2007年 第5期管 道 技 术 与 设 备
Pipeline T echnique and Equipment 2007 N o 15
清管器应用技术的发展
刘 凯, 马丽敏, 邹德福, 陈志东
(沈阳仪表科学研究院, 辽宁沈阳 110043)
摘要:介绍了清管器的分类, 概述了清管器在输油、油田注水、输气等管线中的除垢应用以及在管线检测方面的具体应用情况, 给出了清管器应用技术的发展趋势。关键词:清管器; 清洗; 检测; 管道
中图分类号:U178 文献标识码:A 文章编号:1004-9614(--02
Development ai Li Z De , CHE N Zhi 2dong
of Science , Shenyang 110043, China)
Abstract :The of Pig was introduced. The cleaning application of Pig in petroleum pipeline , in injection pipeline of oilfield , and in gas pipeline were summarized , and the detecting application of Pig was summarized. The development trend of Pig application technology was presented.
K ey w ords :Pig ; cleaning ; detecting ; pipeline
1 清管器分类
清管器(Pig ) 是管道工业中必不可少的机具, 在1962年, 由
美国的K napp 公司和G irard 公司开发并用于管道清洗[1]。目前, 已经在世界上许多国家得到广泛应用。
按照使用目的进行分类, 清管器可分为用于除垢的清洗清管器和用于排液和分离的密封清管器。也有时把上述具有清洗或分离作用的清管器归类为实用清管器, 把对管道具有检测功能的清管器归类为遥控清管器。
按照外观形状进行分类, 清管器可分为4种, 分别为芯棒形清管器(Mandrel Pig ) 、泡沫型清管器(F oam Pig ) 、一体化清管器(S olid 2cast Pig ) 以及球形清管器(S phere Pig ) 。除了以上几种典型的结构外, 在实际应用中, 还有直型清管器(Disc Pig ) 、碟形清管器(Cup Pig ) 、直型钢刷清管器(Disc brash Pig ) 等。2 清管器主要应用2. 1 管线除垢2. 1. 1 用于输油管线
吕继承论述了清管器在大庆至哈尔滨炼油厂原油输送管道工程中的应用, 对投产前通清管器的6个阶段进行了论述, 这6个阶段分别为单管通清管器、分段试压前通清管器、分段试压后通清管器、大段通清管器、站间通清管器、站间水运通清管器。同时, 结合施工中的经验提出了膜片爆破法、二次通清
[2]
管器法等处理清管器卡阻的简单易行办法。2. 1. 2 用于油田注水管线
梁爱国等论述了使用清管器对某采油厂注水管网除垢的过程[3]。该采油厂注水管网结垢严重, 注水干线平均结垢厚度在20mm 左右, 局部达到了30mm 以上, 通过使用清管器清洗, 除垢率可达95%以上, 而且费用低廉, 仅为酸洗费用的45%。
孙天淦等针对江苏油田单井注水管线管径小、结垢严重的现状, 开发了适用于小口径注水管线的强力清管器, 对4条注水管线进行清洗施工, 达到了增加流量、降低压降、减少二次污
收稿日期:2007-03-29 收修改稿日期:2007-05-20
染的效果[4]。
2. 1. 3用于输气管线
赵钟明叙述了利用电子跟踪清管器对某天然气管线进行清管的过程。电子跟踪清管成套仪器带有一套超低频无线收发系统。清管器携带一台超低频发射机在管道中运行, 地面上接收机和通过指示仪在管道正上方接收到超低频发射机发出的穿过管壁的电磁信号, 经放大处理后显示, 并有声音报警, 用以确定地下管道中清管器所在位置和运行情况[5]。
马玖热论述了采用通球清管器对输气管道进行清管的过程。在对247km 管线进行全线清管工程中, 用70h 完成清管任务, 清出污物几十t , 保证了输送的人工煤气的质量[6]。2. 1. 4用于火电厂输灰管道
王建华叙述了清管器在火电厂水力输灰管道清洗中的应用, 总结了采用清管器清洗的优点及缺点, 给出了适用于清管器清洗的工况要求和清洗实例[7]。
宋华东等总结了液气压清管器在热电厂排灰管道清洗过程中遇到的问题, 提出了在制定预案时需注意的细节[8]。2. 1. 5用于反应堆退役管道
