新型管道封堵器及管道泄漏封堵隔离修复方法技术

本发明专利技术公开了一种管道泄漏封堵隔离修复方法。该方法基于新型封堵器进行，封堵器主要由双螺旋驱动单元和双封堵修复单元组成组成，其中一个螺旋驱动单元和一个封堵修复单元构成一组封堵修复系统，封堵修复单元由支撑架、封堵气囊、修复气囊、金属包覆层组成，螺旋驱动单元由前驱动系统、外转子电机和后支撑系统组成。在管道发生泄漏事故时，根据管道泄漏情况可分为单点泄漏、短间距多点区段泄漏和多点长间距分散区段泄漏三种情况。螺旋驱动单元将封堵修复单元拖至泄漏区域，根据泄漏情况采取封堵隔离修补修复和封堵隔离更换修复对管道泄漏进行应急处理处置。

New Pipeline Plugging Device and Pipeline Leakage Plugging Isolation Repair Method

【技术实现步骤摘要】
新型管道封堵器及管道泄漏封堵隔离修复方法
本专利技术属于管道封堵
，具体涉及一种新型管道封堵器及基于新型管道封堵器的管道泄漏封堵隔离修复方法。
技术介绍
随着全球能源格局快速发展，管道运输越来越成为一项重要的运输途径。由于使用年限的增加，自然破坏、人为干扰或流体腐蚀等多种因素的影响，极易造成管道裂纹或破损等泄漏现象，若不能及时对泄漏管道进行处理处置，一旦发生事故，就会造成严重的经济损失和环境污染，甚至威胁到人民群众的生命安全。如今市场上尚未有针对管道泄漏的封堵器，也没有此类封堵修复方法，本技术提出基于新型管道封堵器的管道应急封堵修复方法，可供突发管道泄漏时使用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题为管道突发破损泄漏时，无法快速进行封堵隔离修复，带来巨大的人员财产损失问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：首先设计研发了一种新型管道封堵器，其次提出一种基于新型管道封堵器的管道泄漏封堵隔离修复方法。一种新型管道泄漏封堵器，包括：螺旋式驱动机器人1、封堵修复单元2和万向连接器3三部分组成，螺旋式驱动机器人1和封堵修复单元2之间由万向连接器3连接，三者共同组成新型管道泄漏封堵器系统；所述螺旋式驱动机器人1的结构为：前驱动系统11安装在外转子电机12的输出轴上，后支撑系统13安装在电机外壳122上。所述前驱动系统11的结构由驱动轮系统111和支撑与变径系统112上，驱动轮系统111通过螺栓固定在支撑与变径系统112上。所述驱动轮系统111的结构为：调角舵机1111通过螺栓固定在舵机连接板1112上，舵机连接板1112通过螺栓连接在舵机架1113上，舵机架1113通过螺栓连接在支撑与变径系统112的铰链1127上，调角舵机1111的输出轴直接连接在驱动轮轮架1116上，控制轮架1116角度，驱动轮1114通过轮轴1115固定在轮架1116上并随着轮架1116的转动。外转子电机12启动后将带动前驱动系统11旋转，通过控制驱动轮1114角度实现螺旋式驱动机器人1轴向移动。连接在封堵修复单元2后面的后支撑系统13结构与前驱动系统11中的后支撑系统13类似，只起到支撑作用。所述支撑与变径系统112的结构为：三角固定支架1129采用中空轴式设计，三角固定支架1129通过连接法兰盘1130安装在外转子电机12输出轴上，拉杆1122嵌套在三角固定支架1129中空轴中，拉杆1122一端与外转子电机12通过弹簧1131连接，使拉杆1122可相对于外转子电机12轴向移动，另一端通过螺栓固定在连接板1121上。连接板1121采用正六边形结构，通过合页A1123连接在短连杆1124上，短连杆1124通过合页B1125连接在支撑铝架A1126上，支撑铝架A1126与支撑铝架B1128平行布置，支撑铝架A1126和支撑铝架B1128的一端均通过螺栓连接在三角固定支架1129上，两者另一端均通过螺栓连接在铰链1127上。