呂云青

摘? ? 要：為解決低壓球墨管連接器施工法法與旁通管施工法的弊端，創(chuàng)新性的研發(fā)低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置及對(duì)其今后的應(yīng)用的一些討論。

關(guān)鍵詞：不停輸;旁通

1? 前言

近年來(lái)，天然氣作為一種清潔能源已走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，人們對(duì)天然氣的需求與日俱增。居民的生活，工業(yè)的發(fā)展也都離不開(kāi)它。從前，因施工工藝落后，部分管線作業(yè)如鑲接、搶修等需要進(jìn)行停氣施工，而一旦停氣，不僅會(huì)給居民帶來(lái)不便，也會(huì)給企業(yè)帶來(lái)?yè)p失。因此，為了減小對(duì)周邊環(huán)境造成的影響，燃?xì)馐┕て髽I(yè)的施工工藝和技術(shù)也在不斷改進(jìn)。不停輸施工工藝便在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。

2? 不停輸施工工藝

2.1? 不停輸施工工藝的定義

不停輸施工是指在保證原有管道下游正常用氣的情況下，對(duì)現(xiàn)有管道進(jìn)行改造、搶修、鑲接等施工的工藝。它具有安全、可靠、影響范圍極小的特點(diǎn)，目前在城市燃?xì)馐┕?、不可停氣重點(diǎn)區(qū)域施工中廣為使用。

2.2? 低壓球墨管不停輸施工工藝

目前，低壓球墨管不停輸施工工藝主要采用連接器施工法或者旁通管施工法。

2.2.1? 連接器施工法

連接器施工法主要用于新老管道鑲接。其施工方法是：在老管道上安裝連接器，將新舊管道通過(guò)連接器呈90°異面連接。再用工具從連接器頂部將老管道上壁打穿，從而將舊管道氣體引入新管道的施工方法。

該方法存在的弊端：（1）新舊管道需呈90°對(duì)接且新管道位于舊管道的平面上方，如遇舊管道埋深較淺的情況，新管道會(huì)出現(xiàn)埋深不符合設(shè)計(jì)要求甚至無(wú)法施工的情況。（2）連接器因口徑比舊管道小會(huì)造成縮徑，對(duì)管線供氣會(huì)造成一定影響。（3）連接器作為永久性使用材料無(wú)法回收。

2.2.2? 旁通管施工法

旁通管施工法主要適用于短距離、臨時(shí)性的施工，如鑲接、搶修、小范圍的舊管改造等。其施工方法是：球墨管上對(duì)稱開(kāi)孔，加裝旁通管道，將原管道內(nèi)氣體介質(zhì)通過(guò)旁通管引入下游。旁通管道兩內(nèi)側(cè)鉆孔封阻氣袋，阻氣袋間進(jìn)行局部施工。施工完畢后拆除阻氣帶及旁通管，開(kāi)孔處用柔性管塞封閉。

該方法存在的弊端：（1）鉆孔完畢移除鉆孔設(shè)備直至完成加裝旁通管道這段時(shí)間內(nèi)，由于原管道仍處于運(yùn)行狀態(tài)，鉆孔處不斷有燃?xì)馔庑梗兄卮箅[患，不利于文明施工，施工人員帶氣操作，危害職業(yè)健康。（2）施工人員不按規(guī)范操作，采用PE管直接插入打孔處作為旁通管，縫隙處僅稍做封堵。（3）由于旁通管口徑遠(yuǎn)小于原管管徑，所能提供的流量有限，不能達(dá)到原有管道輸送要求，固一般只能在用氣量處于低谷時(shí)采用，有的甚至?xí)?dǎo)致供氣不足無(wú)法采用該方法。

3? 低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置研發(fā)的目的和意義

3.1? 目的

低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置研發(fā)的目的就是為了解決連接器施工法和旁通管施工法存在的問(wèn)題，為低壓球墨管不停輸施工工藝提供一種新的施工方法。

