CN115493022B - 一种基于点状原位固化法的管道修复方法 - Google Patents

一种基于点状原位固化法的管道修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于点状原位固化法的管道修复方法，通过管道修复装置实现并包括以下步骤：步骤一，将管道修复材料包覆在修复气囊上；步骤二，将修复气囊、电动推杆和CCTV检测机器人依次相连；步骤三，先将管道修复装置放入待修复的管道内，通过CCTV检测机器人检测得到管道的缺陷部位的长度和起始点；步骤四、对管道的缺陷部位进行修复前的定位工作；步骤五，对修复气囊充气使修复材料紧贴在管道的缺陷部位；步骤六，静置一段时间后，释放修复气囊内的气体，再将管道修复装置从检查井中拿出，完成缺陷部位第一环的修复；步骤七，重复步骤一至步骤六，进行缺陷部位下一环的修复。本发明能对缺陷部位精确定位并能控制修复材料的搭接长度。

Description

一种基于点状原位固化法的管道修复方法
技术领域
本发明涉及一种基于点状原位固化法的管道修复方法。
背景技术
点状原位固化法管道修复工艺作为现状管道局部修复最为成熟的工艺，对修复现状管道具有不替代的作用。根据点状原位固化施工的质量控制要求，玻璃纤维布内衬管应当进行搭接，且在管道的缺陷点的前后应当各超出200mm，以此确保点状原位固化修复的质量。但是在采用点状原位固化法进行管道修复的施工过程中还存在以下不足：
1)所用修复材料(玻璃纤维布)的运送方式采用非弹性绳索通过人工或机械牵引，通过绳索上的标记预估内衬管所处的点，无法对其所在的点进行精确的定位；
2)现有的点状原位固化管道修复设备无法对修复材料的搭接长度进行测量，无法确定各环修复材料的搭接长度是否能满足质量要求；
3)无法实现修复材料在管道缺陷点前后各超出200mm，无法保证修复后的修复材料道完全覆盖管道缺陷；
4)CCTV检测机器人对管道缺陷部位的长度测量精度完全不能满足修复起始点和搭接长度的精度控制要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种基于点状原位固化法的管道修复方法，它解决了对缺陷部位定位不准确而导致的质量问题和无法控制修复材料的搭接长度的问题。
本发明的目的是这样实现的：一种基于点状原位固化法的管道修复方法，采用管道修复装置实现，该管道修复装置包括CCTV检测机器人、包覆了修复材料的修复气囊、电动推杆、第一激光发射器、第二激光发射器和第三激光发射器；所述CCTV检测机器人包括车体、安装在车体底部的两对车轮和安装在车体上的监控摄像头；所述电动推杆连接在所述CCTV检测机器人的车体前端面和修复气囊的后端板之间；所述第一激光发射器和第二激光发射器通过支座一后一前地且可转动地安装在所述电动推杆的缸体顶面上；所述第三激光发射器固定在所述修复气囊上并位于所述修复材料的后侧边缘；
所述管道修复方法包括以下步骤：
步骤一，在修复气囊的外表面上依次包覆保护薄膜和管道修复材料，再采用铁丝将管道修复材料绑扎牢固；
步骤二，将带有修复材料的修复气囊通过所述电动推杆与所述CCTV检测机器人相连；
步骤三，先将整套管道修复装置通过检查井快速放置于待修复的管道内，再远程操控所述CCTV检测机器人调整套管道修复装置，使修复气囊基本对准管道的缺陷部位，然后通过CCTV检测机器人上的监控摄像头检测得到管道的缺陷部位的长度和缺陷部位的起始点；
步骤四，对管道的缺陷部位进行修复前的定位工作，包括以下工序：
工序1，通过远程操作终端启动所述第一激光发射器和第二激光发射器，调整第二激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点位于缺陷部位的起始点，然后控制第二激光发射器固定不动；
工序2，根据以下公式求出第一激光发射器所发出的激光射线与第二激光发射器所发出的激光射线之间的夹角，如下：
