关于清管器收发球筒的优化设计与应用研究

关于清管器收发球筒的优化设计与应用研究

朱琳

中国石油工程建设有限公司华北分公司 河北省沧州市任丘市 062550

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／Ｔ ５９２２—２００３，天然气管道运行规范［Ｓ］． （ＳＹ／Ｔ ５９２２—２００３，Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｓ］．）

［２］ ＳＹ／Ｔ ０５３３—９４，清管设备设计技术规定［Ｓ］． （ＳＹ／Ｔ ０５３３—９４，Ｐｉｇｇｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ［Ｓ］．）