3.2? 意義

上海由于歷史原因，地下管存在一定數(shù)量的上世紀(jì)80年代及更早以前敷設(shè)的承插式灰口鑄鐵管道。2012年～2014年，上海展開(kāi)了為期3年總計(jì)338km的燃?xì)怆[患管網(wǎng)改造市府民生工程。通過(guò)這一時(shí)期的改造，灰口鑄鐵管道基本已改造為材質(zhì)更優(yōu)質(zhì)的球墨鑄鐵管道。2019～2021年上海市政府新的一輪3年隱患管網(wǎng)改造工程再次啟動(dòng)。另一方面，停氣施工目前也受到了客觀條件的制約，如工程建設(shè)高峰時(shí)期，停氣鑲接申請(qǐng)眾多，有時(shí)因輸配部門人手不夠，部分申請(qǐng)不得不延后，影響到了正常通氣。這些都表明不停輸施工工藝在今后燃?xì)饨ㄔO(shè)中發(fā)揮的重要性，以及低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置研發(fā)的必要性和重要意義。

4? 低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置的組成構(gòu)造及功能介紹

不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置主要由管道固定夾具、柔性旁通管、中央控制系統(tǒng)、鉆孔設(shè)備等組成。

4.1? 管道固定夾具

管道固定夾具是成對(duì)使用，主要是將金屬夾具固定在管道上方，在夾具的上表面形成水平的操作面。鉆機(jī)安裝、固定、鉆孔等操作都在夾具上表面的水平操作面上進(jìn)行。管道固定夾具是通過(guò)操作轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)蟹鉗式夾具張開(kāi)或閉合以便進(jìn)行固定。夾具與管道間設(shè)有橡膠墊用于密封夾具與管道間的縫隙，使整個(gè)鉆孔、供氣過(guò)程處于密封狀態(tài)。

夾具根據(jù)不同管道口徑規(guī)格有所不同，如DN100、DN150、DN200規(guī)格球墨鑄鐵管采用同一規(guī)格夾具。在固定DN100、DN150規(guī)格球墨管時(shí)，只需正常操作即能滿足固定要求，固定DN200規(guī)格球墨管時(shí)，可將夾具蟹鉗式夾具第三節(jié)手動(dòng)拆卸，以便增大咬合直徑，從而達(dá)到固定DN200球墨管的目的。同一種規(guī)格夾具可適用三種規(guī)格管徑，具有一定通用性。

4.2? 柔性旁通管

柔性旁通管的作用主要是連接管道固定夾具上的旁通管接口與中央控制系統(tǒng)。旁通管采用金屬柔性管道，類似燃?xì)庠罹咔暗慕饘佘浌?，接口采用螺紋接口，六角形螺母內(nèi)襯墊橡膠圈密封，與夾具上旁通管接口的絲口相匹配。旁通管采用2寸大小。

4.3? 中央控制系統(tǒng)

中央控制系統(tǒng)由檢測(cè)儀表、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)三部分。檢測(cè)儀表有壓力表和流量表，監(jiān)控氣體壓力及流量。實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至智能化控制系統(tǒng)。智能化控制系統(tǒng)通過(guò)儀表輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如下游壓力及流量小于所設(shè)定數(shù)值，則控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)系統(tǒng)增加輸送能力。智能化控制系統(tǒng)帶可視化的液晶操作面板，所有參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)都在屏幕上實(shí)時(shí)顯示。

