清管器畢業(yè)設(shè)計

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN清管器畢業(yè)設(shè)計畢業(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)機械工程/機械制造與自動化班級機自1011班學(xué)號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)是天然氣長輸管道投產(chǎn)前或運行中的一項重要工作，可保證管道的正常運行和輸氣效率。文章從清管器的種類、性能、跟蹤和定位方法、清管工藝、清管效果評價指標(biāo)以及清管過程中常出現(xiàn)的故障和處理方法等方面對清管技術(shù)進(jìn)行了全面的論述，針對目前清管作業(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，停止升壓，全站進(jìn)行檢漏消缺，時間為1～2小時，主要根據(jù)消缺的項目決定。（3）聯(lián)系中石化金壇分輸站，升壓到時，停止升壓，全站進(jìn)行檢漏消缺，時間為1～2小時，主要根據(jù)消缺的項目決定。（4）聯(lián)系中石化金壇分輸站，升壓到時，停止升壓，全站進(jìn)行檢漏消缺，時間為1～2小時，主要根據(jù)消缺的項目決定。（5）聯(lián)系中石化金壇分輸站，升壓到時，停止升壓，全站進(jìn)行檢漏消缺，時間為1～2小時，主要根據(jù)消缺的項目決定。（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，用天然氣推動氮氣段實施置換。（2）置換合格標(biāo)準(zhǔn)：利用檢測儀器進(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，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，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，并及時消缺，同時對站場、閥室的閥門進(jìn)行排污。時間為2～3小時，主要根據(jù)消缺的項目決定。第二階段：升壓到穩(wěn)壓檢查消缺，時間以消缺情況而定。第三階段：升壓到MPa穩(wěn)壓檢查消缺，時間以消缺情況而定。第四階段：升壓到MPa穩(wěn)壓檢查消缺，時間以消缺情況而定。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)試線路截斷閥以及站場設(shè)備。薛埠分輸站至高塍分輸站干線氮氣置換操作氮氣置換工作已于動火連頭前一日完成，具體步驟詳見前面薛埠站至岳陽村閥室氮氣置換。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）岳陽村、河下、劉家塘、官林閥室監(jiān)視點人員首先打開截斷閥、旁通閥和放空閥，通過壓力表取壓口檢測氧含量和甲烷含量，檢測到氧氣含量下降和甲烷含量后立即匯報，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干線內(nèi)氧氣和甲烷變化情況，當(dāng)檢測到氧氣含量為0時，立即通知各閥室做好檢查準(zhǔn)備；當(dāng)檢測到有甲烷時，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)檢測到甲烷含量超過50%時，關(guān)閉所有放空、排污閥門。圖氮氣置換圖氮氣置換第七章清管器的研究與應(yīng)用國內(nèi)的研究與應(yīng)用中原油田開發(fā)出一種能自動解堵的清管器,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,清管器背壓升高,當(dāng)達(dá)到一定壓力(設(shè)定的自動控制閥開啟壓力)時,自動控制閥便自動開啟,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—自動控制閥;5—本體;6—橡膠圓盤;7—射流噴頭圖自動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,從而實現(xiàn)自動解堵,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)行管道檢測提供必要的環(huán)境,保證管道的安全運行。圖磁力清管器結(jié)構(gòu)示意國外研究與應(yīng)用國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PIMS系統(tǒng)是按照失效概率進(jìn)行工作的。它對每一個影響因素都進(jìn)行失效概率的分析判斷,確定整個管道系統(tǒng)各段的失效概率。輸油管道監(jiān)控的實際工作由清管器來完成。這種高科技的“機器人”能夠找到管道內(nèi)部的潛在風(fēng)險、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。這種檢測用清管器有著聰明的頭腦,盡管體積小,但是它對采集到數(shù)據(jù)的運算能力卻相當(dāng)大,相當(dāng)于一個中型計算中心。由AnalyticPipe公司研發(fā)、設(shè)計的計量標(biāo)定清管器也是一個智能化的清管器系統(tǒng)。它不僅能對管道內(nèi),例如凹坑、橢圓度、焊縫、壁厚變化等進(jìn)行檢測,而且能對T型三通和其他附件進(jìn)行識別,并可以報告管道中隱藏的風(fēng)險。瑞士Rosen公司研發(fā)出了一種新的檢測儀器———Rocorr。它擯棄了UT超聲波檢測技術(shù)的缺點和不足,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,它能在一個檢測過程中把所有的檢測數(shù)據(jù)都檢測出來,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,降低管道輸送運行的費用。在管道輸送系統(tǒng)中,相關(guān)企業(yè)研、發(fā)生產(chǎn)的不僅僅是對管道系統(tǒng)檢修的清管器,而且還有名副其實的清管器———管道清潔機器人。RoplastEasyClean管道清潔機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,完成批次隔離時的清潔、傳統(tǒng)的清潔和清除殘余的液體介質(zhì)等。英國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,以爬行運動通過管道前進(jìn)。該清管器采用一種特殊設(shè)計的透平,從管道流體獲得動力,其牽引機可向任何方向運行,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行,包括光滑的鋼管。