油气管线防腐管运输设备设计研究

油气管线防腐管运输设备设计研究

安文哲

安徽省矿业机电装备有限责任公司235000

前言

石油和天然气在国民生活中必不可少，但是却只有少数地区才能出产石油和天然气。所以，油气进入城市，就一定需要强大的油气管线网络的铺建。西气东输，是一项惠民的大工程。但是，在铺建过程中，技术的缺陷和复杂的地况环境，会极大地影响施工进度。油气管道的防腐管通常由外涂保护层的钢管组成，直径约1.4米，动辄数吨重。根据施工的需要，有直管也有弯管。油气管道施工范围大，常遇到坡地、坑洼、泥泞的道路，普通运输车辆极易出现打滑现象，运输风险较大。且遇到这种状况时，需要多台设备同时工作，资源利用率极低，人力耗费巨大。所以，本文对油气管线防腐管运输设备进行改良，本设备适用于各种复杂路况，能够节约人力，增加销量，保障安全。

一、油气管线防腐管运输概述

（一）起重运输技术

近几年，我国在油气管线建设方面投资巨大，科研水平蒸蒸日上，配套管线施工装备也在不断改良。但我国土地面积广，西气东输的建设任务还很繁重，只有不断更新技术，才能解决现有的许多难题。坡地和复杂路况便是常见的难题，我们遇到这种情况时，传统的运输方法如下：

以上的几种方法大多需要用到挖掘机、爬犁和炮车等设备，不是单一设备可以完成的；同时，以上的方法多少需要清理现场，甚至破坏现场。虽然也可以完成管材的运输，但是需要耗费巨大的人力物力。

（二）液压传动技术

液压传动技术相比于传统机械传动更加先进，它基于帕斯卡原理，在充满液体的密闭空间里，液体的压强可以大小不变地向各方向传递。在18世纪末，英国人J.Bramah制作了第一个液压机。19世纪后期，又有人利用同样的原理发明了类似的系统，传递介质为水。20世纪，HeleShaw和HamsThoma改用油漆作为传递介质，这标志了液压传动技术正式登上工业舞台。

液压传动阀是传动技术的关键部分，其保证了传动系统的工作效率。电液压阀的诞生，也催生了一门新的学科——液压伺服技术。液压伺服技术将电控和液压技术结合，对液压控制技术进行了全新的探索。

将液压传动技术应用到工程机械中，使用液压助力系统，可以解决设备转向困难的问题。液压传动技术常见于挖掘机、装载机、起重机等。液压技术不断更新发展，元器件也在不断完善，现在很多工程机械都在采用液压技术。目前，约95%的工程机械都应用了液压传动技术。液压传动设备工作强度大、稳定性高、操控性强、维修方便。液压传动技术大幅地提升了设备的作业性能和安全性能。

二、防腐管运输设备总体方案设计

（一）功能分析

油气管线建设时，要考虑防腐管在坡地或复杂路面的运输问题。运输质量的高低和施工效率息息相关，运输成本的高低直接关系到整个经济效益。随着油气管线技术的更新，运输效率也在不断提高。目前，我们需要克服以下的问题：

（1）坡地容易打滑，无法安全稳定地通过；且坑洼、泥泞路段会伴有石头、土坡等大型障碍物，对设备的通过性要求较高。

（2）传统运输设备及人力消耗巨大，且对设备和人力的配合辅助要求较高，前期培训成本也相应增加。我们希望该设备具有单机作业能力，不需要多台设备同时作业，尽可能地降低人力成本。故而，我们的设备具有独立装卸防腐管的功能，且防腐管本身的自重大，对设备的工作能力也是一项考研。

（3）油气管道的直径应当匹配最大型设备，而不是单一匹配某一台设备的直径；且防腐管有直管和弯管，设备的夹持装置要同时应用于这两种不同的形状，才能正常运行。

（4）运管设备要区别于其他设备，不能只是固定某种工作模式，而是有一定的范围，操作灵便，从而脱离使用者对其他设备的依赖。

（二）设计要求

防腐管运输装置的外在承压变化大，持续工作要求不高，启停频繁，故而对装置的设计有其自己的特点，装置需要满足以下要求：

（1）几何尺寸要求。

防腐管的总体尺寸需要在合理范围内，运输尺寸也要在这个范围内。

（2）动力特性

设备运行时，各个构件必须要满足设备日常运行，保证设备的稳定和安全。

（3）构件强度

工作装置的运行过程中，各组件的承载能力不同，需要保证设备运行时，装置的强度和刚性达到标准。

（4）经济效益

设备的经济效益主要是指能耗、作业周期、机身自重、机器寿命、保养费用。

（5）其他

零件生产标准化，部件稳定耐用。

（三）设计思路

油气管道的主材质为刚，沥青图层，最大直径约1.4米，最小直径约0.8米，有直管和弯管两种形状。其中，弯管每30公分折弯0.5°。运输地段多为复杂地形和坡地。油气管道运输设备研究目的是节约成本，降低劳动强度，增加施工效率。本设备主要通过对液压换向阀的控制调整速度，通过液压缸和平面连杆机构的配合实现设备的装卸。

设备主要针对管材运输中的各种情况，根据对工作状况的分析，对防腐管设备的主要动作进行归纳：主臂伸缩、副臂升降、机械爪的收放、机械爪的开合、设备行走和其他辅助动作。运输工作的负载高，通过性难，所有的动作都会考虑全功率驱动。工作流程图如下：

三、小结

本文根据油气管运输设备的特点，总结了几种设备运行的工作状态；根据油气管工作状态，对防腐管运输设备总体方案设计进行了阐述；提出了方案的设计思路。

我国国民经济飞速发展，油气管线的建设革新非常重要，这是一项长久的惠民工程，极大地推动了油气管线建设的效率。随着技术的革新，我们需要不断改革，退出新品，才能解决管线建设过程中的运输问题。

参考文献

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[3]挖掘机液压系统常见故障及维护探讨[J].张松.中国石油和化工标准与质量.2017(14)

[4]一种新型欠驱动型并联机器人的运动学分析与仿真[J].颜文旭,宁金,孙强,于振中.河北科技大学学报.2017(02)