阅读说明：本技术 一种长输管道带压封堵装置及方法 (Long-distance pipeline under-pressure plugging device and method ) 是由 徐永生 方毅 陈井军 黄祖国 李军 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种长输管道带压封堵装置及方法,带压封堵装置的第一旁路三通和第二旁路三通设置在原管线施工段两端的远端并连接旁通管线的两端用以实现原管线施工段封堵时旁路输送介质,所述第一封堵三通和第二封堵三通设置在原管线施工段两端的近端用以实现原管线施工段封堵断流,所述第一封堵三通上安装有第一夹板阀和第一封堵器,所述第二封堵三通上安装有第二夹板阀和第二封堵器,在第一夹板阀与原管线施工段以及第二夹板阀与原管线施工段之间均安装有压力平衡阀,本发明有效提高带压封堵施工作业的效率以及安全可靠性,为管道带压封堵施工装备的改进提供了技术支撑。(The invention provides a device and a method for blocking a long-distance pipeline under pressure, wherein a first bypass tee joint and a second bypass tee joint of the device for blocking under pressure are arranged at the far ends of two ends of an original pipeline construction section and are connected with the two ends of a bypass pipeline to realize bypass conveying of media during blocking of the original pipeline construction section, the first plugging tee joint and the second plugging tee joint are arranged at the near ends of two ends of an original pipeline construction section to realize plugging and flow breaking of the original pipeline construction section, the first plugging tee joint is provided with a first sandwich valve and a first plugging device, the second plugging tee joint is provided with a second sandwich valve and a second plugging device, pressure balance valves are respectively arranged between the first sandwich valve and the original pipeline construction section and between the second sandwich valve and the original pipeline construction section.)

一种长输管道带压封堵装置及方法

技术领域

本发明涉及石油管道检修领域，具体为一种长输管道带压封堵装置及方法。

背景技术

长输管道带压封堵技术是一种安全、经济、快速高效的在役管道维抢修特种技术。它能在不间断管道介质输送的情况下完成对管道的更换、移位、换阀及增加支线的作业，也可以在管道发生泄漏时对事故管道进行快速、安全地抢修，恢复管道的运行。

我国的管道不停输封堵技术在借鉴国外技术的基础上，通过科研攻关，实现了多项技术工艺的自主创新，封堵设备日趋完善，封堵能力、规格、种类不断提高，业务范围也不断扩大，封堵口径从25毫米到1020毫米多种管径，封堵压力最高达10兆帕。采用不停输带压封堵技术进行管道维修或施工，既不影响管线的正常输送生产，又能保证安全、高效、环保地完成新旧管线的连接工作。不停输带压封堵技术适用的介质有石油、天然气、水、乙烯、煤气、中质油、航油等无强腐蚀性的介质。

以此同时，在实际工程施工中，由于带压封堵装备自身缺陷或操作不当引起的施工作业事故时有发生，致使人员及财产受到损失，并对环境及社会安全造成严重影响。

发明内容

发明的目的在于提供一种长输管道带压封堵装置及方法，有效提高带压封堵施工作业的效率以及安全可靠性，为管道带压封堵施工装备的改进提供了技术支撑。

本发明的技术方案：

一种长输管道带压封堵装置，包括安装在原管线施工段两端的第一旁路三通、第二旁路三通、第一封堵三通和第二封堵三通，所述第一旁路三通和第二旁路三通设置在原管线施工段两端的远端并连接旁通管线的两端用以实现原管线施工段封堵时旁路输送介质，所述第一封堵三通和第二封堵三通设置在原管线施工段两端的近端用以实现原管线施工段封堵断流，所述第一封堵三通上安装有第一夹板阀和第一封堵器，所述第二封堵三通上安装有第二夹板阀和第二封堵器，在第一夹板阀与原管线施工段以及第二夹板阀与原管线施工段之间均安装有压力平衡阀，所述原管线施工段上还安装有排油阀，所述旁通管线的两端分别安装有旁通管线进气阀和旁通管线放油阀。

