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天然氣長輸管線清管閥
上海申弘閥門有限公司
之前介紹進(jìn)口智能電動防爆調(diào)節(jié)閥VTON，現(xiàn)在介紹天然氣長輸管線清管閥清管閥是在T型三通固定式球閥結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改型和增加功能后設(shè)計而成的新型閥門。清掃管線時，將清管器置入清管閥的球體內(nèi)腔，通過球體在相互垂直的三通閥體內(nèi)，作90°旋轉(zhuǎn)運動。當(dāng)球體通道和管線通道在同一軸線時，清管器在管道內(nèi)流體壓力作用下，從一個清管閥發(fā)射，到另一個清管閥被擋條擋住并取出。清管閥的使用必須是成對的，其一發(fā)射，其二接收。石油和天然氣的*運輸方式是管線運輸。為了確保管線運輸?shù)暮蜁惩?，必須使用清管裝置定期對管道進(jìn)行清掃。傳統(tǒng)的清管裝置由發(fā)射（或接收）的筒體、閥門進(jìn)出管線、放空及排放管線組成，整套裝置需要專門設(shè)計和制造，投資和維護(hù)費用高，占地面積大，操作復(fù)雜。20世紀(jì)90年代初，國外一些公司相繼研制開發(fā)了一種可以作為清管器發(fā)射的接收裝置的新型閥門＿裝彈機(jī)構(gòu)（Pipe internal cartridge-PIC）閥門，這種閥式清管器發(fā)射接收裝置簡稱清管閥。清管閥具備了傳統(tǒng)的清管裝置功能，以其占地面積小和操作簡單等突出優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。能夠*替代傳統(tǒng)使用的以清管器收發(fā)筒為核心復(fù)雜的清管發(fā)射和接收裝置，使管輸系統(tǒng)得到簡化。清管閥的主要用途有：1、新管線投產(chǎn)前，清除管內(nèi)各種殘留物使管線暢通無阻。2、新管線內(nèi)壁除銹和防腐層涂敷。3、對已投產(chǎn)管線做定期的油管刮臘，氣管除水，以便長期保持有效輸送能力。4、同一管道內(nèi)輸送不同種類介質(zhì)的隔離和置換。
天然氣長輸管線清管閥工作原理
清管閥是在T型三通固定式球閥結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改型和增加功能后設(shè)計而成的新型閥門。清掃管線時，將清管器置入清管閥的球體內(nèi)腔，通過球體在相互垂直的三通閥體內(nèi)，作90°旋轉(zhuǎn)運動。當(dāng)球體通道和管線通道在同一軸線時，清管器在管道內(nèi)流體壓力作用下，從一個清管閥發(fā)射，到另一個清管閥被擋條擋住并取出。清管閥的使用必須是成對的，其一發(fā)射，其二接收。
清管閥類型
A型：
A型（PC型）清管閥是清掃管道用的標(biāo)準(zhǔn)型清管閥。它的球孔面積比通道面積大25%，以保證清管作業(yè)過程中輸送介質(zhì)持續(xù)流動。
B型：
B型（PB型）清管閥是一種帶內(nèi)旁通的清管閥，在球體上垂直于球孔方向開設(shè)兩個通道，其通流面積約為管線面積的25%。這種結(jié)構(gòu)保證在發(fā)射或接收清管器時清管閥也不會發(fā)生斷流。B型清管閥不能當(dāng)作截斷閥使用。
C型：
C型（PS型）清管閥是隔離和按序輸送介質(zhì)用的清管閥。球孔面積比管線通流面積約大3%，并且在接收用清管閥的球孔內(nèi)有一附加密封，保證清管器到達(dá)接收用清管閥時形成密封，獲得理想的隔離效果。
圖1 清管閥類型
結(jié)構(gòu)特點
清管閥的結(jié)構(gòu)特征是在固定球閥結(jié)構(gòu)原理基礎(chǔ)上改型和增加功能后創(chuàng)新設(shè)計的新型閥門。*繼承了兩位截斷式球閥的性能的特點,通過球芯的90度回轉(zhuǎn)實現(xiàn)閥門的啟閉,便于設(shè)計成雙阻與排放使閥門在全開的情況下都可以排放體腔內(nèi)的介質(zhì),這種功能是清管閥所必須的。
