便携式法兰错位调整器的研制与应用

任刚 郭依宝 张利辉 何文贵

国家管网集团北京管道有限公司维抢修分公司 北京 102101

目前，各输气站场每年更换阀门、拆装流量计、阻火器等冷工作业较多。针对常规的更换方法存在的效率低、安全性差、分离后法兰片错位、劳动强度大等问题，研制一种便携式法兰错位调整器。主要介绍了把常规更换方法改变成法兰调整器进行更换操作的方法，通过在施工现场的反复使用验证，可有效解决常规方法在冷工作业中存在的弊端，提升作业质量和效率，保障施工作业安全[1-3]。

随着管道里程规模的不断扩大，以及场站数量逐渐增多，管线法兰连接作为非常普遍的一种形式，得到广泛应用。随着管道运行时间增加，管道连接各种密封件老化严重，因此经常需要更换密封垫片或者加设临时隔离盲板。针对这种情况专门研制了一种便携式法兰错位调整装置，采用这种装置进行更换密封垫片，安全系数高，操作简便，节省人力物力，明显缩短操作时间，提高工作效率，能创造较高经济效益。

1 普通方法存在的问题

在各输油气站场日常检维修更换阀门、拆装流量计、阻火器等冷工作业中，新建设站场易发生法兰“跑”“冒”“滴”“漏” 等问题，为了保证生产的顺利进行，防止环境污染和安全事故的发生，必须及时对密封垫片、阀门进行更换。常规的更换方法是利用撬杠撬开或用千斤顶顶开法兰片，把旧垫片取出，清理好法兰密封面，再把新垫片或阀门、隔离盲板装入法兰中，然后松开撬杠或千斤顶合上法兰片装好螺栓，如图1所示为用撬杠进行法兰拆除作业。但是操作中存在以下问题：1）由于顶开的管线产生应力、变形、挤压、膨胀等，使得法兰两端管线发生径向偏移无法对中，造成法兰螺丝孔不能回位；2）在高空及狭小空间进行法兰分离时，无法使用较长的发力工具，如果使用扁头撬杠、千斤顶等，效率低，受力不平稳，且存在一定的操作风险；3） 使用撬杠、千斤顶需要2个以上操作人员配合才能完成，费时费力、效率低[4-5]（见图1）。

图1 传统作业装置

2 装置结构及特点

针对上述存在的问题专门研制了一种便携式法兰调整装置，采用这种装置进行更换阀门、流量计、密封垫片，安全系数高、操作简便，节省人力物力，明显缩短操作时间，提高工作效率，能创造较高经济效益。 起初在进行法兰拆卸时，由于管线有不同的应力经常出现两法兰上下左右错位情况。以往都是使用撬棍、枕木、千斤顶进行人为的撬、顶、别等方法进行找正安装。这样不仅费工费力，而且存在安全隐患，无法达到好的效果。经过不断研究、探索最终自行设计、制造一种专门针对安装法兰错位设备。相比采用撬棍、千斤顶支撑进行调整更为安全、轻便、快捷、省力。在施工中不仅能够缩短施工时间更能提高工作效率。并能保障法兰在调整后进行水平安装。提高了设备使用的安全系数，又操作便捷应，在各场站阀室非常实用。

2.1 装置组成结构

便携式法兰调整器的结构[6]（见图2）。

图2 便携式法兰调整器组成部件

其中各个部件名称和作用为：①液压缸（压力表、分配器、千斤顶2个10t）；②液压管（2m）；③采用弹簧钢板经过机加工，作为液压千斤顶的底座；④底座部分采用弹簧钢板进行机加工打孔与液压千斤顶底座使用螺丝进行连接，可进行法兰孔距大小的调整；⑤由于法兰的孔径不同，采用异型钢机加工出2套六棱型法兰孔抓手；⑥中部也采用弹簧钢板进行机加工打孔，用来固定六棱型抓手防止错位；⑦采用2套10t的液压千斤顶，实现了同步进行上下左右的错位、偏差矫正。法兰错位调整器的液压部分可与法兰劈开器、螺母劈开器共同使用。该设备适用范围为：原有法兰直径（100～600mm），现加工3套（分为大中小规格）100～900mm（也用于各种规格型号的法兰）。

通过液压缸可为2个千斤顶提供液压，液压缸通过两路液压管线进行连接，各路管线均有开关阀门。液压千斤顶和法兰孔抓手通过特殊加工后的钢板进行连接，液压千斤顶通过机加工打孔的钢板进行规定，2块钢板均有加工孔，可进行法兰孔距的调整，以便于适用不同的作业场景。

2.2 装置特点

该装置利用法兰两端端面这一结构特点，可实现两法兰很好的对中找正，控制法兰错位，能够保证原法兰的同心度。便携式法兰调整器研制中关键问题在于，需要克服关键技术难关才可以保证法兰分离器在实际应用中发挥更多的效用。同时，也可以与法兰劈开器共同使用。 分离后法兰片错位现象控制因管线应力、变形、挤压、膨胀等，法兰分开后管线发生径向偏移无法对中，造成两法兰螺孔不能回位。该装置根据施工现场法兰外径相适应设计加工六棱形状固定爪，能够很好保证原法兰的同心度（见图3）。

图3 便携式法兰调整器使用示意图

同时，由于法兰片的直径不同、工作压力不同、法兰片螺栓孔距不同，在不同规格的法兰上使用导致法兰分离器的使用有一定局限性。该装置设计加工2种连接固定装置，实现与不同规格的法兰相适应使用。前期采用圆钢与工字钢结合制作了一个框架，采用千斤顶进行按压调整，由于圆钢与工字钢钢号低，材质达不到要求，仍然达不到调整需求。经过长时间不断探索、研究、改进，自行设计、制作出一种专门针对安装法兰错位设备。

采用弹簧钢板经过机加工，作为液压千斤顶的底座。由于法兰的孔径不同，采用异型钢机加工出2套六棱型法兰孔抓手。中部也采用弹簧钢板进行机加工打孔，用来固定六棱型抓手。并配备液压缸、液压管（压力表、分配器、千斤顶2个10t）广泛应用于输气站场、阀室，使用效果完全能够满足法兰错位的调整。

3 现场应用

为验证此装置的实际效果，在进行某站场流量计拆装作业时，使用该装置进行了管线连接位置的调整。通过2人配合使用，能够快速方便地将错位量进行调整，同样数量的流量计拆装作业，相比以往方法效率要提高1倍，同时大大降低了作业人员的劳动强度，得到了作业人员的一致好评。

使用便携式法兰调整器比以往采用撬棍、千斤顶支撑进行调整更为安全、轻便、快捷、省力，提高了设备使用的安全系数。图4为使用研制的便携式法兰调整器进行的法兰拆装作业。在施工中不仅能够缩短施工时间更能提高工作效率，并能保障法兰在调整后进行水平安装。

图4 便携式法兰调整器现场应用

4 结束语

便携式法兰错位调整器的研制成功取代了常规作业方法，解决了以往使用撬杠和千斤顶存在的诸多问题。此装置操作简单灵活、占用空间小，质量可靠，在保证工作效率的同时，大大增加了安全可靠性。同时，该装置结构简单，易于组装，可快速上手。该法兰错位调整器决了法兰片分离后错位、难回位问题。且可以在不同规格的法兰上使用，降低了劳动强度、省时省力、提高效率，体积小巧，重量轻，便于携带存放，值得推广应用。