邢占元

西部管道甘肅輸油氣分公司

成品油管道運輸油品及包含的雜質(zhì)和管道添加劑（減阻劑)均會對管道內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕，在管道內(nèi)生成新雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不僅影響管道輸油設備正常運行，腐蝕管道內(nèi)壁，還會影響管道輸送的油品質(zhì)量.為降低管道內(nèi)壁腐蝕，減少管道內(nèi)雜質(zhì)，管道清管作業(yè)隨之誕生，且清管作業(yè)貫穿于成品油管道的投產(chǎn)、運行和內(nèi)檢測的全過程。機械清管器的種類很多，最簡單的分類方式是根據(jù)機械清管器皮碗形狀不同，可以分為碟型機械清管器（圖1）和直板型機械清管器（圖2）。

碟型清管器具有密封性能好、在管道內(nèi)的通 過能力強、清掃能力強的優(yōu)點，但是不能在管道內(nèi)雙向運行。直板機械清管器具有很強的清污能力和通過能力,且能夠在管道內(nèi)雙向運行。長期以來，成品油管道在進行管道清管作業(yè)時，機械清管器的種類和尺寸選擇一直是憑借經(jīng)驗進行。本文通過總結成品油管道清管經(jīng)驗教訓，結合國內(nèi)外先進經(jīng)驗，分析清管器受力情況，為成品油管道的運行提出一種安全可靠清管的新思路。

1  清管器清管原理

清管器清掃管道的原理是利用動力流體（輸送介質(zhì)）來推動清管器在管道中運行清除管內(nèi)雜質(zhì)。清污機理主要有兩種，一是清管器的磨擦、刮削作用, 使結垢剝離破碎；二是清管器攪動周圍旋轉的流體產(chǎn)生的沖力對附著于管壁上的結垢及剝離的污垢產(chǎn)生沖刷、粉化作用,并產(chǎn)生攪拌力將清洗的污垢懸浮分散排送出去

2  機械清管器受力模型

清管器在管道中運行時，輸送成品油會在清管器前后產(chǎn)生壓差，壓差作用在清管器后端對清管器產(chǎn)生推力，管壁對清管器的摩擦阻力和管壁凝結油泥的剪切力及清管器前端污物產(chǎn)生的阻力。清管器只有當油流的推動力大于管壁摩擦阻力、管壁凝結油泥的剪切力和被清理的油泥及污物的阻力的合力時，清管器運行時，重力在沿管道軸向的分力與油流方向一致時提供動力，反之提供阻力，清管器才能順利通過管道。根據(jù)受力情況，機械清管器運行時存在如下關系式：

管壁對清管器的摩擦阻力：

通常清管前選擇機械清管器時，要根據(jù)上式建立清管器摩擦阻力、密封盤直徑和清管器皮碗與管壁接觸長度的模型，模型分別仿真2、 4、 6只皮碗情況下清管器受到的摩擦阻力。

由仿真結果可知，在工藝允許及強度合理的范圍內(nèi)，清管器密封盤直徑和清管器皮碗與管壁的接觸長度越短，密封盤直徑越大，清管器的清污通過能力就越強，故選擇清管器時，可以根據(jù)歷來管道油泥情況，確定清管器選擇的方式，以及清管器過盈量和長度，皮碗的材質(zhì)、厚度和清管器上密封板（皮碗）的個數(shù)。

3  清管器選擇建議

當然，在選擇機械清管器時，對于管內(nèi)壁沉積油泥較多的管道，通常會在機械清管器上開泄流孔，管壁上沉積的油泥越多，需要泄流的旁通油流流量就越大。同時，由流體的連續(xù)性方程可知，旁通流量越大，清管器的速度就越小，如果清管器的旁通面積太大，可能會導致管道上清管器停止運行。按照QS/Y 1262–2010《機械清管器技術條件》要求，清管器上的泄流孔的總面積宜為管道通流面積的1%～8%。特別需要指出的是，投產(chǎn)時的首次清管或定期清管的首次清管，切勿將導向盤當做密封板使用，導向盤厚度及硬度遠大于密封板，該種清管器清污能力強，如果首次清管的管段油泥或污物較多，將必然發(fā)生首次清管油泥堵塞收球筒或彎管段事故，甚至堵塞管道造成停輸。

通過對機械清管器受力進行分析計算，可以快速實現(xiàn)清管器參數(shù)的確定，為清管器的快速選型提供科學合理的依據(jù)，結束長期以來清管完全憑借經(jīng)驗選擇機械清管器的問題，對管道清管作業(yè)安全、高效、可控的實施有著重要的意義。◢

作者簡介：邢占元，西部管道甘肅輸油氣分公司管道科副科長，1985年生，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學導航制導專業(yè)本科，現(xiàn)主要從事輸油氣管道檢測、陰保防腐、維搶修管理工作。

2014年第6期（總第19期）