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管道研究

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简易轻质快速索道在山区管道应急抢修中的应用

来源:《管道保护》2021年第2期 作者:李超 周新山 陈星玮 时间:2021-4-13 阅读:

李超 周新山 陈星玮

国家管网集团西气东输公司山西输气分公司


摘要:为克服山区管道抢修物资运输通过原普通货运索道重量大、架设周期长和全外委等困难,提出架设简易轻质快速索道,以降低索道架设难度,提高索道架设速度,实现完全自主快速架设和快速稳定运输。经实际应用,表明该索道可以显著提高维抢修作业效率。

关键词:山区管道;应急抢修;索道


山区管道发生天然气泄漏事故时,因管段位于环境恶劣、地形复杂、山体斜坡等地带,所采取的抢修进场方式多为货运索道、林业索道和缆索起重机等三类运输方式,但架设周期长、架设难度高。为攻克山区特殊地段抢修车辆无法到达,抢修设备和管材运达事故现场进场难题,克服原普通货运索道重量大、架设周期长和全外委等困难,提出一种简易轻质快速索道架设方式。通过对索道设备材质、总体结构及安装方式等进行优化,降低了安装难度,提高了安装速度,实现完全自主快速架设和快速稳定运输,有效提高了山区管道维抢修作业效率。

1  索道设备优化措施

1.1  门架材质

普通货运索道门架较重,门架支腿和门头采用Φ159 mm×8 mm的无缝钢管,每根钢管长2 m、重约72.5 kg,1副6米高门架重约507.5 kg。单个组件人工搬运上山需3至4人,耗时约8小时。

采用钛合金钢制作索道门架,其密度4.51 g/m3,质量仅为普通钢的60%,强度/密度远高于其他金属结构材料。优化后的轻质快速索道门架支腿采用Φ159 mm×4 mm的钛合金管,每根管长2 m、重约15 kg,门头重量约45 kg,1副6米高门架重约125 kg。单个组件由1至2人可轻松搬运上山,耗时仅0.5小时。

1.2  牵引机

卷扬机是普通货运索道拖动牵引绳及张紧承载索的主要设备。货索配有2台JM5型卷扬机,额定载荷50 kN,速度15 m/min。卷扬机用Φ15.5 mm钢丝绳围绕卷扬机地锚基础,穿过卷扬机底座后面两孔绕三圈,再把两头绕至基础后面卡紧,或是把两个绳头分别穿过底座孔与所穿绳索用3个15 mm卡头卡紧。卷扬机封好以后,调好位置,接通电源试转。2台卷扬机由6人、7小时完成安装。

优化轻质快速索道采用双卷筒电动牵引机,由配电箱、22 kW电动机、汽车后桥、变速箱和双卷筒绕线盘组成,转速可调,最大转速为100 m/min,手动遥控双操作模式,提高设备运行可靠性和操作人员安全系数。1台牵引机即可实现承载索和牵引绳的展放。1台牵引机由4人、1小时内完成安装。

1.3  牵引绳

针对轻质快速索道牵引绳使用频率低的特点,将传统钢丝牵引绳和缆风绳同时优化为Φ18 mm的高强涤纶纤维电力牵引绳。根据抗拉强度检测报告,其破断拉力可达100 kN,延伸度、极限工作延伸率<2%,破断延伸率<12%。高强涤纶纤维是高分子聚乙烯纤维,强度高,质量轻(同直径同强度质量不到钢缆的七分之一),低延伸,抗弯曲疲劳、抗腐蚀、抗紫外线、不吸水等,在山坡上可人工拖拽展放,大大提高了牵引绳展放效率,使操作更快速安全,提高了绳索的耐用性,保证牵引运输安全可靠。牵引绳展放较普通货运索道缩短4小时。

2  索道安装优化措施

2.1  门架安装

普通货运索道门架采用先立小抱杆,以抱杆挂上倒链再起吊门架方式安装。抱杆选用Φ108 mm无缝钢管、高度8 m,倒链用3T 、长6 m。安装过程非常繁琐复杂。主要步骤:先把抱杆抬放到索道中心线上,抱杆上端挂好3T倒链,栓好4根缆风绳。需要4人抬抱杆,每组2人需4人拉下山方向2根缆风绳,4人拉上山方向2根缆风绳,上面拉绳、下面放绳,直至抱杆直立。过程中需人工在缆风绳上用3个15 mm卡头卡紧绳套,把倒链挂在绳套上。收紧倒链,立起门架。安装1副门架需要12人,耗时6小时。

简化后的轻质快速索道门架,由于质量较轻,6~8人可将其直接立起,省去先立抱杆和倒链立门架的时间;原缆风绳用手动倒链紧固,优化后缆风绳用专用的快速紧线器紧固,缩短了缆风绳紧固时间,提高了作业速度。

2.2  鞍座安装

将鞍座双轮飞机头优化为单轮飞机头,同时增加鞍座固定器将鞍座固定在门架横梁上,防止鞍座滑落。优化前,门架架立之后,需特种作业人员利用云梯到门架顶部人工安装鞍座。优化后,门架立起之前就利用鞍座固定器将鞍座提前安装到门架横梁上方,通过固定器上的定滑轮,用绳索吊装承载索和牵引绳到鞍座相应的卡槽,较普通索道减少鞍座安装工序,既节省安装时间又减少高处作业,消除安装人员高处作业风险。

2.3  承载索张紧

普通货运索道承载索张紧,由固定于锚点的5门定滑轮与另一连接承载索的5门动滑轮,用Φ15.5 mm的钢丝绳以单头顺穿法形成的滑轮组,活头缠绕于5T卷扬机滚筒上,卷扬机开动、缠卷钢丝绳、收紧滑轮组的连接绳而张紧承载索,承载索展放需要7小时。

轻质快速索道承载索的张紧(图 1),通过计算承载索张紧力,改进后的索道承载索两头均固定在锚固基础上,一端用15T“U”型环固定在临时地锚上,另一端固定在下站锚固基础上,用5T倒链张紧后用卡头固定。 优化后较普通货运索道减少承载索张紧卷扬机及5门动滑轮组,承载索展放仅需1小时,提高了展放效率。


1 轻质快速索道承载索的张紧


3  优化效果

通过对索道结构材质和架设方式的优化,门架总重量由544 kg降为110 kg,进场、牵引绳展放、牵引机安装、鞍座安装、承载索张紧所需时间大幅减少。如原货运索道由专业外委单位架设需46小时,改良后的简易轻质索道经西气东输某分公司自主架设完成仅用8小时(图 2),显著提高了作业效率。


2 优化轻质快速索道架设耗时


作者简介:李超,1985年生,2007年毕业于北京航空航天大学电气自动化专业,工程师,现主要从事天然气长输管道方面的工作。联系方式:18603518825,lichao02@pipechina.com。


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