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用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置及防護方法

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(19)國家知識產權局
(12)發明專利
(10)授權公告號
(45)授權公告日
(21)申請號 202011392935 .0
(22)申請日 2020 .12 .02
(65)同一申請的已公布的文獻號
申請公布號 CN 112610797 A
(43)申請公布日 2021 .04 .06
(73)專利權人 西安石油大學
地址 710065 陜西省西安市雁塔區電子二
路西安石油大學機械工程學院
(72)發明人 代建波　翁光遠　呂剛　宋梅梅　
張煜敏　
(74)專利代理機構 西安佩騰特知識產權代理事
務所(普通合伙) 61226
專利代理師 曹宇飛
(51)Int .Cl .
F16L 55/17 (2006 .01)
F16L 41/02 (2006 .01)
F16L 55/10 (2006 .01)
F17D 5/02 (2006 .01)
(56)對比文件
WO 2018/203296 A1 ,2018 .11 .08
WO 2018/203296 A1 ,2018 .11 .08
US 2017/0059078 A1 ,2017 .03 .02
CN 208703399 U ,2019 .04 .05
CN 111105107 A ,2020 .05 .05
CN 207715926 U ,2018 .08 .10
CN 204962097 U ,2016 .01 .13
CN 106642058 A ,2017 .05 .10
審查員 吳姣姣
(54)發明名稱
用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置及防護
方法
(57)摘要
本發明涉及管道工程建設技術領域，涉及一
種用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置及防護方
法，包括筒狀的主體；主體內壁上設置有密閉部
件，密閉部件包括氣嘴和氣囊；主體內壁上沿徑
向方向設置凹槽；氣囊置于凹槽內；氣嘴一端與
氣囊相連通；氣嘴另一端置于主體外部；主體包
括左管以及通過卡接部件與左管相連的右管；左
管和右管均為結構相同半圓筒狀結構，卡接部件
包括回槽和凸起；回槽置于左管端部；凸起置于
右管端部；凸起卡入回槽內；還包括側管和閥門。
本發明不會中斷油氣輸送，能有效防止油氣泄露
損失而引發的事故，確保管道安全運行，且有效
保護環境。
權利要求書1頁 說明書4頁 附圖3頁
CN 112610797 B
2023.03.10
CN 112610797 B
1 .一種地埋輸氣管道損傷破裂在線防護方法，其特征在于：通過地埋輸氣管道損傷破
裂防護裝置實現；
所述地埋輸氣管道損傷破裂防護裝置包括套裝在地埋輸氣管道（2）上的筒狀主體（1）；
所述主體（1）內壁上設置有密閉部件；所述密閉部件包括氣嘴（16）和氣囊（17）；所述主體
（1）內壁上沿徑向方向設置凹槽（15）；所述氣囊（17）置于凹槽（15）內；所述氣嘴（16）一端與
氣囊（17）相連通；所述氣嘴（16）另一端置于主體（1）外部；所述主體（1）包括左管（11）以及
通過卡接部件與左管（11）相連的右管（12）；所述左管（11）和右管（12）均為結構相同半圓筒
狀結構；所述左管（11）內壁上和右管（12）內壁上均沿徑向方向設置凹槽（15）；所述卡接部
件包括回槽（13）和凸起（14）；所述回槽（13）置于左管（11）端部；所述凸起（14）置于右管
（12）端部；所述凸起（14）卡入回槽（13）內，呈圓弧面接觸；
所述防護方法包括以下步驟：
1）確定地埋輸氣管道（2）上發生損傷破裂的薄弱點；
薄弱點的確定過程包括：
1 .1）收集相關油氣輸送時地埋輸氣管道（2）損傷時的相關背景、技術條件和地質情況，
形成完整的數據庫；
1 .2）通過概率統計方法預測薄弱點可能出現的位置，查找出易發生地埋輸氣管道（2）
漏油的區域，找出可能漏油處存在的地質規律；
1 .3）根據地質數據判斷地埋輸氣管道（2）上發生漏油概率超過95%的區段，即為薄弱
點;
2）將所述的主體（1）套裝在地埋輸氣管道（2）的薄弱點處，通過密閉部件使得主體（1）
內壁與地埋輸氣管道（2）外壁之間密封，油氣被密閉在主體（1）內；
