管道帶壓快速堵漏器

作者：智宏科信 2021-09-02 13:50 來(lái)源：能源科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)平臺(tái) 管道快速堵漏器

　　一、項(xiàng)目背景

　　在工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，基本所有地點(diǎn)都需要使用管道進(jìn)行液體、氣體等介質(zhì)的輸送。例如礦井中使用的供排水、壓風(fēng)、注氮和注漿等管道;在石油、天然氣等化工行業(yè)中管道應(yīng)用的范圍則更為廣泛。

　　由于管道長(zhǎng)期帶壓并在潮濕、有害介質(zhì)侵蝕等多種復(fù)雜的環(huán)境下使用，會(huì)導(dǎo)致管道老化加劇，出現(xiàn)砂孔、裂紋等現(xiàn)象，從而造成輸送介質(zhì)的大量泄漏，尤其在化工等高危行業(yè)來(lái)說(shuō)，泄露所帶來(lái)的安全隱患也是引發(fā)事故的根源。為了阻止管道泄漏，常用的傳統(tǒng)方法是一些臨時(shí)性的補(bǔ)救措施，如打卡子、加卡箍、捆扎封堵等，但這些也只能用于管道工作壓力較低的場(chǎng)所，最徹底的就是補(bǔ)焊和換件，但均需停產(chǎn)后再進(jìn)行處理，對(duì)于系統(tǒng)化的流程生產(chǎn)來(lái)說(shuō)很難做到，停產(chǎn)影響范圍較大，將會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失，特別對(duì)易燃易爆介質(zhì)更是不允許的。

　　為解決上述問(wèn)題，技術(shù)人員發(fā)明了一種管道帶壓快速堵漏器，利用堵漏壓塊、涂塑鋼絲繩和一套鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)泄漏點(diǎn)實(shí)施快速封堵，可適用于各類不同直徑的中、低壓管道，能夠?qū)崿F(xiàn)帶壓快速堵漏，減少介質(zhì)的泄漏流失。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷，只需在簡(jiǎn)單的準(zhǔn)備工作調(diào)整就緒后，即可在5～10秒鐘內(nèi)對(duì)泄漏點(diǎn)實(shí)施快速封堵。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　1.結(jié)構(gòu)組成

　　該堵漏器主要有快速鎖緊機(jī)構(gòu)、涂塑鋼絲繩、堵漏壓塊組成。

　　(1)鎖緊機(jī)構(gòu)

　　鎖緊機(jī)構(gòu)中的鋼絲繩鎖緊器主要是對(duì)鋼絲繩末端進(jìn)行鎖緊并在專用滑軌上移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)張拉鋼絲繩的作用。

　　供鋼絲繩鎖緊器移動(dòng)的專用滑軌設(shè)計(jì)為“T”形，并與鋼絲繩鎖緊器下方的內(nèi)口槽相匹配，鎖緊器騎跨于滑軌上，可沿滑軌前后移動(dòng);在滑軌一端有鎖緊螺母，是梯形螺桿推進(jìn)鋼絲繩壓塊的基點(diǎn)，能夠承受較大的單向壓力，梯形螺桿末端嵌入鋼絲繩壓塊內(nèi)，由彈性空心脹銷進(jìn)行定位連接一體、同步移動(dòng)，另一端為四方頭，把手搖把套入后，可以對(duì)螺桿進(jìn)行快速轉(zhuǎn)動(dòng)。在鎖緊螺母的下方及滑軌首端有半圓形張力平衡槽，主要作為兩道鋼絲繩的張力平衡作用。見(jiàn)圖1所示。

　　1.預(yù)緊螺栓，2.鋼絲繩鎖緊器，3.限位舌板，4. 彈性空心脹銷，5.鋼絲繩壓塊，6.鎖緊螺母，7.T形滑軌，8.環(huán)形張力平衡槽，9.螺桿，10.鎖緊器繩孔，11.導(dǎo)向槽

　　圖1 鋼絲繩鎖緊器示意圖

　　鎖緊器和鋼絲繩壓塊聯(lián)合使用，鋼絲繩經(jīng)由鎖緊器的兩道直角彎轉(zhuǎn)后，處于兩者之間，先由預(yù)緊螺栓進(jìn)行預(yù)緊，由于彼此相互配合中設(shè)計(jì)有限位舌板和限位槽，確保兩者貼合緊密，推進(jìn)過(guò)程中不偏移。鋼絲繩的穿入方式見(jiàn)圖3所示。

　　(2)堵漏壓塊

　　根據(jù)管道泄漏點(diǎn)的情況一般有砂孔和裂縫兩種形式，根據(jù)這兩種形式分別設(shè)計(jì)不同規(guī)格的堵漏壓塊以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的使用需求。

