大口徑油氣管道帶壓不停輸開孔機(jī)的開發(fā)研究.pdf

1、物資的運(yùn)輸過程中，對(duì)物資載運(yùn)工具及裝載工具的維護(hù)修理是保證物資運(yùn)輸安全的前提。管道運(yùn)輸是輸送石油和天然氣的一種重要交通方式，社會(huì)生產(chǎn)、生活對(duì)石油天然氣的大量需求，促進(jìn)了管道建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，使其成為五大交通運(yùn)輸方式之一。目前管道建設(shè)趨勢(shì)是：大口徑、高壓力、網(wǎng)絡(luò)化覆蓋，普遍采用DN1016mm及DN1219mm的鋼質(zhì)管道，輸送壓力達(dá)到12MPa。為保障石油天然氣供應(yīng)安全，降低因故障停輸造成的經(jīng)濟(jì)損失，目前管道的維護(hù)搶修過程中采用的一種修

2、復(fù)方法——管道帶壓不停輸開孔封堵工藝，管道開孔機(jī)是該施工過程中的重要設(shè)備。為滿足國(guó)內(nèi)大口徑管道維搶修施工的迫切需要，本文提出了一種適用于大口徑高內(nèi)壓油氣輸送管道維搶修的新型液壓開孔機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案：帶壓力平衡系統(tǒng)的大口徑高壓油氣管道不停輸開孔機(jī)具。
　　文章首先分析了帶壓不停輸開孔的施工過程，確定開孔機(jī)所需功能。以此為基礎(chǔ)，從兩方面展開開孔設(shè)備的設(shè)計(jì)研制工作：1524型管道專用開孔刀具的設(shè)計(jì)以及1219型開孔機(jī)主機(jī)的設(shè)計(jì)。對(duì)于開孔

3、刀具，以X80高強(qiáng)度管線鋼為工件材料，管道最大直徑1524mm，結(jié)合大口徑流體鋼管不停輸開孔過程中的切削參數(shù)要求，選用高速鋼M48為刀片材料。根據(jù)金屬切削原理，設(shè)計(jì)了合理的刀體、刀片幾何形狀，并分析了刀片與刀體的焊接工藝，采用“三體一膏”銀釬焊方法實(shí)現(xiàn)刀片與刀體的連接。
　　其次，對(duì)開孔機(jī)進(jìn)行詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、控制機(jī)構(gòu)、開孔機(jī)進(jìn)尺狀態(tài)顯示系統(tǒng)、管道內(nèi)壓平衡系統(tǒng)等展開設(shè)計(jì)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用三根長(zhǎng)筒軸組成的差速軸系傳遞

4、運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力，采用兩臺(tái)液壓馬達(dá)為系統(tǒng)動(dòng)力，系統(tǒng)通過液壓閥手動(dòng)控制。針對(duì)現(xiàn)階段管道建設(shè)大口徑、高壓力的特點(diǎn)，設(shè)置壓力平衡裝置，充分利用高壓管輸介質(zhì)的壓力，減小工作過程中管道壓力對(duì)開孔機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用的大載荷，提高產(chǎn)品使用效率。
　　然后基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，使用Solidworks建立了開孔機(jī)與開孔刀具零件的三維模型，并進(jìn)行虛擬裝配與配合間隙檢查。使用Simulation進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析，校核運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。
　　最