管道带压快速堵漏器

作者：智宏科信 2021-09-02 13:50 来源：能源科技成果转化服务平台管道快速堵漏器

　　一、项目背景

　　在工业生产运营的过程中，基本所有地点都需要使用管道进行液体、气体等介质的输送。例如矿井中使用的供排水、压风、注氮和注浆等管道;在石油、天然气等化工行业中管道应用的范围则更为广泛。

　　由于管道长期带压并在潮湿、有害介质侵蚀等多种复杂的环境下使用，会导致管道老化加剧，出现砂孔、裂纹等现象，从而造成输送介质的大量泄漏，尤其在化工等高危行业来说，泄露所带来的安全隐患也是引发事故的根源。为了阻止管道泄漏，常用的传统方法是一些临时性的补救措施，如打卡子、加卡箍、捆扎封堵等，但这些也只能用于管道工作压力较低的场所，最彻底的就是补焊和换件，但均需停产后再进行处理，对于系统化的流程生产来说很难做到，停产影响范围较大，将会带来较大的经济损失，特别对易燃易爆介质更是不允许的。

　　为解决上述问题，技术人员发明了一种管道带压快速堵漏器，利用堵漏压块、涂塑钢丝绳和一套锁紧机构对泄漏点实施快速封堵，可适用于各类不同直径的中、低压管道，能够实现带压快速堵漏，减少介质的泄漏流失。其结构简单、操作便捷，只需在简单的准备工作调整就绪后，即可在5～10秒钟内对泄漏点实施快速封堵。

　　二、研究内容

　　1.结构组成

　　该堵漏器主要有快速锁紧机构、涂塑钢丝绳、堵漏压块组成。

　　(1)锁紧机构

　　锁紧机构中的钢丝绳锁紧器主要是对钢丝绳末端进行锁紧并在专用滑轨上移动来实现张拉钢丝绳的作用。

　　供钢丝绳锁紧器移动的专用滑轨设计为“T”形，并与钢丝绳锁紧器下方的内口槽相匹配，锁紧器骑跨于滑轨上，可沿滑轨前后移动;在滑轨一端有锁紧螺母，是梯形螺杆推进钢丝绳压块的基点，能够承受较大的单向压力，梯形螺杆末端嵌入钢丝绳压块内，由弹性空心胀销进行定位连接一体、同步移动，另一端为四方头，把手摇把套入后，可以对螺杆进行快速转动。在锁紧螺母的下方及滑轨首端有半圆形张力平衡槽，主要作为两道钢丝绳的张力平衡作用。见图1所示。

　　1.预紧螺栓，2.钢丝绳锁紧器，3.限位舌板，4. 弹性空心胀销，5.钢丝绳压块，6.锁紧螺母，7.T形滑轨，8.环形张力平衡槽，9.螺杆，10.锁紧器绳孔，11.导向槽

　　图1 钢丝绳锁紧器示意图

　　锁紧器和钢丝绳压块联合使用，钢丝绳经由锁紧器的两道直角弯转后，处于两者之间，先由预紧螺栓进行预紧，由于彼此相互配合中设计有限位舌板和限位槽，确保两者贴合紧密，推进过程中不偏移。钢丝绳的穿入方式见图3所示。

　　(2)堵漏压块

　　根据管道泄漏点的情况一般有砂孔和裂缝两种形式，根据这两种形式分别设计不同规格的堵漏压块以适应现场的使用需求。

　　堵漏压块主要由基座和高弹树脂胶垫组成，是对管道泄漏点起到封堵作用。基座底部有两个平行的可穿入钢丝绳的圆孔，上表面开设有矩形沉槽并嵌入高弹树脂胶垫，这样可保证树脂胶垫在调整位置时不会移位和脱落。其结构见图2所示。

　　1.堵漏压块基座，2.高弹树脂胶垫，3.堵漏压块穿绳孔

　　图2 堵漏压块示意图

　　2.带压堵漏作业流程

　　(1)初始准备

　　在堵漏初期的准备工作中，先将锁紧器的锁紧螺杆退回到末端，把钢丝绳对折后套在锁紧器滑轨一端的环形凹槽内，两个绳头环绕管道并同时穿过堵漏压块的绳孔，再穿入钢丝绳锁紧器的绳孔，钢丝绳在经过两道直角弯转之后嵌入钢丝绳压块的压绳槽内，由预紧螺栓把钢丝绳锁紧器和钢丝绳压块进行预紧夹住钢丝绳，对两个绳头起到预紧锁定，可保证钢丝绳在张紧时不会产生窜动。

　　为缩短准备工作的时间，可根据各类管道的直径测出钢丝绳所需的长度，提前把绳头压紧锁定，使用时只需把钢丝绳环绕管道后再套入平衡槽内，调整堵漏压块位置，即可实施快速封堵，效率将更为高效。

