一颗“球”的蜕变——记国家专利一种重型强力清管器

来源:延安融媒体中心 2022-07-22 17:38

清管器,一种应用于长输管道内部清理的装置,是通过管道输送介质推动其传送至管道末端,从而实现清理杂质污物、保障管道安全运行。

这个过程,油气管输行业的“行话”叫:通球。形象比喻清管器像一颗球一样,沿管道“旅行”,行使“清道夫”的职责。

多年来,这颗“球”由机体、钢刷、导向、密封等部件经机械加工一体成型,在长输管道投运、内检测等工作中发挥着重要作用。

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最近,在延长石油管道运输第一分公司,它变了个模样,惊艳亮相,不仅大大提高了清管作业的效果,还获得了国家新型实用发明专利,成了企业里的“小明星”。

改变:从不理想到理想中

说起强力清管器,时间轴要拉回到五年前。

2017年8月23日,按照延长石油管道公司内检测工作进度安排,位于陕北定边县境内的樊学至东仁沟原油管线正在开展第11次管道清理。

晚上9点,在清管器抵达管道末端时,不出意外地,带出的油泥污物只少量可见,且呈浆糊状,清管器机身也比较干净,这让管道完整性管理工作组的年轻人甄子良有些沮丧。

这条管道他熟悉,按理来说,源头来油不均衡,月初少月末多,输量不稳定,且所输原油含蜡质和含水量较高。如果清理彻底,不应该是这样的状态。

这一点,在随后的内检测中很快得到验证:当漏磁检测器检测完毕到达管道末端时,机身被附着的油泥、蜡质物层层包裹,直接影响对管道腐蚀、裂缝的检测精度,可见前一轮清管效果不尽如人意。

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“逢山开路、遇水搭桥吧,传统清管器在陕北易结蜡的石油里效果并不理想,得咱自己想办法。”第一分公司管道完整性管理工作组组长思耀胜讲道,自2016年10月内检测工作开展以来,五年多里清管作业达180余次,而多数情况如樊东线一样,“少而稀”是常态,影响管道安全运行的“老垢”并未被清除。

经工作组长期的观察分析,传统清管器存在密封不严、推进力不足、刷力不够等多重问题,找到一颗理想中的“球”迫在眉睫。

面对难题,第一分公司的态度是:不破不立,破而后立。

2020年至2022年,针对传统清管器的设计缺陷,第一分公司成立了四人研发组,经过两年的设计研发,一种适用于直径219毫米管道的重型强力清管器新鲜“出炉”。它综合考虑了机体总长度、钢刷布局和刷力、密封性和通过性等因素,用于强力清除管道“垃圾”。

今年5月31日,该重型强力清管器被国家知识产权局授予新型实用发明专利,也是企业自主研发的首个管道强力清管器。

第一分公司用五年多的实践迈出了关键一步。

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突破:从一体化到分体式

“你看,漂亮吗?”抚摸着团队研发的最新产品,甄子良略带自豪地问记者。

眼前的清管器全长334毫米、直径215毫米、重量约20千克,由机体、簇状钢刷、动力结构密封装置和发射机等组成。与以往不同的是,它首次采用可拆分结构,将机体一分为三,通过增加法兰将三部分连接在一起。

“可拆分结构能有效利用机体中段的空间,可根据管道情况随时增加皮碗、密封盘等的数量和钢刷的厚度。”项目研发组组长方维军介绍道,从一体化到分体式是项目取得的突破性进展。

然而这条研发之路并不如想象中顺利。

一年多里,研发组成员一度陷入了思维“怪圈”。他们曾尝试在原清管器上增加钢刷、减少密封,经评估发现此方案因密封不足影响了清管器的推动力,清污效果欠佳。

还有一个方案则是通过增加螺栓长度来实现钢刷厚度和密封数量的同时增加,可这导致机体整体过长,甚至达到管道内径的2倍。

“拿219毫米管径来说,传统清管器32厘米的长度被增加到40厘米,严重影响了清管器的通过性,也就是说,这颗‘球’拐不过弯了。”回忆起最初的研发经历甄子良无奈地笑了。