上式中，θ为第一激光发射器所发出的激光射线与第二激光发射器所发出的激光射线之间的夹角；l为修复材料所要求的搭接长度或所要求的富余长度；d为第一激光发射器和第二激光发射器至管道内壁顶部的垂直距离，d＝m-n，m为管道的内径，n为第一激光发射器和第二激光发射器至管道内壁底部的垂直距离；β是第二激光发射器发出的激光射线从垂直点旋转到缺陷部位的起始点的角度；k为第一激光发射器至第二激光发射器的水平距离；
工序3，先控制第一激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点与第二激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点重合，再控制第一激光发射器逆时针旋转角度θ，最终第一激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点即为修复起始点，然后控制第一激光发射器固定不动；
工序4，开启第三激光发射器并控制电动推杆的活塞杆的伸缩，使安装在修复气囊上的第三激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点与第一激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点完全重合，然后启动CCTV检测机器人的自锁装置控制修复气囊及电动推杆保持固定不动；
步骤五，通过空压机向修复气囊充气，使修复气囊膨胀后将修复材料紧贴在管道的缺陷部位；
步骤六，静置一段时间后，释放修复气囊内的气体，关闭第一激光发射器、第二激光发射器和第三激光发射器，收回电动推杆，将整套管道修复装置从检查井中拿出，完成缺陷部位第一环的修复；
步骤七，重复步骤一至步骤六，进行缺陷部位下一环的修复，直至管道上的缺陷部位全部修复完成。
上述的用于点状原位固化法的管道修复方法，其中，所述支座内安装两个伺服电机，该两个伺服电机的输出轴上一一对应地安装两个激光发射器。
上述的用于点状原位固化法的管道修复方法，其中，进行步骤五时，修复气囊内的气体压力为0.08～0.2Mpa。
上述的用于点状原位固化法的管道修复方法，其中，进行步骤六时，静置时间为2h～4h。
本发明的用于点状原位固化管道修复的定位方法具有以下特点：
通过在修复气囊与CCTV检测机器人之间设置电动推杆，并在电动推杆上设置能转动的第一激光发射器和第二激光发射器，还在修复气囊的外表面上安装第三激光发射器，通过第一激光发射器和第二激光发射器配合CCTV检测机器人检测缺陷部分，并通过计算得到缺陷部位的起始点，再通过电动推杆使第三激光发射器定位在缺陷部位的起始点，不仅能对管道的缺陷部位进行精确定位，进而保证缺陷部位能够得到有效的修复，还能精确控制修复材料的搭接长度，避免修复材料等资源的浪费，彻底解决了管道局部修复时对缺陷部位的起始点定位不准确而导致的质量问题，有效提高了管道修复的质量。
附图说明
图1是本发明的管道修复装置的侧视图；
图2是本发明的管道修复装置的俯视图；
图3是图1中的A-A向视图；
图4是本发明的管道修复方法在进行步骤四时的定位原理图；
图5是本发明的管道修复方法在进行步骤四时的一种定位状态图；
图6是本发明的管道修复方法在进行步骤四时的另一种定位状态图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图3，本发明的基于点状原位固化法的管道修复方法，采用管道修复装置实现，该管道修复装置包括修复气囊1、CCTV检测机器人3、电动推杆2、第一激光发射器4、第二激光发射5和第三光标激光发射器6；其中，
修复气囊1包括圆柱形的气囊腔体11、一一对应地固定在气囊腔体11的前端和后端的前端板12和后端板13和两套一一对应地安装在前端板12和后端板13上的行走机构，每套行走机构由四个滑轮14构成；气囊腔体11的外表面中部上包覆修复材料10(玻璃纤维布)；
CCTV检测机器人3包括车体31、安装在车体31底部的两对车轮32和通过支架安装在车体31上的监控摄像头30；
电动推杆2连接在CCTV检测机器3人的车体31的前端面和修复气囊1的后端板13之间；电动推杆2的缸体螺纹连接在CCTV检测机器3人的车体31的前部，电动推杆2的活塞杆与修复气囊1的后端板13螺纹连接；