王东海研究了Pig 清洗技术在受放射性污染管道去污中的应用。几种应用类型的Pig 去污实验结果表明去污效果较好。为受放射性污染管道退役去污设计提供了可靠依据[9]。2. 2管线检测
智能清管也叫内检测, 它是利用工具携带的仪器和设备, 通过清管作业的方式, 对管道进行在线检测, 以了解管道情况的特殊清管方式。其结果为管道完整性评价、管道改造的有力依据。
1965年, T UBSC OPE 公司率先开发出金属损失检测工具[10], 然后多家公司相继开发出各种智能清管工具。姚哲论述了英国天然气检测中心开发的用于管道腐蚀损伤检测的智能清管器, 具体介绍了系统的最小检测指标、数据分析、数据传送、金属损伤特征报告等内容。该系统能准确描绘出管线损坏形状和所处位置, 使工程技术人员能估计损坏影响程度, 评价
42
Pipeline T echnique and Equipment
Sep 12007
管线安全运行对结构影响状况[11]。
K eith G rim os 论述了应用在线清管器检测管道应力腐蚀开裂, 应用弹性波纵向裂纹检测行进装置在一条输油管道和一条天然气管道上进行了验证性试验, 认为该技术在应力腐蚀开裂检测方面有较好的应用效果及发展前途[12]。
杨文博等介绍了从德国引进的一套Ф720型管道超声波检测器对鲁宁输油管道现场检测的情况。共检测到缺陷694处, 其中, 腐蚀深度在4mm 以上的缺陷49处, 腐蚀深度在5mm 以上的19处。检测结果显示:对人工缺陷显示清楚、准确, 对其他如夹层、焊缝、法兰、修复处、三通等的显示也都清晰可见。检测到的数据经计算机处理后, 打印出全部缺陷报告、严重缺
[13]
陷开挖数据清单和管道手册等资料, 。3 清管器应用技术的发展趋势
(1) 缺陷检测准确度高, 确度都不高, 而这又是2090年代前管道主要问题, 有待研发新的检测方法。
(2) 漏磁式智能清管缺陷检测技术在低压管线(
(3) 超声波检测将向高精度方向发展, 并适用于不同的工作环境。由于超声波检测技术本身存在的不足, 如对较浅的凹坑(其面积通常小于压电超声波探头的面积) 以及较浅的陆架形或阶梯形缺陷(面积为0. 32～6. 45cm 2) 检测时常出现误差, 应利用先进的数据处理方法来弥补, 使数据处理的结果更加多样化。
(4) 由于施工、维修或工艺等原因, 管道不可能是光滑笔直的, 这就需要清管器有良好的越过障碍(如阀门、三通、弯管) 的能力。对于现有的石油天然气管道运输行业而言, 为适应社会发展需要, 已逐步形成了城市管网、地区管网, 甚至是整个世界
能源运输管网, 因此, 目前的石油天然气管道已经不是单一的
一条线路。为此要想设计出有大范围应用的清管器, 在分叉点时的自动选择路径的能力应进行研究。
(5) 对现有的清管器, 仍然停留在管内运动、检测等方面, 而对工程有实用价值的是管内运动、检测、修复一体化作业, 因此必须考虑清管器的实时检测修复功能。参考文献:
[1] 张薇娜. 清管器(Pig ) 清洗技术. ,2003(8) :25-29. [2] 吕继承, 李文彬. . 管道技术与
) :19-[3] , , . . (6) :142-144.
[4], 张霞, 等. 清管器在小口径注水管线清洗中的应
用. 清洗世界,2006,22(4) :10-14.
[5] 赵钟明. 电子跟踪清管器在天然气管线的应用. 腐蚀与防护,2002,
23(1) :23-24.
[6] 马玖热. 煤气管线采用通球清管器实践. 新技术新工艺,2002(6) :
23.
[7] 王健华. 火电厂水力输灰管道的清洗方法. 清洗世界,2006,22(6) :
28-30.
[8] 宋华东, 叶树满, 张志强, 等. 液气压清管器在电厂排灰管道上的
应用. 管道技术与设备,2004(4) :41-42.
[9] 王东海. PIG 清洗技术在反应堆退役管道中的应用研究. 清洗世
界,2005,21(1) :7-11.
[10] 刘年忠, 付建华, 陈开明. 天然气管道智能清管技术及应用. 天然
气工业,2005(9) :116-118.
[11] 姚哲. 采用智能清管器在线检测输油(气) 管道的腐蚀损伤. 腐蚀
与防护,1996(6) :279-282.
[12] G RI M OS K. 应用在线清管器检测应力腐蚀开裂. 祖钦先, 轩慎文,
译. 油气储运,1996,15(9) :56-59.
[13] 杨文博, 徐今伟. 超声波管道腐蚀检测器现场检测. 油气储运,
1994,13(6) :40-43.
