CN101749517A - 管道补口红外加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种适用于管道补口加热和管道焊接前预热、焊接后热处理的管道补口红外加热装置。涉及管道系统技术领域。它由主体框架(1)、轴向行走及管径调节机构、加热系统和燃气控制系统组成；成圆形或多边形的主体框架(1)由二个铰链和一开合机构(5)操纵张合，主体框架(1)上部有吊装机构(4)，在吊装机构(4)两侧各安装一轴向行走及管径调节机构，主体框架(1)里侧安装由多个LPG催化燃烧红外加热器(6)及燃气导气管(15)、加热器喷嘴(16)组成的加热系统，由管路与燃气导气管(15)连接的燃气控制系统安装在主体框架(1)的下部；燃气控制系统与加热系统有管路相通并控制加热系统的进气。
Description
技术领域
本发明是一种适用于管道补口加热和管道焊接前预热、焊接后热处理的管道补口红外加热装置。涉及管道系统技术领域。
背景技术
对埋地管道的外防腐，目前普遍采用的措施是涂层防护。现场补口涂层作为整个涂层体系的重要组成部分，从理论上说应与管道主体防腐涂层结构具有相融性和连续性，两涂层间应形成结合紧密、平滑过渡、均匀连续的防护结构。但现场补口施工过程中，由于受气候条件、施工设备、施工人员技术水平等因素影响，补口工艺控制难度要比工厂预制大的多，使得现场施工的补口质量难以达到理想状态。美国输送安全局管道事故调查结果表明，45％的管道事故是由管道外腐蚀引起的，而大部分外腐蚀发生在管道补口处。由此可见管道补口是影响整个管道最终防腐性能最重要的关键环节，因此应该对现场补口技术进行深入研究，提高补口质量及可靠性。
目前国内外管道一般采用热收缩带(套)补口。施工时将热收缩带(套)包覆在管道补口处，然后对其外层进行均匀加热产生径向收缩，内层胶融化，使热收缩带(套)紧密地与管体防腐层和补口钢管表面粘接在一起达到密封防腐作用。目前国内热收缩套加热均采用火焰喷枪手工操作方式。这种加热方式存在的问题主要有：热收缩套加热不均匀，温差较大(特别是在管道下半部)，容易引起收缩套烤焦或翘边现象；加热过程受气温影响较大；费工费时，工人劳动强度大，操作难度高；火焰燃烧方式的燃烧效率及能量转化率低，且产生的废气污染环境等。热收缩套加热达不到要求，将直接导致热收缩套的粘结力与剥离强度降低，最终影响管道防腐质量。
目前国外已经研制出用于管道热收缩袋带(套)的加热设备。该设备利用催化燃烧技术，将LPG与空气混合后进行催化燃烧，生成氧化产物并释放热量。该设备极大地提高了燃料的燃烧效率，具有加热速度快，补口质量好，对防腐层无污染，便于搬运及安装等特点。该设备既能用于沟上、沟下管道补口热收缩套加热，也能用于冬季施工中管道焊接前的预热及焊后热处理。
但由于热收缩带(套)安装在管道上后，热收缩带(套)会在管道下方形成一定距离的悬垂，国外加热设备加热面与管道环向各个位置保持一定距离无法调节。使用国外加热设备对热收缩带(套)进行加热时，会造成热收缩带(套)环向各个位置加热的不均匀，影响补口质量。另外，国外加热设备采取沿管道移动加热的方式，以避免热收缩带(套)加热过程中出现起泡现象，但加热设备的移动速度和移动匀速性很难手动控制，为加热设备的使用和补口质量的保证带来了较大的影响。
发明内容
本发明的目的是发明一种适用于不同管道管径范围、实现管道补口固定和移动加热、提高管道补口效率和质量的管道补口红外加热装置。
本发明的总体结构如图1、图2所示，主要由主体框架1、轴向行走及管径调节机构、加热系统和燃气控制系统组成。安装有加热系统的环形主体框架1上部安装两具轴向行走及管径调节机构，燃气控制系统安装在主体框架1的下部；燃气控制系统与加热系统有管路相通并控制加热系统的进气。
成圆形或多边形的主体框架1由二个铰链和一开合机构5操纵张合，主体框架1上部有吊装机构4，在吊装机构4两侧各安装一轴向行走及管径调节机构，主体框架1里侧安装有多个LPG催化燃烧红外加热器6、加热器喷嘴16及燃气导气管15组成的加热系统，由管路与燃气导气管15连接的燃气控制系统安装在主体框架1的下部。
其中：
