隨著對(duì)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(yùn)行中必不可少的作業(yè)規(guī)程,清管器的運(yùn)行速度是需要重點(diǎn)控制的參數(shù)之一,當(dāng)其處于合理區(qū)間內(nèi)時(shí)（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(duì)管道清管數(shù)學(xué)模型的研究,首先論述了不同的被動(dòng)控制方法,認(rèn)為該方法較為靈活,應(yīng)用廣泛,對(duì)不同入口條件下清管器速度的準(zhǔn)確計(jì)算是能否控制清管器速度處于合理區(qū)間的關(guān)鍵;然后對(duì)不同的主動(dòng)控制方法進(jìn)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(zhǔn)確計(jì)算,建立簡便可靠的摩擦力工程計(jì)算模型將有助于射流清管技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)一步推廣;最終本文對(duì)清管器智能調(diào)速技術(shù)進(jìn)行綜述和展望,指出發(fā)展穩(wěn)定可靠的國產(chǎn)智能調(diào)速技術(shù)是未來重點(diǎn)研究方向。 

【文章來源】：化工進(jìn)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(shí)間隨摩擦力的變化曲線[55]

直通旁通閥

對(duì)于管道內(nèi)檢測器來講，為了獲得準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，需要將運(yùn)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(nèi)檢測器常帶有速度控制單元，其常見結(jié)構(gòu)如圖2所示，工作原理如下：設(shè)備上安置的里程傳感器檢測清管器運(yùn)行速度Vp，并將其傳送給控制單元，控制單元將Vp與預(yù)設(shè)閾值上下限Vmax和Vmin進(jìn)行比較，若Vp≥Vmax，說明清管器運(yùn)行速度過快，則控制步進(jìn)電機(jī)打開轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片與固定葉片之間形成旁通，此時(shí)有流體經(jīng)過旁通流向下游，驅(qū)動(dòng)力因此減小，清管器速度減�。幌喾吹�，當(dāng)Vp≤Vmin時(shí)則關(guān)閉轉(zhuǎn)動(dòng)扇葉，清管器前后壓差增大，速度進(jìn)而提高，直至運(yùn)行速度置于預(yù)設(shè)區(qū)間[24]。速度控制單元所采用的控制策略是調(diào)速清管器設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，由于國外技術(shù)的封鎖，此處可考文獻(xiàn)較少。據(jù)Rahe[10]的報(bào)道，最初的控制策略基于簡單的閾值判別，即當(dāng)清管器速度高于上限值10%時(shí)，則打開旁通閥降速，當(dāng)?shù)陀谙孪拗?0%時(shí)關(guān)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(diào)節(jié)過程過于死板，極易引起清管器速度的強(qiáng)烈脈動(dòng)。Nguyen[6]和Rahe[10]等均提出了非線性控制策略。Nguyen等[6]基于構(gòu)造的Lyapunov方程，采集清管器位置、速度和旁通孔流體流速三個(gè)參數(shù)作為依據(jù)控制旁通孔的開度，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xué)模型，但其轉(zhuǎn)閥過程耗時(shí)較長，調(diào)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(zhuǎn)閥調(diào)整比例系數(shù)P，可由實(shí)驗(yàn)和模擬進(jìn)行優(yōu)化整定，執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)）所控制的轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動(dòng)角度為[式(4)]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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