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管道帶壓快速堵漏器

  一、項目背景

  在工業生產運營的過程中,基本所有地點都需要使用管道進行液體、氣體等介質的輸送。例如礦井中使用的供排水、壓風、注氮和注漿等管道;在石油、天然氣等化工行業中管道應用的范圍則更為廣泛。

  由于管道長期帶壓并在潮濕、有害介質侵蝕等多種復雜的環境下使用,會導致管道老化加劇,出現砂孔、裂紋等現象,從而造成輸送介質的大量泄漏,尤其在化工等高危行業來說,泄露所帶來的安全隱患也是引發事故的根源。為了阻止管道泄漏,常用的傳統方法是一些臨時性的補救措施,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所,最徹底的就是補焊和換件,但均需停產后再進行處理,對于系統化的流程生產來說很難做到,停產影響范圍較大,將會帶來較大的經濟損失,特別對易燃易爆介質更是不允許的。

  為解決上述問題,技術人員發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構對泄漏點實施快速封堵,可適用于各類不同直徑的中、低壓管道,能夠實現帶壓快速堵漏,減少介質的泄漏流失。其結構簡單、操作便捷,只需在簡單的準備工作調整就緒后,即可在5~10秒鐘內對泄漏點實施快速封堵。

  二、研究內容

  1.結構組成

  該堵漏器主要有快速鎖緊機構、涂塑鋼絲繩、堵漏壓塊組成。

  (1)鎖緊機構

  鎖緊機構中的鋼絲繩鎖緊器主要是對鋼絲繩末端進行鎖緊并在專用滑軌上移動來實現張拉鋼絲繩的作用。

  供鋼絲繩鎖緊器移動的專用滑軌設計為“T”形,并與鋼絲繩鎖緊器下方的內口槽相匹配,鎖緊器騎跨于滑軌上,可沿滑軌前后移動;在滑軌一端有鎖緊螺母,是梯形螺桿推進鋼絲繩壓塊的基點,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,由彈性空心脹銷進行定位連接一體、同步移動,另一端為四方頭,把手搖把套入后,可以對螺桿進行快速轉動。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。見圖1所示。

  1.預緊螺栓,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.環形張力平衡槽,9.螺桿,10.鎖緊器繩孔,11.導向槽

  圖1 鋼絲繩鎖緊器示意圖

  鎖緊器和鋼絲繩壓塊聯合使用,鋼絲繩經由鎖緊器的兩道直角彎轉后,處于兩者之間,先由預緊螺栓進行預緊,由于彼此相互配合中設計有限位舌板和限位槽,確保兩者貼合緊密,推進過程中不偏移。鋼絲繩的穿入方式見圖3所示。

  (2)堵漏壓塊

  根據管道泄漏點的情況一般有砂孔和裂縫兩種形式,根據這兩種形式分別設計不同規格的堵漏壓塊以適應現場的使用需求。

  堵漏壓塊主要由基座和高彈樹脂膠墊組成,是對管道泄漏點起到封堵作用?;撞坑袃蓚€平行的可穿入鋼絲繩的圓孔,上表面開設有矩形沉槽并嵌入高彈樹脂膠墊,這樣可保證樹脂膠墊在調整位置時不會移位和脫落。其結構見圖2所示。

  1.堵漏壓塊基座,2.高彈樹脂膠墊,3.堵漏壓塊穿繩孔

  圖2 堵漏壓塊示意圖

  2.帶壓堵漏作業流程

  (1)初始準備

  在堵漏初期的準備工作中,先將鎖緊器的鎖緊螺桿退回到末端,把鋼絲繩對折后套在鎖緊器滑軌一端的環形凹槽內,兩個繩頭環繞管道并同時穿過堵漏壓塊的繩孔,再穿入鋼絲繩鎖緊器的繩孔,鋼絲繩在經過兩道直角彎轉之后嵌入鋼絲繩壓塊的壓繩槽內,由預緊螺栓把鋼絲繩鎖緊器和鋼絲繩壓塊進行預緊夾住鋼絲繩,對兩個繩頭起到預緊鎖定,可保證鋼絲繩在張緊時不會產生竄動。

  為縮短準備工作的時間,可根據各類管道的直徑測出鋼絲繩所需的長度,提前把繩頭壓緊鎖定,使用時只需把鋼絲繩環繞管道后再套入平衡槽內,調整堵漏壓塊位置,即可實施快速封堵,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

  圖3 堵漏前準備狀態示意圖

  (2)帶壓快速堵漏操作流程

  在準備工作就緒后,調整堵漏壓塊的位置與泄漏點對應,將手搖把的套筒套入鎖緊螺桿的方頭上,快速轉動,鎖緊螺桿向前推進鋼絲繩壓塊的過程中所產生的推力會把鋼絲繩頭部分進一步壓緊并開始張拉,最終把堵漏壓塊與管道泄漏點壓緊封閉,阻止泄露。在推進張拉過程中,鎖緊器滑軌末端的環形槽則對兩側的鋼絲繩起到一個張拉時的平衡作用,以保證兩側鋼絲繩的張力一致。手搖把能快速旋轉鎖緊螺桿,在極短時間內就可對鋼絲繩進行快速張拉鎖緊,使堵漏壓塊與泄漏點緊密貼合,達到快速堵漏的目的。

