一种低温压力管线在线能量隔离装置

技术领域

本发明属于管道作业领域，具体涉及一种低温压力管线在线能量隔离装置。

背景技术

对输送易燃易爆气体如液化石油气的压力管线进行维修属于高危作业，在施工过程中面临能量外溢难以控制的缺点，通常情况下在进行维修作业如盲板抽堵作业时需要将压力管线停线排空，这对于大型管道系统而言需要耗费很高的停线成本，对于一些重要的特殊管线甚至不具备停线条件。而一些能量隔离装置如隔离柜会导致管道维修作业时管道法兰接口的张口与闭合过程操作困难，延长了作业时间，增加了作业风险。因此，提供一种维修装置，能够在实现压力管线的在线能量隔离的同时简化管道作业的操作工序，具有很高的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温压力管线在线能量隔离装置，能够在提供在线能量隔离的同时简化管道作业的操作工序。

根据本发明的实施例，提供一种低温压力管线在线能量隔离装置，该装置包括具有气密性的罩壳和张口作业机构。所述罩壳设置有管道接口以容许待作业的管道穿过，所述张口作业机构包括夹持部和作动装置。所述夹持部包括多个沿所述管道接口周向设置的夹持件以夹持所述待作业的管道；所述作动装置包括驱动机构和传动机构，所述驱动机构通过所述传动机构与所述夹持部相连，以容许所述驱动机构带动多个所述夹持件沿所述管道接口进行同步轴向运动。

张口作业机构能够通过驱动机构带动多个夹持件进行同步运动，使得隔离装置安装固定后能够简单方便地控制法兰接口的开闭，保证盲板抽堵等作业过程中管道法兰保持对正状态，简化作业流程，提高作业效率，降低风险。

进一步地，所述罩壳包括第一罩壳与第二罩壳，所述管道接口由分别设置在所述第一罩壳与第二罩壳上的两个半圆形槽口共同围成，所述传动装置包括第一传动部与第二传动部，所述第一传动部设置在所述第一罩壳，所述第二传动部设置在所述第二罩壳，在所述第一罩壳与第二罩壳安装拼合后所述第一传动部与所述第二传动部连接在一起进行传动。第一罩壳与第二罩壳的拼接能够实现对待作业管道的环绕，便于对管道实施密封和均匀夹持。

进一步地，所述驱动机构配置为手轮，所述手轮包括第一半轮和第二半轮，所述传动机构包括齿环和螺杆，所述齿环包括第一半齿环、第二半齿环，所述螺杆包括第一螺杆部和第二螺杆部；其中所述第一半轮、第一半齿环和第一螺杆部设置在所述第一罩壳，所述第二半轮、第二半齿环和第二罗干部设置在所述第二罩壳，所述第一半轮、第一半齿环、第二半轮、第二半齿环分别与所述半圆形槽口同轴设置，并在所述第一罩壳、第二罩壳安装拼合后固定连接在一起；所述齿环与螺杆相互啮合以将所述手轮的周向转动转化为所述螺杆的轴向移动。采用手轮控制的驱动机构操作简单省力，在安装完成后能够单人操作实现对管道法兰开闭过程的准确控制。

进一步地，所述罩壳还包括第三罩壳，所述第三罩壳能够与所述第一罩壳、第二罩壳共同安装拼合成包绕所述待作业管道的封闭壳体；所述第三罩壳上贯穿设置有机械臂，以容许操作人员从所述罩壳的外部对内部的所述待作业管道进行作业。在第三罩壳安装前，管道尚未完全隔离封闭，便于操作人员对管道法兰完成拆卸。机械臂便于管道隔离封闭后在安全状态下进行盲板抽堵作业。

进一步地，其特征在于，所述机械臂能够沿轴向运动和绕所述第三罩壳上的连接点进行万向转动。能够进行轴向运动和万向转动的机械臂具有良好的灵活性。

进一步地，其特征在于，所述机械臂包括锁止机构，能够对所述机械臂在轴向和/或周向的位置进行锁止。锁止功能可以确保管道作业中机械手姿态的稳定性。

进一步地，所述夹持件包括与所述待作业管道型面匹配的夹管。夹管能够增加夹持件与管道的接触面积，增大摩擦力并改善密封性能。

进一步地，所述罩壳内设置有压力计。压力计能够在罩壳封闭后检测内部压力，确保作业安全。

进一步地，所述罩壳设置有接地装置。接地装置能够消除静电火花。

进一步地，所述罩壳设置有进气阀与安全阀。进气阀用于向罩壳内通入惰性保护气体；安全阀用于泄压，保护装置安全。

附图说明

图1a为一实施例中隔离装置的主视结构图；

图1b为图1a中沿A-A截面移除一半罩壳后的侧视结构示意图；

图2为另一实施例中隔离装置的主视结构图。

上述附图的目的在于对本发明作出详细说明以便本领域技术人员能够理解本发明的技术构思，而非旨在限制本发明。为了表达简洁，上述附图仅示意性地画出了与本发明技术特征有关的结构，并未严格按照实际比例画出完整装置和所有细节。