电动推杆2的缸体的顶面上固定一支座20；该支座20内一后一前地平行安装第一伺服电机4A和第二伺服电机5A，第一伺服电机4A和第二伺服电机5A的输出轴上一一对应地安装第一激光发射器4和第二激光发射5。
第三激光发射器6固定在修复气囊1的气囊腔体11的外表面上并位于管道修复材料10的后侧边缘。
再请参阅图4至图6，本发明的基于点状原位固化法的管道修复方法，包括以下步骤：
步骤一，在修复气囊1的气囊腔体11的外表面上依次包覆保护薄膜和修复材料10，保护薄膜和修复材料10的起包点均位于第三激光发射器6的前端，再采用铁丝将修复材料10绑扎牢固；
步骤二，将带有修复材料10的修复气囊1通过电动推杆2与所CCTV检测机器人1相连；
步骤三，先将整套管道修复装置通过检查井快速放置于待修复的管道100内，再远程操控CCTV检测机器人3调整套管道修复装置，使修复气囊1基本对准管道的缺陷部位101，然后通过CCTV检测机器人3上的监控摄像头30检测得到管道100的缺陷部位101的长度和缺陷部位101的起始点D；
步骤四，对管道的缺陷部位进行修复前的定位工作，包括以下工序：
工序1，通过远程操作终端启动第一激光发射器4和第二激光发射器5，调整第二激光发射器5发出的激光射线50在管道内壁顶部的投影点位于缺陷部位101的起始点D，然后控制第二激光发射器5固定不动；
工序2，根据以下公式(1)求出第一激光发射器4所发出的激光射线40与第二激光发射器5所发出的激光射线50之间的夹角，如下：
式(1)中，θ为第一激光发射器4所发出的激光射线40与第二激光发射器5所发出的激光射线50之间的夹角；l为修复材料10所要求的搭接长度或所要求的富余长度；d为第一激光发射器4和第二激光发射器5至管道内壁顶部的垂直距离，d＝m-n，m为管道的内径，n为第一激光发射器4和第二激光发射器5至管道内壁底部的垂直距离；β是第二激光发射器5发出的激光射线50从垂直点旋转到缺陷部位101的起始点D的角度；k为第一激光发射器4至第二激光发射器5的水平距离；
工序3，先控制第一激光发射器4发出的激光射线40在管道内壁顶部的投影点与第二激光发射器5发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点D重合，再控制第一激光发射器1逆时针旋转角度θ，得到第一激光发射器4发出的激光射线40在管道内壁顶部的投影点即为修复起始点B，该修复起始点B至缺陷部位101的起始点D的水平距离即为修复材料10所要求的搭接长度或所要求的富余长度l，然后控制第一激光发射器4固定不动；
工序4，开启第三激光发射器6并控制电动推杆2的活塞杆的伸缩，使安装在修复气囊11的气囊腔体11上的第三激光发射器6发出的激光射线60在管道内壁顶部的投影点与第一激光发射器4发出的激光射线40在管道内壁顶部的投影点B完全重合(见图4和图5)，然后启动CCTV检测机器人3的自锁装置控制整个修复气囊1及电动推杆2在前进方向上保持固定，不得发生任何位移；
步骤五，通过空压机向修复气囊1的气囊腔体11充气，将气囊腔体11的内压力控制在0.08～0.2Mpa，使的气囊腔体11膨胀后将修复材料10紧贴在管道的缺陷部位101；
步骤六，静置2h～4h后，使管道修复材料10自然固化，完成管道修复材料10固化后，释放气囊腔体11内的气压，关闭第一激光发射器4、第二激光发射器5和第三激光发射器6，收回电动推杆2，完成缺陷部位101第一环的修复；
步骤七，重复步骤一至步骤六，进行缺陷部位101下一环修复，直至管道100上的缺陷部位101全部修复完成。
下面以一个具体的实施例说明本发明的基于点状原位固化法的管道修复方法。
步骤一，在修复气囊1的气囊腔体11的外表面上依次包覆保护薄膜和修复材料10，保护薄膜和修复材料10的起包点均位于第三激光发射器6的前端，再采用铁丝将修复材料10绑扎牢固；
步骤二，将带有修复材料10的修复气囊1通过电动推杆2与所CCTV检测机器人1相连；
步骤三，先将整套管道修复装置通过检查井快速放置于待修复的管道100内，再远程操控CCTV检测机器人3使修复气囊1基本对准管道的缺陷部位101，然后通过CCTV检测机器人3上的监控摄像头30检测得到管道100的缺陷部位101的长度为60cm和缺陷部位101的起始点D；