主体框架1由三段构成圆形或多边形整体，它分为上、下两部分，上部为一段180°的圆弧，下部为各为90°的两段圆弧，上部圆弧的两端各与下部两段圆弧的一端由开合铰链2连接，而该两段圆弧的另一端由开合机构5连接，保证下半部分两侧结构可以打开，以便于加热设备的安装与拆除；开合机构5(见图3)是接插式结构，连有弹簧的插头与插口配合，且插头上有搬手；上下两部分各安装有数量相等的加热器6；主体框架1上部中心有吊装机构4，便于吊车吊起加热设备沿管道7移动；主体框架1下部有倒“∏”形底座3；环管道7的主体框架1为开合结构，打开时可对设备实施安装和拆卸，同时设备在管道7上行走时可顺利跨过管道7支撑墩；闭合时即可对管道7进行补口加热；主体框架1采用不锈钢材料；
轴向行走及管径调节机构如图6-图9所示，它由两具轴向行走及管径调节机构的四个双曲轮组成，两对双曲轮轮对称布置于管道上表面中心线两侧形成两个“V”形轮组，与管道上表面中心线成45度，双曲轮组的轴向中心线与管道7相切；每具轴向行走及管径调节机构成“龙门”形，由行走轮支架8和两端的行走轮调整螺杆组9组成“龙门”形架，行走轮支架8的直杆下方一端成长方形，另一端固连
型钩；行走轮调整螺杆组9的下端与行走轮调整架22中部铰链连接，行走轮调整架22上端与行走轮支架8下方一端的长方形及另一端的
型钩铰链连接，下部有行走轮10；行走轮调整螺杆组9(见图7)上分别装有调整螺杆组，到管道7中心距离可调，调节行走及管径调节机构的张合角度；轴向行走及管径调节机构与主体框架1的连接见图8和图9；是行走轮支架8下方一端的长方形及另一端的
型钩与主体框架1垂直固连；因此设备可在多种口径的管道7上行走，并对管道7进行补口加热；由于设备重量较轻，仅一至二人即可推动其在管道上前后行走；
加热系统的结构如图7-图9所示，它由多个加热器6、加热器喷嘴16及燃气导气管15组成。加热器6是矩形平板结构，在外包五面的外壳21里，所空的一面从外到里依次安装保护网17、催化床层18、隔离层19、混合室20；如此的加热器6均布安装在环管道7的主体框架1内；每个加热器6有3个加热器喷嘴16接入混合室20；与燃气控制系统进气管连接的燃气导气管15在进入主体框架1后分为平行的2根管，在围主体框架1一周后又汇成一回气管，从2根进气管的中间接回燃气控制系统；每个加热器6的3个加热器喷嘴16分别与燃气导气管15的进气管连接；加热器6采取LPG催化燃烧红外加热方式，由燃气控制系统控制其加热温度及加热范围，气候和环境对其影响较小；这里燃气导气管15为橡胶软管；加热器喷嘴16(见图4)为外周是多角的管段，直接插入燃气导气管15的旁通管口里；
燃气控制系统构成如图5所示，它由加热器中路开关11、加热器旁路开关12、液化气调压表13、加热器总开关14组成。接燃气源的加热器总开关14后分为两路，一路接加热器旁路开关12后接燃气导气管15的进气管；另一路接液化气调压表13及加热器中路开关11后接燃气导气管15的回气管。
可见，本发明具有重量轻、结构紧凑、体积小、补口效率和质量高等优点，可广泛应用于不同工况场合和不同管径的管道补口，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1管道补口红外加热装置总体结构正视图
图2管道补口红外加热装置总体结构侧视图
图3开合机构放大图
图4加热器喷嘴结构图
图5通气控制系统结构图
图6轴向行走机构正视图
图7图6中的局部放大图
图8轴向行走机构与主体框架主视图
图9轴向行走机构与主体框架侧视图
图10红外加热器正视图
图11红外加热器测视图
图12红外加热器轴视图
其中1-主体框架 2-开合铰链
3-底座 4-吊装机构
5-开合机构 6-加热器
7-管道 8-行走轮支架
9-行走轮调节螺杆组 10-行走轮
11-加热器中路开关 12-加热器旁路开关
13-液化气调压表 14-加热器总开关
15-燃气导气管 16-加热器喷嘴
17-保护网 18-催化床层
19-隔热层 20-混合室
21-外壳 22-行走轮调整架
具体实施方式
实施例.本例是Φ1000mm以上管道补口红外加热实验样机，其总体结构如图1、图2所示，主要由主体框架1、轴向行走及管径调节机构、加热系统和燃气控制系统组成。安装有加热系统的环形主体框架1上部安装两具轴向行走及管径调节机构，燃气控制系统安装在主体框架1的下部；燃气控制系统与加热系统有管路相通并控制加热系统的进气。