所述第一封堵器和第二封堵器包括活动支架，活动支架的西方安装连接头，所述连接头与支杆铰连接，所述支杆上安装有连杆机构，所述连杆机构与液压缸和胀紧套相连接，所述胀紧套与封堵皮碗相连接，液压缸通过推动连杆机构将胀紧套推动膨胀，从而使得封堵皮碗膨胀将管道封堵住，所述封堵皮碗的外侧还安装有与支杆连接的导向架。

所述第一封堵三通和第二封堵三通包括下三通护板和上三通护板，在上三通护板的中部向上开设有第三通道，第三通道的端部设置有塞柄和法兰盘，在塞柄的上方还安装有与法兰盘连接的法兰盖，所述下三通护板和上三通护板两侧相对应的设置有连接板，螺杆穿过连接板与螺母配合将下三通护板和上三通护板连接起来，法兰盖通过丝杆以及丝杆两端的法兰螺母固定安装到法兰盘上，所述下三通护板和上三通护板连接形成的管道两端均安装有围绕管道一周的周向密封胶条，在下三通护板和上三通护板端部的接触位置设置有横向密封胶条，周向密封胶条和横向密封胶条配合将连接处密封。

一种利用权利要求上述的装置进行长输管道带压封堵的方法，包括以下具体步骤：

步骤一，在原管线施工段的两端安装第一旁路三通、第二旁路三通、第一封堵三通和第二封堵三通，检查并调整第一旁路三通、第二旁路三通、第一封堵三通和第二封堵三通上的每一卡环，确保进退自如，灵活好用，全退时缩进槽内，不影响封堵头、塞堵的通过，记下圈数；

步骤二，在已固定好的第一封堵三通和第二封堵三通上放置相应“O”型密封圈，并安装与开孔径一致的第一夹板阀和第二夹板阀；

步骤三，安装开孔联箱，选定与所开孔径相一致的接合器，清理其密封面，将金属密封环放于槽内，对正开孔机下法兰，均匀地紧固连接螺栓；

步骤四，安装开孔机，擦干净联箱，第一夹板阀和第二夹板阀法兰面上的脏物，加垫片，垫片内径不得小于法兰面内径；

步骤五，液压站通过管路连接开孔机和第一夹板阀、第二夹板阀，开孔前对所有焊道和组装到管道上的阀门、开孔机部件进行整体试压；

步骤六，通过开孔联箱和开孔机，在管道上分别开封堵孔、平衡孔，在已固定好的第一旁路三通和第二旁路三通上连接旁通管线，利用压力平衡装置导通旁路输送，此时旁通管线与主线同时输送介质；

步骤七，开孔完毕后，拆除开孔机，然后安装第一封堵器和第二封堵器，液压站通过管路连接第一封堵器和第二封堵器，通过第一封堵器和第二封堵器对原管线施工段的两端进行封堵；

步骤八，通过排油阀将原管线施工段内介质排出；对原管线施工段进行作业；

步骤九，对原管线施工段进行作业之后，利用压力平衡装置调整管道内的压力平衡，拆除旁通管线，解除第一封堵器和第二封堵器对原管线施工段的两端的封堵；

步骤十，在第一旁路三通、第二旁路三通、第一封堵三通和第二封堵三通上安装塞柄、盲板并对三通进行焊接，完成整个管道的带压封堵施工。

所述压力平衡装置包括开孔联箱，开孔联箱通过氮气平衡管路连接氮气瓶，在氮气平衡管路上依次安装有第一针阀、第二针阀、止回阀、第三针阀，所述止回阀和第三针阀之间的管路上设置有第一数显压力表，所述第一针阀和第二针阀之间安装有开孔联箱油压检测管路，所述开孔联箱油压检测管路包括第四针阀和第五针阀，所述第四针阀连接第二数显压力表，所述第五针阀一端接入开孔联箱油压检测管路，另一端与空气连通，所述开孔联箱油压检测管路采用三通管道，三通管道的一个端口接入到第一针阀和第二针阀之间的氮气平衡管路，另外两个端口分别接第四针阀和第五针阀。

