一、概述
　　PIC清管阀是管线运输具有运输效率高、成本低、安全可靠，损耗少和对环境污染小等优点。为了确保管线运输的高效、畅通，按照油气管线操作规程，必须定期使用清管装置，通过此装置发射和接收PIC清官器对管道进行清管作业，清管作业是各类油、气输送管线正常操作过程中的重要工作。
　　由于固体物质如石蜡在管线壁上的累积，将导致管线内径的缩减，而通过管线清管器的发送，清管器可以管线壁上清除固体物质，这样就防止了内径的缩减。
　　今天，清管被用于清洁、校准、排放/干燥、检查、内表面处理、分离和分批操作。PIC清管阀具备了传统的清管装置的全部功能，用清宇航局阀代替传统的清管装置，使管输系统大大简化，清管阀以其占地面积小操作简单等突出优点而得到广泛使用。
PIC清管阀的主要用途有：
　　1、新管线投产前，清除管内各种残留物使管线畅通无阻。
　　2、新管线内壁除锈和防腐层涂敷。
　　3、对已投产管线做定期的油管刮腊，气管除水，以便长期保持有效输送能力。
　　4、同一管道内输送不同种类介质的隔离和置换。
　　PIC清管阀在管道清管时只起到发射和接收清管器的作用，而对管道进行清管扫线的是清管器。清管器简称为PIC阀，它的含义是：“装弹机构阀”(pipeinternal cartridge的缩写词PIC)。又可称之为PIG则是这样阐述的：“可能来自于采用金属装置清洁管道时，金属表面相互摩擦而产生刺耳的噪声使人们联想起猪的叫声，而且从石油管道取出后，油泥污染的清管器看起来更像猪内脏，清管器由此而得名。”也有一些工程师提出PIG是pipeline inspection gauge(管道检测仪)的缩写，这是基于清管器的功能而定义的。

二、结构特点及工作原理
　　PIC清管阀的结构特征是在T形三通固定式球阀结构原理基础上改型和增加功能后创新设计而成的新型阀门。PIC清官阀是在固定式球阀结构原理基础上改进和增加功能后创新设计的新型阀门。它通过球体90^o回转实现阀门的启闭，利用双活塞效应实现密封，并根据球阀的特点设计成双阻塞与排放功能，使阀门在全开或全关的状态下都可以排放体腔中的介质。它秉承了固定式球阀的所有优点，与固定式球阀有同等的适应性。它的阀体侧面开设有与流道中心线垂直的支管，支管上安装快开盲板和排放阀，使PIC清管器能方便地送入清管并或从中取出。球体通道的一端设置能阻挡清管器通过而又允许介质流通的挡条。