所述外转子电机12的结构为：电机12由电机主体121和电机外壳122组成，电机主体121使用螺栓固定在连接法兰盘1130上，从而与支撑与变径系统112连接。电机外壳122使用螺栓固定在电机尾部，与后支撑系统13连接。后支撑系统13的结构为：从动轮系统131通过舵机架1113使用螺栓固定在支撑与变径系统112上。其中所述从动轮系统131的结构为：从动轮通过轮轴1115固定在轮架1116上转动，轮架1116通过螺栓固定在舵机架1113上，舵机架1113通过螺栓连接在支撑与变径系统112的铰链1127上。所述封堵修复单元2由支撑架21、封堵气囊22、修复气囊23和金属包覆层24组成，所述支撑架21两端包覆有封堵气囊22，在支撑架21两端的封堵气囊22内侧各包覆有修复气囊23，在两修复气囊23之间包覆有金属包覆层24，支撑架21两侧面均设置有支撑轮，用于支撑封堵修复单元2沿管壁移动，其中一个侧面设置有封堵进气接口和修复进气接口，封堵进气接口与支撑架21内部的封堵进气管道连通，所述封堵进气管道在支撑架21内部连通封堵气囊22，修复进气接口与支撑架21内部的修复进气管道连通，所述修复进气管道在支撑架21内部连通修复气囊23，其中与修复气囊23连通的修复进气管道的管径小于与封堵气囊22连通的封堵进气管道的管径，优选为修复气囊23连通的修复进气管道的管径是与封堵气囊22连通的封堵进气管道的管径数值范围的十分之一至五分之一之间，如选择为十分之一。所述支撑架21通过万向连接器3与螺旋式驱动机器人1连接，其另一侧可通过万向连接器3与另一组封堵器中支撑架21连接在一起，以使管道泄漏封堵系统可以互相沿管道拖动。在管道泄漏修复过程是按如下步骤进行的：步骤一：当管道发生泄漏时，将新型封堵器置于管道中，封堵器的一组封堵修复系统中的螺旋式驱动机器人1将封堵修复单元2拖至泄漏区域；步骤二：封堵器控制系统判断泄漏类型，针对不同类型采用不同的处置方案；步骤三：当泄漏为单点泄漏时，采用隔离修补技术进行处理处置，由封堵器中一组封堵修复单元单独进行封堵隔离修复操作，具体操作顺序如下：(1)封堵修复单元2中封堵气囊22快速充气，隔离泄漏点；(2)修复气囊23慢速充气，将涂有金属粘接剂的金属包覆层24缓慢压紧泄漏点，使金属包覆层24与泄漏管道壁充分粘接；(3)金属包覆层24修复完毕后，修复气囊23泄压，脱离金属包覆层24；(4)修复气囊23泄压完毕后封堵气囊22泄压脱离管壁；(5)控制系统检测修复效果，修复效果达到要求后螺旋式驱动机器人1拖动封堵修复单元2离开管道，修复完成；步骤四：当泄漏为多点泄漏时，采用隔离修补技术进行处理处置，由封堵器中两组封堵修复单元同时单独进行封堵隔离修复操作，具体操作顺序如下：(1)两组封堵修复单元之间的万向连接器3连接关系脱离，两组封堵修复单元同时进行封堵隔离修复作业；(2)封堵修复单元中封堵气囊22进行快速充气，隔离单个泄漏点；(3)修复气囊23慢速充气，将涂有金属粘结剂的金属包覆层24缓慢压紧泄漏点，使金属包覆层24与泄漏管道壁充分粘结；(4)金属包覆层24修补完毕后，修复气囊23泄压，脱离金属包覆层24；(5)修复气囊23泄压完毕后封堵气囊22泄压脱离管壁；(6)两组封堵修复单元对所有泄漏点都完成修复作业后万向连接器3工作，将两组封堵修复单元连接为整体系统，螺旋式驱动机器人1拖动整体系统离开管道，修复完成；步骤五：当泄漏为多点长间距分散区段泄漏时，采用隔离封堵更换修复技术进行处置，由封堵器中两组封堵修复单元同时向相反方向运动，将泄漏区域单独隔开，对泄漏区段管道进行切割更换，达到修复目的，具体操作顺序如下：(1)螺旋式驱动机器人1将封堵修复单元2拖至泄漏区段，两个封堵修复单元2之间的万向连接器3脱离，两个封堵修复单元2分别由两个螺旋式驱动机器人1牵引到达泄漏区段两端；(2)两个封堵修复单元2