具体实施方式

下面通过具体实施例结合附图对本发明作出进一步的详细说明。

本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本文的至少一个实施例中。在说明书的各个位置出现的该短语并不一定指代同一实施例，也并非限定为互斥的独立或备选的实施例。本领域技术人员应当能够理解，在不发生结构冲突的前提下本文中的实施例可以与其他实施例相结合。

本文的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，可以是活动连接，也可以是固定连接或成一体。对本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本文的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“高度”、“长度”、“宽度”等指示方位或位置关系的术语目的在于准确描述实施例和简化描述，而非限定所涉及的零件或结构必须具有特定的方位、以特定方位安装或操作，不能理解为对本文中实施例的限制。

本文的描述中，“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同对象，而不能理解为指示相对重要性或限定所描述技术特征的数量、特定顺序或主次关系。本文的描述中，“多个”的含义是至少两个。

本发明的一个实施例提供一种低温压力管线在线能量隔离装置，如图1a所示，用于对低温压力管线如液化石油气管道进行在线维修。该装置包括罩壳，罩壳具体包括第一罩壳11、第二罩壳12和第三罩壳14，罩壳上设置有管道接口13，结合图1b，管道31能够从管道接口13中穿过，并使管道法兰32的对接位置密封在罩壳内。第一罩壳11与第二罩壳12分别设置有半圆形槽口，在进行上下安装拼接后该半圆形槽口共同围成管道接口13。第一罩壳11、第二罩壳12、第三罩壳14通过紧固螺栓连接在一起，在对接面上分别设置有密封圈以防止罩壳内的气体发生泄漏。该装置还包括张口作业机构，张口作业机构包括夹持部和作动装置，其中夹持部包括夹管24，夹管24型面与管道31相匹配用于抱持管道管壁；作动装置包括手轮21、齿环22和四个螺杆23，手轮21与齿环22相连，转动手轮21带动齿环22旋转，进而带动螺杆23旋转，使螺杆23与夹管24共同沿管道31轴向同步运动，这使得管道作业过程中法兰32端面能够始终保持对正，同时手轮操作省力简化了作业流程，单人操作即可准确地控制法兰端口的开闭。夹管24与管道31设置有密封材料，同时夹管24与第一罩壳11、第二罩壳12的接触面上还设置有滑动密封结构，以确保作业过程中罩壳的密封性。

其中，手轮21由第一半轮21a和第二半轮21b对接而成，齿环22由第一半齿环22a和第二半齿环22b对接而成，第一半轮21a和第一半齿环22a之间以刚性连接并通过倒梯形滑块221卡接在第一罩壳11上的半弧形滑槽中，第一半齿环22a与四个螺杆23中安装于第一罩壳11上的两螺杆23a相啮合；第二半轮21b和第二半齿环22b之间以刚性连接并通过倒梯形滑块221卡接在第二罩壳12上的半弧形滑槽中，第二半齿环22b与四个螺杆23中安装与第二罩壳12上的两螺杆23b相啮合。第一罩壳11与第二罩壳12对安装拼合后，第一半轮21a与第二半轮21b拼接成完整的手轮21，第一半齿环22a与第二半齿环22b拼接成完整的齿环22，齿环的滑道对接成为整体，使齿环22能够在手轮21的带动下进行转动，螺杆23通过齿轮与齿环22相啮合，从而使螺杆23能够在齿环22的带动下进行同步轴向移动。第一半轮21a与第二半轮21b、第一半齿环22a、第二半齿环22b之间可以通过周向设置的螺栓或凸台连接，也可以在对接面上设置沿轴向的卡接结构或连接螺栓。

第三罩壳14上设置有机械臂15，机械臂15的手柄部152在第三罩壳14之外，作业部153在第三罩壳14之内，机械臂15与第三罩壳14的连接处设置有万向球151，使机械手能够进行轴向移动或绕万向球151进行万向转动，从而使得操作者在罩壳完全封闭后借助机械臂15对罩壳内的管道进行盲板抽堵等作业。根据具体作业需要，机械臂15的作业部153可以配置为挂钩、夹臂或电动工具。在优选实施例中，机械臂15上设置有锁止装置，能够对机械臂的轴向位置、万向转动位置进行单独或同时锁定，以确保作业过程中机械臂的姿态稳定。

在优选实施例中，第三罩壳14上安装有压力计16，用于实时测量罩壳内的气体压力，确保作业安全。第三罩壳14上还设置有进气阀17与安全阀18，进气阀用于向罩壳内通入保护气体，安全阀用于罩壳内压力超限时进行排气泄压。在优选实施例中，罩壳整体通过接地线接地，以消除作业过程中可能产生的静电火花。

以液化石油气压力管线盲板抽堵作业为例，如图1a、图1b所示的低温压力管线在线能量隔离装置使用方法如下：

首先，对作业管道31的法兰32上各法兰螺栓34以十字交叉顺序进行编号，确定拆装顺序。同时，测量管道尺寸，准备密封带。将待作业的盲板33提前放置在第三罩壳14内的内置物架142上。