　　此阀主要由阀体、阀盖、球体、阀杆、阀座、阀座对承、弹簧、等零件组成。阀体采用WCB、WC6、304等材料铸造而成，并有多种形工和各种规格，如果按照球体安装方式和阀体结构来归纳，清管阀总体结构分为三种类型：三段式、二分体式以及上装式，这三种类型结构特点分板对比如下。
①三段式清管阀
　　为典型的三段式清管阀，结构特点：
　　a.阀体由主阀体和左右相同的两件副阀体组成，整台阀门沿阀杆中心线完全对称，结构紧凑，外形线条流畅，外形美观，密封性能好。
　　b.制造装配工艺性最佳，安装、调试最方便。
　　c.主阀体和副阀体呈圆柱筒体，除铸造性能极佳外，还易于实现采用锻造阀体或锻焊式阀体结构。
　　d.三段式阀体具有良好的抗外应力结构。
　　e.三段式结构，易于制成高压力级，大口径规格。
②二分体清管阀
　　是在三段式清管阀的基础上经适当改进而成的，结构特点：
　　a.阀体由主阀体和副阀体组成。二分体清管阀的主阀体是由三段式清管阀的主阀体再加上一侧的端阀体合并而成的。阀体为不对称的主副两件。球体从主阀体侧面装入。
　　b.和三段式结构相比，由于减少了一对大法兰及数量众多的连接螺栓。因此清管阀的总重量明显减轻。在上述三种结构的同规格PIC清管阀中，二分体清管阀重量最轻。
　　c.和三段式结构相比，制造、装配的工艺性略有下降，但仍优于整体式结构，适于DN400以下的中、小口径的清管阀。
③上装式清管阀
　　PIC清管阀为典型的上装式清管阀。结构特点：
　　a.阀体整体铸(锻)制造，其上部设有一个大阀盖、球体、密封圈、阀座等阀内件均从阀体顶部装入。
　　b.阀门在检修和更换阀座时，不必将整台PIC清管阀从管线上拆下，仅打开阀盖，将球体、阀座取出即可，可实现在管线上维修，这是整体清管阀的最突出的优点。
　　c.由于阀体为整体，铸(锻)、加工、装配都有一定困难，和三段式、二分体式相比制造，装配的工艺性差。
　　d.由于阀体、阀盖体积大、重量重，难以制成大口径规格，阀体成本较高。
④卧式与立式结构
　　按清管器进出(装入和取出)清管阀的方向，PIC清管阀总体结构布局上分为卧式和立式两大类。
　　a.清管器进出口通道轴线与清管阀安装地平面平行的称为卧式清管阀。
　　b.清管器进出口通道轴线与清管阀安装地平面垂直的称为立式清管阀。
　　卧式和立式各有特色，主要由使用者习惯和清管条件决定。通常对于公称通径不大于DN200的清管阀可采用立式。此时，快卸阀盖的操作更方便。但是，当清管阀公称通径大于DN200时，由于清管器以及快卸阀盖部件的重量较重，操作位置较高，清管器的装入和取出都不容易，必须设计附加机构，因此对于大口径的清管推荐采用卧式。
(2)球体结构(图31-5)

　　球体是清管阀发射或接收清管器时的载体，球体的结构尺寸必须综合考虑以下参数，并经计算确定。
　　a.球体通道孔直径D应按清管阀的类型来确定，对于标准型(PC型)应比连接管道内径d约大25%,D=1.25d。
　　b.球体通道孔长度L为了适用于不同功能的常规清管器，按相关规定，球体容纳清管器的有效长度L1不小于1.4倍管道内径，L1≥1.4d。L≥1.4d+b(b为挡条厚度，经验数据b=2.5倍阀门壳体厚度t,即b=2.5t，B=2t)。
　　c.球体最小直径(a为附加余量，a=4~6mm)。
　　球体孔径的一端设有允许介质通过，但能阻止清管器的挡条，挡条的数量DN300以下清管阀为2条，平行均布；DN300以上为井字形，挡条尺寸(B和b)要满足即不能过多占用介质流通面积，又能承受清管器对球体挡条的冲击力。按有关规程，清管器的运行速度应控制在1.5~5m/s。此时，当B等于2倍阀门壳体壁厚，b等于2.5倍阀门壳体壁厚时，挡条承受冲击能力已足够。
(3)快开阀盖结构
　　快开阀盖作为放入或取出清管器的开口，同时，又是承压管线的压力边界，是重要部件。清管阀的快开阀盖基本类型皆采用“卡口式快卸接头”结构。对于小口径清管阀，由于快开阀盖重量轻，可采用直接卸下式。对于大口径清管阀(DN200以上)，由于快开阀盖重量较重，应设计成“连杆门式结构”(图31-6)。

