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原文传递连续铺管法关键技术研究

论文题名：	连续铺管法关键技术研究
关键词：	长输管道建设;连续铺管法;铺管机;抱管机构;动力机构
摘要：	直接铺管是目前最为理想的非开挖施工方法，已广泛用于各种复杂地层穿越，其导向精度高、风险小，具备扩孔钻进和管道铺设同步完成的技术优势。随着大直径、长距离跨国油气管道建设的需求量增加，直接铺管法现场作业发现推管机间歇式作业可能产生管道回弹，且间歇式工作施工周期长、管道铺设长时间停顿面临设备启停力大等问题，造成施工成本增加和事故发生率增大。　　提出一种连续铺管法旨在解决间歇式作业技术难题，利用连续铺管作业方式避免管道停顿产生管道回弹风险；采用双抱管机构同时作业，克服传统非开挖设备在长距离管道建设中停机后再运行面临启停力大的施工难题。连续铺管法基于传统推管机创新管道铺设设备的抱管机构以解决抱紧力不足的问题，对卡瓦硫化橡胶牙形纹理进行选型再设计防止滑管现象，对动力机构进行设计使其具备大推力满足长距离管道施工。　　利用Abaqus有限元分析软件对抱管机构进行多体系统仿真分析，针对仿真结果获得的动态数据对各零部件存在问题或不足进行结构优化，经多次仿真再优化确保最后的新型铺管机抱管机构设计满足实际应用效果，在克服启停力后实现匀速推拉管道作业时各零部件结构强度仍然安全可靠。与此同时，对卡瓦内表面硫化橡胶纹理选型进行抱管推拉仿真分析，结果表明卡瓦硫化橡胶平行纹理牙型能有效提高管道抱紧摩擦力，是目前最优的选型方案。　　设计新型铺管机动力机构液压系统，在确定动力机构推拉液压系统参数基础上，利用AMESim对新型铺管机动力机构双节流阀单向调速-机械刚性连接同步液压系统进行动态特性仿真；分析阶跃式信号切换推拉动作研究和前端阻力非线性变化实时反馈研究，该液压系统设计较为合理，连续推拉管道过程中液压回路能即时针对各类前端阻力激增或较低的情况进行流量调整，继而实现管道连续铺设，且铺设速度较为稳定。　　开展连续铺管法样机实验和新型铺管机抱管简易装置抱紧力实验。连续铺管法样机实验证实卡瓦内表面在增设橡胶后能更好的实现抱管推拉动作，结合连续推拉控制程序能完成交替连续送管，符合连续铺管法现场应用。抱管简易装置抱紧力实验证实新型铺管机抱管机构能实现轴向推拉力转径向抱紧力，克服传统推管机抱紧液压缸作业时受径向力的技术难题；创新杠杆原理-连杆机构实现小力做大活，解决传统推管机抱紧力不足的设备问题。
作者：	肖鑫源
专业：	石油与天然气工程
导师：	邓晓刚;魏秦文;尹永清
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆科技学院
学位年度：	2022