CN101639159A - 清管状态监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种管道清通状态监测方法，其包括下列步骤：a.在管道上清管器进口处安装压力变送器；b.在清通过程开始后，压力变送器对管道内的压力进行测量；c.将测得的压力值输入到与压力变送器相连的控制及处理单元中；d.将经控制及处理单元处理后的压力值输出到与该控制及处理单元相连的输入输出单元上；以及e.根据所输出的压力值变化判断清通过程的状态。操作人员可以根据输出的空气压力变化监测清管器运行状态，一旦发生卡堵有助于判断卡堵位置，从而能及时处理卡堵，确保清管过程的顺利进行。通过监测装置显示和记录的空气压力，也能间接地判断清管的效果。利用这种方法对清管效果进行判断，既可以避免主观片面性，也方便操作人员的判断。

Description

清管状态监测方法

技术领域

本发明涉及一种管道监测方法，尤其是涉及一种用于管道清通中对清通状态进行监测的方法。

技术背景

在进行煤气、天然气等的传输之前，需预先铺设燃气管道。为了确保燃气管道运行的安全性和高效性，对于燃气管道在设计、施工、验收等环节方面的要求也很高。其中，钢质燃气管道清管工序就是管道工程验收的重要内容之一。

在管道的建设过程中，由于地形、气候以及施工手段不当等原因在管道中留下了一些杂质，如废弃的焊条、碎石、铁屑、泥沙、积水等。由于疏忽有时甚至把较大的砖块、施工时的工具以及饭盒筷子等都留在管中。如果不予以清除，在以后燃气的输送过程中将成为阻力，造成燃气输送压力的降低，特别是在压力较高的情况下容易造成管道的磨损，减低管道的使用寿命。因此，当燃气管道连接完成后，必须进行管道清通。

钢质燃气管道内杂质清除一般采用的清管器有皮碗式和球式两种，在压缩空气的推动下，清管器沿着管道前进将杂质清除。在实际操作过程中，由于管道本身结构、杂质类型、清管器材料等原因，清管器在管道中运行的阻尼不尽相同，在一定的压缩空气压力下，清管器运行速度也不同。特殊情况下，甚至在空气压力提高到最大限值时仍然无法驱动清管器前进，造成卡堵现象。

卡堵原因多且复杂，给实际工程带来很大的麻烦，不但影响施工进度，而且还要浪费材料和人力。因此，在清管过程中应该尽量避免发生卡堵。一旦发生卡堵应尽快掌握卡堵的位置，并确定合理的解决方案。

目前，大多数清管工程中对于清管过程都没有监视，无法掌握清管器在管道中的运行状态，对于具有多个弯头、三通等管件的管道，一旦发生卡堵，也很难判断卡堵的位置，这不但提高施工成本，而且也延误施工时间。

也有在清管器上安装信号发射器，跟踪清管器上发出的信号，监测清管器的运行情况；或者在欲清通管道沿途按一定距离，分别设置信号接收器，以掌握清管器的运行状态。这两种方法均使用不方便。前者需要沿途跟踪；后者需设置多个接收器。而且，在实际清管工程中发射器的信号易受到干扰。

另外，清管效果的判断也是一个重要问题。目前在实际操作中一般对所需清管段清管2～3次，根据清出物，凭经验确定是否还需进一步清管，主观性强，且不太方便。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是现有的清通装置不能快速、准确地判断出清通过程中清管器的运行状态和发生卡堵所在位置。

为达成上述目的，本发明提供了一种管道清通状态监测方法，其包括下列步骤：a.在管道上清管器进口处安装压力变送器；b.在清通过程开始后，压力变送器对管道内的压力进行测量；c.将测得的压力值输入到与压力变送器相连的控制及处理单元中；d.将经控制及处理单元处理后的压力值输出到与该控制及处理单元相连的输入输出单元上；以及e.根据所输出的压力值变化判断清通过程的状态。

上述的管道清通状态检测方法，其中还包括步骤：f.将测得的压力值存储在控制及处理单元的存储器中。

上述的管道清通状态检测方法，其中步骤d中，该经控制及处理单元处理后的压力值被转换成压力曲线图从输入输出单元输出。

上述的管道清通状态检测方法，其中所述控制及处理单元为可编程逻辑控制器，所述输入输出单元为触摸式显示器。

上述的管道清通状态检测方法，其中e步骤中，当输出的压力值超出预定压力值，与控制及处理单元相连的判断单元判断为异常状态，并启动报警器。

上述的管道清通状态检测方法，其中，所述报警器可与所述判断单元相连，当所述判断单元判断为异常状态时，由所述判断单元启动所述报警器。

上述的管道清通状态检测方法，其中，所述报警器也可与所述控制及处理单元相连，当该判断单元判断为异常状态时，返回异常信号给所述控制及处理单元，由所述控制及处理单元启动所述报警器。