的封堵气囊22进行快速充气，将长间距泄漏区段单独隔离，形成稳定的隔离封堵区段(当封堵气囊22承受的流体压力超出设定压力后，控制系统可自动开启修复气囊23，以加强封堵能力)；(3)泄漏区段完全隔离开后由工作人员对该段管道进行维修，可使用外部修补工具对多点进行逐个修复，也可直接对该段管道进行切割更换；(4)修复完成后，封堵气囊22泄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型管道泄漏封堵器，其特征在于，包括：螺旋式驱动机器人(1)、封堵修复单元(2)和万向连接器(3)三部分组成，螺旋式驱动机器人(1)和封堵修复单元(2)之间由万向连接器(3)连接，封堵修复单元(2)前端与螺旋式驱动机器人(1)上的后支撑系统(13)通过万向连接器(3)连接在一起，后端固定在一个单独的后支撑系统(13)上；所述螺旋式驱动机器人(1)的结构为：前驱动系统(11)安装在外转子电机(12)的输出轴上，后支撑系统(13)安装在电机外壳上；所述前驱动系统(11)的结构为：驱动轮系统(111)通过螺栓固定在支撑与变径系统(112)上；其中所述驱动轮系统(111)的结构为：调角舵机(1111)通过螺栓固定在舵机连接板(1112)上，舵机连接板(1112)通过螺栓连接在舵机架(1113)上，舵机架(1113)通过螺栓连接在支撑与变径系统(112)的铰链(1127)上，调角舵机(1111)的输出轴直接连接在驱动轮轮架(1116)上，驱动轮(1114)通过轮轴(1115)固定在轮架(1116)上并随着轮架(1116)转动；所述支撑与变径系统(112)的结构为：三角固定支架(1129)采用中空轴式设计，三角固定支架(1129)通过连接法兰盘(1130)安装在外转子电机(12)输出轴上，拉杆(1122)嵌套在三角固定支架(1129)中空轴中，拉杆一端与外转子电机(12)通过弹簧(1131)连接，另一端通过螺栓固定在连接板(1121)上，连接板(1121)采用正六边形结构，通过合页A(1123)连接在短连杆(1124)上，短连杆(1124)通过合页B(1125)连接在支撑铝架A(1126)上，支撑铝架A(1126)与支撑铝架B平行布置，支撑铝架A(1126)和支撑铝架B(1128)的一端均通过螺栓连接在三角固定支架(1129)上，两者另一端均通过螺栓连接在铰链(1127)上；所述外转子电机(12)的结构为：电机由电机主体(121)和电机外壳(122)组成，电机主体(121)使用螺栓固定在连接法兰盘(1130)上，电机外壳(122)使用螺栓固定在电机尾部，与后支撑系统13连接；所述后支撑系统13的结构为：从动轮系统(131)通过舵机架(1113)使用螺栓固定在支撑与变径系统(112)上；其中所述从动轮系统(131)的结构为：从动轮(1311)通过轮轴(1115)固定在轮架(1116)上转动，轮架(1116)通过螺栓固定在舵机架(1113)上，舵机架(1113)通过螺栓连接在支撑与变径系统(121)的铰链(1127)上；所述封堵修复单元(2)由支撑架(21)、封堵气囊(22)、修复气囊(23)和金属包覆层(24)组成，所述支撑架(21)两端包覆有封堵气囊(22)，在支撑架(21)两端的封堵气囊(22)内侧各包覆有修复气囊(23)，在两修复气囊(23)之间包覆有金属包覆层(24)，支撑架(21)两侧面均设置有支撑轮，用于支撑封堵修复单元(2)沿管壁移动，其中一个侧面设置有封堵进气接口和修复进气接口，封堵进气接口与支撑架(21)内部的封堵进气管道连通，所述封堵进气管道在支撑架(21)内部连通封堵气囊(22)，修复进气接口与支撑架(21)内部的修复进气管道连通，所述修复进气管道在支撑架(21)内部连通修复气囊(23)，其中与修复气囊(23)连通的修复进气管道的管径小于与封堵气囊(22)连通的封堵进气管道的管径。...

