CN204182644U - 一种用于输气管道的智能式清管器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于输气管道的智能式清管器，包括机械结构部分和控制部分，主要由轴套和活塞组成，其特征在于活塞上设置有高压时自动泄压的控制系统和排气孔，管道压力超过设定值时阀自动打开通过排气孔泄压，控制系统中有弹簧阀片，弹簧阀片内圈部分面积被轴套和活塞固定，弹簧阀片外圈则受弹簧座和活塞限制；有益效果是其系统设计原理简单，运行可靠，不但具有清理管道功能，而且能够准确感知输气管道的压力，具有超压时智能泄压功能，大大提高气体管道运输安全，满足企业及市场的实际需求。

Description

一种用于输气管道的智能式清管器

技术领域

本实用新型涉及管道运输领域，特别是涉及一种可以用于输气管道的智能式清管器。

背景技术

随着社会的发展及科技的进步，管道运输已发展成为货物运输的五大方式之一，被广泛应用于石油、化工、冶金、电力、采矿、建筑、制药、食品加工等行业。管道输送有着成本低、运量大、连续平稳、安全可靠等特点，因而在国民经济中发挥着愈来愈大的作用。管道输送原油是当前普遍采用的输油方式，也是运行费用较低，最为经济有效的输油方法。对天然气长输管道而言，清管是一项非常重要的工作，它直接影响天然气输送效率和管道的使用寿命。天然气成分中对气质和管道有害的物质有：凝析油、水、硫分、机械杂质等，进入输气管道后引起管道内壁腐蚀，增大管壁粗糙度，大量水和腐蚀产物的聚积还会局部堵塞和缩小管道的流通截面。在施工过程中大气环境也会使无涂层的管道生锈，并难免有一些焊渣、泥土、石块等有害物品遗落在管道内。管线水试压后，单纯利用管线高差开口排水很难排尽。如果清管器在运动过程中因管道内壁的杂质而突然卡住，清管器前段水柱由于惯性与清管器分离，然后回流产生强烈的断流弥合水击，弥合水击压力如果过大，极有可能造成管道破坏。

清管器从常规结构上可以分为球型和皮碗型两种。清洗不同的管道和输送介质，需要设计和选用相应的清管器。球型清管器的结构非常简单，其设计难点主要是材料和直径方面要求较高。球型清管器材料为耐磨、耐油、耐热、耐酸的氯丁橡胶、聚氨酯或其泡沫。公称直径不超过100mm的球型清管器一般采用实心球，大于100mm时采用内腔注水的空心球，壁厚在20～150mm之间。空心球壁厚为输气管内径的1/10，球内充水使用。在冬季，球内应充注防冻剂的水溶液(如甘醇)，以防止冻结。球型清管器在注水不足或管道内污物较多的情况下容易出现卡阻或破损。根据材料的不同，其过盈量的范围通常为2％～5％。对于黏稠、易积蜡的介质，通常选用过盈量稍大的清管器。

在天然气管道运输过程中，进行管道内部和内壁的清扫是十分必要的。管道的清洁需要压力推动清管器来实现，清管器在输气管道中需要清管器两端的压力差来推动。压力小容易造成清管器被卡；推球压差过大，球速过快则可能引起管道较剧烈的振动，导致管道、弯头和阀门的破坏。水击通常是指压力瞬变过程，当急剧升降的压力波波前通过管路时，产生一种声音、犹如用锤子敲击管路时发出的噪音。在管道运输中，阀门的快速开关、泵的突然的启动和停止，或运行中的清管器突然卡死，就会导致管道内的流体的流动状态发生急剧变化。此时管前物质还会由于惯性继续向前流动，因此可能使阀后端附近形成负压，若此负压达到水的饱和蒸汽压，而水柱仍继续向前流动，则水发生冷沸、汽化，在阀后产生空穴段；当正向流动停止时，空穴段长度达到最大，水柱随即逆向流动去填补空穴且速度逐渐加快，最后产生断流弥合，并以最大逆流速度撞击到阀瓣或清管器上，引起水击增压，若压力过大，可能导致爆管事故的发生。现有的清管器没有考虑到清管器卡堵后的弥合水击问题，不具有泄压功能。自动解堵功能效果差。

为了解决目前现有技术中清管器不具有泄压功能，没有考虑到清管器卡堵后的弥合水击问题，自动解堵功能效果差等问题，本实用新型提出了一种用于输气管道的智能式清管器，其系统设计原理简单，运行可靠，不但具有清理管道功能，而且能够准确感知输气管道的压力，具有超压时智能泄压功能，大大提高气体管道运输安全，既能满足企业及市场的实际需求，填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提出了一种用于输气管道的智能式清管器，此清管器不但具有清理管道功能，而且能够准确感知输气管道的时变压力，一旦发生堵塞等引起的管道气体压力过高时，具有超出设定压力时智能泄压功能。