所述步骤九中，压力平衡装置调整管道内的压力平衡，拆除旁通管线的具体方法为，

S1.压力平衡装置与旁通管线连接；

S2.检测开孔联箱内油压，首先关闭氮气平衡系统管路上所有阀门，然后依次开启第一针阀和第四针阀，第二数显压力表显示的压力值即为开孔联箱内油压值，记录油压后关闭第一针阀和第四针阀；

S3.打开氮气瓶出口调压表及第三针阀，其他阀门仍保持关闭状态，调节氮气瓶压力调节阀，观察第一数显压力表的数值，待其显示压力比前面测得的油压高0.2MPa的时候保持氮气瓶输出压力，依次开启止回阀、第二针阀和第一针阀；

S4.氮气瓶内的氮气进入开孔联箱内后，观察第一数显压力表的压力值，待其显示的压力值与之前测得的联箱介质压力相同后关闭第三针阀、止回阀。

S5.观察第一数显压力表的压力显示值，直到压力表上显示压力值与管道内压力相同后依次关闭第三针阀和第一针阀，此时开孔联箱内氮气压力与管道内介质压力已经平衡，此时关闭安装在第一旁路三通和第二旁路三通上的夹板阀；

S6.打开第四针阀和第五针阀，排空连接管路内的氮气，观察数显压力表的数值，当其数值为零时则管路内的介质已排空；

S7.打开第一针型阀，将开孔联箱内的氮气排空，观察第二数显压力表的数值，当其数值为零时则开孔联箱内介质已排空。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有操作方便、管径适用范围广、承受压力高、对管道损害小的特点，封堵皮碗在未达到管道的封堵位置时与管道内径间有5mm左右的间隙，以保证在前进过程中碗壁不受到损坏，到达封堵位置后，启动液压胀紧装置，皮碗的过盈量可达30％-50％，这样不仅避免了金属屑或毛刺划伤，充足的过盈量也能达到更好的封堵效果，压力平衡装置运用在带压封堵施工作业中，当管线上游封堵后，通过氮气钢瓶内压与施工管线内压的压差使管线内部原有介质通过氮气置换至施工管线下游后，再对管线下游实施封堵施工。该系统可将施工中管线原有介质“零泄漏”，“零污染”，“全回收”以实现环保、安全、便捷的目标。

附图说明

图1为本发明的封堵装置示意图；

图2为本发明的第一封堵器和第二封堵器示意图；

图3为本发明的第一封堵三通和第二封堵三通示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为本发明的压力平衡装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：

请参阅图1，一种长输管道带压封堵装置，包括安装在原管线施工段1两端的第一旁路三通3、第二旁路三通4、第一封堵三通5和第二封堵三通8，所述第一旁路三通3和第二旁路三通4设置在原管线施工段1两端的远端并连接旁通管线2的两端用以实现原管线施工段1封堵时旁路输送介质，所述第一封堵三通5和第二封堵三通8设置在原管线施工段1两端的近端用以实现原管线施工段1封堵断流，所述第一封堵三通5上安装有第一夹板阀6和第一封堵器7，所述第二封堵三通8上安装有第二夹板阀9和第二封堵器10，在第一夹板阀6与原管线施工段1以及第二夹板阀9与原管线施工段1之间均安装有压力平衡阀11，所述原管线施工段1上还安装有排油阀12，所述旁通管线2的两端分别安装有旁通管线进气阀13和旁通管线放油阀14。