步骤四、对管道的缺陷部位101进行修复前的定位工作，包括以下工序：
工序1，通过远程操作终端启动第一激光发射器4和第二激光发射器5，调整第二激光发射器5发出的激光射线50在管道内壁顶部的投影点位于缺陷部位101的起始点D，然后控制第二激光发射器5固定不动；
工序2，根据公式(1)计算出第一激光发射器4所发出的激光射线40与第二激光发射器5所发出的激光射线50之间的夹角，如下：
修复材料10所要求的搭接长度或所要求的富余长度l＝10cm，修复材料10的长度为40cm；管道100的内径m＝60cm，经测量得到第一激光发射器4和第二激光发射器5至管道内壁底部的垂直距离n＝10cm(由于整套管道修复装置进入管道100内后无法测量，该尺寸可在地面上测量，即在地面上测量第一激光发射器4和第二激光发射器5至地面的垂直距离，该距离即为第一激光发射器4和第二激光发射器5至管道内壁底部的垂直距离n)，第一激光发射器4和第二激光发射器5至管道内壁顶部的垂直距离d＝m-n＝60cm-10cm＝50cm；第一激光发射器4至第二激光发射器5的水平距离k＝2cm；
tanθ＝0.0694，查正切函数表得到θ＝4°；
工序3，先控制第一激光发射器4发出的激光射线40在管道内壁顶部的投影点与第二激光发射器5发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点D重合，再控制第一激光发射器1逆时针旋转4°，得到第一激光发射器4发出的激光射线40在管道内壁顶部的投影点即为修复起始点B，该修复起始点B至缺陷部位101的起始点D的距离即为修复材料10所要求的搭接长度或所要求的富余长度l＝10cm，然后控制第一激光发射器4固定不动；
工序4，开启第三激光发射器6并控制电动推杆2的活塞杆的伸缩，使安装在修复气囊11的气囊腔体11上的第三激光发射器6发出的激光射线60在管道内壁顶部的投影点与第一激光发射器4发出的激光射线40在管道内壁顶部的投影点B完全重合，然后启动CCTV检测机器人3的自锁装置使整个修复气囊1及电动推杆2在前进方向上保持固定，不得发生任何位移；
步骤五，通过空压机向修复气囊的气囊腔体11充气，将气囊腔体11的内压力控制在0.08～0.2Mpa，使的气囊腔体11膨胀后将修复材料10紧贴在管道的缺陷部位101；
步骤六，静置2h～4h后，使管道修复材料10自然固化，完成管道修复材料10固化后，释放气囊腔体11内的气压，关闭第一激光发射器4、第二激光发射器5和第三激光发射器6，将整套管道修复装置从检查井中拿出，完成缺陷部位第一环的修复；
步骤七，由于管道100的缺陷部位101的长度为60cm，而修复材料10的长度为40cm，再加上修复材料10前后的搭接长度均为l＝10cm，管道的缺陷部位101第一环的实际修复长度为20cm，因此还要再进行一环修复才能将缺陷部位101全部重复，因此要重复步骤一至步骤六，进行缺陷部位第二环修复，直至管道100上的缺陷部位101全部修复完成。
进行缺陷部位101第二环修复时，由于公式(1)中的参数l、d、β、k均不变，因此不必再计算θ。
进行缺陷部位101第二环修复时，先通过CCTV检测机器人3的监控摄像头30找到第一环修复的终点N，接着控制第二激光发射器5发出的激光射线50在管道内壁顶部的投影点位于N，再调整第一激光发射器4发出的激光射线对准N点，然后逆时针旋转4°得到第一激光发射器4发出的激光射线40在管道内壁顶部的投影点G，G点即是第二环修复的起始点，也就是第一环修复的终点N向后10cm的点，此时固定CCTV检测机器人3不动，开启第三激光发射器6并通过控制电动推杆2的活塞杆的伸缩使第三激光发射器6发出的激光射线的在管道内壁顶部的投影点恰好与第一激光发射器4发出的激光射线40在管道内壁顶部的投影点G完全重合(见图6)，最后对气囊腔体11充气，待修复材料10固化后释放气囊腔体11内的气压，关闭第一激光发射器4、第二激光发射器5和第三激光发射器6，将整套管道修复装置从检查井中拿出，图5中的M点是第二环修复的终点，第二环修复后即完成了整个缺陷部位101的非开挖修复。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (4)

