邢占元

西部管道甘肃输油气分公司

成品油管道运输油品及包含的杂质和管道添加剂（减阻剂)均会对管道内壁产生腐蚀，在管道内生成新杂质，这些杂质不仅影响管道输油设备正常运行，腐蚀管道内壁，还会影响管道输送的油品质量.为降低管道内壁腐蚀，减少管道内杂质，管道清管作业随之诞生，且清管作业贯穿于成品油管道的投产、运行和内检测的全过程。机械清管器的种类很多，最简单的分类方式是根据机械清管器皮碗形状不同，可以分为碟型机械清管器（图1）和直板型机械清管器（图2）。

碟型清管器具有密封性能好、在管道内的通 过能力强、清扫能力强的优点，但是不能在管道内双向运行。直板机械清管器具有很强的清污能力和通过能力,且能够在管道内双向运行。长期以来，成品油管道在进行管道清管作业时，机械清管器的种类和尺寸选择一直是凭借经验进行。本文通过总结成品油管道清管经验教训，结合国内外先进经验，分析清管器受力情况，为成品油管道的运行提出一种安全可靠清管的新思路。

1  清管器清管原理

清管器清扫管道的原理是利用动力流体（输送介质）来推动清管器在管道中运行清除管内杂质。清污机理主要有两种，一是清管器的磨擦、刮削作用, 使结垢剥离破碎；二是清管器搅动周围旋转的流体产生的冲力对附着于管壁上的结垢及剥离的污垢产生冲刷、粉化作用,并产生搅拌力将清洗的污垢悬浮分散排送出去

2  机械清管器受力模型

清管器在管道中运行时，输送成品油会在清管器前后产生压差，压差作用在清管器后端对清管器产生推力，管壁对清管器的摩擦阻力和管壁凝结油泥的剪切力及清管器前端污物产生的阻力。清管器只有当油流的推动力大于管壁摩擦阻力、管壁凝结油泥的剪切力和被清理的油泥及污物的阻力的合力时，清管器运行时，重力在沿管道轴向的分力与油流方向一致时提供动力，反之提供阻力，清管器才能顺利通过管道。根据受力情况，机械清管器运行时存在如下关系式：

管壁对清管器的摩擦阻力：

通常清管前选择机械清管器时，要根据上式建立清管器摩擦阻力、密封盘直径和清管器皮碗与管壁接触长度的模型，模型分别仿真2、 4、 6只皮碗情况下清管器受到的摩擦阻力。

由仿真结果可知，在工艺允许及强度合理的范围内，清管器密封盘直径和清管器皮碗与管壁的接触长度越短，密封盘直径越大，清管器的清污通过能力就越强，故选择清管器时，可以根据历来管道油泥情况，确定清管器选择的方式，以及清管器过盈量和长度，皮碗的材质、厚度和清管器上密封板（皮碗）的个数。

3  清管器选择建议

当然，在选择机械清管器时，对于管内壁沉积油泥较多的管道，通常会在机械清管器上开泄流孔，管壁上沉积的油泥越多，需要泄流的旁通油流流量就越大。同时，由流体的连续性方程可知，旁通流量越大，清管器的速度就越小，如果清管器的旁通面积太大，可能会导致管道上清管器停止运行。按照QS/Y 1262–2010《机械清管器技术条件》要求，清管器上的泄流孔的总面积宜为管道通流面积的1%～8%。特别需要指出的是，投产时的首次清管或定期清管的首次清管，切勿将导向盘当做密封板使用，导向盘厚度及硬度远大于密封板，该种清管器清污能力强，如果首次清管的管段油泥或污物较多，将必然发生首次清管油泥堵塞收球筒或弯管段事故，甚至堵塞管道造成停输。

通过对机械清管器受力进行分析计算，可以快速实现清管器参数的确定，为清管器的快速选型提供科学合理的依据，结束长期以来清管完全凭借经验选择机械清管器的问题，对管道清管作业安全、高效、可控的实施有着重要的意义。◢

作者简介：邢占元，西部管道甘肃输油气分公司管道科副科长，1985年生，毕业于哈尔滨工业大学导航制导专业本科，现主要从事输油气管道检测、阴保防腐、维抢修管理工作。

2014年第6期（总第19期）