【技术特征摘要】
1.一种新型管道泄漏封堵器，其特征在于，包括：螺旋式驱动机器人(1)、封堵修复单元(2)和万向连接器(3)三部分组成，螺旋式驱动机器人(1)和封堵修复单元(2)之间由万向连接器(3)连接，封堵修复单元(2)前端与螺旋式驱动机器人(1)上的后支撑系统(13)通过万向连接器(3)连接在一起，后端固定在一个单独的后支撑系统(13)上；所述螺旋式驱动机器人(1)的结构为：前驱动系统(11)安装在外转子电机(12)的输出轴上，后支撑系统(13)安装在电机外壳上；所述前驱动系统(11)的结构为：驱动轮系统(111)通过螺栓固定在支撑与变径系统(112)上；其中所述驱动轮系统(111)的结构为：调角舵机(1111)通过螺栓固定在舵机连接板(1112)上，舵机连接板(1112)通过螺栓连接在舵机架(1113)上，舵机架(1113)通过螺栓连接在支撑与变径系统(112)的铰链(1127)上，调角舵机(1111)的输出轴直接连接在驱动轮轮架(1116)上，驱动轮(1114)通过轮轴(1115)固定在轮架(1116)上并随着轮架(1116)转动；所述支撑与变径系统(112)的结构为：三角固定支架(1129)采用中空轴式设计，三角固定支架(1129)通过连接法兰盘(1130)安装在外转子电机(12)输出轴上，拉杆(1122)嵌套在三角固定支架(1129)中空轴中，拉杆一端与外转子电机(12)通过弹簧(1131)连接，另一端通过螺栓固定在连接板(1121)上，连接板(1121)采用正六边形结构，通过合页A(1123)连接在短连杆(1124)上，短连杆(1124)通过合页B(1125)连接在支撑铝架A(1126)上，支撑铝架A(1126)与支撑铝架B平行布置，支撑铝架A(1126)和支撑铝架B(1128)的一端均通过螺栓连接在三角固定支架(1129)上，两者另一端均通过螺栓连接在铰链(1127)上；所述外转子电机(12)的结构为：电机由电机主体(121)和电机外壳(122)组成，电机主体(121)使用螺栓固定在连接法兰盘(1130)上，电机外壳(122)使用螺栓固定在电机尾部，与后支撑系统13连接；所述后支撑系统13的结构为：从动轮系统(131)通过舵机架(1113)使用螺栓固定在支撑与变径系统(112)上；其中所述从动轮系统(131)的结构为：从动轮(1311)通过轮轴(1115)固定在轮架(1116)上转动，轮架(1116)通过螺栓固定在舵机架(1113)上，舵机架(1113)通过螺栓连接在支撑与变径系统(121)的铰链(1127)上；所述封堵修复单元(2)由支撑架(21)、封堵气囊(22)、修复气囊(23)和金属包覆层(24)组成，所述支撑架(21)两端包覆有封堵气囊(22)，在支撑架(21)两端的封堵气囊(22)内侧各包覆有修复气囊(23)，在两修复气囊(23)之间包覆有金属包覆层(24)，支撑架(21)两侧面均设置有支撑轮，用于支撑封堵修复单元(2)沿管壁移动，其中一个侧面设置有封堵进气接口和修复进气接口，封堵进气接口与支撑架(21)内部的封堵进气管道连通，所述封堵进气管道在支撑架(21)内部连通封堵气囊(22)，修复进气接口与支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫宏伟，李鹏程，袁飞，王璐，彭方现，李亚杰，侯相荣，杨雄，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14