清管阀在原油输送管线中的应用

焦海亮

(河北省石油化工设计院有限公司天津分公司，天津 300380)

清管阀在原油输送管线中的应用

焦海亮

(河北省石油化工设计院有限公司天津分公司，天津 300380)

传统的清管系统存在着设备多，占地面积大，操作复杂等缺点。近年来，清管阀的出现改善了清管工艺，并逐渐被广泛应用。本文对清管阀进行了详细介绍，阐述了清管阀的优点，并从四个方面论述了清管阀新技术的发展。

原油运输；清管阀；清管工艺；收发球筒；智能清管器

我国是一个人口及经济大国，随着工业的发展，对原油的需求日益增加。但因自身原油储备的不足，近年来我国有将近半数的原油资源需要进口。在这个过程中原油输送成了重要的环节，应用越来越多。管道输送因具有效率高、成本低、安全可靠、污染小等优点，而被广泛应用于原油输送行业。为了确保管道运输的高效、畅通，必须对管道进行定期的清管作业。传统的清管系统存在着所需设备多，占地面积大，操作复杂等缺点。近年来，清管阀的出现改善了清管工艺，并逐渐被广泛应用[1]。

1 清管阀的特性及种类

清管器(PIG)是管道输送中必不可少的工具，1962年由美国Knapp公司和Grard公司首次开发并用成功应用于管道清洗作业[2]。清管阀也称PIC阀，是发射和接收清管器的新型阀门，并具有通用两位式截断球阀的功能。清管阀和清管器配合应用，可以轻松完成管道清洗、检测、排净等作业。

常见的清管阀有标准型清管阀、旁通型清管阀、隔离型清管阀。它们的结构设计和使用功能有所不同。标准型清管阀是清扫管道用的最多的一种清管阀。清管阀通球孔面积比相连管道流通面积大约25%，这样能更好地保证清管器的方便进出。通球孔的一端安装有格栅棒条，可以在不影响输送介质流动的情况下有效阻止清管器的通过。

旁通型清管阀是在球体上垂直于通球孔方向开设的两个椭圆形通道，流通面积约为相连管道的25%。这种设计能保证清管阀在整个清管操作过程中不会发生断流，适用于不允许介质断流的工况。

隔离型清管阀是隔离和按序输送介质用清管阀，它的通球孔面积比相连管道流通面积大约3%，并在清管阀通球孔内格栅棒条上游侧安装有密封环，以保证清管器到达接收清管阀时形成密封，获得较好的隔离效果，隔离型清管阀也能当作截断阀使用。

2 清管作业的功能

为了确保管道运输的高效、畅通，必须对管道进行定期的清管作业。清管作业是各类油、气输送管道正常运行的重要保证，在管道运行的各个阶段都发挥着极其重要的作用，概括起来主要有以下几种功能[3]。一是管道建设功能，在管道施工完毕后通过清管作业能够把施工期间的管道内残余污物、砂石以及焊接残渣等固态颗粒物清扫出去。此种清管器经常采用刷式或刮板式，目的是打通管道为进一步的管道试运行打下基础。二是管道检测功能，在进行清管作业的同时经常利用清管器对管道的基本状况进行检测记录。现阶段通常采用智能清管器，它能够时时提供精准的位置信息，并且无需接触便可记录管道壁厚、管径等基础数据，以便进行缺陷定位。三是管道运行功能，在管道运行期间，清管器可清除管内积蜡。经过长时间的运行，结蜡会减小管道实际流通面积，增加管道压力，降低管道运输能力，运行期间定期投放清管器，可以起到预防结蜡提高输送效率的作用。四是管道维护功能，可以使用专门的清管器进行管道维护工作，例如涂敷管道内涂层等。五是产品更换及计量需求，这一点在商业码头体现线经较多，卸船管常向不同的用户输送不同的产品，因此每次卸船完成后都需要对管道进行清管作业，这样既不影响本次输送产品的精确计量又不影响下一次更换输送产品。

3 清管工艺的优化

传统的清管装置通常由清管器发射装置（发球筒）、清管器接收装置（收球筒）、格栅三通以及辅助的阀门管件等组成。整套装置设备数量较多，需要专门的设计和制造。清管阀的出现使清管工艺得到了优化，具体分为以下几个方面[4]。

