李超 周新山 陳星瑋

國家管網(wǎng)集團西氣東輸公司山西輸氣分公司

摘要：為克服山區管道搶修物資運輸通過(guò)原普通貨運索道重量大、架設周期長(cháng)和全外委等困難，提出架設簡(jiǎn)易輕質(zhì)快速索道，以降低索道架設難度，提高索道架設速度，實(shí)現完全自主快速架設和快速穩定運輸。經(jīng)實(shí)際應用，表明該索道可以顯著(zhù)提高維搶修作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：山區管道；應急搶修；索道

山區管道發(fā)生天然氣泄漏事故時(shí)，因管段位于環(huán)境惡劣、地形復雜、山體斜坡等地帶，所采取的搶修進(jìn)場(chǎng)方式多為貨運索道、林業(yè)索道和纜索起重機等三類(lèi)運輸方式，但架設周期長(cháng)、架設難度高。為攻克山區特殊地段搶修車(chē)輛無(wú)法到達，搶修設備和管材運達事故現場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)難題，克服原普通貨運索道重量大、架設周期長(cháng)和全外委等困難，提出一種簡(jiǎn)易輕質(zhì)快速索道架設方式。通過(guò)對索道設備材質(zhì)、總體結構及安裝方式等進(jìn)行優(yōu)化，降低了安裝難度，提高了安裝速度，實(shí)現完全自主快速架設和快速穩定運輸，有效提高了山區管道維搶修作業(yè)效率。

1  索道設備優(yōu)化措施

1.1  門(mén)架材質(zhì)

普通貨運索道門(mén)架較重，門(mén)架支腿和門(mén)頭采用Φ159 mm×8 mm的無(wú)縫鋼管，每根鋼管長(cháng)2 m、重約72.5 kg，1副6米高門(mén)架重約507.5 kg。單個(gè)組件人工搬運上山需3至4人，耗時(shí)約8小時(shí)。

采用鈦合金鋼制作索道門(mén)架，其密度4.51 g/m3，質(zhì)量?jì)H為普通鋼的60%，強度/密度遠高于其他金屬結構材料。優(yōu)化后的輕質(zhì)快速索道門(mén)架支腿采用Φ159 mm×4 mm的鈦合金管，每根管長(cháng)2 m、重約15 kg，門(mén)頭重量約45 kg，1副6米高門(mén)架重約125 kg。單個(gè)組件由1至2人可輕松搬運上山，耗時(shí)僅0.5小時(shí)。

1.2  牽引機

卷?yè)P機是普通貨運索道拖動(dòng)牽引繩及張緊承載索的主要設備。貨索配有2臺JM5型卷?yè)P機，額定載荷50 kN，速度15 m/min。卷?yè)P機用Φ15.5 mm鋼絲繩圍繞卷?yè)P機地錨基礎，穿過(guò)卷?yè)P機底座后面兩孔繞三圈，再把兩頭繞至基礎后面卡緊，或是把兩個(gè)繩頭分別穿過(guò)底座孔與所穿繩索用3個(gè)15 mm卡頭卡緊。卷?yè)P機封好以后，調好位置，接通電源試轉。2臺卷?yè)P機由6人、7小時(shí)完成安裝。

優(yōu)化輕質(zhì)快速索道采用雙卷筒電動(dòng)牽引機，由配電箱、22 kW電動(dòng)機、汽車(chē)后橋、變速箱和雙卷筒繞線(xiàn)盤(pán)組成，轉速可調，最大轉速為100 m/min，手動(dòng)遙控雙操作模式，提高設備運行可靠性和操作人員安全系數。1臺牽引機即可實(shí)現承載索和牽引繩的展放。1臺牽引機由4人、1小時(shí)內完成安裝。

1.3  牽引繩

針對輕質(zhì)快速索道牽引繩使用頻率低的特點(diǎn)，將傳統鋼絲牽引繩和纜風(fēng)繩同時(shí)優(yōu)化為Φ18 mm的高強滌綸纖維電力牽引繩。根據抗拉強度檢測報告，其破斷拉力可達100 kN，延伸度、極限工作延伸率<2%，破斷延伸率<12%。高強滌綸纖維是高分子聚乙烯纖維，強度高，質(zhì)量輕（同直徑同強度質(zhì)量不到鋼纜的七分之一），低延伸，抗彎曲疲勞、抗腐蝕、抗紫外線(xiàn)、不吸水等，在山坡上可人工拖拽展放，大大提高了牽引繩展放效率，使操作更快速安全，提高了繩索的耐用性，保證牽引運輸安全可靠。牽引繩展放較普通貨運索道縮短4小時(shí)。

