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管道研究

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西二三线果子沟段冬季维抢修能力测试报告

来源:《管道保护》杂志 作者:何刚 刘伟 金耀辉 林纪华 张龙 时间:2018-7-21 阅读:

何刚 刘伟 金耀辉 林纪华 张龙

西部管道独山子输油气分公司 

 

西气东输二、三线果子沟段位于新疆伊犁霍城县清水河镇,是西气东输管道系统的咽喉区段。其穿越区域属北天山西段的中、高山区,海拔1800~3000米,地质及气候条件极为特殊,每年积雪大约7个月,难以进场实施巡线和管道维护。 

果子沟通道于2009年10月建成,西二线于2009 年底投产,西三线于 2014年底投产,总长约32公里。为弄清一旦发生管道泄漏、破裂事故,尤其是大雪封山季节,能否快速准确到达事发地点,及时展开设备维抢修,达到最高效率、最低成本、最小风险等效果,西部管道公司独山子输油气分公司于2015年12月30日进行了果子沟2#联络线至4B隧道段的测试。测试设备清单见表1。

 

 

 

测试一:伴行路清雪 

测试方法: 采用挖掘机在前、装载机在后的方式对伴行路进行清雪作业,见图1、图2。

 

 

  

测试经过: 前100米挖掘机进行深度开挖,直至可见伴行路路面,装载机在后清雪,效果较好,但清雪进度取决于挖掘机的速度。在积雪厚度约40厘米,伴行路宽4~4.5米的情况下,挖掘机的行进速度约为2米/分钟;而在拐弯处,由于风吹雪和雪崩的影响,积雪厚度约1米,挖掘机的行进速度降到大约1米/分钟。之后减小挖掘机挖掘深度,不再挖掘到伴行路路面,挖掘机行进速度提升为3~5米/分钟。但在这种情况下装载机轮胎严重打滑并失控,无法继续进行作业。

测试结果: 当挖掘机清雪达到可见伴行路砂石的程度,装载机在随后的清雪过程中才能正常作业,但清雪程度也限制了挖掘机的行进速度。由于积雪厚度不同,取了一个相对准确的平均值,在伴行路积雪厚度为40~60厘米,路宽4~4.5米的条件下,清雪速度为2.5米/分钟,每小时清雪速度为150米。由于测试的100米伴行路在果子沟内属条件较好段(弯道少,坡降小,雪崩堆雪量少),以此作为依据推算,其他伴行路的清雪时间还应增加。

综合而论,在12月底极寒情况下可以实施道路清雪作业,但速度会非常缓慢。以平均清雪速度2.5米/分钟来计算,仅清雪到4B隧道出口坡道下就需要26小时。随着深入果子沟腹地,海拔升高,积雪量更大,估计用时会更多。

测试二:压雪测试 

测试方法: 压雪测试采用挖掘机在前、吊管机在后的方式直接行进,不进行清雪工作,见图3、图4。

 

 


测试经过: 越往深山走积雪越深,有的地方伴行路状况不清晰,需要挖掘机边试探边作业。在积雪厚度大约60厘米,坡度在5°以下的情况下,挖掘机压雪的行进速度大约12米/分钟。吊管机可直接在挖掘机压出的车辙印上行走。对部分伴行路边界不清的情况,采用人工标定边界、挖掘机跟进的方式进行,由此影响了挖掘机的行进速度。 

随着深入果子沟腹地,积雪越来越厚,至4B隧道出口坡道下方时,积雪接近1米,伴行路靠山一侧积雪达到1.8~2.0米,挖掘机无法进行压雪,直至4B隧道出口的坡道,只能在坡道挖雪前进,挖雪速度为0.33米/分钟。

测试结果: 压雪是不考虑雪崩的情况下效率较高的方式,按照12米/分钟的速度行进,到达4B隧道出口坡道仅需5个多小时,与清雪相比时间上节约了4/5。但本次测试地点为果子沟区域内风险最小的2#联络线,真正的难点如38道湾、 1#隧道出口至3#隧道,以及6#隧道入口段10公里左右的管道,压雪行进可能要更多关注雪崩的风险,同时还需要进行大量的清雪工作才能完成。

综合以上两次测试结果得出,压雪比清雪方法更可行,速度可以提高79.2%。但缺点是部分伴行路边界的探取由挖掘机和人工完成,耽误了行进速度;伴行路的弯道和爬坡段靠山一侧积雪厚度较深,在伴行路横截面上形成了一个坡度,吊管机等重型车辆不敢在有坡度的积雪上行走,有侧滑的风险 

测试三:抢修设备拉运

测试方法: 轮式车辆拉运和链轨车辆拖拽、自制爬犁拉运。

测试经过: ZL50轮式装载机在伴行路积雪厚度仅10厘米地段,四驱四轮均无抓地力,四轮打滑无法完成伴行路清雪和设备拉运工作。 VOLVO抢险车(四驱)、东风天龙10吨自卸吊(两驱)在安装防滑链后负载仅有一半的情况下,无法在积雪厚度10厘米有坡度的伴行路上正常行进,车辆侧滑明显,根本无法安全行进,因此轮式车辆全部退出测试现场。随后又测试了自制爬犁拉运,相比效果较好,但考虑到坡度的原因,将爬犁与设备实施硬连接,同时将爬犁轻量化,降低爬犁自身高度及拉运设备的重心,会更加安全可靠(见图5)。


 

 

测试结果:冬季轮式车辆在果子沟无法通行,如果非要通行,必须将积雪清理干净,露出地表,才能保证其有足够的抓地力,但需要对作业场地进行工作量巨大的清雪工作,导致时间太长无法满足抢修要求。 

综合而论,管道受损点处的积雪由挖掘机清理, 同时挖掘机可以起到吊车的作用,吊管机拖拽自制的爬犁可将小型设备运送至抢修现场。 

测试四:测试车辆冬季在果子沟寒冷山区过夜后的启动情况 

测试经过: 夜间将3种不同型号、规格的抢修车辆停放在果子沟伴行路入口14小时,期间未进行发动预热。次日对3辆车进行启动,启动情况见表2。

 

 

 

测试结果: 通过测试, 3辆抢修车均可以正常启动。 

测试后的思考

一是链轨式车辆在有坡度的雪地上行走,侧滑是较大的风险之一。因此挖掘机在坡度处必须进行清理,削平坡度。同时,如果在链轨上焊接上有多个侧面的小挡板,阻止链轨侧滑,应该能够起到较好的效果,见图6、图7。

 

 

二是改变链轨式挖掘机铲斗尺寸或者改造为轻型推雪板,将雪推到伴行路旁,不需要全部清理,只留出50cm积雪即可,以提高清雪效率。

(何刚,西部管道独山子输油气分公司副经理)

《管道保护》2016年第6期(总第31期)

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