3.1 系统简化

收发球筒必须配备2台截断阀（如图1所示），旁路管线等，而清管阀由于本身就具有截断功能所以无需配备这2台阀门；再者清管阀本身就安装在主管线上，无需旁路管线。从而简化了系统，节约了占地面积，也相应降低了成本。

3.2 体积减小

以DN200的管路为例，收发球筒长约2.2m（不同的厂家尺寸略有差别），而清管阀长度仅为0.8m，约为收发球筒的三分之一，从而节约了占地面积及操作空间。这点在海洋平台和港口等空间有限的地方尤为重要。

3.3 安装简单

收发球筒需要专门的水泥安装基础，清管阀只需要按照普通阀门对待即可。

3.4 操作方便

收发球筒操作时需在2m多长的空间里走动，依次打开（关闭）主截断阀、排污阀、放空阀、快开门等，再把清管器抬高取出（装入），最熟练的操作也要8～10 min。清管阀操作只需在一个工位，3min便可完成全部工作。

3.5 维护简单

收发球筒属于压力容器，需在当地质量技术监督部门办理《压力容器使用许可证》及《压力容器使用登记手续》，并接受定期检验，手续和维护繁杂。清管阀无特殊维护要求。

4 清管阀新技术的发展

随着原油输送行业的发展，以清管阀为代表的新型清管技术逐渐得到了广泛应用，这也推动了清管阀技术的进步。近年来，清管阀技术的发展方向是以提高在原油管线使用中的安全性和可靠性为主要目标，主要取得了以下几个方面的技术进步[5]。

图1 使用收发球筒工艺流程简图

图2 使用清管阀工艺流程简图

4.1 防静电技术

由于原油具有易燃易爆性，在原油输送管线中要特别注意防止静电火花的产生，以防爆炸。由于清管阀的球体处于氟塑料包裹中，当发射和接收清管器时，球体转动与氟塑料摩擦容易产生静电火花，所以，在新型清管阀中，加强了清管阀的阀杆和阀盖处理，增加了抗静电结构，防止因静电的产生而带来的严重后果。

4.2 高密封技术

目前输送原油管线用清管阀，多数采用注入油脂密封结构，此结构不仅设置在球体阀座部位，还设置在阀杆动密封处。通过注入密封油脂，可以快速的形成了二次辅助密封，同时还可以减少了阀座的摩擦和磨损，延长清管阀的使用寿命，降低操作扭矩等。

4.3 防火技术

由于原油是易燃物质，发生火灾时，要求清管阀必须具有防火性能，在密封件烧毁时，仍可以启闭和密封，并可有效阻止介质泄漏，防止灾情扩大。为此在清管阀球体软密封座上增加了金属密封座，在快开阀盖与阀体配合端面和主副阀体法兰面处均要求为零间隙，以便形成金属密封面，这样才能增强防火和耐火性能，顺利通过耐火试验，提高安全使用系数。

4.4 多功能技术

随着智能清管器的出现，可以通过发射和接收智能清管器，完成管线壁厚检测、管径测量、泄漏地点查找和管线无损检测等操作。但是由于智能清管器轴向长度比常规清管器大得多，通常要求清管阀的球体加大，结构长度加长，以更好地适应智能清管器发射和接收等许多新的要求，推动清管阀向多功能的方向发展。

5 结论

原油输送行业自上世纪中叶在我国出现以来经历了快速的发展过程，在这个过程中传统的清管技术发挥了重要的作用。随着清管阀、智能清管器等新型清管设备的出现，清管技术得到了不断进步。清管的目的也由单纯的管道放净向着管道检测、管道维护等功能转变。如今清管阀技术已经向着更加安全、更加可靠、更加多功能的方向发展，相信它的发展势必会给我国原油输送行业带来实质性的进步。

［1］张清双.清管阀在石油和天然气运输管线上的应用[J].阀门，2008，1.

［2］周子栋，徐娜，王荣敏，白剑峰.清管阀在姬-白输油管道上的应用[J].石油规划设计，2009.6.

［3］于涛.油品混合输送在西部原油管道的应用[J]，油气储运，2013,02.

［4］王浩.清管技术在长输管道中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2012,09.

［5］李勇.RZD-RMBX型阀在长输油管道上的应用，压力管道技术研究进展精选集——第四届全国管道技术学术会议[C].2010.

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.03.003

TE974+.3

A

1008-1267（2015）03-0008-03

2015-02-09

焦新亮（1981～），男，硕士，工程师，研究方向为化工及石化设计。