摘 要：气阻现象是只有在管线扫水时才会出现的现象，在平原或是地势平坦地段不会发生气阻，发生气阻是管线敷设在丘陵或是有连续高差段的地区时才会发生，当球运行至背坡面时，水由于重力向坡谷处冲击，同时空气被水置换于坡上，产生空气隔绝于球与水之间的情况。长输管道建设在山区的较多，山区管道高低起伏、落差较大，在试压扫水过程中气阻现象时有发生，影响施工工期和工程质量，在工程施工中应采取措施减小试压排水的困难，防止气阻现象的发生。本文结合长输管道的工程实践，对长输管道扫水过程中气阻现象产生的原因、避免气阻现象产生的措施进行了分析，阐述了确定卡球位置的方法。
关键词： 长输管道；气阻现象；山区管道；试压扫水过程；工程质量
1气阻的概念
气阻现象是只有在管线扫水时才会出现的现象，在平原或是地势平坦地段不会发生气阻，发生气阻是管线敷设在丘陵或是有连续高差段的地区时才会发生，当球运行至背坡面时，水由于重力向坡谷处冲击，同时空气被水置换于坡上，产生空气隔绝于球与水之间的情况。也就是说管道具备管道系统存在波状起伏和管道系统内同时存在气、液两相介质是管道系统产生气阻现象的基本条件。同时，由于清管器的皮碗过盈量不足或是皮碗本身有缺陷，密封性不强，导致空压机产生的压力气体透过清管器跑入清管器前方，加剧了气阻的现象
2气阻现象出现卡球现象的解决方案
2.1通球时在什么情况下会出现“卡球”现象？
1)管道内杂物太多，阻力大大超过空压机对球的推力，导致卡球现象。 2）球在管道内运行时由于长期使用或是质量问题，皮碗或直板受损而使皮碗或直板在管道内运行时产生缺陷，使球在管道内产生歪斜的现象，导致球无法向前运行。 3）对口时管道割斜口，在清管器通过时没有足够的曲率。在山地、丘陵地带，管道敷设在有连续高差段的地区，管线在扫水时容易发生气阻。
2.2如果发生“卡球”现象，卡球位置的确定
采用概率定位，通过每台空压机的排气量和该空压机的运行时间可以计算出空压机的总排气量，通过当时压力表的读数与管道内原有空气的压力（大气的绝对压力）可以得出管道内的实际压力，再计算出1km内管道的内容积，通过这三个数据可以计算出球的大约位置。总结公式为：[空压机总排气量÷（表压+1）] ÷管道1km的内容积=球的位置
2.3如何在不知道空压机的总排量或者压力已经泄掉的情况下，确定球的具体位置
首先记录下每台空压机的排量，如果压力没有泄掉，记录下当时的压力表读数，如果已经无法继续升压，可以泄掉一部分压力，然后启动空压机，逐一的用秒表记录每台空压机开始运行的时间，然后停下来，计算出升1kg压力时空压机的总排量，然后除以管道1km的内容积，就可以计算出球所卡住的位置。 总结公式为：球的位置= a÷V
a =1kg压力所产生的总排气量； V=管道1km的内容积
2.4通球时空压机的排气容量及压力的确定
根据经验，通球时球的运行速度应控制在3km/h-4km/h，工作压力宜控制在0.02Mpa-0. 5Mpa之间，如果球运行的速度过快，球与管道之间的摩擦力就会过大，同时产生的高热量会损坏皮碗。
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要保证球的运行速度达到3km/h-4km/h，就要首先计算出3km内管道的容积，V=π(D-2t)2L /4
式中：V一管道内容积，单位为立方米（m3）；D一管道外径，单位为米（m）；t一 钢管壁厚，单位为米（m）；L一试压段长度，单位为米（m）；以“中贵线”Φ1016×12.8的管道为例，经过计算3km内的管道容积为2310 m3/h，使用空压机的总排气量最低排量需要达到3465 m3/h，且不易超过5775 m3/h。
3避免气阻现象的措施
3.1气阻现象。气阻是在试压后扫水时会出现的现象。首先在平原或是地势平坦地段绝对不会发生气阻，发生气阻是管线敷设在丘陵或是有连续高差段的地区，且通常连续高差在300-400m以上时才会发生。
3.2避免气阻现象的措施。在工程施工中特别是在山区丘陵地段长输管道上水试压过程中，应采取严密地措施防止气阻现象的发生。合理进行试压管段的划分，合理使用隔离球避免大量空气残存于管道内，要认真检查上水系统的密封状况，避免试压水中混入空气。首先，当清管器发生气阻现象时，清管器所处的位置一定是在其运行方向的下坡段，不可能出现在爬坡段，然后再通过之前提过的2种方法判断出清管器的大体位置，先关掉发球端的空压机，然后在清管器与连续山坡的最近谷底点之间带压开两个孔，孔的直径不易过小，通常φ100-φ200之间即可，两个孔的距离应大于清管器的长度，此时打开空压机，增加发球端压力，待到离发球端较远的孔不出气，且离发球端较近的孔继续大量出气时，此时清管器就在所开的两个孔之间，沿着两个孔割口，即可取出清管器。再重新进行扫水时，应当重新划分试压段，将连续的高差段的每一个完整坡段划分为一个试压段，且检查清管器是否老旧或是皮碗有破损，如果发现清管器老旧或是皮碗有破损应重新更换清管器。
3.3 典型案例
2017年在油管道工程试压合格后用板式清管器推球排水时进气端压力达到2.4MPa出水端的压力仍然为零，没有试压水推出。但按常规计算压缩空气的压力只需达到1.6MPa就足以推动排水清管器将管内试压水推出。此状况的出现说明在推球过程中发生了气阻现象。经过多天的努力，球的位置依然无法判断，且管线的压力达到2.4Mpa，已经达到空压机的额定工作压力，已无法继续打压，当时该项目面临施工时间紧，任务重的困难，此事件引起了业主及监理部的强烈关注，给该建设单位及项目工程带来了极其负面的影响。该项目部分析制定了解决方案，不到1天阻球的位置就被确定，并准确的完成了割口取球。而该标段此段线路地处丘陵地带，线路中有连续高差在300m-400m的山坡段,管道规格为φ527,该试压段长22km，产生气阻现象。当该段发生气阻现象时，管线压力已经达到空压机的额定工作压力2.4Mpa，已经无法继续升压，该项目部的现场做法是，将管线内的压力泄到2Mpa，然后重新启动空压机10min，通过计算得出球在距发球点4.7km处的结论，然后在此处后方的管线某处划了两道间距2米的线，并断言球会停在所划的两段线内，随即再启动空压机，待压力表突然骤降接近至0时，割管取球，球果然停在所划2道线内。
4结束语
长输管道在试压排水过程中时常发生气阻现象，导致排水压力大大高于理论估算值。本文对长输管道扫水过程中气阻现象产生的原因、避免气阻现象产生的措施进行了分析，还阐述了确定卡球位置的方法。对于解决长输管道扫水过程中的气阻现象具有一定指导意义。
参考文献
[1]输气管道投产过程混气规律探讨[J]. 张嵘.山东工业技术.2017(06)
论文作者:刘建军
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：管道论文; 现象论文; 空压机论文; 压力论文; 管线论文; 高差论文; 生气论文; 《工程管理前沿》2019年第11期论文;