操作人员使用本发明的管道清通状态监测方法可以根据压力变化曲线快速判断出清管器的运行状态和卡堵发生位置，从而能及时处理卡堵，确保清管过程的顺利进行。

通过所显示和记录的清通压力，也能间接地判断清管的效果。利用这种方法对清管效果进行判断，既可以避免主观片面性，也方便操作人员的判断。

而且，在利用报警器的实施方式下，操作人员无需随时关注清通过程，就能及时发现卡堵等异常状况，避免压力过高致使管道受损。

附图说明

图1为实施本发明方法的管道清通状态监测装置的结构示意图。

图2为采用本发明管道清通状态监测方法进行检测的管道示意图。

图3为图2所示管道第一次清通过程测得的压力变化曲线图。

图4为图2所示管道第二次清通过程测得的压力变化曲线图。

图5为实施本发明的管道清通状态监测方法的另一实施方式的结构示意图。

图6为实施本发明的管道清通状态监测方法的另一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明是一种管道清通状态监测方法，图1所示为实施该方法的一种监测装置，该装置包括压力变送器10、控制及处理单元20以及输入输出单元30。监测方法主要包括如下步骤：

a.在管道上清管器进口处安装压力变送器10；

b.在清通过程开始后，压力变送器10对管道内的压力进行测量；

c.将测得的压力值输入到控制及处理单元20中；

d.将经控制及处理单元20处理后的压力值输出到输入输出单元30上；以及

e.根据所输出的压力值变化判断清通过程的状态。

更具体地，图1所示的管道清通状态检测装置中，该压力变送器10可安装在待清通管道中放入清管器(未显示)的进口100处。当清通工作开始后，空压机送入压缩空气推动清管器沿管道向前运动，压力变送器10开始测量管道清通过程中的压力。

压力变送器10与控制及处理单元20相连接，压力变送器10测得的压力值输送到控制及处理单元20中。控制及处理单元20对接收到的测量数据进行处理并生成直观的压力曲线图并输出。该控制及处理单元还可包括存储单元21，用于将每次清通过程中测得的压力值数据存储起来，供以后的比较和判断。

该控制及处理单元20为可编程逻辑控制器，但也可以为任何适当的其他装置或设备，例如单片机、PC机或笔记本电脑等。

输入输出单元30与控制及处理单元20相连，用于将控制指令输入到显示控制及处理单元20和显示控制及处理单元20输出的空气压力值曲线。该输入输出单元30是触摸式显示器，以便操作人员可以进行操作和监视。该输入和输出单元30也可以为任何适当的其他装置或设备，例如键盘和打印机等。

以下结合具体实例来说明本监测装置的监测过程。

图2所示为某管线的示意图，其中待清空段依次包括第一45度弯头1、第二45度弯头2、绝缘接头3、第一90度弯头4、第二90度弯头5、第三90度弯头6、第四90度弯头7和三通8。对该管线分别进行两次清管，清管方向如图2中的箭头所示，两次清通压力的变化曲线图如图3和图4所示。图3和图4中横轴代表时间，单位为秒；纵轴代表压力，单位为KPa。

从图2的管线分别可知，在管线过桥穿越处有多个弯头。对应于图3(第一次清管)可以清楚地看出对应的压力变化。清管压力最高点压力值为61.0kPa，清管完成总时间约为17min。

图3中，点①对应于清管器行程所经过的第一45度弯头1；点②对应于清管器经过的第二45度弯头2；点③对应于清管器经过的绝缘接头3；点④对应于清管器经过的第一90度弯头4；点⑤对应清管器经过的第二90度弯头5；点⑥对应于清管器经过的第三90度弯头6；点⑦对应于清管器经过的第四90度弯头7；点⑧对应于清管器经过三通8处。

对应于图4(第二次清管)，清管压力最高点压力值为99.2kPa，清管完成总时间约为19min。

类似的，图4中，点①对应于清管器行程所经过的第一45度弯头1；点②对应于清管器经过的第二45度弯头2；点③对应于清管器经过的绝缘接头3；点④对应于清管器经过的第一90度弯头4；点⑤对应清管器经过的第二90度弯头5；点⑥对应于清管器经过的第三90度弯头6；点⑦对应于清管器经过的第四90度弯头7。

对比图3和图4，可以看出在到达垂直弯头上行段(点④)前的清通压力变化相近。但是在到达垂直弯头上行段(点④)后，第二次清管中清通压力上升段明显大于第一次的清通压力。这表明，在第二次清管时，清管器运行到这个垂直方向的90°弯头时，遇到更大的阻尼，有轻微的卡堵现象。而且，在点⑤处也停留了较长的时间，管内清通压力上升比第一次清管时高约38.2kPa。

所以，在通过点⑤弯头后，清管器在水平段运行速度很快(对应的压力下降梯度很大)。清管器在高清通压力下，很快通过点⑥和点⑦处(通过数据可以看到有短暂压力上升段)。在第二次清管中，没有看到清管器在管段最后经过三通的明显压力变化。

另外，在管线的前段，尽管没有管件，但仍然存在清通压力的明显变化，这是由于管线每间隔12m，就会有环形焊接缝(图中未显示)，该环形焊接缝对清通压力也会造成明显的影响，尤其当环形焊缝明显凸出时。但是通过环形焊接缝与通过管件时的清通压力变化形状是不同的。