　　堵漏壓塊主要由基座和高彈樹(shù)脂膠墊組成，是對(duì)管道泄漏點(diǎn)起到封堵作用?；撞坑袃蓚€(gè)平行的可穿入鋼絲繩的圓孔，上表面開(kāi)設(shè)有矩形沉槽并嵌入高彈樹(shù)脂膠墊，這樣可保證樹(shù)脂膠墊在調(diào)整位置時(shí)不會(huì)移位和脫落。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示。

　　1.堵漏壓塊基座，2.高彈樹(shù)脂膠墊，3.堵漏壓塊穿繩孔

　　圖2 堵漏壓塊示意圖

　　2.帶壓堵漏作業(yè)流程

　　(1)初始準(zhǔn)備

　　在堵漏初期的準(zhǔn)備工作中，先將鎖緊器的鎖緊螺桿退回到末端，把鋼絲繩對(duì)折后套在鎖緊器滑軌一端的環(huán)形凹槽內(nèi)，兩個(gè)繩頭環(huán)繞管道并同時(shí)穿過(guò)堵漏壓塊的繩孔，再穿入鋼絲繩鎖緊器的繩孔，鋼絲繩在經(jīng)過(guò)兩道直角彎轉(zhuǎn)之后嵌入鋼絲繩壓塊的壓繩槽內(nèi)，由預(yù)緊螺栓把鋼絲繩鎖緊器和鋼絲繩壓塊進(jìn)行預(yù)緊夾住鋼絲繩，對(duì)兩個(gè)繩頭起到預(yù)緊鎖定，可保證鋼絲繩在張緊時(shí)不會(huì)產(chǎn)生竄動(dòng)。

　　為縮短準(zhǔn)備工作的時(shí)間，可根據(jù)各類管道的直徑測(cè)出鋼絲繩所需的長(zhǎng)度，提前把繩頭壓緊鎖定，使用時(shí)只需把鋼絲繩環(huán)繞管道后再套入平衡槽內(nèi)，調(diào)整堵漏壓塊位置，即可實(shí)施快速封堵，效率將更為高效。

　　1.鎖緊鋼絲繩，2.鎖緊器，3.鎖緊螺桿，4.張力平衡槽，5.管道，6.堵漏壓塊，7.管道泄漏點(diǎn)

　　圖3 堵漏前準(zhǔn)備狀態(tài)示意圖

　　(2)帶壓快速堵漏操作流程

　　在準(zhǔn)備工作就緒后，調(diào)整堵漏壓塊的位置與泄漏點(diǎn)對(duì)應(yīng)，將手搖把的套筒套入鎖緊螺桿的方頭上，快速轉(zhuǎn)動(dòng)，鎖緊螺桿向前推進(jìn)鋼絲繩壓塊的過(guò)程中所產(chǎn)生的推力會(huì)把鋼絲繩頭部分進(jìn)一步壓緊并開(kāi)始張拉，最終把堵漏壓塊與管道泄漏點(diǎn)壓緊封閉，阻止泄露。在推進(jìn)張拉過(guò)程中，鎖緊器滑軌末端的環(huán)形槽則對(duì)兩側(cè)的鋼絲繩起到一個(gè)張拉時(shí)的平衡作用，以保證兩側(cè)鋼絲繩的張力一致。手搖把能快速旋轉(zhuǎn)鎖緊螺桿，在極短時(shí)間內(nèi)就可對(duì)鋼絲繩進(jìn)行快速?gòu)埨i緊，使堵漏壓塊與泄漏點(diǎn)緊密貼合，達(dá)到快速堵漏的目的。

　　1.鎖緊鋼絲繩，2.鎖緊器，3.鎖緊螺桿，4.手搖把，5.管道，6.堵漏壓塊

　　圖4 帶壓堵漏完畢狀態(tài)

　　(3)帶壓開(kāi)孔安設(shè)附屬設(shè)施操作流程

　　當(dāng)需要對(duì)管道安設(shè)支線閥門以及監(jiān)測(cè)儀器、儀表類等設(shè)施時(shí)，通常是停產(chǎn)后排空管道內(nèi)介質(zhì)，必要時(shí)還需進(jìn)行氣體置換，確保無(wú)易燃易爆的危險(xiǎn)后再對(duì)管道進(jìn)行氣割或鉆孔，然后再焊接管接頭進(jìn)行安裝;另一種是對(duì)管段兩端進(jìn)行雙封雙堵，使用開(kāi)孔封堵設(shè)備截?cái)嘣摴芏谓橘|(zhì)的流通之后，再進(jìn)行開(kāi)孔等方式，但工序都較為繁復(fù)。

