海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置的制造方法

本发明涉及一种海洋工程领域油气输送管道发生泄漏时用的堵漏装置，特别是涉及一种油气危险区域高压工艺管道不停输工况下的液压快速堵漏装置及其堵漏方法。

背景技术：
海上油气田开发中，油气井采出液、合格原油、伴生气等带压油气介质广泛采用管道的方式进行输送，由于管道本身制造工艺的缺陷及输送流体时介质腐蚀等因素，导致管道难免会发生各种形式的泄漏，由此引发油气资源浪费、海水污染、火灾和爆炸、关井停产、甚至危及平台有限区域内人身安全等一系列问题和严重后果。带压油气输送管道，尤其是平台特殊工况下的高压工艺管道快速堵漏是海上油气管输作业安全运行的重要保障，同时由于高压不停输堵漏所产生的成本不仅包括堵漏装置及人力和物力费用，而且还包含堵漏作业过程中泄漏油气的成本，由此利用海上平台有限资源对快速堵漏技术进行研究将具有重要意义。带压快速堵漏的方式和途径有多种，目前国内外常用的快速堵漏技术可以归纳为：1)钢带捆扎技术，其产品定型无需预制，对泄漏区域管线的现场应变能力较强，但仅靠钢带拉紧所产生的作用力难以满足高压工艺管道的流体输送要求；2)低压粘补技术，同样只适用于较低压力工况的堵漏，并且现有的各种胶粘剂均不易直接进行带压粘补，而需要一种导流装置来实现带压粘补，现场操作不方便；3)注剂式技术，如环氧树脂等，可用于压力大于2MPa的油气泄漏，但易对工艺管道的管体产生冲击破坏，且注剂设备本身复杂庞大，现场材料制作和操作工艺复杂，不利于海上平台管道的快速堵漏；4)堵焊技术，在工艺管道的泄漏点处先采用打木塞的方式进行前期堵漏，再采用电焊进行修补，虽然可以实现堵漏，但是施工不方便，堵漏时间较长，且施焊方式本身并不适用于海上平台油气危险区域的堵漏作业。综上所述，现有的快速堵漏技术在海上平台特定场合施工中存在诸多的问题，一部分快速堵漏技术是由于技术本身适用范围的限制，限制了在油气危险区域和高压工艺管道上的推广应用，另一部分快速堵漏技术是由于堵漏工艺复杂且速度慢，达不到快速堵漏的要求。为此依托现有可行性技术的基础上，从施工成本、平台有限资源利用、作业时间和劳动强度、危险区域作业要求等多方面加以考虑，设计出适用高压工艺管道泄露的快速堵漏装置。