4.4? 鉆孔設(shè)備

目前，燃?xì)夤艿楞@孔設(shè)備仍采用較為老式的設(shè)備機(jī)型，利用鏈條拴綁管道固定鉆機(jī)，安裝拆卸都較為費(fèi)時(shí)。而不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置上的新型鉆機(jī)采用的是磁座鉆機(jī)，鉆機(jī)刀頭直接固定密封安裝在管道固定夾具的密封倉(cāng)內(nèi)，鉆機(jī)安裝只需將鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)刀頭，直接通過(guò)磁性吸附在夾具操作面上即能完成安裝步驟，省時(shí)省力。老式鉆孔設(shè)備工作效率也十分低下。以DN150球墨管為例，鉆機(jī)安裝完畢后，啟動(dòng)機(jī)器至鉆孔結(jié)束，耗時(shí)大約在15min。而新型鉆機(jī)從啟動(dòng)至鉆孔結(jié)束用時(shí)只需15s，工作效率大大提高。

考慮到燃?xì)夤芫€作業(yè)屬于易燃易爆高危環(huán)境作業(yè)，鉆孔機(jī)的鉆頭是封閉在密封倉(cāng)內(nèi)工作，將管道內(nèi)的燃?xì)馀c外界空氣完全隔絕，形成密閉空間，保證了施工的安全。另一方面，鉆機(jī)的刀頭是空心設(shè)計(jì)，切削下的球墨管片留在刀頭內(nèi)，鉆孔產(chǎn)生的部分雜質(zhì)仍留在密封倉(cāng)內(nèi)。施工完畢后，將夾具拆除，外接氣動(dòng)裝置于密封倉(cāng)接口，啟動(dòng)氣動(dòng)裝置即可將密封倉(cāng)內(nèi)雜質(zhì)吹出而無(wú)需拆卸清理，節(jié)省了事后機(jī)具清潔的時(shí)間。

4.5? 堵口零件

堵口零件是用于拆除管道上的夾具后，封堵管道孔洞的配件。主要分為兩類：一類是臨時(shí)性的封堵零件，用于松開(kāi)夾具后，臨時(shí)性封堵孔洞，起到防止燃?xì)馔庑沟淖饔谩Ａ硪活愂怯谰眯苑舛铝慵?，用于最終密封孔洞。

臨時(shí)性的封堵零件是一塊表面積略大于孔洞面積且與管材外徑弧度一致的強(qiáng)磁性材料。當(dāng)夾具松開(kāi)，抽去夾具下的橡膠密封墊，用磁性的臨時(shí)封堵零件封堵孔洞后，操作人員可安全將夾具拆除。

永久性封堵零件主要是由錐度螺絲、密封圈、鎖舌構(gòu)成。永久性封堵零件的作用原理是通過(guò)順逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)錐度螺絲，使得鎖舌彈出或收起，起到鎖止作用。使用方法是將臨時(shí)性封堵零件移除，將鎖舌收起的永久性封堵零件塞入孔洞，旋轉(zhuǎn)錐度螺絲，彈出鎖舌鎖緊。

5? 不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置操作工藝流程

不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置操作工藝流程可大致概括為：

（1）清理工作面→（2）根據(jù)管道口徑選擇適合的管道固定夾具與刀頭→（3）安裝夾具→（4）安裝鉆孔機(jī)→（5）鉆孔（用于塞阻氣袋）→（6）松開(kāi)夾具用臨時(shí)性封堵零件封堵孔洞→（7）將夾具移至上游（下游）安裝固定→（8）卸去旁通接口處管蓋安裝柔性旁通管→（9）連接中央控制系統(tǒng)→（10）設(shè)置運(yùn)行參數(shù)→（11）鉆孔（使燃?xì)膺M(jìn)入旁通裝置）→（12）移除臨時(shí)性封堵零件塞入阻氣袋→（13）開(kāi)啟中央控制系統(tǒng)同時(shí)阻氣袋充氣至隔斷氣源→（14）兩阻氣袋間進(jìn)行正常施工→（15）拆除阻氣袋關(guān)閉中央控制系統(tǒng)→（16）永久性封堵零件封堵阻氣袋處孔洞→（17）松開(kāi)夾具塞入臨時(shí)性封堵零件→（18）拆除夾具、鉆孔機(jī)、柔性旁通管及中央控制系統(tǒng)→（19）永久性封堵零件替換臨時(shí)性封堵零件封堵孔洞→（20）密封倉(cāng)氣動(dòng)裝置接口接氣動(dòng)裝置吹掃→（21）施工完畢

