一种手动带压开孔器结构及工作原理

李天毅

摘要：在实际工程作业中，对水、原油、成品油、化工介质、天然气等多种介质的管线在进行的正常维修改造和突发事故的抢修时常用的开孔技术是带压开孔。带压开孔是一种安全、环保、经济、高效的在役管线维抢修技术，而开孔机则是在输油、输气等承压管道上带压不停输开孔的专用设备，该机可根据用户的不同需要，配备不同压力等级的阀门、联箱（法兰）及各种规格的刀具与附件，完成不同口径的开孔作业。

关键词：带压开孔;介质;开孔机

中图分类号：TH123

文献标识码：A

1 引言

在实际的管线输送过程中，管线运输多为液态和气态介质。随着时间的推移，管线面对着老化，意外损坏等风险。无论管线输送何种介质，除了按照一定的时间进行计划的维修和改造外，同时也避免不了突发性的抢修作业。我国对于管线维修的传统施工方法虽然比较成熟，但是都必须在管线停输，清空管线后才能进行，而且遇到其他紧急情况时必须采用一些临时性补救措施。所以传统的管线维修方式存在极大的安全隐患，也会产生一笔巨大的花销。综上所述，为了保障工业生产正常进行，节省管线运输的开销，保护自然环境免受污染的侵害，有必要设计、研制出专门用于油气管道的正常维护以及各种事故抢修用的不停输带压开孔机。不停输开孔机在保证管道正常运行情况下，对管道进行加接旁路、更换或加接阀门、更换管段等施工作业，避免因施工作业停输所造成的经济损失和对社会生产生活所造成的不良影响，消除带压作业的安全隐患。

带压开孔机是在输油、输气等承压管道上带压不停输开孔的专用设备。本身采用了采用机械切削开孔技术，适用于在运输任何介质的管线上进行开孔。

2 开孔机结构特点及主要部件

本开孔机主要由中心钻（件1）、筒刀（件2）、连接法兰盘（件3）、手动操作手轮（件4）、蜗轮蜗杆减速箱（件5）、主轴（件6）、主轴连接键（件7）、指示器（件8）、进给手轮（件9）、调节轮（件10）、防爆电机（件11）、防护罩（件12）组成。

机器采用人工手动开孔形式，开孔刀套切削，钻杆自动差动进给，开孔刀上的中心钻定心并带出切割后的料块，整个机器结构紧凑，小巧轻便，操作简单省力。

3 开孔机主要工作原理

带压开孔机主要由电机（或手动操作手轮）提供动力，通过蜗轮蜗杆减速箱减速，然后带动主轴及安装在主轴上的筒刀、中心钻旋转。同时转动进给手轮，通过梯形丝杠传动，带动主轴及安装在主轴上的筒刀、中心钻直线进给，从而完成对管道的开孔。具体开孔作业操作顺序如下：

1）转动进给手轮，主轴轴向位移至切削区域，同时将主轴连接键与蜗轮轮毂的键槽相配合;（启动电机或转动手动操作手轮）继续转动进给手轮，当钻头接触主管道时移动指示器直到与保护罩第一个环线重合，然后将指示器固定。

2）启动电机，通过蜗轮蜗杆带动主轴转动;同时转动进给手轮进给钻孔;钻孔结束后进给力将急剧减弱。指示器上的环形标识“螺纹切割”与保护罩边缘对齐。当达到该标记时进行螺纹切割。在螺纹切割结束时，主轴进给力大幅减少，缓慢旋转进给手轮，筒刀接触管壁。

3）以大约0.1转/分（30°/min）的速度沿顺时针方向缓慢转动进给手轮，进行开孔。在开孔过程中，应避免产生振动和噪音（可能导致刀具损坏）。当出现振动时，应通过进给手动反转退回筒刀。在正常切割过程中，应听到均匀的嘶嘶声。在切削通过管面1/3和2/3之后，应该每次反向转动进给手轮1～2圈，从凹槽中退出筒刀以便去除金属切屑。

4）当指示器环形标记线最顶部接近防护罩边缘时，应更加放慢速度，因为曲线管壁会造成筒刀不均匀的切割。当标记线边缘与保护罩边缘重合时，管段完全被切下，噪音消失;沿顺时针方向转动进给手轮，以便清理所开完的孔。

5）开完孔后，反向旋转进给手轮退回主轴，拆下刀具放进煤油或柴油中清洗，然后涂上防锈油妥善保存。

4 总结及展望

本文对开孔机的结构特点与工作原理进行了研究，但并没有对参数进行下计算。随着石油化工行业的发展，石油化工行业管道抢维修、改造等工程的安全、环保需求也越来越严格，因此，需要研制可靠性、安全性更高的高压不停输封堵工艺和关键设备，此技术在石油行业有着良好的发展前景。

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