1.一种基于点状原位固化法的管道修复方法，采用管道修复装置实现，该管道修复装置包括CCTV检测机器人、包覆了修复材料的修复气囊、电动推杆、第一激光发射器、第二激光发射器和第三激光发射器；所述CCTV检测机器人包括车体、安装在车体底部的两对车轮和安装在车体上的监控摄像头；所述电动推杆连接在所述CCTV检测机器人的车体前端面和修复气囊的后端板之间；所述第一激光发射器和第二激光发射器通过支座一后一前地且可转动地安装在所述电动推杆的缸体顶面上；所述第三激光发射器固定在所述修复气囊上并位于所述修复材料的后侧边缘；其特征在于，所述管道修复方法包括以下步骤：
步骤一，在修复气囊的外表面上依次包覆保护薄膜和管道修复材料，再采用铁丝将管道修复材料绑扎牢固；
步骤二，将带有修复材料的修复气囊通过所述电动推杆与所述CCTV检测机器人相连；
步骤三，先将整套管道修复装置通过检查井快速放置于待修复的管道内，再远程操控所述CCTV检测机器人调整整套管道修复装置，使修复气囊基本对准管道的缺陷部位，然后通过CCTV检测机器人上的监控摄像头检测得到管道的缺陷部位的长度和缺陷部位的起始点；
步骤四，对管道的缺陷部位进行修复前的定位工作，包括以下工序：
工序1，通过远程操作终端启动所述第一激光发射器和第二激光发射器，调整第二激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点位于缺陷部位的起始点，然后控制第二激光发射器固定不动；
工序2，根据以下公式求出第一激光发射器所发出的激光射线与第二激光发射器所发出的激光射线之间的夹角，如下：
上式中，为第一激光发射器所发出的激光射线与第二激光发射器所发出的激光射线之间的夹角；/>为修复材料所要求的搭接长度或所要求的富余长度；/>为第一激光发射器和第二激光发射器至管道内壁顶部的垂直距离，d=m-n，m为管道的内径，n为第一激光发射器和第二激光发射器至管道内壁底部的垂直距离；β是第二激光发射器发出的激光射线从垂直点旋转到缺陷部位的起始点的角度；/>为第一激光发射器至第二激光发射器的水平距离；
工序3，先控制第一激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点与第二激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点重合，再控制第一激光发射器逆时针旋转角度θ，最终第一激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点即为修复起始点，然后控制第一激光发射器固定不动；
工序4，开启第三激光发射器并控制电动推杆的活塞杆的伸缩，使安装在修复气囊上的第三激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点与第一激光发射器发出的激光射线在管道内壁顶部的投影点完全重合，然后启动CCTV检测机器人的自锁装置控制修复气囊及电动推杆保持固定不动；
步骤五，通过空压机向修复气囊充气，使修复气囊膨胀后将修复材料紧贴在管道的缺陷部位；
步骤六，静置一段时间后，释放修复气囊内的气体，关闭第一激光发射器、第二激光发射器和第三激光发射器，收回电动推杆，将整套管道修复装置从检查井中拿出，完成缺陷部位第一环的修复；
步骤七，重复步骤一至步骤六，进行缺陷部位下一环的修复，直至管道上的缺陷部位全部修复完成。
2.根据权利要求1所述的基于点状原位固化法的管道修复方法，其特征在于，所述支座内安装两个伺服电机，该两个伺服电机的输出轴上一一对应地安装两个激光发射器。
3.根据权利要求1所述的基于点状原位固化法的管道修复方法，其特征在于，进行步骤五时，修复气囊内的气体压力为0.08～0.2Mpa。
4.根据权利要求1所述的基于点状原位固化法的管道修复方法，其特征在于，进行步骤六时，静置时间为2h～4h。
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