超長(zhǎng)大直徑供熱管道清掃及安裝技術(shù)研究

摘""要：充分利用熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱優(yōu)勢(shì)，因地制宜發(fā)展長(zhǎng)距離輸送高溫水熱網(wǎng)具有重要意義。依托某供熱管網(wǎng)工程，針對(duì)供熱管道清掃難題，研發(fā)了清掃裝置和清掃作業(yè)自行式機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了管道的自動(dòng)化高效清掃；針對(duì)供熱管道架設(shè)存在人工調(diào)節(jié)效率低、難度大、工程量大、作業(yè)成本高等難題，研發(fā)了供熱管道架設(shè)移動(dòng)式機(jī)器人，達(dá)到了簡(jiǎn)化管道架設(shè)作業(yè)過(guò)程、提高作業(yè)效率和架設(shè)精度的目的。

關(guān)鍵詞：供熱管道；清掃；安裝；直埋敷設(shè)

Research"on"Cleaning"and"Installation"Technology"of"Super-Long"and"Large-Diameter"Heating"Pipelines

WU"Tiehai1，2

1，2.China"Railway"Third"Bureau"Group"Investment"Co.，"Ltd.，"Taiyuan，"Shanxi"Province，"030001"China

Abstract："It"is"of"great"significance"to"make"full"use"of"the"heating"advantages"of"cogeneration"and"develop"long-distance"high-temperature"water"and"heat"transmission"network"according"to"local"conditions."Relying"on"a"heating"pipeline"network"project，"aiming"at"the"problem"of"heating"pipeline"cleaning，"a"cleaning"device"and"self-propelled"robot"have"been"developed"to"address"the"difficulty"of"cleaning"heating"pipelines，"realizing"the"automatic"and"efficient"cleaning"of"the"pipeline;"Aiming"at"the"difficulties"of"low"manual"adjustment"efficiency，"high"difficulty，"large"quantities"and"high"operation"cost"in"the"erection"of"heat"supply"pipeline，"a"mobile"robot"for"the"erection"of"heat"supply"pipeline"is"developed，"achieving"the"goal"of"simplifying"the"operation"process"of"pipeline"erection"and"improving"the"operation"efficiency"and"erection"accuracy.

Key"Words："Heating"pipeline;"Cleaning;"Installation;"Directly"burying

在傳統(tǒng)的長(zhǎng)輸管網(wǎng)施工中，敷設(shè)方式一般有3種形式：架空敷設(shè)、地下管溝敷設(shè)、直埋敷設(shè)。直埋敷設(shè)與地下管溝敷設(shè)相比，具有造價(jià)低、施工周期短、熱損失小、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)[1-3]。直埋敷設(shè)比架空敷設(shè)投資高，但不影響城市景觀，對(duì)城市交通的影響相對(duì)較小，有利于城市規(guī)劃[4]。同時(shí)，直埋敷設(shè)方式也存在埋地管道腐蝕性較強(qiáng)、檢查和維修困難、在車行道處有時(shí)需特別處理以承受大的荷載、帶隔熱層的管道很難保持其良好的隔熱功能等缺點(diǎn)[5-8]。本文依托托克托電廠至呼和浩特市長(zhǎng)輸供熱管網(wǎng)工程，開(kāi)展了超長(zhǎng)大直徑供熱管道智能化高效清掃技術(shù)和精確安裝技術(shù)研究，預(yù)期為同類工程提供技術(shù)支持和經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1"工程概況

托克托電廠至呼和浩特市長(zhǎng)輸供熱管網(wǎng)工程全線敷設(shè)供熱管網(wǎng)104.9"km，設(shè)計(jì)供熱能力為9100萬(wàn)m2，主干線敷設(shè)兩供兩回4×DN1600預(yù)制直埋保溫管，管道材質(zhì)為Q355B螺旋焊管。長(zhǎng)輸管網(wǎng)壓力管道屬于GB2類，設(shè)計(jì)壓力為2.5"MPa，設(shè)計(jì)流量為3"9542"t/h，一級(jí)網(wǎng)管道設(shè)計(jì)溫度為130"℃/35"℃，供水采用灌注式發(fā)泡的預(yù)制直埋保溫管，回水采用纏繞式預(yù)制直埋保溫管。

2"超長(zhǎng)大直徑供熱管道的高效清掃技術(shù)

該技術(shù)基于如圖1所示的清掃裝置。該清掃裝置主要包括支撐架、清掃單元等部件。該清掃裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)支撐桿做圓周運(yùn)動(dòng)，支撐桿帶動(dòng)毛刷對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行清掃，實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場(chǎng)管道的快速吸塵清掃；通過(guò)擋板和軌跡環(huán)達(dá)到對(duì)外罩的開(kāi)口槽的開(kāi)合，避免開(kāi)口槽開(kāi)口朝下時(shí)石子掉落，外罩內(nèi)截留下來(lái)的石子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，可以對(duì)管道內(nèi)壁上的結(jié)土進(jìn)行攪碎，便于通過(guò)管道濾網(wǎng)。