  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

  (3)帶壓開孔安設附屬設施操作流程

  當需要對管道安設支線閥門以及監測儀器、儀表類等設施時,通常是停產后排空管道內介質,必要時還需進行氣體置換,確保無易燃易爆的危險后再對管道進行氣割或鉆孔,然后再焊接管接頭進行安裝;另一種是對管段兩端進行雙封雙堵,使用開孔封堵設備截斷該管段介質的流通之后,再進行開孔等方式,但工序都較為繁復。

  而使用專用的的帶孔壓塊可以在中、低壓管道上不停輸實施帶壓開孔。操作時,在需要開孔的位置將專用的帶孔壓塊鎖緊固定后,再將閥門處于打開狀態,并做好防介質噴濺的防護措施,用鉆具通過閥門的內腔直接給管道帶壓鉆孔,鉆孔完畢后立即關閉閥門,便可安裝各類監測儀器、儀表等,不用停產,無需氣割和焊接,更不需要更換管道,極大程度減少了繁瑣的工序和相關設施的準備工作。但此項操作對于易燃、易爆以及有害介質時必須謹慎操作。見圖5所示。

  1.壓力表,2.閥門,3.焊接管接頭,4.開孔專用壓塊

  圖5 帶壓開孔安裝監測儀表

  三、項目特點

  本設計應用范圍廣、結構精巧,并具有如下特點:

  1.調整鋼絲繩的長度即可適應不同管道直徑,根據泄露點是否為砂孔或裂縫可以選擇不同形狀規格的堵漏壓塊。

  2.鎖緊器結構巧妙,鋼絲繩末端經過兩道折彎后,鋼絲繩壓塊的壓繩槽將伴隨著推進壓力增大而自動將鋼絲繩末端壓緊鎖定,不會產生滑動。

  3.鎖緊器的張力平衡槽,能夠使兩側鋼絲繩環抱鎖緊時的張力一致、受力均勻,不僅能對堵漏壓塊起到壓緊作用,還能分解對管道產生的局部壓力。

  4.當堵漏壓塊對準泄漏點之后,手搖把可以快速轉動鎖緊螺桿,對鋼絲繩實施快速張拉并壓緊堵漏壓塊,瞬間阻止泄露。

  5.涂塑鋼絲繩適應各種惡劣環境而不容易銹蝕,堵漏器可對管道泄漏點做臨時處理,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施帶壓開孔,用于安裝支線閥門、各類監測儀器、儀表等,而無需氣割和焊接,更不需更換管道。

  四、應用效果

  以原始工藝對管路出現泄露進行處理為例,更換一根6吋供水管路的作業流程為,現場處理更換故障管路累計耗費時間為1.35小時,因排放而浪費水源15噸左右,每一次非計劃處理更換故障管路所影響的經濟損失約為4.6萬元。

  通過實施帶壓密封堵漏,一人即可操作,在對泄露的管道進行帶壓堵漏時,只要做好個人的安全防護措施,準備工作就緒后,10秒鐘內即可完成堵漏工作。避免繁瑣的施工流程,杜絕了跑、冒、滴、漏現象,消除了噪音,可避免介質大量泄露所帶來的安全隱患和經濟損失。

  使用該裝置時,既可避免繁瑣的施工流程,僅投入極低的材料費、人工費以及車輛使用費等,不影響正常生產,根據礦井目前管道的使用狀況,年節約費用約80余萬元,經濟效益較為顯著,

  五、推廣應用前景

  該帶壓堵漏器是是一種對管道因出現砂孔、裂紋導致介質泄露而實施不停輸進行快速封堵的技術,其安全、經濟、快速高效的管道維護搶修的特點,可以實現在不間斷管道介質輸送的情況下,完成對帶壓事故管道快速安全的搶修,降低介質泄露所帶來的浪費以及安全隱患,保障管道的正常運行,對減少因系統停產、排放管道內物料所帶來的經濟損失具有重大的意義。該成果廣泛應用于采用管道輸送各類介質的能源、石油以及化工等各行業的中、低壓管道的快速堵漏。

  圖6 礦井主供水管道出現砂孔漏水的現場圖片

  圖7 礦井主供水管道出現砂孔漏水的現場圖片

  圖8 實施管道帶壓快速堵漏器現場堵漏效果1

  圖9 實施管道帶壓快速堵漏器現場堵漏效果2

  圖10 管道帶壓開孔及快速堵漏器實物模型展示

  圖11管道帶壓快速堵漏技術培訓

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