具體實現過程是，所述左管（11）和右管（12）分別套在地埋輸氣管道（2）上薄弱點的軸
向兩側；凸起（14）卡進回槽（13）內，形成弧形面接觸，將左管（11）和右管（12）固定套在薄弱
點外部；再通過氣嘴（16）向氣囊（17）不斷充氣，氣囊（17）膨脹將主體（1）與地埋輸氣管道
（2）之間的空隙填滿;
3）閥門（4）置于待防護地埋輸氣管道（2）薄弱點前端；側管（3）一端置于閥門（4）且與待
防護地埋輸氣管道（2）連通；側管（3）另一端置于主體（1）后端且與待防護地埋輸氣管道（2）
連通，通過控制閥門（4）的關閉，使得油氣從側管（3）內通過，實現油氣連續輸送，完成地埋
輸氣管道損傷破裂在線防護。
2 .根據權利要求1所述的地埋輸氣管道損傷破裂在線防護方法，其特征在于：所述氣囊
（17）的壓力為P1，地埋輸氣管道（2）中油氣的壓力為P2，所述P1>P2。
權　利　要　求　書1/1 頁
2
CN 112610797 B
用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置及防護方法
技術領域
[0001] 本發明涉及管道工程建設技術領域，具體涉及一種用于輸氣管道損傷破裂的防護
裝置及防護方法。
背景技術
[0002] 在管道施工中，特別是油氣管道長期在高壓條件下運行，金屬管道的機械性能會
逐漸退化，管道焊縫本身存在的問題以及由于應力腐蝕產生的微小裂紋就會擴展，當裂紋
發展到一定程度，會帶來突發性的管道破裂事故，這種管道損傷破裂有可能引起災難性的
后果，例如管道泄漏，容易造成油氣損失，同時外泄的油氣可能引發火災、爆炸等事故，安全
性差；此外油氣泄露對環境造成危害。
[0003] 當發生大的突發性管道泄漏事故，如斷裂、爆管等，由于管道突然失壓，一般都能
夠及時發現，但是需要現場檢查確定事故具體位置。而對于小的泄漏事件，則需要采用更先
進的泄漏探測技術。泄漏探測技術包括離線檢測和在線監測兩種：
[0004] (1)離線檢測是指按要求定期對管道進行的巡查；通過觀察地表、儀器探測或紅外
成像技術等發現泄漏。由于離線檢測不是時時進行的，因此該方法一般不能在泄漏事故發
生后及時發現并采取應對措施；
[0005] (2)在線監測是通過管道上專門安裝的泄漏監測系統對管道進行動態監視，在泄
漏事故發生的瞬間檢測到泄漏信息，發出報警從而通過計算機快速計算確定泄漏位置然后
再采取應對措施，例如切斷輸氣源，但是這樣就會使得輸氣過程中斷，同時油氣還是從輸氣
管道泄露造成損失，可能引發火災、爆炸等事故。
發明內容
[0006] 為解決現有輸氣管道損傷破裂的帶來的技術問題，本發明提供一種用于輸氣管道
損傷破裂的防護裝置及防護方法，不會中斷油氣輸送，能有效防止油氣泄露損失而引發的
事故，確保管道安全運行，且有效保護環境。
[0007] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：
[0008] 一種用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置包括筒狀的主體；所述主體內壁上設置有
密閉部件；所述密閉部件包括氣嘴和氣囊；所述主體內壁上沿徑向方向設置凹槽；所述氣囊
置于凹槽內；所述氣嘴一端與氣囊相連通；所述氣嘴另一端置于主體外部。
[0009] 進一步的，所述主體包括左管以及通過卡接部件與左管相連的右管；所述左管和
右管均為結構相同半圓筒狀結構；所述左管內壁上和右管內壁上均沿徑向方向設置凹槽。
[0010] 進一步的，所述卡接部件包括回槽和凸起；所述回槽置于左管端部；所述凸起置于
右管端部；所述凸起卡入回槽內。
[0011] 進一步的，所述用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括與主體并行設置的側
管。
[0012] 進一步的，所述用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括置于主體前端的閥門。
說　明　書1/4 頁
3
CN 112610797 B
[0013] 一種用于輸氣管道損傷破裂的防護方法，包括以下步驟：
[0014] 1)確定待輸氣管道上發生損傷破裂的薄弱點；
[0015] 2)將主體套裝在薄弱點處的輸氣管道上，通過密封部件使得主體內壁與輸氣管道
外壁之間密封，油氣被密閉主體內；
[0016] 3)閥門置于待防護輸氣管道薄弱點前端；側管一端置于閥門且與待防護輸氣管道