具體使用時(shí)，清掃工作人員將繩子的一端系在牽引環(huán)上，再把管道清掃裝置放在管道的一端，使支撐架支在管道內(nèi)壁上，繩子的另一端從管道的另一端出來(lái)，通過(guò)清掃工作人員拉動(dòng)繩子帶動(dòng)管道清掃裝置，支撐架上的滾輪沿著管道行駛。開(kāi)啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)，電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)支撐桿以電機(jī)軸的軸心做圓周運(yùn)動(dòng)，支撐帶動(dòng)毛刷做圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了管道的高效清掃。

如圖2所示，清掃作業(yè)自行式機(jī)器人主要包括框架部件、驅(qū)動(dòng)管、和支架等部件，具有在供熱管道內(nèi)部往復(fù)行走清理管道的優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)供熱管道進(jìn)行清理時(shí)，首先，將清理機(jī)器人的行走架所在的一端放置進(jìn)供熱管道內(nèi)，使行走輪支撐在供熱管道的內(nèi)壁上；其次，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，側(cè)支撐臂端部的環(huán)形刷被夾持在側(cè)支撐臂與供熱管道內(nèi)壁之間，并跟隨側(cè)支撐臂沿供熱管道內(nèi)壁位移，即可對(duì)供熱管道內(nèi)壁上的輕質(zhì)雜質(zhì)進(jìn)行擦除。當(dāng)需要對(duì)擦除的雜質(zhì)清出管道時(shí)，啟動(dòng)外部抽吸設(shè)備，使直吸口周圍形成負(fù)壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)篷布上下落的雜質(zhì)的抽吸清理效果。

3"超長(zhǎng)大直徑供熱管道的精確安裝技術(shù)

該技術(shù)基于如圖3所示的機(jī)器人裝置。該機(jī)器人裝置主要包括車架、承載平臺(tái)、橫移機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)和管道夾具等。承載平臺(tái)設(shè)置在車架上，橫移機(jī)構(gòu)在溝渠寬度方向可以移動(dòng)地設(shè)置在車架上，升降機(jī)構(gòu)可以升降地設(shè)置在橫移機(jī)構(gòu)上，管道夾具安裝在升降機(jī)構(gòu)上，在對(duì)應(yīng)管道的兩端均設(shè)置一個(gè)管道夾具。

在架設(shè)管道的施工過(guò)程中，（1）利用吊車將待鋪設(shè)的管道吊放至承載平臺(tái)上，通過(guò)車架在溝渠上位移，可以在前后方向?qū)⒐艿勒{(diào)整至預(yù)定的安裝位置上；（2）啟動(dòng)夾板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使管道夾具內(nèi)的弧形夾板位于支座上的最低位置，此時(shí)，管道夾具的頂端形成管道入口；（3）通過(guò)控制橫移機(jī)構(gòu)及升降機(jī)構(gòu)，使管道夾具由下至上的套設(shè)到待鋪設(shè)管道底部，并將待鋪設(shè)管道抬起；（4）通過(guò)控制橫移機(jī)構(gòu)將被管道夾具抬起的管道移出承載平臺(tái)，用控制升降機(jī)構(gòu)將管道下放至溝渠內(nèi)；（5）通過(guò)控制夾板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使弧形夾板在支座上沿圓弧軌跡向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)弧形夾板在支座上運(yùn)動(dòng)至最高位置時(shí)，管道夾具的底部形成管道出口，此時(shí)，可經(jīng)通過(guò)升降機(jī)構(gòu)將管道夾具上升，使管道夾具脫離管道。下放管道的過(guò)程中，可以通過(guò)控制橫移機(jī)構(gòu)調(diào)整管道在溝渠寬度方向上的位置，也可以利用車架的前進(jìn)和后退調(diào)整管道在溝渠長(zhǎng)度方向上的位置，以達(dá)到便于調(diào)整管道位置及精確安裝管道的效果。圖4為長(zhǎng)輸供熱管網(wǎng)敷設(shè)后的現(xiàn)場(chǎng)效果圖。

4"結(jié)語(yǔ)

本文研發(fā)了適用于供熱管道清掃裝置和清掃作業(yè)自行式機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了管道的自動(dòng)化高效清掃；研發(fā)了供熱管道架設(shè)移動(dòng)式機(jī)器人，簡(jiǎn)化了管道架設(shè)作業(yè)過(guò)程，提高了作業(yè)效率和架設(shè)精度。

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