请参阅图2，所述第一封堵器7和第二封堵器10包括活动支架100，活动支架100的西方安装连接头101，所述连接头101与支杆102铰连接，所述支杆102上安装有连杆机构103，所述连杆机构103与液压缸105和胀紧套106相连接，所述胀紧套106与封堵皮碗107相连接，液压缸105通过推动连杆机构103将胀紧套106推动膨胀，从而使得封堵皮碗107膨胀将管道封堵住，所述封堵皮碗107的外侧还安装有与支杆102连接的导向架104。

封堵皮碗107的材料为丁腈橡胶，封堵皮碗107的胀紧率为30％。

请参阅图3和图4，所述第一封堵三通5和第二封堵三通8包括下三通护板200和上三通护板201，在上三通护板201的中部向上开设有第三通道，第三通道的端部设置有塞柄202和法兰盘，在塞柄202的上方还安装有与法兰盘连接的法兰盖203，所述下三通护板200和上三通护板201两侧相对应的设置有连接板206，螺杆204穿过连接板206与螺母205配合将下三通护板200和上三通护板201连接起来，法兰盖203通过丝杆207以及丝杆两端的法兰螺母208固定安装到法兰盘上，所述下三通护板200和上三通护板201连接形成的管道两端均安装有围绕管道一周的周向密封胶条209，在下三通护板200和上三通护板201端部的接触位置设置有横向密封胶条210，周向密封胶条209和横向密封胶条210配合将连接处密封。

一种利用所述的装置进行长输管道带压封堵的方法，包括以下具体步骤：

步骤一，在原管线施工段1的两端安装第一旁路三通3、第二旁路三通4、第一封堵三通5和第二封堵三通8，检查并调整第一旁路三通3、第二旁路三通4、第一封堵三通5和第二封堵三通8上的每一卡环，确保进退自如，灵活好用，全退时缩进槽内，不影响封堵头、塞堵的通过，记下圈数；

步骤二，在已固定好的第一封堵三通5和第二封堵三通8上放置相应“O”型密封圈，并安装与开孔径一致的第一夹板阀6和第二夹板阀9；

步骤三，安装开孔联箱，选定与所开孔径相一致的接合器，清理其密封面，将金属密封环放于槽内，对正开孔机下法兰，均匀地紧固连接螺栓；

步骤四，安装开孔机，擦干净联箱，第一夹板阀6和第二夹板阀9法兰面上的脏物，加垫片，垫片内径不得小于法兰面内径；

步骤五，液压站通过管路连接开孔机和第一夹板阀6、第二夹板阀9，开孔前对所有焊道和组装到管道上的阀门、开孔机部件进行整体试压；

步骤六，通过开孔联箱和开孔机，在管道上分别开封堵孔、平衡孔，在已固定好的第一旁路三通3和第二旁路三通4上连接旁通管线2，利用压力平衡装置导通旁路输送，此时旁通管线2与主线同时输送介质；

步骤七，开孔完毕后，拆除开孔机，然后安装第一封堵器7和第二封堵器10，液压站通过管路连接第一封堵器7和第二封堵器10，通过第一封堵器7和第二封堵器10对原管线施工段1的两端进行封堵；

步骤八，通过排油阀12将原管线施工段1内介质排出；对原管线施工段1进行作业；

步骤九，对原管线施工段1进行作业之后，利用压力平衡装置调整管道内的压力平衡，拆除旁通管线2，解除第一封堵器7和第二封堵器10对原管线施工段1的两端的封堵；

步骤十，在第一旁路三通3、第二旁路三通4、第一封堵三通5和第二封堵三通8上安装塞柄、盲板并对三通进行焊接，完成整个管道的带压封堵施工。

请参阅图5，所述压力平衡装置包括开孔联箱，开孔联箱通过氮气平衡管路连接氮气瓶305，在氮气平衡管路上依次安装有第一针阀301、第二针阀302、止回阀303、第三针阀309，所述止回阀303和第三针阀309之间的管路上设置有第一数显压力表304，所述第一针阀301和第二针阀302之间安装有开孔联箱油压检测管路，所述开孔联箱油压检测管路包括第四针阀307和第五针阀308，所述第四针阀307连接第二数显压力表306，所述第五针阀308一端接入开孔联箱油压检测管路，另一端与空气连通，所述开孔联箱油压检测管路采用三通管道，三通管道的一个端口接入到第一针阀301和第二针阀302之间的氮气平衡管路，另外两个端口分别接第四针阀307和第五针阀308。