連通；側管另一端置于主體后端且與待防護輸氣管道連通，通過控制閥門的關閉，使得油氣
從側管內通過，實現油氣連續輸送。
[0017] 進一步的，所述步驟1)薄弱點的確定過程包括：
[0018] 1 .1)收集相關油氣輸送時地埋輸氣管道損傷時的相關背景、技術條件和地質情
況，形成完整的數據庫；
[0019] 1 .2)通過概率統計方法預測薄弱點可能出現的位置，查找出易發生輸氣管道漏油
的區域，找出可能漏油處存在的地質規律；
[0020] 1 .3)根據地質數據判斷輸氣管道上發生漏油概率超過95％的區段，即為薄弱點。
[0021] 進一步的，所述步驟2)的具體實現過程是，所述左管和右管分別套在輸氣管道上
薄弱點的軸向兩側；凸起直線性卡進回槽內，將左管和右管固定套在薄弱點外部；再通過氣
嘴向氣囊不斷充氣，氣囊膨脹將主體與輸氣管道之間的空隙填滿，實現密封。
[0022] 進一步的，所述氣囊的壓力為P1，輸送管道中油氣的壓力為P2，所述P1>P2。
[0023] 本發明的有益效果是：
[0024] 1、本發明提供的用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置，包括筒狀的主體；主體內壁
上設置有密閉部件。密閉部件包括氣嘴和氣囊；主體內壁上沿徑向方向設置凹槽；氣囊置于
凹槽內；氣嘴一端與氣囊相連通；氣嘴另一端置于主體外部。通過氣囊充氣之后起到密閉的
作用，密閉之后防止氣液的外漏，安全性好，保護環境不被污染。
[0025] 2、本發明，主體包括左管以及通過卡接部件與左管相連的右管；所述左管和右管
均為結構相同半筒狀結構，左管內壁上和右管內壁上均沿徑向方向設置凹槽，卡接部件包
括回槽和凸起；回槽置于左管端部；凸起置于右管端部；凸起卡入回槽內。當回槽和凸起相
互配合時，不僅能實現左管與右管的迅速緊密連接，同時在氣囊充氣時可以使其更好地配
合，越充氣配合越緊密。
[0026] 3、本發明，用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括側管和閥門，主體與側管并
行設置；閥門置于主體的前端。具體的，閥門置于待防護輸氣管道薄弱點前端；側管一端置
于閥門且與待防護輸氣管道連通；側管另一端置于主體后端且與待防護輸氣管道連通，通
過控制閥門的關閉，使得輸氣管道發生破裂時，油氣能從側管內通過，實現油氣連續輸送，
有效防止輸氣中斷的問題。
[0027] 4、本發明提供的防護裝置，在進行防護時，先確定輸氣管道上損傷破裂概率在
95％以上的薄弱點，通過主體、密封部件、側管以及閥門，相互配合，有效對發生破裂的薄弱
點進行防護，當發生破裂時，油氣被密封在主體內，避免其泄露帶來的安全事故以及影響環
境，同時通過側管實現油氣的連續輸送，防止油氣中斷帶來的不便。
附圖說明
[0028] 圖1為本發明提供的主體1的立體結構示意圖；
說　明　書2/4 頁
4
CN 112610797 B
[0029] 圖2為圖1中左管11與右管12連接處放大示意圖；
[0030] 圖3為輸氣管道2損傷破裂處側管3和閥門4的連接示意圖；
[0031] 圖4為本發明提供的主體1在輸氣管道損傷破裂處應用示意圖；
[0032] 圖5為圖4的主視圖；
[0033] 圖6為圖4縱向剖視示意圖；
[0034] 其中：
[0035] 1—主體；11—左管；12—右管；13—回槽；14—凸起；15—凹槽；16—氣嘴；17—氣
囊；2—輸氣管道；3—側管；4—閥門。
具體實施方式
[0036] 現結合附圖以及實施例對本發明做詳細的說明。
[0037] 實施例1
[0038] 參見圖1，本實施例提供的用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置，包括筒狀的主體1；
主體1內壁上設置有密閉部件。
[0039] 本實施例中，參見圖1和圖5，主體1為圓筒狀結構，主體1包括左管11以及通過卡接
部件與左管11相連的右管12；左管11和右管12均為結構相同半圓筒狀結構；左管11與右管
12形成圓筒狀主體1。
[0040] 參見圖2，卡接部件包括回槽13和凸起14；回槽13置于左管11端部；凸起14置于右
管12端部；凸起14卡入回槽13內?；夭?3為弧形槽，凸起14是與回槽13相匹配的戶型凸起，
凸起14能直線性卡進回槽13內，使得左管11與右管12相卡接固定。
[0041] 參見圖6，密閉部件包括氣嘴16和氣囊17；主體1內壁上沿徑向方向設置凹槽15；氣
囊17置于凹槽15內；氣嘴16一端與氣囊17相連通；氣嘴16另一端置于主體1外部。凹槽15的
