隨著對管道安全問題和降本增效理念的逐步重視,管道清管操作已成為全世界油氣管道運行中必不可少的作業(yè)規(guī)程,清管器的運行速度是需要重點控制的參數(shù)之一,當其處于合理區(qū)間內時（原油管道1～5m/s,天然氣管道2～7m/s）,清管效果最佳。本文基于對管道清管數(shù)學模型的研究,首先論述了不同的被動控制方法,認為該方法較為靈活,應用廣泛,對不同入口條件下清管器速度的準確計算是能否控制清管器速度處于合理區(qū)間的關鍵;然后對不同的主動控制方法進行了研究,研究表明:射流清管器速度控制的核心是旁通率的優(yōu)選,其依賴于壓降系數(shù)、皮碗與管壁間摩擦力的準確計算,建立簡便可靠的摩擦力工程計算模型將有助于射流清管技術應用的進一步推廣;最終本文對清管器智能調速技術進行綜述和展望,指出發(fā)展穩(wěn)定可靠的國產智能調速技術是未來重點研究方向。 

【文章來源】：化工進展. 2020,39(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

清管器平均速度和清管時間隨摩擦力的變化曲線[55]

直通旁通閥

對于管道內檢測器來講，為了獲得準確的檢測數(shù)據(jù)，需要將運行速度控制在某一穩(wěn)定值附近（一般小于4m)[3,10]，因此管道內檢測器常帶有速度控制單元，其常見結構如圖2所示，工作原理如下：設備上安置的里程傳感器檢測清管器運行速度Vp，并將其傳送給控制單元，控制單元將Vp與預設閾值上下限Vmax和Vmin進行比較，若Vp≥Vmax，說明清管器運行速度過快，則控制步進電機打開轉動葉片，轉動葉片與固定葉片之間形成旁通，此時有流體經過旁通流向下游，驅動力因此減小，清管器速度減�。幌喾吹�，當Vp≤Vmin時則關閉轉動扇葉，清管器前后壓差增大，速度進而提高，直至運行速度置于預設區(qū)間[24]。速度控制單元所采用的控制策略是調速清管器設計中的關鍵，由于國外技術的封鎖，此處可考文獻較少。據(jù)Rahe[10]的報道，最初的控制策略基于簡單的閾值判別，即當清管器速度高于上限值10%時，則打開旁通閥降速，當?shù)陀谙孪拗?0%時關閉旁通閥提高速度，這種控制方法較為簡單，能夠有效防止清管器速度的過大或過小，但調節(jié)過程過于死板，極易引起清管器速度的強烈脈動。Nguyen[6]和Rahe[10]等均提出了非線性控制策略。Nguyen等[6]基于構造的Lyapunov方程，采集清管器位置、速度和旁通孔流體流速三個參數(shù)作為依據(jù)控制旁通孔的開度，實驗結果顯示控制效果良好；Rahe[10]則將清管器速度作為唯一的參考變量，建立了簡化的數(shù)學模型，但其轉閥過程耗時較長，調節(jié)存在滯后現(xiàn)象。朱霄霄等[24,66-67]沿用將速度作為唯一判別依據(jù)的思想，提出了基于PID控制的清管器速度控制策略，引入轉閥調整比例系數(shù)P，可由實驗和模擬進行優(yōu)化整定，執(zhí)行機構（電動機）所控制的轉閥轉動角度為[式(4)]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]射流清管器結構參數(shù)與清管積液運移特性[J]. 陳建恒,何利民,羅小明,李清平,姚海元.  油氣儲運. 2018(01)
[2]管道機器人橡膠密封碗運移力學模型[J]. 譚桂斌,陳迎春,宮壘.  油氣儲運. 2017(03)
[3]重大裝備橡塑密封系統(tǒng)摩擦學進展與發(fā)展趨勢[J]. 譚桂斌,范清,譚鋒,王德國,張嗣偉.  摩擦學學報. 2016(05)
[4]深海立管作業(yè)機器人摩擦學與可靠性研究概述[J]. 譚桂斌,王德國,陳迎春.  石油礦場機械. 2016(05)
[5]長輸管道智能機器人摩擦學系統(tǒng)研究進展[J]. 譚桂斌,王德國.  油氣儲運. 2016(06)
[6]可調速清管器速度控制裝置設計與研究進展[J]. 朱霄霄,張仕民,李曉龍,于達,王德國.  油氣儲運. 2014(09)
[7]天然氣管道調速清管器研究進展[J]. 譚桂斌,朱霄霄,張仕民,石利云.  油氣儲運. 2011(06)
[8]水平氣液混輸管路清管操作的數(shù)值模擬[J]. 丁浩,李玉星,馮叔初.  石油學報. 2004(02)
[9]氣液混輸管路清管時間和清管球運行速度預測[J]. 李玉星,馮叔初,王新龍.  天然氣工業(yè). 2003(04)



本文編號：3025353