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皮碗式带压不停输封堵技术的改进

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摘要：介绍了我国城市燃气管道带压不停输封堵技术的种类和适用范围。研究出新型皮碗，解决了原皮碗式封堵存在的燃气泄漏和积存铁屑问题。改进后的皮碗式封堵技术经济效益和社会效益显著。

关键词：带压不停输封堵；膨胀桶式封堵；皮碗式封堵

在我国城市燃气管网的抢险和改造中，应用带压不停输封堵技术已近20a[1、2]，近年来取得了突破性进展。

1带压不停输封堵技术

1．1技术简介

我国城市燃气管道带压不停输封堵技术主要分为气囊式、皮碗式和膨胀桶式。气囊式封堵适用于低压城市燃气管道，皮碗式和膨胀桶式适用于高中压燃气管道[3]。

我国高中压城市燃气管道主要采用膨胀桶式封堵技术，即先在带压状态下，用开孔机械将所需改造或抢修的管段整管切断，然后用封堵器将膨胀桶(外表面粘有耐高压胶板)沿着切断孔送入管道中央，通过封堵器的传动装置将桶膨胀，从而封住气源。西方发达国家燃气行业普遍采用皮碗式封堵技术，即在管道上用开孔机械切出马鞍形孔，再用封堵器通过液压传动推动曲柄连杆，将高分子橡胶皮碗送入管内，推向供气反方向，达到封堵气源的目的。

1．2技术比较

皮碗式封堵所需开孔时间短，皮碗在管道内行进时所受推力较大，密封效果好，适用压力范围广。但由于皮碗为圆锥形，当遇到失圆度较大的管道或螺纹管时，效果就不理想了。另外，对于城市燃气管网而言，由于无法带走管道内铁屑等杂质，会影响皮碗的封堵效果。因此国内燃气管道多采用膨胀桶式封堵技术。

膨胀桶式封堵主要针对较恶劣的管道状况而设计，由于封堵孔是整个管径，因此无论管道有无杂质或变形，都不会影响封堵效果。但是这种方式需要进行整管切断，因此耗时较长，成本较高，也影响交通。另外，受其设计原理及制造工艺的限制，一般仅用于高中压燃气管道。

皮碗式和膨胀桶式封堵各有优点，膨胀桶式封堵技术在我国应用广泛，工艺成熟，而皮碗式封堵技术效率高，成本低。目前经过进一步研发，皮碗式封堵技术已取得重大突破。

2皮碗式封堵技术的改进

2．1存在的问题

①目前国内燃气管道大多采用螺旋焊缝管，这种管道的椭圆度、管道内壁的光洁度都很差，而且在内壁有一条凸起的螺旋缝。改进前的封堵皮碗的密封面是一个斜平面(皮碗结构见图1)，进入管道后密封面的整个平面都受力，由于受管道椭圆度影响而受力不均，整个密封面上会产生褶皱造成燃气泄漏。

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图1改进前的皮碗结构

Fig．1Structureofsealingcupbeforeinnovation

②管道开孔后会产生铁屑，而管道中流速较低的燃气无法将其带走，铁屑会积存在开孔处管道的内壁上影响密封效果。

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2．2解决方案

①为了解决封堵皮碗在进入管道封堵时产生褶皱，防止燃气沿螺纹焊缝泄漏，经过反复研究试验，我们研制出新型的皮碗(其结构见图2)。封堵皮碗由原来的斜面密封变成了5层圆弧凸起，形成5个圆弧形密封层。这相当于在密封时，有5个独立的0型环在密封，密封方式从原有的面密封变成了线密封，提高了封堵可靠性，完全解决了皮碗进入管道后由于密封面受力不均产生的泄漏问题。

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图2改进后的皮碗结构

Fig．2Structureofsealingcupafterinnovation

②推屑装置

经过研究试验，我们在封堵头装置上安装了一套用来清除铁屑以及其他杂物的铁屑挡板(封堵头结构见图3)。铁屑挡板位于皮碗的前端，可在皮碗密封前对管道进行清扫。当封堵头开始垂直进入管道时，首先由铁屑挡板1把开孔留下的铁屑向左推移。随着封堵头的继续下移，铁屑挡板1逐渐失效，而铁屑挡板2又开始把铁屑继续向左推移，最终铁屑全部被推离封堵皮碗的密封面。

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图3改进后的封堵头结构

Fig．3Structureofpluggingheadafterinnovation

2．3效果

改进后的封堵头结构及皮碗结构经多次研究试验，取得了非常好的效果。即使在埋于地下多年、变形较严重的管道上封堵，效果也很好。采用这种封堵方式与膨胀桶式封堵相比，可以减少2/3以上的作业时间，降低了一半以上的作业成本，社会及经济效益显著。

3结语

各地燃气管道状况不同，管道腐蚀程度、变形程度、是否为螺旋焊缝管、管内是否有杂物等情况都影响着封堵效果。改进后的封堵技术解决了以上问题，大大提高了燃气管道封堵作业的安全性和效率。

参考文献：

[1]陈书领，潘新炜，罗光波．钢质煤气管道断管封堵新方法[J]．煤气与热力，2001，21(5)：466—467．

[2]史业腾．不停输管道的开孔封堵作业[J]．煤气与热力，2003，23