创新与应用
节能技术在供热系统中的应用
冬季采暖时, 在2个坡道进出口处共安装6台蒸汽热风幕, 每天耗电93. 6kW , 耗蒸汽9. 13t , 总费用为1450元/天。
在地下一层安装2条通气管并呈环状分布, 增加散热面积, 在裙楼5楼楼面将蒸汽排出室外。在2条通气管线上分别安装1个阀门, 冬季开启, 夏季关闭。并在水平管线最低点安装DN20泄水管, 防止凝结水堵塞管线。这一改造方案经现场论证, 基本可行。
安装后,2条DN100通气管总长度180m , 散热面积56m 2, 表面温度为70℃. 经检测, 室外温度为-25℃时, 停车场平均温度为8℃, 充分满足停车场采暖要求。不仅解决了多余蒸汽无法排放的问题, 而且充分有效地利用了能源, 节省了采暖支出, 增加了经济效益。
这项技术适用于北方地区的供热系统, 可提高供热系统运行水平, 改变供热系统高能耗、低效率的情况, 减少使用费用, 节约能源, 具有一定的推广价值。
(沈阳裕宁房产开发有限公司
王树桐)
为了实现经济的可持续发展, 开展节能降耗工作, 特别是运用科技创新手段做好节能工作是非常必要的。在供热领域, 开展供热节能, 实施供热节能改造, 提高供热技术水平、产品水平, 采取相关措施提高节能效益是今后节能工作的必然趋势。文中介绍了节能技术在某企业供热系统中的应用, 实际应用表明, 该技术有效地节约了能源, 降低了成本。
某企业冬季采暖、生活用水均使用蒸汽加热, 每天产生80t 凝结水, 凝结水温度为80℃. 在裙楼5楼楼面安装一条DN200通气管, 将凝结水箱产生的蒸汽排出室外。当冬季室外温度较低时, 用气量也随之增加。现有通气管不能满足排气需要, 部分冒出的蒸汽造成室内温度过高, 空气湿度大, 导致电器设备受潮短路, 影响企业正常营业。为解决这一问题, 需对凝结水箱加以改造, 再安装2条DN100通气管道。
通气管道外表温度可达70～80℃, 散发大量热量。需要将这部分蒸汽排出室外, 同时又能合理利用这部分余热为企业节省资金。凝结水箱设在地下二层, 地下一层是停车场, 建筑面积为2800m , 配有消火栓、消防喷淋头、消防管道等消防设施。
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2007年 第5期管 道 技 术 与 设 备
Pipeline T echnique and Equipment 2007 N o 15
清管器应用技术的发展
刘 凯, 马丽敏, 邹德福, 陈志东
(沈阳仪表科学研究院, 辽宁沈阳 110043)
摘要:介绍了清管器的分类, 概述了清管器在输油、油田注水、输气等管线中的除垢应用以及在管线检测方面的具体应用情况, 给出了清管器应用技术的发展趋势。关键词:清管器; 清洗; 检测; 管道
中图分类号:U178 文献标识码:A 文章编号:1004-9614(--02
Development ai Li Z De , CHE N Zhi 2dong
of Science , Shenyang 110043, China)
Abstract :The of Pig was introduced. The cleaning application of Pig in petroleum pipeline , in injection pipeline of oilfield , and in gas pipeline were summarized , and the detecting application of Pig was summarized. The development trend of Pig application technology was presented.