閥體的側(cè)面開設(shè)支管，該支管中心與管線中心垂直相交。支管上安裝快開盲板和放空閥，使清管器能夠方便送入清管閥或從清管閥中取出，球體通孔直徑更大，通孔的一端設(shè)置能夠阻礙清管器通過而又允許介質(zhì)通過的擋條。
主要結(jié)構(gòu)形式有三段式和上裝式
1、 三段式
三段式清管閥（圖2）閥體由主閥體和左右相同的兩件端閥體組成，閥門沿閥桿中心線*對稱，結(jié)構(gòu)緊湊，外形線條流暢美觀，密封性能好，制造裝配工藝性好，安裝及調(diào)試方便。三段式閥體具有良好的抗外應(yīng)力特性，可制造成高壓力級、大口徑。
2、 整體式
整體式清管閥（圖3）閥體為整體鑄（鍛）造，其上部設(shè)有閥蓋，球體、密封圈和閥座等，閥內(nèi)件均從閥體頂部裝入。閥門在檢修和更換座時，不必將整臺清管閥從管線上拆下，僅打開閥蓋，將球體和閥座取出即可，可實現(xiàn)在管線上維修，這是整體式清管閥的zui突出優(yōu)點。由于閥體為整體，閥體和閥蓋體積大、質(zhì)量大，難以制成大口徑，閥門成本高。
結(jié)構(gòu)簡圖
1、 蝸輪手輪
2、 注脂接頭
3、 快開門手輪
4、 快開門擋板
5、 內(nèi)六角螺栓
6、 安全擋板
7、 快開門
8、 O型圈
9、 排空閥
10、手柄
圖2 三段式清管閥
圖3 整體式清管閥
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
基本設(shè)計規(guī)范 ANSI B16.34、 API6D
結(jié)構(gòu)長度 Q/LX10-2005
法蘭標(biāo)準(zhǔn) GB9113 JB/T79 ANSI B16.5
材料 ASTM GB
檢驗與試驗 JB/T9092 API6D API598
材 料
閥門針對油氣輸送工況主體材料采用碳鋼和低溫鋼，并分為普通和抗硫系列?？沽蜷y門符合NACE MRO1-75的規(guī)定。碳鋼系列適用溫度為
-29~121℃，低溫鋼系列適用溫度為-46~121℃。 清管閥的5大優(yōu)勢分析
清管閥和收發(fā)球閥相比較，優(yōu)勢顯著，永嘉隆鑫為大家總結(jié)了以下5點：
1、系統(tǒng)簡化:收發(fā)球筒必配2個截斷閥（一前一后），旁路管線等，而清管閥由于本身就具有截斷功能所以可以不配這2臺閥門；由于是管內(nèi)發(fā)射，所以不需要旁路管線，從而簡化系統(tǒng)，也相應(yīng)降低了系統(tǒng)成本。
2、體積減小:以DN200的為例，收發(fā)球筒長2250mm，而清管閥長度僅為794mm，約為1/3，從而節(jié)約了寶貴的空間，實際是節(jié)約了成本，這點在海洋平臺和港口等空間有限的地方特別重要。
3、安裝簡單:收發(fā)球筒需要專門的安裝基礎(chǔ)，仍以DN200的為例，需要210×240水泥墩基礎(chǔ)2個，埋地腳螺栓數(shù)顆；同時需要6個管道或閥門配管連接，這不僅麻煩，更增加了可能的泄漏點，清管閥只需要像一個普通閥門一樣和管道連接即可。
4、操作方便:收發(fā)球筒操作時需在2M多長的空間里走動，依次打開（關(guān)閉）主截斷閥、排污閥、放空閥、快開門等，再把清管器拿到高高的筒口裝入其中，zui熟練的操作也得8~10分鐘，清管閥在一個工位，3分鐘內(nèi)完成全部工作。
5、維護(hù)簡單:清管閥日常幾乎沒有維護(hù)工作和成本，而收發(fā)球筒屬于壓力容器，為保證安全必須定期維護(hù)并在使用地技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局的監(jiān)督下進(jìn)行，需辦理《壓力容器使用登記手續(xù)》、《壓力容器使用許可證》、定期檢驗等，手續(xù)和維護(hù)都很繁雜。
通用皮碗清管器系列
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥它的主體是由鋼制骨架構(gòu)成，內(nèi)裝超低頻無線電發(fā)射機(jī)，外套2-4只皮碗。根據(jù)管線長度、管道內(nèi)部條件分別采用聚氨酯皮碗和橡膠皮碗，主要應(yīng)用于各種線投產(chǎn)前的清掃管線、水壓試驗前的排氣、水壓試驗后的排水、天然氣管線投產(chǎn)后的日常生產(chǎn)維護(hù)、混輸管線的介質(zhì)隔離。
