纪延涛
中石化胜利油建工程有限公司 247073
摘要：管道带压封堵施工风险高，一些重点难点工程开工前应通过全工况平台及实验室模拟施工采集技术要点数据，从而真实反映实际施工系统的各部分相互影响，验证施工可靠性，保证管线施工安全。设计建造一套管道带压封堵全工况模拟试验平台，为带压封堵管道施工提供技术支持和安全保障。
关键词:带压封堵 全工况 模拟试验
随着油气管道铺设量的逐年增加，管道运行的安全问题越来越突出，管道泄漏事故呈逐年增加的趋势，存在较大安全隐患。带压封堵技术在油气管道在役维修领域的应用越来越广泛, 由于该技术的高风险性, 一些高风险工程开工前，需要在工况模拟试验平台对在役焊接、设备、技术等进行验证。设计建造试验平台，平台总体功能实现气态和液态介质下的高压力状态时的带压开孔、带压封堵作业模拟，系统实现远程集中监视控制、作业现场可视化监控。
1试验平台总体方案设计
管道工况模拟平台能够实现输气、输油管道同等运行压力下的带压开孔、封堵试验。通过数据传输、采集、监控系统，能够实时调节管道流量和压力，并由PLC控制，在工控机界面形象、友好显示。模拟平台由液路模拟系统和气路模拟系统组成，分别模拟输油和输气管道，系统实现远程集中监视控制、作业现场可视化监控；主要设备包括多级离心泵、高压柱塞泵、空压机、增压机、流量计、电动调节阀及各种阀门，还有自动控制系统、视频监控系统以及应急安全系统。
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图1-1 工况模拟试验平台组成
2建立压力管道工况模拟系统
（1）压力管道工况模拟系统实现气、液管道运行压力下的带压开孔、封堵试验。通过数据传输、采集、监控系统，实时调节管道流量和压力，并由PLC监控。适用管径DN200～1000；模拟工况压力≦10MPa。
（2）压力管道工况模拟系统液路工艺流程能够模拟液体不停输带压开孔、封堵工况。调整电动调节阀，直至达到试验压力并稳定。
（3）压力管道工况模拟系统气路工艺流程能够模拟气体不停输带压开孔、封堵工况。通过电动调节阀调节流量和压力，直至达到试验压力并稳定。
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图2-1液路系统试验流程图
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图2-2 气路系统试验流程图
3液压动力系统设计
（1）带压开孔封堵试验动力装置采用全液压设计，主要由液压泵站和液压控制系统组成。由于开孔切削过程属于不连续切削，刀盘瞬间冲击较大，为了避免切削马达堵转，在切削马达液压回路上加装背压装置。
（2）开孔、封堵设备接入液压动力系统，监控要素包括压力、流量、温度等，通过传感器采集数据，传至中心监控系统实时监控和处理。
4不停输带压开孔封堵试验系统设计
（1）封堵作业时封堵油缸接入液压动力系统；封堵油缸行程位移、压力、流量、温度监控，通过传感器采集数据，并进行工作参数的实时监控和处理。封堵油缸工作压力、流量、温度监控传感器安装在动力系统上，封堵油缸位移监控磁致传感器安装在封堵油缸内，传感器采集的数据信号传至中心控制室。
（2）完成DN400新型带压封堵设备研制及试验。与液压动力单元构成不停输带压封堵试验系统。新型塞式封堵头在原封堵头的结构基础上，增设扫屑装置，配套线性密封封堵皮碗，有效降低施工安全风险。
（3）封堵作业时封堵油缸接入液压动力系统；封堵油缸行程位移、压力、流量、温度监控，通过传感器采集数据，并进行工作参数的实时监控和处理。封堵油缸工作压力、流量、温度监控传感器安装在动力系统上，封堵油缸位移监控磁致传感器安装在封堵油缸内，传感器采集的数据信号传至中心控制室。
5中心监控系统设计
压力管道工况模拟系统自动控制主要包括液路自动控制系统、气路自动控制系统、数据采集处理、远程控制等几部分。液路自动控制系统和气路自动控制系统分别与液路模拟系统、气路模拟系统的压力变送器、温度变送器和流量计连接，实现压力、温度、流量数据的实时显示，并控制电动调节阀开度；监控系统，包括管道内视频监控系统和现场监控系统，试压管段上设置管道内视频监控，由高清摄像机、高清摄像头、LED光源、特种高压视窗组成，现场监控系统由高清摄像机、高清摄像头和显示器组成。
6结论
模拟试验平台能够对开孔设备技术参数、系统压力及封堵设备密封性能进行测试，采集技术要点数据，完成带压开孔、封堵设备动、静态工作参数实时检测。依托管道工况模拟试验平台，结合具体开展的工程实例，对带压封堵施工现场工艺进行模拟试验，为工程项目的顺利施工提供可靠的技术支撑。
注：纪延涛，男，1971年6月，现工作于中石化胜利油建工程有限公司