所述步骤九中，压力平衡装置调整管道内的压力平衡，拆除旁通管线2的具体方法为，

S1.压力平衡装置与旁通管线2连接；

S2.检测开孔联箱内油压，首先关闭氮气平衡系统管路上所有阀门，然后依次开启第一针阀301和第四针阀307，第二数显压力表306显示的压力值即为开孔联箱内油压值，记录油压后关闭第一针阀301和第四针阀307；

S3.打开氮气瓶305出口调压表及第三针阀309，其他阀门仍保持关闭状态，调节氮气瓶305压力调节阀，观察第一数显压力表304的数值，待其显示压力比前面测得的油压高0.2MPa的时候保持氮气瓶输出压力，依次开启止回阀303、第二针阀302和第一针阀301；

S4.氮气瓶内的氮气进入开孔联箱内后，观察第一数显压力表304的压力值，待其显示的压力值与之前测得的联箱介质压力相同后关闭第三针阀309、止回阀303。

S5.观察第一数显压力表304的压力显示值，直到压力表上显示压力值与管道内压力相同后依次关闭第三针阀309和第一针阀301，此时开孔联箱内氮气压力与管道内介质压力已经平衡，此时关闭安装在第一旁路三通3和第二旁路三通4上的夹板阀；

S6.打开第四针阀307和第五针阀308，排空连接管路内的氮气，观察数显压力表306的数值，当其数值为零时则管路内的介质已排空；

S7.打开第一针型阀301，将开孔联箱内的氮气排空，观察第二数显压力表306的数值，当其数值为零时则开孔联箱内介质已排空。

本发明在开孔的过程中，在开孔机上设置声光报警系统，声光报警系统是当开孔设备进刀到指定位置时，通过声音和光来向作业人员发出示警信号的一种不会引燃易燃易爆性气体的报警信号装置。声光报警系统适用于安装在含有ⅡC级T6温度组别的***性气体环境场所，还可使用于石油、化工等行业具有防爆要求的1区及2区防爆场所，也可以露天、室外使用。该系统与液压站组合，可在带压开孔工作中，开孔筒刀到达开孔完成位置时，发出声光报警警示工作人员，同时通过芯片组发出停机信号使液压站、开孔机停机，完成报警目的。

压力平衡装置的特点和效果是：

1)无需外动力设备，节省能源；

2)安全可靠的置换施工管线内原有介质，并实现零泄露”，“零污染”，“全回收”等特点以达到环保、安全、便捷的目标；

3)安全稳定性高，使用寿命长，无污染；

4)安装简单，可提高工作实效。

封堵三通的使用主要包括两个过程：初始安装采用螺栓连接，以确保快速高效。在完成封堵施工作业后，需要将三通上下护板通过焊接的方式进行永久性连接固定。由于在上下护板的纵焊缝附近安装有密封橡胶垫，因此对纵焊缝的焊接有较高的要求，既要确保焊缝强度，又要防止焊接过程中损伤密封橡胶垫，造成介质泄漏。主要控制方法有：

a、在焊缝与密封橡胶垫之间增加钢条垫板，隔离焊缝熔池，防止密封橡胶垫直接接触高温熔池。严格控制传热量，确保密封橡胶垫温度不超过350℃的耐受高温。

b、为防止快卡三通焊接时将内部密封胶条破坏，快卡式封堵三通焊接时采用小电流、小焊条、快速焊的焊接方式。控制挡板温度在260℃以下，快卡式封堵三通内部密封条为氟橡胶，其溶温为350℃。焊接参数见下表：

三通焊接参数表

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。