清管閥的材質(zhì)
閥門針對油汽輸送工況主體材料采用碳鋼和低溫鋼,并分為普通和搞硫系列?？沽蜷y門材料符合NACE MR01-75規(guī)定。碳鋼系列適用溫度為-29-150℃，低溫鋼系列適用溫度-46-121℃。
零件名稱 碳鋼 低溫鋼
普通 抗硫 普通 抗硫
閥體、閥蓋 A216 WCB A216 WCB A352 LCC A352 LCC
球閥 A216 WCB+WNP A182 F316 WCB+WNP A182 LF2+ENP/LCC+ENP A182 F316/LCC+ENP
閥桿 A182 F6a A182 F316/F304 A182 F6a A182 F316/F304
閥座 PTFE/NYLON/PPL PTFE/NYLON/PPL PTFE/NYLON/PPL PTFE/NYLON/PPL
閥座支承 A182 F6a A182 F316/F304 A182 F6a A182 F316/F304
清管閥型號表示
KTQ/B PCII347F-16C-DN200-AS K-表示抗硫，非抗硫不加；T-表示天然氣，非天然氣不加；B-表示保溫夾套；非保溫型不加；PV-表示清管裝置；II-表示帶旁通型/I表示標(biāo)準(zhǔn)型/III表示隔離型；3-表示蝸輪傳動；4-表示法蘭連接；7-表示固定球三通式；F-表示閥座密封PTFE/N-為尼龍；16-公稱壓力；C-表示碳鋼WCB/P不銹鋼CF8，DN200-公通徑；AS-表示防靜電結(jié)構(gòu)，非防靜電不加。
結(jié)構(gòu)特點
清管閥是一種主要用于水、石油、天然氣等長輸管線中清洗管道的新型閥門，作清管器的發(fā)射和接收用。配合相應(yīng)的清管器可以輕松完成管道清潔、排空隔離和按序輸送介質(zhì)、檢測管道系統(tǒng)等工作。能夠*替代傳統(tǒng)使用的以清管器收發(fā)筒為核心復(fù)雜的清管器發(fā)射、接收裝置。清管閥的結(jié)構(gòu)特征是在固定式球閥結(jié)構(gòu)原理基礎(chǔ)上改型和增加功能后創(chuàng)新設(shè)計的新型閥門。*繼承了兩位截斷式球閥的性能特點，通過球芯的90°回轉(zhuǎn)實現(xiàn)閥門的啟閉，便于設(shè)計成雙阻塞與排放（Double block and bleed)使閥門在全開或全關(guān)的情況下都可以排放體腔內(nèi)的介質(zhì)，這種功能正是清管閥所必須的。閥體的側(cè)面開設(shè)支管，該支管中心與管線中心垂直相交，支管上安裝快開盲板和放空閥，使清管器能夠方便關(guān)入清管閥或從清管閥中取出，球體通孔直徑更大，通孔的一端設(shè)置能夠阻礙清管器通過而又允許介質(zhì)流通的擋條。
100%的壓力試驗并保證任何密封部位無可見泄漏；耐火安全設(shè)計，當(dāng)彈性閥座被燒損后，球閥和閥座之間形成金屬對金屬的密封；閥體與閥蓋以及閥桿部位都設(shè)置耐高溫的石墨墊片，保證高溫密封可靠性，耐火試驗符合API 6FA和API 607標(biāo)準(zhǔn)要求；抗靜電設(shè)計，導(dǎo)靜電彈簧保證球體、閥桿與閥體間良好導(dǎo)通，安全地導(dǎo)出摩擦產(chǎn)生的靜電。
清管閥使用按如下圖解過程進(jìn)行
清管閥操作步驟圖解
六、 根據(jù)密封情況，及時加注密封脂。
清管作業(yè)流程示意圖
技術(shù)參數(shù)
訂貨須知
1、注明公稱壓力，公稱通徑，使用介質(zhì)和使用溫度。
2、應(yīng)注明是否采用抗硫型閥、天然氣閥、防火抗靜電閥。
3、應(yīng)注明兩端法蘭連接標(biāo)準(zhǔn)，如未說明，本廠按GB9113-2000標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造。
4、應(yīng)注明采用何種操作方式（電動、蝸輪傳動或手動）。
5、需注明主體材料。
6、結(jié)構(gòu)長度和連接形式可以按用戶要求設(shè)計制造。
清管器的選用