成12边形的主体框架1由二个铰链和一开合机构5操纵张合，主体框架1上部有吊装机构4，在吊装机构4两侧各安装一轴向行走及管径调节机构，主体框架1里侧安装由12个LPG催化燃烧红外加热器6、36个加热器喷嘴16及燃气导气管15组成的加热系统，由管路与燃气导气管15连接的燃气控制系统安装在主体框架1的下部。
其中：
主体框架1由三段构成12边形的整体，它分为上、下两部分，上部为一段180°的6边，下部为各为90°的两段，上部的两端各与下部两段的一端由开合铰链2连接，而该两段的另一端由开合机构5连接，保证下半部分两侧结构可以打开，以便于加热设备的安装与拆除；开合机构5(见图3)是接插式结构，连有弹簧的插头与插口配合，且插头上有搬手；上下两部分各安装有6个加热器6；主体框架1上部中心有吊装机构4；主体框架1下部有倒“∏”形底座3；主体框架1采用不锈钢材料；
主体框架1为外接圆Φ1650mm的12边形框架；
轴向行走及管径调节机构如图6-图9所示，它由两具轴向行走及管径调节机构的四个双曲轮组成，两对双曲轮轮对称布置于管道上表面中心线两侧形成两个“V”形轮组，与管道上表面中心线成45度，双曲轮组的轴向中心线与管道7相切；每具轴向行走及管径调节机构成“龙门”形，由行走轮支架8和两端的行走轮调整螺杆组9组成“龙门”形架，行走轮支架8的直杆下方一端成长方形，另一端固连
型钩；行走轮调整螺杆组9的下端与行走轮调整架中部铰链连接，行走轮调整架上端与行走轮支架8下方一端的长方形及另一端的
型钩铰链连接，下部有行走轮10；行走轮调整螺杆组9(见图7)上分别装有调整螺杆组；轴向行走及管径调节机构与主体框架1的连接见图8和图9；是行走轮支架8下方一端的长方形及另一端的
型钩与主体框架1垂直固连；
轴向行走及管径调节机构主要尺寸：行走轮支架8长度为1400mm，宽度为40mm，高度为120mm；
加热系统的结构如图7-图9所示，它由12个加热器6、36加热器喷嘴16及燃气导气管15组成。加热器6是矩形平板结构，在外包五面的外壳21里，所空的一面从外到里依次安装保护网17、催化床层18、隔离层19、混合室20；加热器6均布安装在环管道7的主体框架1内；每个加热器6有3个加热器喷嘴16接入混合室20；与燃气控制系统进气管连接的燃气导气管15在进入主体框架1后分为平行的2根管，在围主体框架1一周后又汇成一回气管，从2根进气管的中间接回燃气控制系统；每个加热器6的3个加热器喷嘴16分别与燃气导气管15的进气管连接；加热器6采取LPG催化燃烧红外加热方式，由燃气控制系统控制其加热温度及加热范围，气候和环境对其影响较小；这里燃气导气管15为橡胶软管；加热器喷嘴16(见图4)为外周是多角的管段，直接插入燃气导气管15的旁通管口里；
加热器尺寸为370mm×600mm×150mm；
燃气控制系统构成如图5所示，它由加热器中路开关11、加热器旁路开关12、液化气调压表13、加热器总开关14组成。接燃气源的加热器总开关14后分为两路，一路接加热器旁路开关12后接燃气导气管15的进气管；另一路接液化气调压表13及加热器中路开关11后接燃气导气管15的回气管；
燃气控制系统的加热器中路开关11、加热器旁路开关12、加热器总开关14；液化气调压表13型号选SFR3000。
十二个加热器6均布安装在环管道主体框架1内，可对管道7接口左右700mm范围进行均匀快速加热，也可实现对热收缩带(套)的中间和两侧的先后均匀加热，保证了热收缩带(套)顺畅排气和均匀收缩。
当环管道主体框架1打开时可对设备实施安装和拆卸，同时设备在管道7上行走时可顺利跨过管道支撑墩；闭合时只需将框架开合机构5关闭即可对管道7进行防腐施工操作。
本加热装置工作流程如下：
1.将加热装置置于管道7补口位置上，调整轴向行走及管径调节机构行走轮10至适当位置，将加热装置下半部两侧闭合锁紧；
2.打开加热器中路开关11及加热器旁路开关12；
3.调整液化气调压表13至合适值，用点火器点燃加热器6；
4.当管道7补口处达到预定温度时，关闭加热器6开关，并将加热装置推至管道7补口处以外；
5.在管道7补口处刷防腐底漆；
6.将热收缩带(套)按要求搭接好后，在热收缩带(套)下方装好支撑装置；