　　1.锁紧钢丝绳，2.锁紧器，3.锁紧螺杆，4.张力平衡槽，5.管道，6.堵漏压块，7.管道泄漏点

　　图3 堵漏前准备状态示意图

　　(2)带压快速堵漏操作流程

　　在准备工作就绪后，调整堵漏压块的位置与泄漏点对应，将手摇把的套筒套入锁紧螺杆的方头上，快速转动，锁紧螺杆向前推进钢丝绳压块的过程中所产生的推力会把钢丝绳头部分进一步压紧并开始张拉，最终把堵漏压块与管道泄漏点压紧封闭，阻止泄露。在推进张拉过程中，锁紧器滑轨末端的环形槽则对两侧的钢丝绳起到一个张拉时的平衡作用，以保证两侧钢丝绳的张力一致。手摇把能快速旋转锁紧螺杆，在极短时间内就可对钢丝绳进行快速张拉锁紧，使堵漏压块与泄漏点紧密贴合，达到快速堵漏的目的。

　　1.锁紧钢丝绳，2.锁紧器，3.锁紧螺杆，4.手摇把，5.管道，6.堵漏压块

　　图4 带压堵漏完毕状态

　　(3)带压开孔安设附属设施操作流程

　　当需要对管道安设支线阀门以及监测仪器、仪表类等设施时，通常是停产后排空管道内介质，必要时还需进行气体置换，确保无易燃易爆的危险后再对管道进行气割或钻孔，然后再焊接管接头进行安装;另一种是对管段两端进行双封双堵，使用开孔封堵设备截断该管段介质的流通之后，再进行开孔等方式，但工序都较为繁复。

　　而使用专用的的带孔压块可以在中、低压管道上不停输实施带压开孔。操作时，在需要开孔的位置将专用的带孔压块锁紧固定后，再将阀门处于打开状态，并做好防介质喷溅的防护措施，用钻具通过阀门的内腔直接给管道带压钻孔，钻孔完毕后立即关闭阀门，便可安装各类监测仪器、仪表等，不用停产，无需气割和焊接，更不需要更换管道，极大程度减少了繁琐的工序和相关设施的准备工作。但此项操作对于易燃、易爆以及有害介质时必须谨慎操作。见图5所示。

　　1.压力表，2.阀门，3.焊接管接头，4.开孔专用压块

　　图5 带压开孔安装监测仪表

　　三、项目特点

　　本设计应用范围广、结构精巧，并具有如下特点：

　　1.调整钢丝绳的长度即可适应不同管道直径，根据泄露点是否为砂孔或裂缝可以选择不同形状规格的堵漏压块。

　　2.锁紧器结构巧妙，钢丝绳末端经过两道折弯后，钢丝绳压块的压绳槽将伴随着推进压力增大而自动将钢丝绳末端压紧锁定，不会产生滑动。

　　3.锁紧器的张力平衡槽，能够使两侧钢丝绳环抱锁紧时的张力一致、受力均匀，不仅能对堵漏压块起到压紧作用，还能分解对管道产生的局部压力。

　　4.当堵漏压块对准泄漏点之后，手摇把可以快速转动锁紧螺杆，对钢丝绳实施快速张拉并压紧堵漏压块，瞬间阻止泄露。

　　5.涂塑钢丝绳适应各种恶劣环境而不容易锈蚀，堵漏器可对管道泄漏点做临时处理，也可作永久性堵漏措施。

　　6.专用的带孔压块可以在管道上实施带压开孔，用于安装支线阀门、各类监测仪器、仪表等，而无需气割和焊接，更不需更换管道。

　　四、应用效果

　　以原始工艺对管路出现泄露进行处理为例，更换一根6吋供水管路的作业流程为，现场处理更换故障管路累计耗费时间为1.35小时，因排放而浪费水源15吨左右，每一次非计划处理更换故障管路所影响的经济损失约为4.6万元。

　　通过实施带压密封堵漏，一人即可操作，在对泄露的管道进行带压堵漏时，只要做好个人的安全防护措施，准备工作就绪后，10秒钟内即可完成堵漏工作。避免繁琐的施工流程，杜绝了跑、冒、滴、漏现象，消除了噪音，可避免介质大量泄露所带来的安全隐患和经济损失。

　　使用该装置时，既可避免繁琐的施工流程，仅投入极低的材料费、人工费以及车辆使用费等，不影响正常生产，根据矿井目前管道的使用状况，年节约费用约80余万元，经济效益较为显著，

　　五、推广应用前景

　　该带压堵漏器是是一种对管道因出现砂孔、裂纹导致介质泄露而实施不停输进行快速封堵的技术，其安全、经济、快速高效的管道维护抢修的特点，可以实现在不间断管道介质输送的情况下，完成对带压事故管道快速安全的抢修，降低介质泄露所带来的浪费以及安全隐患，保障管道的正常运行，对减少因系统停产、排放管道内物料所带来的经济损失具有重大的意义。该成果广泛应用于采用管道输送各类介质的能源、石油以及化工等各行业的中、低压管道的快速堵漏。