管內帶壓封堵器的原理
工業是經濟發展的支柱,而石油是工業的血液。隨著國家工業、工程項目數量的逐年增加,石油和天燃氣的需求也一直呈現上升態勢,對石油和天燃氣需求量越來越大。因管道傳輸要比其它運輸方式具有成本低、穩定性高等優點,管道傳輸成了國內主要的運輸方式之一,對管道網絡AN全管理和技術革新的要求越來越強烈。
目前,對現役油氣管道的維護維修技術,主要是有帶壓開孔、帶壓封堵、帶壓切割及管內高壓封堵技術。帶壓開孔封堵技術是指在密閉的狀態下,以機械冷切削方式在運行的管道上加工出圓形孔,通過管道兩端的圓形孔和閘板閥的配合進行封堵作業,作業過程中需要機械冷切割機對封堵完管段或閥門段進行切割和更換。更換完畢后,依照先低壓和高壓的順序進行依次解開封堵,接下來使用蒙板將三通封閉,完成封堵作業。
帶壓開孔技術則是當在役管道需要加裝支線時,采用管道帶壓開孔機進行開孔施工,閥門及三通共同配合,做到在不影響管線的正常輸送的條件下新增支線的一種開孔技術。
總體上講,帶壓開孔與帶壓封堵技術均為利用機械冷切削方式實現對管道的一種開孔工程方式。
而管內高壓封堵技術則是一種新型的封堵技術。封堵器從清管器發射端進入管道內部,隨著運輸介質的推動,到欲封堵管段時,實施封堵作業的技術。相比廣泛運用的帶壓開孔技術,新型的管內智能封堵技術有著非常明顯的優勢。封堵器的開孔作業模式,縮小了施工的規模,降低了封堵作業本身對管道的二次傷害。工藝簡單,損小減小,并且拓展了其在不受地質條件影響的應用領域和市場前景。
管內智能封堵系統由封堵機械機構、應急處理系統、通信與控制系統、微型液壓系統構成。
通過低頻電磁信號的發射和接收,能夠控制在管道內的封堵設備進行尾桿導向及內脹封堵動作,通過設備自帶的流量計可以檢測本次封堵是否成功。其主要工作原理如下:
由清管器發球端進入管道,控制模塊及上位機置于被封堵管產方,通過無線通信的方式進行控制;此時管內的封堵器運行至需要封堵的管段,管外設備發射指令,管內設備通過調制解調后得到相應的指令碼進行微型泵站啟動加壓、液壓缸動作、封堵的三級加壓等。而管道內設備要相應地反饋微型泵站狀態,液壓缸展開狀態,封堵加壓狀態以及封堵流量變化等數據。這些數據將決定是否進行下一步的閥門及管段更換和管道切割等施工作業。
總之,目前國內用于輸送石油天燃氣的管道鋪設長度逐年增加,對于油氣輸送管道的維護維修需求量越來越大。管內智能封堵技術相比傳統的封堵技術,在工程量,成本上擁有明顯的優勢。為了實現管道內工作環境的無線通信控制要求,在管內智能封堵器中,通信與控制系統是核心技術。
它是采用一種基于低頻電磁波的雙向通信方法,地面控制單位發射帶有碼元信息的低頻電磁波,管內作業單元接收到此電磁波,通過濾波、放大、解調得到相應的碼元,實際上筆者認為就是利用一種低頻的載波形式,并且完成調制解調的過程。從而根據碼元判斷所需要進行的各項操作。并在作業的不同階段發送代表工作狀態的電磁波到地面控制單元。
通過建立穩定的雙向通信通道,完成地面控制器與管內作業單元的同步工作,完成對管內智能封堵器的控制,保理論上封堵作業順利進行。