　　而使用專用的的帶孔壓塊可以在中、低壓管道上不停輸實(shí)施帶壓開(kāi)孔。操作時(shí)，在需要開(kāi)孔的位置將專用的帶孔壓塊鎖緊固定后，再將閥門處于打開(kāi)狀態(tài)，并做好防介質(zhì)噴濺的防護(hù)措施，用鉆具通過(guò)閥門的內(nèi)腔直接給管道帶壓鉆孔，鉆孔完畢后立即關(guān)閉閥門，便可安裝各類監(jiān)測(cè)儀器、儀表等，不用停產(chǎn)，無(wú)需氣割和焊接，更不需要更換管道，極大程度減少了繁瑣的工序和相關(guān)設(shè)施的準(zhǔn)備工作。但此項(xiàng)操作對(duì)于易燃、易爆以及有害介質(zhì)時(shí)必須謹(jǐn)慎操作。見(jiàn)圖5所示。

　　1.壓力表，2.閥門，3.焊接管接頭，4.開(kāi)孔專用壓塊

　　圖5 帶壓開(kāi)孔安裝監(jiān)測(cè)儀表

　　三、項(xiàng)目特點(diǎn)

　　本設(shè)計(jì)應(yīng)用范圍廣、結(jié)構(gòu)精巧，并具有如下特點(diǎn)：

　　1.調(diào)整鋼絲繩的長(zhǎng)度即可適應(yīng)不同管道直徑，根據(jù)泄露點(diǎn)是否為砂孔或裂縫可以選擇不同形狀規(guī)格的堵漏壓塊。

　　2.鎖緊器結(jié)構(gòu)巧妙，鋼絲繩末端經(jīng)過(guò)兩道折彎后，鋼絲繩壓塊的壓繩槽將伴隨著推進(jìn)壓力增大而自動(dòng)將鋼絲繩末端壓緊鎖定，不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)。

　　3.鎖緊器的張力平衡槽，能夠使兩側(cè)鋼絲繩環(huán)抱鎖緊時(shí)的張力一致、受力均勻，不僅能對(duì)堵漏壓塊起到壓緊作用，還能分解對(duì)管道產(chǎn)生的局部壓力。

　　4.當(dāng)堵漏壓塊對(duì)準(zhǔn)泄漏點(diǎn)之后，手搖把可以快速轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊螺桿，對(duì)鋼絲繩實(shí)施快速?gòu)埨壕o堵漏壓塊，瞬間阻止泄露。

　　5.涂塑鋼絲繩適應(yīng)各種惡劣環(huán)境而不容易銹蝕，堵漏器可對(duì)管道泄漏點(diǎn)做臨時(shí)處理，也可作永久性堵漏措施。

　　6.專用的帶孔壓塊可以在管道上實(shí)施帶壓開(kāi)孔，用于安裝支線閥門、各類監(jiān)測(cè)儀器、儀表等，而無(wú)需氣割和焊接，更不需更換管道。

　　四、應(yīng)用效果

　　以原始工藝對(duì)管路出現(xiàn)泄露進(jìn)行處理為例，更換一根6吋供水管路的作業(yè)流程為，現(xiàn)場(chǎng)處理更換故障管路累計(jì)耗費(fèi)時(shí)間為1.35小時(shí)，因排放而浪費(fèi)水源15噸左右，每一次非計(jì)劃處理更換故障管路所影響的經(jīng)濟(jì)損失約為4.6萬(wàn)元。

　　通過(guò)實(shí)施帶壓密封堵漏，一人即可操作，在對(duì)泄露的管道進(jìn)行帶壓堵漏時(shí)，只要做好個(gè)人的安全防護(hù)措施，準(zhǔn)備工作就緒后，10秒鐘內(nèi)即可完成堵漏工作。避免繁瑣的施工流程，杜絕了跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，消除了噪音，可避免介質(zhì)大量泄露所帶來(lái)的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。

　　使用該裝置時(shí)，既可避免繁瑣的施工流程，僅投入極低的材料費(fèi)、人工費(fèi)以及車輛使用費(fèi)等，不影響正常生產(chǎn)，根據(jù)礦井目前管道的使用狀況，年節(jié)約費(fèi)用約80余萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著，

　　五、推廣應(yīng)用前景

　　該帶壓堵漏器是是一種對(duì)管道因出現(xiàn)砂孔、裂紋導(dǎo)致介質(zhì)泄露而實(shí)施不停輸進(jìn)行快速封堵的技術(shù)，其安全、經(jīng)濟(jì)、快速高效的管道維護(hù)搶修的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)在不間斷管道介質(zhì)輸送的情況下，完成對(duì)帶壓事故管道快速安全的搶修，降低介質(zhì)泄露所帶來(lái)的浪費(fèi)以及安全隱患，保障管道的正常運(yùn)行，對(duì)減少因系統(tǒng)停產(chǎn)、排放管道內(nèi)物料所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失具有重大的意義。該成果廣泛應(yīng)用于采用管道輸送各類介質(zhì)的能源、石油以及化工等各行業(yè)的中、低壓管道的快速堵漏。