注：步驟（3）-（9）、（11）-（13）、（15）-（19）管道兩端對(duì)稱同時(shí)進(jìn)行。

6? 低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置的應(yīng)用

6.1? 適用范圍

低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置適用于壓力≤5Kpa球墨（或灰口）鑄鐵燃?xì)夤艿啦煌］斒┕?。裝置適用管徑原則上可適用于任何管徑，但上海地區(qū)低壓球墨管DN300及以下占絕大多數(shù)，所以目前研發(fā)的裝置主要針對(duì)DN300口徑及以下。適用球墨管口徑及相應(yīng)鉆孔孔徑關(guān)系如表1。

6.2? 應(yīng)用

低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置其實(shí)是目前旁通法施工的升級(jí)改進(jìn)。為了使施工過(guò)程變得更標(biāo)準(zhǔn)化，更規(guī)范化，更環(huán)保、更安全，減少操作人員吸入大量燃?xì)?，提高職業(yè)病預(yù)防水平，是更優(yōu)異的一種施工方法。同時(shí)，它能替代目前的連接器施工法，節(jié)省連接器等材料的消耗，不會(huì)因縮徑而造成流量減少，也不會(huì)因新管道埋設(shè)過(guò)淺而存在安全隱患，是更為經(jīng)濟(jì)、可靠、安全的施工方法。

低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置將可應(yīng)用于短時(shí)間、小范圍的燃?xì)夤芫€不停輸改造、鑲接、搶修施工。對(duì)于停氣鑲接工作而言，施工單位往往需要在規(guī)定的短時(shí)間內(nèi)完成，如遇到意外情況無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通氣將造成巨大影響。如果應(yīng)用該裝置后，無(wú)需擔(dān)心停氣造成的負(fù)面影響，大大減輕了施工單位的壓力，從而提升服務(wù)質(zhì)量。對(duì)于搶修工程來(lái)說(shuō)，采用的最多的是用夾具封堵漏點(diǎn)。但即便是這樣，損壞管段仍然存在，最徹底的辦法還是更換該管段，而低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置施工法就是最好的解決辦法，它是對(duì)損壞管段進(jìn)行臨時(shí)堵漏后正式換管前采用的一種不停輸?shù)氖侄巍?duì)于管線長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)的低壓舊管改造項(xiàng)目可化整為零，采用此法分段實(shí)施，每日完成一段恢復(fù)一段，逐日推進(jìn)。以前對(duì)于有支管的舊管改造需搭設(shè)臨時(shí)管，臨時(shí)管露出地面需采取加固或埋地等安全保護(hù)措施，從施工開(kāi)始一直持續(xù)到結(jié)束，即不美觀又不安全。而如能采用新的施工方法，即能省去了搭設(shè)臨時(shí)管的支出，又確保了安全，對(duì)于不便搭設(shè)臨時(shí)管的情況，給出了一種新的解決辦法。

7? 總結(jié)

低壓不停輸旁通壓力調(diào)節(jié)裝置是一種全新的裝置，如果研發(fā)成功，會(huì)進(jìn)一步完善低壓不停輸工藝，將對(duì)上海的燃?xì)夤芫€建設(shè)帶來(lái)巨大幫助。目前，上海煤氣第一管線工程有限公司市南分公司已正式立項(xiàng)，將其作為2018～2019年科研項(xiàng)目，項(xiàng)目進(jìn)行到試制樣品階段，讓我們拭目以待最終的成果并將其推廣應(yīng)用到實(shí)際應(yīng)用，為我國(guó)的燃?xì)馐聵I(yè)不斷添磚加瓦。