K ey w ords :Pig ; cleaning ; detecting ; pipeline
1 清管器分类
清管器(Pig ) 是管道工业中必不可少的机具, 在1962年, 由
美国的K napp 公司和G irard 公司开发并用于管道清洗[1]。目前, 已经在世界上许多国家得到广泛应用。
按照使用目的进行分类, 清管器可分为用于除垢的清洗清管器和用于排液和分离的密封清管器。也有时把上述具有清洗或分离作用的清管器归类为实用清管器, 把对管道具有检测功能的清管器归类为遥控清管器。
按照外观形状进行分类, 清管器可分为4种, 分别为芯棒形清管器(Mandrel Pig ) 、泡沫型清管器(F oam Pig ) 、一体化清管器(S olid 2cast Pig ) 以及球形清管器(S phere Pig ) 。除了以上几种典型的结构外, 在实际应用中, 还有直型清管器(Disc Pig ) 、碟形清管器(Cup Pig ) 、直型钢刷清管器(Disc brash Pig ) 等。2 清管器主要应用2. 1 管线除垢2. 1. 1 用于输油管线
吕继承论述了清管器在大庆至哈尔滨炼油厂原油输送管道工程中的应用, 对投产前通清管器的6个阶段进行了论述, 这6个阶段分别为单管通清管器、分段试压前通清管器、分段试压后通清管器、大段通清管器、站间通清管器、站间水运通清管器。同时, 结合施工中的经验提出了膜片爆破法、二次通清
[2]
管器法等处理清管器卡阻的简单易行办法。2. 1. 2 用于油田注水管线
梁爱国等论述了使用清管器对某采油厂注水管网除垢的过程[3]。该采油厂注水管网结垢严重, 注水干线平均结垢厚度在20mm 左右, 局部达到了30mm 以上, 通过使用清管器清洗, 除垢率可达95%以上, 而且费用低廉, 仅为酸洗费用的45%。
孙天淦等针对江苏油田单井注水管线管径小、结垢严重的现状, 开发了适用于小口径注水管线的强力清管器, 对4条注水管线进行清洗施工, 达到了增加流量、降低压降、减少二次污
收稿日期:2007-03-29 收修改稿日期:2007-05-20
染的效果[4]。
2. 1. 3用于输气管线
赵钟明叙述了利用电子跟踪清管器对某天然气管线进行清管的过程。电子跟踪清管成套仪器带有一套超低频无线收发系统。清管器携带一台超低频发射机在管道中运行, 地面上接收机和通过指示仪在管道正上方接收到超低频发射机发出的穿过管壁的电磁信号, 经放大处理后显示, 并有声音报警, 用以确定地下管道中清管器所在位置和运行情况[5]。
马玖热论述了采用通球清管器对输气管道进行清管的过程。在对247km 管线进行全线清管工程中, 用70h 完成清管任务, 清出污物几十t , 保证了输送的人工煤气的质量[6]。2. 1. 4用于火电厂输灰管道
王建华叙述了清管器在火电厂水力输灰管道清洗中的应用, 总结了采用清管器清洗的优点及缺点, 给出了适用于清管器清洗的工况要求和清洗实例[7]。
宋华东等总结了液气压清管器在热电厂排灰管道清洗过程中遇到的问题, 提出了在制定预案时需注意的细节[8]。2. 1. 5用于反应堆退役管道
王东海研究了Pig 清洗技术在受放射性污染管道去污中的应用。几种应用类型的Pig 去污实验结果表明去污效果较好。为受放射性污染管道退役去污设计提供了可靠依据[9]。2. 2管线检测
智能清管也叫内检测, 它是利用工具携带的仪器和设备, 通过清管作业的方式, 对管道进行在线检测, 以了解管道情况的特殊清管方式。其结果为管道完整性评价、管道改造的有力依据。
1965年, T UBSC OPE 公司率先开发出金属损失检测工具[10], 然后多家公司相继开发出各种智能清管工具。姚哲论述了英国天然气检测中心开发的用于管道腐蚀损伤检测的智能清管器, 具体介绍了系统的最小检测指标、数据分析、数据传送、金属损伤特征报告等内容。该系统能准确描绘出管线损坏形状和所处位置, 使工程技术人员能估计损坏影响程度, 评价
42
Pipeline T echnique and Equipment
Sep 12007
管线安全运行对结构影响状况[11]。
K eith G rim os 论述了应用在线清管器检测管道应力腐蚀开裂, 应用弹性波纵向裂纹检测行进装置在一条输油管道和一条天然气管道上进行了验证性试验, 认为该技术在应力腐蚀开裂检测方面有较好的应用效果及发展前途[12]。
杨文博等介绍了从德国引进的一套Ф720型管道超声波检测器对鲁宁输油管道现场检测的情况。共检测到缺陷694处, 其中, 腐蚀深度在4mm 以上的缺陷49处, 腐蚀深度在5mm 以上的19处。检测结果显示:对人工缺陷显示清楚、准确, 对其他如夹层、焊缝、法兰、修复处、三通等的显示也都清晰可见。检测到的数据经计算机处理后, 打印出全部缺陷报告、严重缺
[13]
陷开挖数据清单和管道手册等资料, 。3 清管器应用技术的发展趋势
(1) 缺陷检测准确度高, 确度都不高, 而这又是2090年代前管道主要问题, 有待研发新的检测方法。
(2) 漏磁式智能清管缺陷检测技术在低压管线(
(3) 超声波检测将向高精度方向发展, 并适用于不同的工作环境。由于超声波检测技术本身存在的不足, 如对较浅的凹坑(其面积通常小于压电超声波探头的面积) 以及较浅的陆架形或阶梯形缺陷(面积为0. 32～6. 45cm 2) 检测时常出现误差, 应利用先进的数据处理方法来弥补, 使数据处理的结果更加多样化。
(4) 由于施工、维修或工艺等原因, 管道不可能是光滑笔直的, 这就需要清管器有良好的越过障碍(如阀门、三通、弯管) 的能力。对于现有的石油天然气管道运输行业而言, 为适应社会发展需要, 已逐步形成了城市管网、地区管网, 甚至是整个世界
能源运输管网, 因此, 目前的石油天然气管道已经不是单一的
一条线路。为此要想设计出有大范围应用的清管器, 在分叉点时的自动选择路径的能力应进行研究。
(5) 对现有的清管器, 仍然停留在管内运动、检测等方面, 而对工程有实用价值的是管内运动、检测、修复一体化作业, 因此必须考虑清管器的实时检测修复功能。参考文献:
[1] 张薇娜. 清管器(Pig ) 清洗技术. ,2003(8) :25-29. [2] 吕继承, 李文彬. . 管道技术与
) :19-[3] , , . . (6) :142-144.