清管器遇到环形焊接缝时环形焊接缝凸出明显，则阻尼较大，清管器受阻停止，清通压力上升至克服阻尼使清管器通过焊缝，随后清通压力迅速下降。而清管器在通过45°弯头时，尽管受到阻尼，但没有完全停止，因此，清通压力有一个缓慢上升的过程。尽管清管器通过环形焊接缝与45°弯头时清通压力波形不同，但是压力波动幅度相当，这说明清管器通过环形焊接缝与45°弯头时的阻尼大小基本相同。

但是对于90°弯头由于阻尼非常大，需要更大的清通压力，才能驱动清管器运行，而清通压力的提高需要一定的时间，从而形成一个明显的清通压力缓慢上升的过程。压力波动幅度明显大于45°弯头。而清管器通过三通时的压力波动幅度介于90°弯头与45°弯头之间，见图3。

通过上述实例可以对于清管器运行过程中清通压力的特性有了比较详细的了解。因此，通过对实际清管过程中清通压力的检测，就可以了解清管过程的基本情况。

一般对于直管段，清管器运行中的清通压力波动均匀，幅度不大。而遇到管道焊接点、弯头、三通等，清通压力变化明显。通过监测清通压力的变化情况，可以判断清通顺利通过弯头、三通等与否。

通过清管器运行中清通压力的实时显示和纪录，不仅能判断卡堵发生与否，也可以分析判断卡堵的位置。当清通压力长时间处于峰值而不下降时，判断出可能发生了卡堵，同时根据前面的压力变化状态，即发生过几次压力波动，可以快速判断出该卡堵发生的大致位置，从而能及时处理卡堵，确保清管过程的顺利进行。

利用本发明的监测装置也可以间接地判断清管效果。清管过程中的清通压力与清管器类型、管道长度、管道中各类管件数量和类型、杂质数量和类型等有关。在其他因素不变的情况下，杂质数量的多少会对清通压力产生影响。杂质多，则清通压力大，反之，则清通压力小。因此，通过监测装置显示和记录的清通压力，也能间接地判断清管的效果。利用这种方法对清管效果进行判断，既可以避免主观片面性，也方便操作人员的判断。

在上述实施例中，判断是否发生卡堵是由人工进行的，即是通过操作人员的观察清通压力是否长时间处于峰值而不下降来判断卡堵的发生。这样，就需要操作人员保持及时观察输出的压力曲线，使用不便。

为了便于使用，在本发明的另一实施例中，如图5所示，在控制及处理单元20中可连接一个判断单元40，该判断单元40对压力测量值的变化进行判断，当该压力测量值大于预定值时，认为卡堵发生，此时启动与判断单元40相连的报警器50，发出警报，提醒操作人员卡堵发生。这样操作人员无需随时关注清通过程，就能及时发现卡堵等异常状况，避免压力过高致使管道受损。

如图6所示，该报警器50也可以与控制及处理单元20相连，判断单元40判断发生卡堵后，返回异常信号给控制及处理单元20，由控制及处理单元20启动报警器50，发出警报。

Claims (8)

1.一种管道清通状态监测方法，其特征在于，包括下列步骤：

a.在管道上清管器进口处安装压力变送器(10)；

b.在清通过程开始后，压力变送器(10)对管道内的压力进行测量；

c.将测得的压力值输入到与压力变送器(10)相连的控制及处理单元(20)中；

d.将经控制及处理单元(20)处理后的压力值输出到与该控制及处理单元(20)相连的输入输出单元(30)上；以及

e.根据所输出的压力值变化判断清通过程的状态。

2.如权利要求1所述的管道清通状态检测方法，其特征在于，还包括步骤：

f.将测得的压力值存储在控制及处理单元(20)的存储器(21)中。

3.如权利要求1所述的管道清通状态检测方法，其特征在于，步骤d中，该经控制及处理单元(20)处理后的压力值被转换成压力曲线图从输入输出单元(30)输出。

4.如权利要求3所述的管道清通状态检测方法，其特征在于，所述控制及处理单元(20)为可编程逻辑控制器。

5.如权利要求3所述的管道清通状态检测方法，其特征在于，所述输入输出单元(30)为触摸式显示器。

6.如权利要求1所述的管道清通状态检测方法，其特征在于，e步骤中，当输出的压力值超出预定压力值，与控制及处理单元(20)相连的判断单元(40)判断为异常状态，并启动报警器(50)。

7.如权利要求6所述的管道清通状态检测方法，其特征在于，所述报警器(50)与所述判断单元(40)相连，当所述判断单元(40)判断为异常状态时，由所述判断单元(40)启动所述报警器。

8.如权利要求6所述的管道清通状态检测方法，其特征在于，所述报警器(50)与所述控制及处理单元(20)相连，当该判断单元(40)判断为异常状态时，返回异常信号给所述控制及处理单元(20)，由所述控制及处理单元(20)启动所述报警器(50)。

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