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(qū)管道搶修物資運輸通過原普通貨運索道重量大、架設(shè)周期長和全外委等困難，提出架設(shè)簡易輕質(zhì)快速索道，以降低索道架設(shè)難度，提高索道架設(shè)速度，實現(xiàn)完全自主快速架設(shè)和快速穩(wěn)定運輸。經(jīng)實際應用，表明該索道可以顯著提高維搶修作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：山區(qū)管道；應急搶修；索道

山區(qū)管道發(fā)生天然氣泄漏事故時，因管段位于環(huán)境惡劣、地形復雜、山體斜坡等地帶，所采取的搶修進場方式多為貨運索道、林業(yè)索道和纜索起重機等三類運輸方式，但架設(shè)周期長、架設(shè)難度高。為攻克山區(qū)特殊地段搶修車輛無法到達，搶修設(shè)備和管材運達事故現(xiàn)場進場難題，克服原普通貨運索道重量大、架設(shè)周期長和全外委等困難，提出一種簡易輕質(zhì)快速索道架設(shè)方式。通過對索道設(shè)備材質(zhì)、總體結(jié)構(gòu)及安裝方式等進行優(yōu)化，降低了安裝難度，提高了安裝速度，實現(xiàn)完全自主快速架設(shè)和快速穩(wěn)定運輸，有效提高了山區(qū)管道維搶修作業(yè)效率。

1  索道設(shè)備優(yōu)化措施

1.1  門架材質(zhì)

普通貨運索道門架較重，門架支腿和門頭采用Φ159 mm×8 mm的無縫鋼管，每根鋼管長2 m、重約72.5 kg，1副6米高門架重約507.5 kg。單個組件人工搬運上山需3至4人，耗時約8小時。

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

1.2  牽引機

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

優(yōu)化輕質(zhì)快速索道采用雙卷筒電動牽引機，由配電箱、22 kW電動機、汽車后橋、變速箱和雙卷筒繞線盤組成，轉(zhuǎn)速可調(diào)，最大轉(zhuǎn)速為100 m/min，手動遙控雙操作模式，提高設(shè)備運行可靠性和操作人員安全系數(shù)。1臺牽引機即可實現(xiàn)承載索和牽引繩的展放。1臺牽引機由4人、1小時內(nèi)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，將傳統(tǒng)鋼絲牽引繩和纜風繩同時優(yōu)化為Φ18 mm的高強滌綸纖維電力牽引繩。根據(jù)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、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。

2  索道安裝優(yōu)化措施

2.1  門架安裝

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

簡化后的輕質(zhì)快速索道門架，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架的時間；原纜風繩用手動倒鏈緊固，優(yōu)化后纜風繩用專用的快速緊線器緊固，縮短了纜風繩緊固時間，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，同時增加鞍座固定器將鞍座固定在門架橫梁上，防止鞍座滑落。優(yōu)化前，門架架立之后，需特種作業(yè)人員利用云梯到門架頂部人工安裝鞍座。優(yōu)化后，門架立起之前就利用鞍座固定器將鞍座提前安裝到門架橫梁上方，通過固定器上的定滑輪，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(jié)省安裝時間又減少高處作業(yè)，消除安裝人員高處作業(yè)風險。

2.3  承載索張緊

普通貨運索道承載索張緊，由固定于錨點的5門定滑輪與另一連接承載索的5門動滑輪，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卷揚機滾筒上，卷揚機開動、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。

輕質(zhì)快速索道承載索的張緊（圖 1），通過計算承載索張緊力，改進后的索道承載索兩頭均固定在錨固基礎(chǔ)上，一端用15T“U”型環(huán)固定在臨時地錨上，另一端固定在下站錨固基礎(chǔ)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揚機及5門動滑輪組，承載索展放僅需1小時，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

通過對索道結(jié)構(gòu)材質(zhì)和架設(shè)方式的優(yōu)化，門架總重量由544 kg降為110 kg，進場、牽引繩展放、牽引機安裝、鞍座安裝、承載索張緊所需時間大幅減少。如原貨運索道由專業(yè)外委單位架設(shè)需46小時，改良后的簡易輕質(zhì)索道經(jīng)西氣東輸某分公司自主架設(shè)完成僅用8小時（圖 2），顯著提高了作業(yè)效率。

圖 2 優(yōu)化輕質(zhì)快速索道架設(shè)耗時

作者簡介：李超，1985年生，2007年畢業(yè)于北京航空航天大學電氣自動化專業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事天然氣長輸管道方面的工作。聯(lián)系方式：18603518825，lichao02@pipechina.com。