(4)泄压结构
　　由于长输管线的清管作业是在油气输送不停止，并且主通道带压力的工况条件下进行的，因此，清管阀必须设有泄压机构，并且确保在清管器放入或取出时，在打开阀盖之前，清管阀内腔不带压，这对于清管作业的安全是非常重要的。主要的措施有：
　　a.设置清管阀内腔泄压阀；
　　b.快开阀盖上设计定位销，并在显目的的位置设置安全警告牌，严禁在内腔泄压未尽的情况下打开阀盖；
　　c.设计阀盖定位销与泄压阀的联动互锁机构，万一发生误操作，当提起定位销时通过联动杆强制首先打开泄压阀，以确保安全，见图31-7。
I、PIC清管阀门内的压降
　　从理论上讲，通过清管阀门上的压降可以按不可清管阀门的压降进行计算。清管系统的压降取决于输送的液体和管路、弯管及阀门上的各自压降。可用式(31-1)进行精确计算阀门流量计显示压降。
　　　ΔＰ=0.5ξρυ2          (31-1)
式中  ΔＰ—压力降，Pa；
　　　　ξ—阻力常数；
　　 　 ρ—密度，kg/m³；
　　 　 υ—速度，m/s。
　　一条3in(DN80)管道的阻力常数视阀门类型而定，一般为4.5~6.5。管经越大，阻力常数越小，阻力与管经成反比。图31-8所示为输送管由时，一个3in(DN80)的T形环阀上的压降变化。
　　为了获得准确的ξ值，必须对公称尺寸和阀型进行试验。对清管单元的计算通常有制造商提供的近似值。DIN阀和90^o阀的阻力常数ξ在3.5~6.0之间。对于蜂箱式阀门[3in，(DN80)]，其ξ=4.9。

(一)工作原理
　　PIC清管阀的工作原理是：将清管器置入PIC清管阀的球体内腔，通过球体在相互垂直的三通阀体内，做90o旋转运动．当球体通道和管线通道在同一轴线时，清管器在管道内的流体压力作用下，被PIC清管阀发射。
(1)发射清管器。
　　①旋转球体90^o→打开放泄球体→排放后关闭。
　　②打开封门。
　　③装入清管器→关闭放泄球阀→拧紧封门。
　　④旋转球体90^o→发射清管器。
(2)接收清管器
　　①旋转球体90^o→打开放泄球体→排放后关闭。
　　②打开封门。
　　③取出清管器。
　　④拧紧封门→旋转球体90^o恢复输送。
(3)基本类型
　　 ①标准型(PC型)
　　 球体孔径比连接管道内径约大25%，孔径的一端设有允许介质通过但能阻止清管器的挡条，在取出和装入清管器时，流体适时断流，见图31-2。

　　 ②旁通型(PB型)
　　 在不允许输送介质短时断流的场合，使用旁通清管阀。它的球比标准的清管阀大，孔径尺寸和结构与标准清管阀一样，但在孔径轴线垂直方向开有两个旁通流道，其总流通截面约为阀孔径截面的25%。清管器发射接收全过程中流体流动不会中断。见图31-3。

　　 ③隔离型(PS型)
　　 球体孔径只比连接管道内径约大3%，为了尽量减少隔离球上、下游介质的混合，孔径挡条上游侧安装有附加的密封环，见图31-4。

 

三、清管阀的先用原则
　　选用清管阀门的重要准则是清洁度与无凹坑(无死角)。死角是指在清洁及生产过程中，产品和/或者污物可以渗入(无论量有多少)但不发生交换的空间。将死角或死容积视为表面缺陷。焊缝就是很窄的死角。环焊缝、法兰连接件以及阀门存在很多这样的窝穴。对清管工艺而言，死角就是清管器清洁不到的地方。
　　严格来讲，没有完全没有死角的阀门，只有小死角的阀门。在工业清管系统中，必须始终采用小死角阀门。在无菌技术中，则需用极小死角的阀门。
　　清管阀门必须与所用清管器类型(球型、皮碗型、密封型、密封型、整体浇注型)相匹配，准确安装探头、泄压以及通气孔。产品的特性会影响对清管阀门的选择，从而限制阀门的应用。如产品易硬结、有黏性以及易磨损。有时可将标准的商用清管阀门按一定的方式改造，使之适用于特殊的应用场合。产品的特性需要用户与厂家的密切合作以寻求最佳的处理方案。