清管器是執(zhí)行清管動作的動力執(zhí)行元件，在管道內(nèi)流體壓力作用下，沿管線內(nèi)孔軸線方向移動，利用自身外圈的彈力與管道內(nèi)壁磨擦達(dá)到清管作用。主要有聚氨酯皮碗清管器和聚氨酯泡沬（炮彈式）清管器兩大類，并可內(nèi)裝電子定位發(fā)射機(jī)，對長輸管線實現(xiàn)無線電清管跟蹤。炮彈式清管器一次作業(yè)距離達(dá)30KM～100KM，皮碗式清管器一次作業(yè)距離可達(dá)100KM以上。
部份清管器的應(yīng)用與比較
名 稱 | 特 點 | 適用范圍 | 管道尺寸 （mm） |
（皮碗式） 整體形 | 經(jīng)濟(jì)一體結(jié)構(gòu)；重量是鋼軸清管器的50%，清砂、清污和除水效果較好。 | 城市供水管線、供氣管線、油田輸油管線、注水管線、天然氣管線及化工管線等。 | 50～159 |
（皮碗式） 鋼主體 | 鋼軸主體，由兩至四個皮碗組成，易組裝。錐形皮碗耐磨表面大，磨損后更換成本低。 | 長距離管線或結(jié)垢嚴(yán)重的污物較多的各種油、氣、水和化工管道清洗使用。 | 108～1000 |
（皮碗式） 肋型刮蠟 | 鋼軸主體，由兩至三個皮碗組成，在兩皮碗之間等份安裝一固定彈簧片，彈簧片上安裝肋型聚氨酯刮刀。 | 長距離管線的刮蠟、多種污水排放管線、供水管線和化工管道清洗。 | 159～1000 |
（炮彈式） 聚氨酯光面泡沬 | 高強(qiáng)度聚氨酯泡沬表面敷有聚氨酯彈性體涂層。 | 各種油、氣、水及新建管線。 | 50～1000 |
（炮彈式） 聚氨酯鋼絲刷泡沬 | 高強(qiáng)度聚氨酯泡沬表面敷有聚氨酯彈性體涂層，并牢固鑲嵌螺旋鋼絲刷。 | 各種油、氣、水及化工管線的除銹、清污。 | 50～1000 |
（炮彈式） 聚氨酯碳化硅泡沬 | 高強(qiáng)度聚氨酯泡沬表面敷一層碳化硅（金剛砂），表面硬度高，耐磨，除銹功能強(qiáng)。 | 各種油、氣、水及化工管線的除銹、清污。 | 50～1000 |
注： 1、輸送介質(zhì)不得與聚氨酯材質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，否則應(yīng)向清管器專業(yè)廠家訂制合適材質(zhì)的清管器。 2、清管器的長度可按清管閥閥芯允許容納長度向廠家訂制。 3、所清管線距離在5KM以下時宜采用價格較低的炮彈式清管器。 | |||
安裝使用與維護(hù)
一、 清管器必須與所選清管閥匹配,長度小于清管閥閥芯內(nèi)腔長度,安裝前盡可能檢查一下清管器與閥芯的配合情況。
二、 清管閥打開到全開位置，查看閥芯(球體)的腔口,放置閥門時使接收與發(fā)射的兩清管閥閥芯的腔口相向，保證清管器在兩閥之間能夠進(jìn)出閥芯內(nèi)腔。
三、 所清管路中不可有縮徑的閥門或接管，以防清管器不能通過造成管路堵塞。
四、 管道對接焊時不要將焊渣從焊縫處漏至孔內(nèi)壁，以防清管器通過時被拉壞表面。
五、根據(jù)所選清管閥準(zhǔn)備好相應(yīng)規(guī)格的螺栓、螺母、墊片等，將閥門與管路連接。
五、發(fā)射或接收清管器時，按以下步驟進(jìn)行（以三段式清管閥序號進(jìn)行說明）：1、轉(zhuǎn)動蝸輪頭手輪（1），使閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。2、打開排空閥（9）泄放體腔介質(zhì)（壓力）; 3、取下內(nèi)六角螺栓（5）和安全擋板（6）；4、穩(wěn)住手柄（10），轉(zhuǎn)動快開門手輪（3），使快開門后移至快開門擋板（6）（手輪感覺轉(zhuǎn)不動為止，此時快開門上O型圈脫離密封位置），5、順時針轉(zhuǎn)動手柄（10）45°，使快開門擋板（4）的牙齒對準(zhǔn)閥體齒間；，拉出快卸閥蓋組件(裝卸快卸閥蓋如遇卡阻可晃動手柄調(diào)整位置)；并將快卸閥蓋組件向右旋轉(zhuǎn)；6、裝入或取出清管器；7、與步驟2~6相反，將快開門裝入后，用內(nèi)六角螺栓定位安全擋板，關(guān)閉排空閥，然后方可旋轉(zhuǎn)蝸輪手輪打開閥門發(fā)射清管器或恢復(fù)輸送介質(zhì)。
注意：取下安全擋板與打開閥蓋之前必須打開排空閥且確定排放*。
與本文相關(guān)的論文：卡套減壓閥在能源化工研究院
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