這種清管器可從平臺通過單線投入,逆流運行,在一指定點反向運行并回到平臺上的投入點。加拿大DDT公司開發(fā)出了可以伸縮的清管器,可以相對較低的水壓,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,這是一般清管器長久以來所無法做到的。此外,DDT采用雙向控制設(shè)計,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(1)目前采用的漏磁式智能清管缺陷檢測技術(shù)對金屬損失缺陷檢測準(zhǔn)確度高,但對管道的裂紋缺陷和焊縫缺陷檢測的準(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)新的檢測方法。(2)漏磁式智能清管缺陷檢測技術(shù)在低壓管線(<檢測精度低,主要是因為工具在低壓天然氣管道中運行十分不平穩(wěn),造成檢測數(shù)據(jù)丟失。因此風(fēng)險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。由于超聲波檢測技術(shù)本身存在的不足,如對較淺的凹坑(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～檢測時常出現(xiàn)誤差,應(yīng)利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法來彌補,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。對于現(xiàn)有的石油天然氣管道運輸行業(yè)而言,為適應(yīng)社會發(fā)展需要,已逐步形成了城市管網(wǎng)、地區(qū)管網(wǎng),甚至是整個世界能源運輸管網(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)計出有大范圍應(yīng)用的清管器,在分叉點時的自動選擇路徑的能力應(yīng)進(jìn)行研究。(5)對現(xiàn)有的清管器,仍然停留在管內(nèi)運動、檢測等方面,而對工程有實用價值的是管內(nèi)運動、檢測、修復(fù)一體化作業(yè),因此必須考慮清管器的實時檢測修復(fù)功能。清管作業(yè)存在的問題及改進(jìn)建議隨著計算機技術(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化，尤其在線檢測技術(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)。目前國內(nèi)清管器結(jié)構(gòu)單一，清管效果不十分理想，清管時丟螺栓和跟蹤儀的現(xiàn)象時有發(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行時振動較大，不但造成自身螺栓脫落甚至骨架斷裂，同時將對管道造成以下威脅：使管道裂紋急劇擴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，可考慮在滿足強度要求的情況下，采用鋁合金以及有機聚合物等材料，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。清管器在管道中運行時，由于清管器設(shè)計方面的原因或球速太快、安裝不當(dāng)會造成螺栓、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，對下游壓縮機、過濾器和管道干線閥門等設(shè)備的安全運行造成很大的威脅。在安全的情況下，建議開發(fā)強磁清管器，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)濟清管次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法。天然氣長輸管道清管作業(yè)是一項危險、風(fēng)險較大同時又是一項投資較大的作業(yè)，根據(jù)各條管道的氣體質(zhì)量情況和現(xiàn)場工況確定經(jīng)濟清管次數(shù)是非常必要的。清管除了自身的費用外，同時增大了設(shè)備的維護(hù)量和維護(hù)費用，每次清管后要更換下游分離器的濾芯，有時在清管過程中由于堵塞就得進(jìn)行更換，同時要對閥門進(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)束語清管器清洗管道具有適應(yīng)性廣,適合于對超長管道的清洗,可采用多層清洗方式,具有設(shè)備簡單、需用人員少、經(jīng)濟效益高等特點。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)工作狀況的評估提供了極有價值的幫助,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)計是一項熱門課題。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。這些都對清管器的設(shè)計方法和材料提出了更高的要求。對于耐磨問題,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;對于解堵和不同管徑問題,可以考慮設(shè)計出根據(jù)能需要自動改變直徑的清管器。謝辭 經(jīng)過幾個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個專科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，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，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 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)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是李老師仍然細(xì)心地糾正其中的錯誤，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)對我無私的幫助，給了我許多寶貴的建議，正因為如此我才能順利的完成設(shè)計。 最后，我要感謝我的母校——南京工業(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，是你們教會我專業(yè)知識和做人的道理。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；中國石化出版社[7]輸氣管道設(shè)計與管理王樹立，趙會君主編；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.天然氣長輸管道內(nèi)涂層應(yīng)用技術(shù)研究，油