2  索道安裝優(yōu)化措施

2.1  門(mén)架安裝

普通貨運索道門(mén)架采用先立小抱桿，以抱桿掛上倒鏈再起吊門(mén)架方式安裝。抱桿選用Φ108 mm無(wú)縫鋼管、高度8 m，倒鏈用3T 、長(cháng)6 m。安裝過(guò)程非常繁瑣復雜。主要步驟：先把抱桿抬放到索道中心線(xiàn)上，抱桿上端掛好3T倒鏈，栓好4根纜風(fēng)繩。需要4人抬抱桿，每組2人需4人拉下山方向2根纜風(fēng)繩，4人拉上山方向2根纜風(fēng)繩，上面拉繩、下面放繩，直至抱桿直立。過(guò)程中需人工在纜風(fēng)繩上用3個(gè)15 mm卡頭卡緊繩套，把倒鏈掛在繩套上。收緊倒鏈，立起門(mén)架。安裝1副門(mén)架需要12人，耗時(shí)6小時(shí)。

簡(jiǎn)化后的輕質(zhì)快速索道門(mén)架，由于質(zhì)量較輕，6～8人可將其直接立起，省去先立抱桿和倒鏈立門(mén)架的時(shí)間；原纜風(fēng)繩用手動(dòng)倒鏈緊固，優(yōu)化后纜風(fēng)繩用專(zhuān)用的快速緊線(xiàn)器緊固，縮短了纜風(fēng)繩緊固時(shí)間，提高了作業(yè)速度。

2.2  鞍座安裝

將鞍座雙輪飛機頭優(yōu)化為單輪飛機頭，同時(shí)增加鞍座固定器將鞍座固定在門(mén)架橫梁上，防止鞍座滑落。優(yōu)化前，門(mén)架架立之后，需特種作業(yè)人員利用云梯到門(mén)架頂部人工安裝鞍座。優(yōu)化后，門(mén)架立起之前就利用鞍座固定器將鞍座提前安裝到門(mén)架橫梁上方，通過(guò)固定器上的定滑輪，用繩索吊裝承載索和牽引繩到鞍座相應的卡槽，較普通索道減少鞍座安裝工序，既節省安裝時(shí)間又減少高處作業(yè)，消除安裝人員高處作業(yè)風(fēng)險。

2.3  承載索張緊

普通貨運索道承載索張緊，由固定于錨點(diǎn)的5門(mén)定滑輪與另一連接承載索的5門(mén)動(dòng)滑輪，用Φ15.5 mm的鋼絲繩以單頭順穿法形成的滑輪組，活頭纏繞于5T卷?yè)P機滾筒上，卷?yè)P機開(kāi)動(dòng)、纏卷鋼絲繩、收緊滑輪組的連接繩而張緊承載索，承載索展放需要7小時(shí)。

輕質(zhì)快速索道承載索的張緊（圖 1），通過(guò)計算承載索張緊力，改進(jìn)后的索道承載索兩頭均固定在錨固基礎上，一端用15T“U”型環(huán)固定在臨時(shí)地錨上，另一端固定在下站錨固基礎上，用5T倒鏈張緊后用卡頭固定。 優(yōu)化后較普通貨運索道減少承載索張緊卷?yè)P機及5門(mén)動(dòng)滑輪組，承載索展放僅需1小時(shí)，提高了展放效率。

圖 1 輕質(zhì)快速索道承載索的張緊

3  優(yōu)化效果

通過(guò)對索道結構材質(zhì)和架設方式的優(yōu)化，門(mén)架總重量由544 kg降為110 kg，進(jìn)場(chǎng)、牽引繩展放、牽引機安裝、鞍座安裝、承載索張緊所需時(shí)間大幅減少。如原貨運索道由專(zhuān)業(yè)外委單位架設需46小時(shí)，改良后的簡(jiǎn)易輕質(zhì)索道經(jīng)西氣東輸某分公司自主架設完成僅用8小時(shí)（圖 2），顯著(zhù)提高了作業(yè)效率。

圖 2 優(yōu)化輕質(zhì)快速索道架設耗時(shí)

作者簡(jiǎn)介：李超，1985年生，2007年畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師，現主要從事天然氣長(cháng)輸管道方面的工作。聯(lián)系方式：18603518825，lichao02@pipechina.com。