本实用新型所解决的技术问题所采用的技术方案：一种用于输气管道的智能式清管器主要由轴套和活塞组成，活塞上设置有控制系统和排气孔。控制系统中有弹簧阀片，弹簧阀片内圈部分面积被轴套和活塞固定，外圈则受弹簧座和活塞限制。清管器运行时，弹簧阀片在输气压差和弹簧座约束(约束大小与弹簧力相关，弹簧力与弹簧阀片挠度相关)下协调变形。弹簧阀片的受力变形可以简化为一个圆环板，其内圈部分面积被固定；其余部分的上方部分受一分布载荷(输气压力，属于面均布载荷)作用，下方受一集中载荷(线分布载荷)作用或面分布载荷(具体作用情况由弹簧阀片和弹簧座的接触形式确定)。弹簧阀片在设计速度下的变形为小挠度变形，且弹簧阀片在集中载荷或均布载荷单独作用下均为小挠度变形，因此可通过叠加法计算总挠度。当挠度大于某一临界值时，排气孔自动打开，前端低压区气体通过排气孔进入后端，起到降压效果，减小水击压力。通过控制弹簧阀片尺寸(主要为弹簧阀片厚度)，得到达到临界挠度时不同弹簧阀片厚度下的输气压力，从而确定最大卸载压力。卸载压力与弹簧阀片厚度的关系，同时，当清管器在清管过程中遇到堵塞时，清管器背压升高，当达到临界压力(设定的自动控制阀开启压力)时，自动控制阀便自动开启，通过合理设置排气孔，使高压气体从清管器前段的排气孔射出，形成高压气体射流，可冲散清管器前方堆积的污垢，打通清管器前进的通道，从而实现自动解堵，有效避免清管器被卡堵。

一种用于输气管道的智能式清管器，包括机械结构部分和控制部分，主要由轴套和活塞组成，其特征在于活塞上设置有高压时自动泄压的控制系统和排气孔，管道压力超过设定值时阀自动打开通过排气孔泄压，控制系统中有弹簧阀片，弹簧阀片内圈部分面积被轴套和活塞固定，弹簧阀片外圈则受弹簧座和活塞限制。其特征在于通过控制弹簧阀片尺寸，主要为弹簧阀片厚度，得到达到临界挠度时不同弹簧阀片厚度下的输气压力，从而确定最大卸载压力。其特征在于清管器运行时，弹簧阀片在输气压差和弹簧座约束下协调变形。其特征在于当清管器在清管过程中遇到堵塞时，清管器背压升高，当达到临界压力时，自动控制系统中的阀便自动开启，通过活塞上的排气孔，使高压气体从排气孔中射出，其特征在于活塞上设置4个排气孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：一种用于输气管道的智能式清管器不但具有清理管道内壁功能，而且能够准确感知输气管道的时变压力，一旦发生堵塞等引起的管道气体压力过高时，具有超出设定压力时智能泄压功能，保证管道运输安全，防止压力过高而可能引起的管道爆炸，避免人身和财产损失。

附图说明

图1是一种用于输气管道的智能式清管器。

图1中：

1、轴套；   2、活塞；   3、管道。

具体实施方式

参考附图描述本实用新型的实施方式，下面结合图1对本实用新型进行具体说明。一种用于输气管道的智能式清管器主要由轴套(1)和活塞(2)组成，放置在管道(3)内部进行内壁清理和高压时泄压工作，活塞(2)上设置有高压时自动泄压的控制系统和排气孔，当管道压力超过设定值时阀自动打开通过活塞(2)上的排气孔泄压。控制系统中有弹簧阀片，弹簧阀片内圈部分面积被轴套(1)和活塞(2)固定，弹簧阀片外圈则受弹簧座和活塞限制。清管器运行时，弹簧阀片在输气压差和弹簧座约束(约束大小与弹簧力相关，弹簧力与弹簧阀片挠度相关)下协调变形；弹簧阀片的受力变形可以简化为一个圆环板，其内圈部分面积被固定，其余部分的上方部分受一分布载荷(输气压力，属于面均布载荷)作用，下方受一集中载荷(线分布载荷)作用或面分布载荷(具体作用情况由弹簧阀片和弹簧座的接触形式确定)；弹簧阀片在设计速度下的变形为小挠度变形，且弹簧阀片在集中载荷或均布载荷单独作用下均为小挠度变形，因此可通过叠加法计算弹簧阀片总挠度。当挠度大于某一临界值时，排气孔自动打开，前端低压区气体通过排气孔进入后端，起到降压效果，减小水击压力。通过控制弹簧阀片尺寸(主要为弹簧阀片厚度)，得到达到临界挠度时不同弹簧阀片厚度下的输气压力，从而确定最大卸载压力。当清管器在清管过程中遇到堵塞时，清管器背压升高，当达到临界压力(设定的自动控制阀开启压力)时，自动控制阀便自动开启，通过合理设置排气孔，使高压气体从清管器前段的排气孔射出，形成高压气体射流，可冲散清管器前方堆积的污垢，打通清管器前进的通道，从而实现自动解堵，有效避免清管器被卡堵。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施方式，并非对本实用新型做任何限制，凡是根据本实用新型实质对以上实施方式所作的任何修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于输气管道的智能式清管器，包括机械结构部分和控制部分，主要由轴套和活塞组成，其特征在于活塞上设置有高压时自动泄压的控制系统和排气孔，管道压力超过设定值时阀自动打开通过排气孔泄压，控制系统中有弹簧阀片，弹簧阀片内圈部分面积被轴套和活塞固定，弹簧阀片外圈则受弹簧座和活塞限制。

2.根据权利要求1所述的一种用于输气管道的智能式清管器，其特征在于通过控制弹簧阀片尺寸，主要为弹簧阀片厚度，得到达到临界挠度时不同弹簧阀片厚度下的输气压力，从而确定最大卸载压力。

3.根据权利要求1所述的一种用于输气管道的智能式清管器，其特征在于清管器运行时，弹簧阀片在输气压差和弹簧座约束下协调变形。

4.根据权利要求1所述的一种用于输气管道的智能式清管器，其特征在于当消管器在清管过程中遇到堵塞时，清管器背压升高，当达到临界压力时，自动控制系统中的阀便自动开启，通过活塞上的排气孔，使高压气体从排气孔中射出。

5.根据权利要求1所述的一种用于输气管道的智能式清管器，其特征在于活塞上设置4个排气孔。