超长大直径供热管道清扫及安装技术研究

摘""要：充分利用热电联产的供热优势，因地制宜发展长距离输送高温水热网具有重要意义。依托某供热管网工程，针对供热管道清扫难题，研发了清扫装置和清扫作业自行式机器人，实现了管道的自动化高效清扫；针对供热管道架设存在人工调节效率低、难度大、工程量大、作业成本高等难题，研发了供热管道架设移动式机器人，达到了简化管道架设作业过程、提高作业效率和架设精度的目的。

关键词：供热管道；清扫；安装；直埋敷设

Research"on"Cleaning"and"Installation"Technology"of"Super-Long"and"Large-Diameter"Heating"Pipelines

WU"Tiehai1，2

1，2.China"Railway"Third"Bureau"Group"Investment"Co.，"Ltd.，"Taiyuan，"Shanxi"Province，"030001"China

Abstract："It"is"of"great"significance"to"make"full"use"of"the"heating"advantages"of"cogeneration"and"develop"long-distance"high-temperature"water"and"heat"transmission"network"according"to"local"conditions."Relying"on"a"heating"pipeline"network"project，"aiming"at"the"problem"of"heating"pipeline"cleaning，"a"cleaning"device"and"self-propelled"robot"have"been"developed"to"address"the"difficulty"of"cleaning"heating"pipelines，"realizing"the"automatic"and"efficient"cleaning"of"the"pipeline;"Aiming"at"the"difficulties"of"low"manual"adjustment"efficiency，"high"difficulty，"large"quantities"and"high"operation"cost"in"the"erection"of"heat"supply"pipeline，"a"mobile"robot"for"the"erection"of"heat"supply"pipeline"is"developed，"achieving"the"goal"of"simplifying"the"operation"process"of"pipeline"erection"and"improving"the"operation"efficiency"and"erection"accuracy.

Key"Words："Heating"pipeline;"Cleaning;"Installation;"Directly"burying

在传统的长输管网施工中，敷设方式一般有3种形式：架空敷设、地下管沟敷设、直埋敷设。直埋敷设与地下管沟敷设相比，具有造价低、施工周期短、热损失小、运行经济的特点[1-3]。直埋敷设比架空敷设投资高，但不影响城市景观，对城市交通的影响相对较小，有利于城市规划[4]。同时，直埋敷设方式也存在埋地管道腐蚀性较强、检查和维修困难、在车行道处有时需特别处理以承受大的荷载、带隔热层的管道很难保持其良好的隔热功能等缺点[5-8]。本文依托托克托电厂至呼和浩特市长输供热管网工程，开展了超长大直径供热管道智能化高效清扫技术和精确安装技术研究，预期为同类工程提供技术支持和经验借鉴。

1"工程概况

托克托电厂至呼和浩特市长输供热管网工程全线敷设供热管网104.9"km，设计供热能力为9100万m²，主干线敷设两供两回4×DN1600预制直埋保温管，管道材质为Q355B螺旋焊管。长输管网压力管道属于GB2类，设计压力为2.5"MPa，设计流量为3"9542"t/h，一级网管道设计温度为130"℃/35"℃，供水采用灌注式发泡的预制直埋保温管，回水采用缠绕式预制直埋保温管。

2"超长大直径供热管道的高效清扫技术

该技术基于如图1所示的清扫装置。该清扫装置主要包括支撑架、清扫单元等部件。该清扫装置通过旋转电机的电机轴转动带动转盘转动，继而转盘带动支撑杆做圆周运动，支撑杆带动毛刷对管道内壁进行清扫，实现了施工现场管道的快速吸尘清扫；通过挡板和轨迹环达到对外罩的开口槽的开合，避免开口槽开口朝下时石子掉落，外罩内截留下来的石子做无规则运动，可以对管道内壁上的结土进行搅碎，便于通过管道滤网。

具体使用时，清扫工作人员将绳子的一端系在牵引环上，再把管道清扫装置放在管道的一端，使支撑架支在管道内壁上，绳子的另一端从管道的另一端出来，通过清扫工作人员拉动绳子带动管道清扫装置，支撑架上的滚轮沿着管道行驶。开启旋转电机，电机轴转动带动转盘转动，继而带动支撑杆以电机轴的轴心做圆周运动，支撑带动毛刷做圆周运动，实现了管道的高效清扫。

如图2所示，清扫作业自行式机器人主要包括框架部件、驱动管、和支架等部件，具有在供热管道内部往复行走清理管道的优点。在对供热管道进行清理时，首先，将清理机器人的行走架所在的一端放置进供热管道内，使行走轮支撑在供热管道的内壁上；其次，启动驱动电机，通过驱动组件带动驱动齿轮转动，侧支撑臂端部的环形刷被夹持在侧支撑臂与供热管道内壁之间，并跟随侧支撑臂沿供热管道内壁位移，即可对供热管道内壁上的轻质杂质进行擦除。当需要对擦除的杂质清出管道时，启动外部抽吸设备，使直吸口周围形成负压，从而实现对篷布上下落的杂质的抽吸清理效果。

3"超长大直径供热管道的精确安装技术

该技术基于如图3所示的机器人装置。该机器人装置主要包括车架、承载平台、横移机构、升降机构和管道夹具等。承载平台设置在车架上，横移机构在沟渠宽度方向可以移动地设置在车架上，升降机构可以升降地设置在横移机构上，管道夹具安装在升降机构上，在对应管道的两端均设置一个管道夹具。

在架设管道的施工过程中，（1）利用吊车将待铺设的管道吊放至承载平台上，通过车架在沟渠上位移，可以在前后方向将管道调整至预定的安装位置上；（2）启动夹板驱动机构，使管道夹具内的弧形夹板位于支座上的最低位置，此时，管道夹具的顶端形成管道入口；（3）通过控制横移机构及升降机构，使管道夹具由下至上的套设到待铺设管道底部，并将待铺设管道抬起；（4）通过控制横移机构将被管道夹具抬起的管道移出承载平台，用控制升降机构将管道下放至沟渠内；（5）通过控制夹板驱动机构，使弧形夹板在支座上沿圆弧轨迹向上运动，当弧形夹板在支座上运动至最高位置时，管道夹具的底部形成管道出口，此时，可经通过升降机构将管道夹具上升，使管道夹具脱离管道。下放管道的过程中，可以通过控制横移机构调整管道在沟渠宽度方向上的位置，也可以利用车架的前进和后退调整管道在沟渠长度方向上的位置，以达到便于调整管道位置及精确安装管道的效果。图4为长输供热管网敷设后的现场效果图。

4"结语

本文研发了适用于供热管道清扫装置和清扫作业自行式机器人，实现了管道的自动化高效清扫；研发了供热管道架设移动式机器人，简化了管道架设作业过程，提高了作业效率和架设精度。

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