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公司新闻 |不挖开地面也能铺设地下管道 徐州这项技术解决了管网建设的“卡脖子”难题,获省科学技术三等奖
不挖开地面也能铺设地下管道 徐州这项技术解决了管网建设的“卡脖子”难题,获省科学技术三等奖
发布日期: 2022.06.20 访问量:809 字号 A- A A+

6月9日,省委、省政府举行全省科学技术奖励大会,徐工基础工程机械有限公司牵头完成的《面向大口径长输管道穿越施工的成套装备关键技术及应用》项目,荣获2021年度省科学技术三等奖。

这一项目在国家自然科学基金项目支撑下,攻克了大口径长输管网穿越施工装备、反循环钻进及正扩孔施工工艺、施工状态监测系统、孔洞剖面测量及三维重构、联机控制等关键技术,解决了管网建设“卡脖子”难题,突破了4项核心技术,形成10项技术创新点。

最大口径+最大吨位

助力中俄“世纪工程”

2020年12月3日,中俄东线天然气管道中段正式投产运营,它被称为“中俄合作的世纪工程”,是世界上距离最长的“输气管道”。从俄罗斯西伯利亚到中国长三角,长逾8000公里。

这条管线地下穿越以及拖管工作,创国内大口径管道定向钻穿越长度新纪录。承担地下穿越任务,不挖开地面就能铺设地下管道的就是徐州徐工基础工程机械有限公司非开挖项目团队。

徐工基础非开挖机械研究所副所长李明对记者说,2018年初国家管网集团天津项目部接到任务,非开挖施工急需1422毫米超大口径水平定向钻,设备交付使用工期只有3个月。这就需要研发制造出1360吨级大口径水平定向钻,而当时徐工基础公司只能生产制造660吨级此类产品。

怎么办?这个产品接还是不接?关键时刻,公司总经理孔庆华亲自拍板,“必须拿下来!先签订合同,倒排工期”。

技术开发市场化,市场开发技术化。作为技术带头人,李明和团队成员一起跑工地、见客户,一边研发,一边联系量身定制的关键零部件。设备吨位的提升,不是简单的同比例放大。设备加大扭矩,可以提升推动力,但扭矩过大,钻杆不能承受,容易损坏,而且反向拆装起来也很困难。这时候,只能采取“柔性加持”,与其他系统均衡匹配才行。

水平定向钻中咬住钻杆的“虎牙”,是易消耗品。“虎牙”的形状、硬度、发力的力度、物理接触面等等,都有很多的讲究。像这种边研究、边改进的地方有很多,必须颠覆之前的技术、之前的固化思想,一次次自我否定。

经过3个月的试错、整改,终于成功研制了全球最大吨位水平定向钻机XZ13600,成功突破大型定向钻机复杂地层载荷控制等关键核心技术,采用模块化智能控制系统,解决穿越复杂地层、大口径、超长距离等施工难题,用在了中俄东线天然气管道天津段的项目工地。

李明自豪地对记者说,这项技术应用前,国内外长输管网的最大直径1219毫米,最长穿越长度不超1500米,这个项目成果保障了项目中最大直径1422毫米管网的落地及建成,最长穿越长度最高达到了 3000米。中俄东线天然气管道项目,徐工设备几乎参与了所有项目的穿越工程。

经中国机械工业联合会组织的专家鉴定,该产品整体技术达到国际先进水平,其中水平定向钻机工作装置位姿动态识别、浮动柔性夹持、复杂地层施工推拉微动操控、反循环钻进,4项核心技术达到国际领先水平。项目授权专利62件,其中发明专利18件;主持及参与制定行业、地方标准3部。

长距离穿越

保障国家重点工程

近年来,徐工基础公司非开挖团队先后实施穿越泥沙层线路、岩石层线路、冻土线路,以及多种土层混合一起各种复杂工况的地下穿越工程施工。李明带领研发团队全程参与项目建设,经受了一次又一次历练。

中俄天然气管道东线黄河定向钻控制性工程包括黄河主河道穿越、河滩地穿越、穿越黄河大堤补救施工等。项目部坚持创建绿色管道,针对工程穿越黄河生态保护区、防风固沙保护区,制定专项黄河区域施工环境保护措施,有序组织完成钻扩孔、回拖、管道主体焊接、防腐、试压等工作,圆满完成了全部5条定向钻从钻孔到回拖的施工任务。

山东管网南干线项目东段沂河管道定向穿越工程,全程为岩层穿越,实际穿越总长度为1334.8米。主要穿越地质为中风化安山岩,平均岩层硬度为56MPa,穿越难度5.0。徐工XZ13600水平定向钻机采用电液比例控制、负荷敏感控制等多项先进的控制技术与徐工专有技术,在岩石硬地层下仍能完美地适应各种复杂工况,一次回拖成功,创造了中国石化1219毫米管径岩石定向钻最长穿越纪录。

格尔木—拉萨输油管线,是目前世界上海拔最高的成品油输送管线,560多公里线路铺设在常年冻土地带。因为格拉管线项目属于长距离施工作业,需要穿越岩石地层,对设备动力输出准确性要求高。徐工水平定向钻机凭借精密的控制系统,自动进行参数控制及匹配,对工作装置位姿实时监测,防止钻杆过载、断裂、塌孔等施工事故,确保恶劣工况下管道铺设高质量完成。

水平定向钻进技术是对地下管网施工的一次技术革命,被联合国列为“21世纪环境友好技术”。截至2021年12 月,《面向大口径长输管网的定向钻进及铺设装备关键技术与应用》科技成果,已经带动徐工基础公司实现水平定向钻机销售3550台套,新增销售额42.5亿元。项目成果在国家四大能源通道、南水北调、“十一大类重大工程包”项目中得到广泛应用,创造施工产值超200亿元,中国油气管网工程的“卡脖子”难题从此不复存在。