chǎng)站，待被關(guān)閉線路截?cái)嚅y后壓力下降至一定值時(shí)再打開該線路截?cái)嚅y瞬時(shí)引發(fā)清管器動(dòng)作；另外一種方式是通過(guò)放散或加大清管器與已關(guān)閉的線路截?cái)嚅y間用氣調(diào)壓站的流量以降低該段的壓力，利用前后壓差的增大驅(qū)動(dòng)清管器運(yùn)動(dòng)；待清管器運(yùn)動(dòng)至正常速度后，在到達(dá)下游已關(guān)閉線路截?cái)嚅y之前緩慢平衡閥門兩端壓力，并恢復(fù)閥門至全開位置。

(3)發(fā)送泡沫清管器。若以上措施無(wú)效，可考慮則從發(fā)球站場(chǎng)發(fā)送泡沫清管器或其它清管器將卡堵清管器推出。

(4)反推。緩慢提高清管器后(收球門站)管道壓力直至與清管器前壓力平衡；然后緩慢降低清管器前(發(fā)球門站)管道壓力，驅(qū)動(dòng)清管器反向運(yùn)動(dòng)倒回至發(fā)球點(diǎn)，并在發(fā)球門站按收球工藝流程回收清管器。

(5)斷管取球。如采取以上處置方案無(wú)法驅(qū)動(dòng)清管器動(dòng)作，則應(yīng)在確定清管器、檢測(cè)器卡堵的具體位置后進(jìn)行斷管取球。如清管器在管道內(nèi)未完全卡死，可小范圍移動(dòng)，則應(yīng)將清管器驅(qū)動(dòng)至較易開挖施工處實(shí)施斷管取球。

5.2 處置案例

上述某城市次高壓燃?xì)夤艿罇|線在第4次采用測(cè)徑清管器進(jìn)行清管時(shí)，清管器運(yùn)行了44 km后卡在AE8東側(cè)335 m的B1處，管道運(yùn)行單位嘗試降低清管器下游壓力以驅(qū)動(dòng)清管器運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉了線路截?cái)嚅yAE10以使卡球管段與下游管段隔開，通過(guò)調(diào)壓站T7的用氣使下游管段壓力降至1.2 MPa，但未能驅(qū)動(dòng)清管器。于是決定進(jìn)行反推，恢復(fù)線路截?cái)嚅yAE10的全開狀態(tài)，關(guān)閉線路截?cái)嚅yAE8，通過(guò)控制門站2提高線路截?cái)嚅yAE10西側(cè)壓力至1.5 MPa，控制門站1的壓力以降低清管球東側(cè)的壓力至1.2 MPa，形成了0.3 MPa的反向壓差，至第2日早上8：00用氣低峰期，關(guān)閉調(diào)壓站T6所在支線閥，開啟線路截?cái)嚅yAE8進(jìn)行反推，清管器通過(guò)線路截?cái)嚅yAE7后將其關(guān)閉，待清管球停止于B2處后，關(guān)閉其東側(cè)線路截?cái)嚅yAE6，之后再通過(guò)控制門站1、門站2的出站壓力以在清管球兩側(cè)建立0.4 MPa的正向壓差，先后開啟線路截?cái)嚅yAE7、AE6，繼續(xù)清管作業(yè)。

圖1 次高壓管網(wǎng)清管作業(yè)示意

6 數(shù)據(jù)管理

在清管作業(yè)前，應(yīng)將設(shè)標(biāo)點(diǎn)的編號(hào)、位置描述(采用閥室或樁編號(hào)加偏移量的形式)、坐標(biāo)、里程、埋深等信息錄入GIS系統(tǒng)或管道完整性管理信息系統(tǒng)中；每次清管作業(yè)時(shí)，除記錄日期、清管器的類型數(shù)量等信息之外，還需實(shí)時(shí)記錄清管球經(jīng)過(guò)每個(gè)設(shè)標(biāo)點(diǎn)時(shí)通過(guò)SCADA系統(tǒng)檢測(cè)的上下游閥門監(jiān)測(cè)的壓力值、上下游門站的流量，以及現(xiàn)場(chǎng)上報(bào)的時(shí)間、監(jiān)測(cè)人等信息，便于清管過(guò)程中實(shí)時(shí)計(jì)算清管器運(yùn)行的速度；清管結(jié)束后，記錄其運(yùn)行時(shí)間和清出的雜質(zhì)重量，這些信息最終由數(shù)據(jù)管理員錄入完整性管理系統(tǒng)中便于后期查看，并為下一階段的發(fā)送變形檢測(cè)器和腐蝕檢測(cè)器提供通過(guò)依據(jù)和工況調(diào)整依據(jù)。

Discussion on Application of Pigging before Inline Inspection of Live Pipelines

Shenzhen Gas Group CO., Ltd. Ma Wenting

It is necessary to conduct pigging before in-line inspection of live pipelines to ensure high-quality testing data. The paper describes pig types suitable for in-line inspection of live pipelines , analyzing the technical points in pigging process, introducing the results of the pigging in live pipelines, and discuss the treatment methods of pig blockage as well.

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