2020年5月,在参加完中国特检院漏磁二级检测培训后,研发组逐步从改变部件的“数量误区”中走了出来,萌生了分体式清管器这样一个新颖的设想。将钢刷移至机体中段的“闲置区”,既不减损密封性,又不影响通过性,有效化解了清管器整体“拔高”却无法“畅行”的尴尬局面。

为提升清污能力,研发组还在钢刷的形状、排列和分布上“动脑筋”,首次将原块状钢刷更换为簇状钢刷。每簇60支冷拔钢丝、一共276簇的钢刷呈一定倾斜角度排列,减少了钢刷与管壁的接触面积,加大了刷子的压力,而簇状设计可使钢刷直达管壁破坏其表面张力,有效切削、瓦解油泥蜡质,清污效果大大提升。

从合到分、从块状到簇状、从平铺到斜角……

这颗“球”的改变,分毫之间都是他们向新思路、新技术、新领域进军的脚步。

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收获:从量变到质变

2022年6月15日晚8点,在乔沟湾至靖边原油库区19.7公里管道清管现场响起了一片热烈的掌声。首次投用的重型强力清管器表现优秀,大量硬度极高的结块,顽固油泥和蜡质被切削带出,足足有100多斤

“效果非常不错,像给咱管道‘洗了个澡’,干净清爽了许多。”他们表示,多年来,清理出来的多是浆糊状的“新鲜垃圾”,如今把沉积几年的油泥蜡质都清出来,管道运行的安全性又提升了。

6月26日,定靖原线郝滩至靖边56公里的原油管道中,运行强力清管后,每小时输量提升了27吨,出站压力也从5.3兆帕下降至5.1兆帕,清出的污物达数百公斤,大约是原来的3-5倍。这些变化让研发组十分欣慰,强力清管让老管道焕发了新的活力。

“更为重要的是,因清污能力提升引起的压力和输量变化,还间接减少了减阻剂的加注量,就拿定靖原线来说,要达到同等工况需要每小时加剂8升,那么每年可节约减阻剂60余桶。”项目组对强力清管产生的经济效益也比较满意。与此同时,他们还将持续关注其对供热用煤量等经济指标的影响,期待它能带来新的惊喜。

探索:从0到1再到X

2016年—2022年,五年,发现问题、技术储备;

2020年—2022年,两年,艰苦攻关、研发结果;

5月—6月,两个月,两次实践、成果应用和转化……

回顾这一路,强力清管器研发团队始终有一个信念不曾丢弃。那就是秉持初心、向未知世界发起一次次挑战。

“石油前辈为我们留下了‘埋头苦干 不怕困难’的企业优良传统,要传承和发扬下去,在实践中不断创新,企业才能越走越远。”第一分公司总经理、团队带头人钟景对依靠自主研发解决实际问题的路子充满信心。

下一阶段,研发组将密切关注强力清管器在生产实践中的应用效果,积累数据和经验,优化产品性能,不断升级换代,并着手设计研发273毫米、355毫米等不同管径的强力清管器,力争覆盖公司乃至集团所有管径、所有介质的油气管道,将其打磨为助推企业生产运行的一枚“利器”。

时间轴再拉回到五年后的今天。

当记者问起下一个项目规划时,研发团队给出了“X”这个答案。他们的探索之路,或许不能用一个、两个数字去表述,想做的还有很多。

在开展管道完整性管理的五年里,一些新的思考还在不断涌现:面对未清管和长时间不清管、管道情况不明不能清管的问题,是否可以探索一款搭载到泡沫清管器上的几何检测器;在漏磁检测后暴露出的环焊缝异常、细微裂纹无法量化的问题,无法使用常规无损检测手段进行验证,那么一套基于相控阵超声的自动化检测系统也将被列入“X计划”。

当然,这些需要交给时间去一一破解……

后记

无论未来在哪,创新都将抵达。

一颗“球”通过升级改造,走了它没走过的改变之路,完成了它从没完成过的任务。归根结底,是创新和行动给了它新生的力量。

站在广袤的毛乌素沙漠向南望去,纵横交错的油气管网正加速延伸着“触角”。在高质量发展的实践中,延长石油管道公司选择了一条依托自主研发走创新创效之路,这一路筚路蓝缕,却终将迎来蜕变,通往成长。

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