7.将加热装置推回，使加热装置与热收缩带(套)中心位置正对；
8.打开加热器6中路开关同时用点火器点燃加热器；
9.当热收缩带(套)中间的表面温度达到预定值时，打开加热器旁路开关12，当加热器6两侧被点燃时关闭加热器中路开关11，同时撤出热收缩带(套)支撑装置；
10.当防腐收缩带(套)两侧表面温度达到预定值时，关闭加热器旁路开关12；
11.管道补口作业完成，将加热装置推至管道7下一个补口位置。
本例经多次试验，证明它重量轻、结构紧凑、体积小，使用方便，补口效率和质量高，可广泛应用于不同工况场合和不同管径的管道补口，具有广阔的应用前景。
Claims (5)
1.一种用于管道补口加热和管道焊接前预热、焊接后热处理的管道补口红外加热装置，其特征是它由主体框架(1)、轴向行走及管径调节机构、加热系统和燃气控制系统组成；成圆形或多边形的主体框架(1)由二个铰链和一开合机构(5)操纵张合，主体框架(1)上部有吊装机构(4)，在吊装机构(4)两侧各安装一轴向行走及管径调节机构，主体框架(1)里侧安装由多个LPG催化燃烧红外加热器(6)及燃气导气管(15)、加热器喷嘴(16)组成的加热系统，由管路与燃气导气管(15)连接的燃气控制系统安装在主体框架(1)的下部；燃气控制系统与加热系统有管路相通并控制加热系统的进气。
2.根据权利要求1所述的管道补口红外加热装置，其特征是所述主体框架(1)由三段构成圆形或多边形整体，它分为上、下两部分，上部为一段180°的圆弧，下部为各为90°的两段圆弧，上部圆弧的两端各与下部两段圆弧的一端由开合铰链(2)连接，而该两段圆弧的另一端由开合机构(5)连接；上下两部分各安装有数量相等的加热器(6)；主体框架(1)上部中心有吊装机构(4)；主体框架(1)下部有倒“∏”形底座(3)；环管道(7)主体框架(1)为开合机构(5)；主体框架(1)采用不锈钢材料。
3.根据权利要求1所述的管道补口红外加热装置，其特征是所述轴向行走及管径调节机构由两具轴向行走及管径调节机构的四个双曲轮组成，两对双曲轮轮对称布置于管道上表面中心线两侧形成两个“V”形轮组，与管道上表面中心线成45度，双曲轮组的轴向中心线与管道(7)相切；每具轴向行走及管径调节机构成“龙门”形，由行走轮支架(8)和两端的行走轮调整螺杆组(9)组成“龙门”形架，行走轮支架(8)的直杆下方一端成长方形，另一端固连型钩；行走轮调整螺杆组(9)的下端与行走轮调整架(22)中部铰链连接，行走轮调整架(22)上端与行走轮支架(8)下方一端的长方形及另一端的型钩铰链连接，下部有行走轮(10)；行走轮调整螺杆组(9)上分别装有调整螺杆组；轴向行走及管径调节机构与主体框架(1)的连接是：行走轮支架(8)下方一端的长方形及另一端的
型钩与主体框架(1)垂直固连。
4.根据权利要求1所述的管道补口红外加热装置，其特征是所述加热系统由多个加热器(6)、加热器喷嘴(16)及燃气导气管(15)组成；加热器(6)是矩形平板结构，在外包五面的外壳(21)里，所空的一面从外到里依次安装保护网(17)、催化床层(18)、隔离层(19)、混合室(20)；如此的加热器(6)均布安装在环管道(7)的主体框架(1)内；每个加热器(6)有3个加热器喷嘴(16)接入混合室(20)；与燃气控制系统进气管连接的燃气导气管(15)在进入主体框架(1)后分为平行的2根管，在围主体框架(1)一周后又汇成一回气管，从2根进气管的中间接回燃气控制系统；每个加热器(6)的3个加热器喷嘴(16)分别与燃气导气管(15)的进气管连接；加热器(6)采取LPG催化燃烧红外加热方式；燃气导气管(15)为橡胶软管；加热器喷嘴(16)为外周是多角的管段，直接插入燃气导气管(15)的旁通管口里。
5.根据权利要求1所述的管道补口红外加热装置，其特征是所述燃气控制系统由加热器中路开关(11)、加热器旁路开关(12)、液化气调压表(13)、加热器总开关(14)组成；接燃气源的加热器总开关(14)后分为两路，一路接加热器旁路开关(12)后接燃气导气管(15)的进气管；另一路接液化气调压表(13)及加热器中路开关(11)后接燃气导气管(15)的回气管。
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