[4], 张霞, 等. 清管器在小口径注水管线清洗中的应
用. 清洗世界,2006,22(4) :10-14.
[5] 赵钟明. 电子跟踪清管器在天然气管线的应用. 腐蚀与防护,2002,
23(1) :23-24.
[6] 马玖热. 煤气管线采用通球清管器实践. 新技术新工艺,2002(6) :
23.
[7] 王健华. 火电厂水力输灰管道的清洗方法. 清洗世界,2006,22(6) :
28-30.
[8] 宋华东, 叶树满, 张志强, 等. 液气压清管器在电厂排灰管道上的
应用. 管道技术与设备,2004(4) :41-42.
[9] 王东海. PIG 清洗技术在反应堆退役管道中的应用研究. 清洗世
界,2005,21(1) :7-11.
[10] 刘年忠, 付建华, 陈开明. 天然气管道智能清管技术及应用. 天然
气工业,2005(9) :116-118.
[11] 姚哲. 采用智能清管器在线检测输油(气) 管道的腐蚀损伤. 腐蚀
与防护,1996(6) :279-282.
[12] G RI M OS K. 应用在线清管器检测应力腐蚀开裂. 祖钦先, 轩慎文,
译. 油气储运,1996,15(9) :56-59.
[13] 杨文博, 徐今伟. 超声波管道腐蚀检测器现场检测. 油气储运,
1994,13(6) :40-43.
创新与应用
节能技术在供热系统中的应用
冬季采暖时, 在2个坡道进出口处共安装6台蒸汽热风幕, 每天耗电93. 6kW , 耗蒸汽9. 13t , 总费用为1450元/天。
在地下一层安装2条通气管并呈环状分布, 增加散热面积, 在裙楼5楼楼面将蒸汽排出室外。在2条通气管线上分别安装1个阀门, 冬季开启, 夏季关闭。并在水平管线最低点安装DN20泄水管, 防止凝结水堵塞管线。这一改造方案经现场论证, 基本可行。
安装后,2条DN100通气管总长度180m , 散热面积56m 2, 表面温度为70℃. 经检测, 室外温度为-25℃时, 停车场平均温度为8℃, 充分满足停车场采暖要求。不仅解决了多余蒸汽无法排放的问题, 而且充分有效地利用了能源, 节省了采暖支出, 增加了经济效益。
这项技术适用于北方地区的供热系统, 可提高供热系统运行水平, 改变供热系统高能耗、低效率的情况, 减少使用费用, 节约能源, 具有一定的推广价值。
(沈阳裕宁房产开发有限公司
王树桐)
为了实现经济的可持续发展, 开展节能降耗工作, 特别是运用科技创新手段做好节能工作是非常必要的。在供热领域, 开展供热节能, 实施供热节能改造, 提高供热技术水平、产品水平, 采取相关措施提高节能效益是今后节能工作的必然趋势。文中介绍了节能技术在某企业供热系统中的应用, 实际应用表明, 该技术有效地节约了能源, 降低了成本。
某企业冬季采暖、生活用水均使用蒸汽加热, 每天产生80t 凝结水, 凝结水温度为80℃. 在裙楼5楼楼面安装一条DN200通气管, 将凝结水箱产生的蒸汽排出室外。当冬季室外温度较低时, 用气量也随之增加。现有通气管不能满足排气需要, 部分冒出的蒸汽造成室内温度过高, 空气湿度大, 导致电器设备受潮短路, 影响企业正常营业。为解决这一问题, 需对凝结水箱加以改造, 再安装2条DN100通气管道。
通气管道外表温度可达70～80℃, 散发大量热量。需要将这部分蒸汽排出室外, 同时又能合理利用这部分余热为企业节省资金。凝结水箱设在地下二层, 地下一层是停车场, 建筑面积为2800m , 配有消火栓、消防喷淋头、消防管道等消防设施。
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