接下来，对接安装第一罩壳11和第二罩壳12，将管道31夹持在管道接口13中，并在接触面上设置密封带，使第一半轮21a、第二半轮21b和第一半齿环22a、第二半齿环22b及滑块221的滑槽分别对合，并进行紧固，确定齿环22与螺杆23相互啮合并能够顺畅转动。使法兰32处于罩壳的中间位置，使固定在第一罩壳11级第二罩壳12内的辅助限位顶杆顶紧一侧的法兰32外端面，转动手轮21使螺杆23共同顶紧另一侧的法兰32外端面，调整夹管24夹紧管道31的管壁(可以通过机械方式调节夹管24的夹持直径也可以调整夹管24与管道31管壁间密封材料的厚度)。

使用防爆扳手按编号顺序依次拆除法兰螺栓34，拆除过程中利用气体检测仪进行检测，一旦发现液化石油气泄漏立即调整手轮21增加对法兰32的压力直至气体不再泄漏，直至拆除所有法兰螺栓34。拆卸的螺栓与工具放置在罩壳的外置物架141上。

安装第三罩壳14，紧固第一罩壳11、第二罩壳12、第三罩壳14之间的紧固螺栓，并检查对接面的密封性。接通进气阀17，向罩壳内通入保护气，如氮气等惰性气体，通过气压计16读取罩壳内压力，直至罩壳内的压力略大于管道31内的压力。

旋转手轮21，调整螺杆23的位置，进行法兰张口作业，通过观察窗143观察罩壳内的状态，至法兰32的分离距离达到作业要求。操作机械臂15拿取盲板33插入法兰32之间，在插入过程中可以先锁定机械臂15的转动，调节机械臂15的径向位置使盲板33处于管道31的中心，再锁定机械臂15的径向位置，调节机械臂的旋转角度使盲板33与管道31的端面垂直，旋转手轮21重新将法兰32顶紧。

接下来，关闭进气阀17，小开度打开排气阀19对罩壳进行微泄压，利用气体检测仪对排出气体成分进行检测，检查是否有液化石油气泄漏，如果存在泄露则继续旋转手轮21增加法兰32的压力直至泄漏停止。对罩壳进行完全泄压，拆除第三罩壳14。

最后，按照编号顺序重新紧固各法兰螺栓34，拆除第一罩壳11和第二罩壳12，完成盲板插入。

在盲板33的取出流程中，罩壳安装顺序和使用方法与上述步骤相同。应当理解，上述操作过程并不是唯一的，本领域技术人员能够根据现场实际需求对具体作业内容和操作流程进行调整与优化。

在上述作业流程中，四个螺杆23由齿环22同步驱动，能够确保法兰32张口与闭合过程中始终保持同轴对正，避免了法兰32受力不均导致的偏移和歪斜，确保螺栓34能够快速装回，提高了作业效率，降低了作业风险，便于压力管线在线施工的标准化。作业过程管道无需停线排空，有效降低了检修成本。

本发明的另一实施例提供一种低温压力管线在线能量隔离装置如图2所示，该装置的罩壳包括第一罩壳11、第二罩壳12和电罩壳14，其中第一罩壳11和第二罩壳12通过左右对接的方式拼接在一起，第三罩壳14从上方与第一罩壳11、第二罩壳12共同通过螺栓连接在一起，在对接面上设置有密封圈以确保罩壳拼合后的气密性。罩壳与张口作业机构相互分离，第一半轮21a、第二半轮21b及第一半齿环22a(未示出)、第二半齿环22b(未示出)、滑块221(未示出)的滑轨、四个螺杆23及夹管(未示出)配置为独立结构，第一半齿环22a、第二半齿环22b通过内齿环与螺杆23上的齿轮相啮合。在进行作业时，首先单独绕管道周向安装夹管进行夹持，再利用螺栓将滑块221(未示出)的滑轨分别与罩壳进行紧固安装。该实施例能够针对不同管径的管道选配不同尺寸的张口作业机构。

在一些实施例中，手轮也可以替代为不与管道31同轴设置的摇臂等其他驱动装置，但在这些实施例中需要增加额外的传动结构如齿轮组、齿条或传动链进行传动。在一些实施例中，手轮还可以替代为直流电机等电力驱动机构以代替人力。

在另一些实施例中，第三罩壳14可以省略，仅由第一罩壳11与第二罩壳12对管道31进行封闭隔离。在这些实施例中需要在机械臂15上设置电动枪等工具在隔离状态下借助机械臂实现法兰螺栓34的拆装，作业成本较高，操作难度较大。

上述实施例的目的在于结合附图对本发明作出进一步的详细说明，使本领域技术人员能够理解本发明的技术构思。在本发明权利要求的范围内，对所涉及的零件结构及方法步骤进行优化或等效替换，以及在不发生结构与原理冲突的前提下对本发明各实施例中的实施方式进行结合，均落入本发明的保护范围。