技术实现要素：
为了克服现有带压油气输送管道快速堵漏技术存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种适合海上平台高压工艺管道泄漏用的液压模式快速堵漏装置。该液压快速堵漏装置采用金属垫片和○型环双重密封技术，并依据液压轴向和周向推进系统实现高压工艺管道的快速夹紧和堵漏，具备操作简便、施工成本低、堵漏时间短、作业强度低等特点，尤其适用于海上平台油气危险区域下高压工艺管道不停输作业的快速堵漏要求。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，主要由推进夹紧器、液压轴向推进系统、垫片密封器、液压周向推进系统和堵漏器几部分组成。堵漏作业中，推进夹紧器通过上下卡瓦、螺旋轴和球形垫片快速夹紧于高压工艺管道泄漏点的一侧，然后垫片密封器和堵漏器通过液压周向推进系统快速夹紧高压工艺管道，并经垫片密封器的锁紧体实现锁紧，同时维持液压周向推进系统的推力，依靠液压轴向推进系统将堵漏器和垫片密封器轴向推进，直至○型环的几何中心与泄漏点的中心近似重合，然后快速旋紧堵漏器的各夹紧螺柱，依靠堵漏本体所传递的夹紧压力，○型环产生变形并与高压工艺管道外环面形成○型环密封，接着旋紧垫片密封器的调节螺柱，依靠调节环和推进环所传递的推力，金属垫片轴向移动并逐步与高压工艺管道贴合后产生变形，形成金属垫片密封，达到止住流体继续泄漏的目的。推进夹紧器采用上下剖分式卡瓦结构和滑动螺旋传动，作为液压轴向推进系统液压缸沿轴向推进的支点，它包括上下卡瓦、转动轮、螺旋轴、球形垫片和左支座。转动轮采用轮辐式结构，用来实现螺旋轴的快速螺旋传动，它由转动手柄和转动手轮组成，通体镀铬处理，柱形转动手柄通过其下端的螺纹与转动手轮的轮缘进行联接，转动手轮的轮缘采用圆形截面的环体，并通过沿圆周方向均匀布置的轮辐与轮毂进行联接，轮毂采用厚壁筒结构，中间设置方形通孔，与贯穿其中的螺旋轴方径接头过盈配合进行联接。螺旋轴用来传递动力，并通过传力轴的轴向运动实现上下卡瓦的快速夹紧，它由方径接头、传力轴、球面轴颈和轴头组成，其材质选用中碳结构钢且整体调质处理，方径接头位于螺旋轴的最上端，主体采用方体构造，其下连接的传力轴是螺旋轴的主体；传力轴通过梯形螺纹实现滑动螺旋传动和上下卡瓦夹紧后的自锁，其下端设置有卸载槽实现传力轴和球面轴颈间的连接，卸载槽用来减轻由于传力轴和球面轴颈端面变化引发的应力集中现象；球面轴颈采用半球体构造，其球心位于螺旋轴的轴线上，用于及时调整上下卡瓦结合面不平行时引发的偏心现象，球面轴颈上端面的直径小于传力轴梯形螺纹的公称直径而其下端面的直径则等于轴头外环面的直径。上下卡瓦均采用两头宽中间窄的半圆形筒体结构，并通过螺旋轴实现推进夹紧器与高压工艺管道间的快速夹紧，上下卡瓦通体喷漆处理。上卡瓦的左端布置有三个等间距排列的销轴套，销轴套中间设有与销轴配合的孔眼；下卡瓦的左端设置两个等间距分布的销轴套，并与上卡瓦的销轴套依次交错排列，下卡瓦销轴套中间加工有与上卡瓦销轴套等径的孔眼。上下卡瓦的销轴套与卡瓦本体结合的部位均焊接有补强板进行加强，销轴分别与上卡瓦销轴套和下卡瓦销轴套的孔眼配合，其轴端配置开口销进行固定，从而实现上卡瓦和下卡瓦间的铰接。上卡瓦的右端设有水平布置的上卡板，上卡板中部辅以柱形凸台加强其强度和刚度，同时上卡板和凸台的中央部位加工有与传力轴相匹配的梯形螺纹孔；下卡瓦的右端水平布置有与上卡板同样大小的下卡板，下卡板的中部加工有拱形槽，拱形槽的槽宽大于传力轴的外径，拱形槽的四周沿圆周方向均匀布置有三个螺钉孔。左支座均匀分布于上下卡瓦的外环面，共分三组，其中一组位于上卡瓦的正上方，每组左支座均含有两个单体的左支托，每个左支托的规格尺寸相同，且其宽度均等于上下卡瓦筒体中部的轴向长度，每个左支托中间的开孔直径均相等，并分别与各左销轴配合而实现上下卡瓦与液压轴向推进系统各液压缸间的联接。球形垫片采用柱形铜板，其中部设有与下卡板同样大小的拱形槽，而其下端布置有精密研磨的球面，并与球面轴颈配合；同时球形垫片拱形槽的四周设置有与下卡板螺钉孔相匹配的变截面圆形孔眼，并通过螺钉实现球形垫片在下卡瓦上的定位。推进夹紧器的作业流程为，下卡瓦绕过高压工艺管道后盖好上卡瓦，通过转动轮旋紧螺旋轴的传力轴将推进夹紧器快速夹紧于高压工艺管道泄漏点的一侧，同时通过螺旋轴球面轴颈与球形垫片间的球面配合及时调整上下卡瓦结合面之间产生的偏心。海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置包含两套独立的液压推进系统，即液压轴向推进系统和液压周向推进系统，用来提供动力，实现高压工艺管道的快速夹紧，以缩短堵漏时间并降低作业强度。液压轴向推进系统通过左支座和右支座实现推进夹紧器和垫片密封器间的联接，并完成垫片密封器和堵漏器的轴向推进和定位，液压轴向推进系统采用沿高压工艺管道圆周方向均匀分布的三个独立液压缸，各液压缸轴向布置；而液压周向推进系统通过上支架实现垫片密封器和堵漏器前后两分体部件的合拢，并完成垫片密封器和堵漏器与高压工艺管道的快速夹紧，液压周向推进系统包括两个独立的液压缸，分别径向布置于堵漏器的两侧。所有独立液压缸的液压油均通过主油泵和多路换向阀统一供给和分配，分别实现轴向推进和周向推进两个功能，以及液压轴向推进系统的自动同步轴向推进和液压周向推进系统的自动同步周向推进。所有独立的液压缸均采用活塞式油缸，通过两端进出液压油口的通油或回油实现双向运动，液压轴向推进系统液压缸的缸筒通过右销轴与垫片密封器进行固定，其液压缸的活塞杆通过左销轴与推进夹紧器进行锚定，而液压周向推进系统的液压缸则通过上销轴与堵漏器锚定在一起，左销轴与上销轴的轴端均配置有开口销加以固定，而右销轴的轴端加工有螺纹盲孔并配置圆柱头螺钉进行固定。垫片密封器依据变截面的阶梯回转体及锲形自锁结构...