高度小于主體1的高度，凹槽15沿主體1內壁的徑向分布設置。
[0042] 參見圖6，左管11和右管12為結構相同半圓筒狀結構；右管12內壁上沿徑向方向設
置凹槽15，氣囊17置于凹槽15內；氣嘴16一端與氣囊17相連通；氣嘴16另一端置于主體1外
部。左管11的內壁與右管12內壁上結構相同，且相互對稱。
[0043] 實施例2
[0044] 參見圖3，本實施例中，用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括側管3；側管3與
主體1并行設置。具體的側管3兩端分別與待防護輸氣管道2相連通。
[0045] 本實施例中，用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括閥門4；閥門4置于主體1前
端；具體的，閥門4置于待防護輸氣管道2上。
[0046] 本實施例中，閥門4置于待防護輸氣管道2薄弱點前端；側管3為U形管，側管3一端
置于閥門4且與待防護輸氣管道2連通；側管3另一端置于待防護輸氣管道2薄弱點后端且與
待防護輸氣管道2連通。
[0047] 實施例3
[0048] 本實施例提供的用于輸氣管道損傷破裂的防護方法，包括以下步驟：
[0049] 1)確定待輸氣管道2上發生損傷破裂的薄弱點；
[0050] 具體的，1 .1)收集相關油氣輸送時地埋輸氣管道2損傷時的相關背景、技術條件和
地質情況，形成完整的數據庫；
說　明　書3/4 頁
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[0051] 1 .2)通過概率統計方法預測薄弱點可能出現的位置，查找出易發生輸氣管道2漏
油的區域，找出可能漏油處存在的地質規律；
[0052] 1 .3)根據地質數據判斷輸氣管道2上發生漏油概率超過95％的區段，即為薄弱點；
[0053] 2)將主體1套裝在薄弱點處的輸氣管道2上，通過密封部件使得主體1內壁與輸氣
管道2外壁之間密封，油氣被密閉主體1內；
[0054] 具體的，參見圖4、圖5和圖6，左管11和右管12分別套在輸氣管道2上薄弱點的軸向
兩側；凸起14直線性卡進回槽13內，將左管11和右管11固定套在薄弱點外部；再通過氣嘴16
向氣囊17不斷充氣，氣囊17膨脹將主體1與輸氣管道2之間的空隙填滿，實現密封。
[0055] 3)閥門4置于待防護輸氣管道2薄弱點前端；側管3一端置于閥門4且與待防護輸氣
管道2連通；側管3另一端置于主體1后端且與待防護輸氣管道2連通，通過控制閥門4的關
閉，使得油氣從側管3內通過，實現油氣連續輸送。
[0056] 本實施例中，氣囊17的壓力為P1，油氣輸送的壓力為P2，在實施時，需要滿足P1>P2 ,
才能堵住漏油位置，有效避免油氣的泄露。
[0057] 本實施例中，閥門4通過電性與地面上的控制開關連接，閥門4初始情況下為打開
狀態。
[0058] 本實施例中，左管11和右管12組成的主體1，具有密閉的作用，首先通過回槽13和
凸起14相互配合連接起來，然后主體1的內壁設置有凹槽15，凹槽15內設置有氣囊17，氣嘴
16向氣囊17充氣，氣囊17膨脹可以有效的把空隙填滿，起到密閉的作用；
[0059] 當輸氣管道2發生薄弱點發生破裂，由于主體1與輸氣管道2密閉接觸，油氣等會被
密閉在主體1里面，油氣不會被流出，保護了油氣的泄流問題；同時，在氣囊17充氣時，回槽
13和凸起14更好地配合，越充氣配合越緊密，有效的密封油氣，解決輸送管道的漏氣、漏液
問題，從而有效避免事故的發生，以及油氣泄露對環境帶來的污染；
[0060] 同時當輸氣管道2發生薄弱點發生破裂，地面上的監測系統發出警報，通過地面上
的控制開關來關閉閥門4，閥門4將輸氣管道2封閉，輸送的油氣不會通過輸氣管道2，而從側
管3中流過直至通過薄弱點這一區段，不中斷油氣輸氣，從而保證油氣輸送工作的正常安全
運行。
說　明　書4/4 頁
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圖1
圖2
說　明　書　附　圖1/3 頁
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圖3
圖4
圖5
說　明　書　附　圖2/3 頁
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圖6
說　明　書　附　圖3/3 頁
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