一、任务来源
济南能源工程集团有限公司内部科技立项项目
二、应用领域和技术原理
热力企业在采暖季为新用户开户或管网开分支时，为了确保已供暖用户的正常用热需求，需要在不降压、不停止正常供暖的热力管网上直接开孔安装阀门或分支；供热管网在开孔过程时管壁切削物会在介质涡流效应的作用下被卷入管网系统，对系统内的精密仪器、仪表及设备的正常运行带来严重的安全隐患；同时，带压开孔切割下来的管壁孔板也会在高速流动介质的冲击下被带入管网，引发管网系统运行的重大安全事故。
该项成果通过改造带压开孔机接合器，在其内部加装断电瞬时消磁的交流电磁铁，当带压开孔时打开电磁铁，将产生的切削物实时吸附在磁铁上直至开孔结束；同时，磁铁吸附力可以使开孔完成后切割下来的管壁孔板始终有向接合器方向移动的趋势，有效避免脱落到管网系统的风险。
三、性能指标
1.实现带压开孔过程中切削物的100%收集
将电磁吸盘安装到开孔机接合器内，利用电磁铁的吸附力将管网带压开孔过程中产生的金属切削物实时吸附；同时，利用磁铁的吸附力使切割下来的管壁金属孔板始终有向开孔机接合器方向移动的趋势，避免脱落到管网系统，对系统的安全运行带来隐患。
2.严格控制开孔分支短管的垂直度不大于0.1%
通过初测、复测严格控制开孔分支短管的垂直度，避免开孔时筒刀与短管摩擦，使筒刀受径向推力导致刀头损坏、脱落，最终使带压开孔失败；同时，短管作为主管分支的一部分，其垂直度可保证开孔后分支系统的水力平衡，确保整个管网系统的平稳运行。
3.对开孔机接合器密封圈采取有效的抗疲劳措施，有效避免了热力管网带压开孔过程中高温水（120℃）溢出，造成伤人事故的发生。
为了保证开孔过程中的密封性，开孔机接合器采用可更换的软橡胶密封垫圈，该垫圈虽然密封性好、便于更换，但对周围环境的要求较高，在对高温热力管道带压开孔过程中易发生泄漏，造成开孔中断甚至发生热水外溢伤人事故，因此在开孔前须对密封圈认真检查，如有破损、变形应及时更换，设备存放时做好相关防护，严防油污、腐蚀液体污染；同时加装刚性密封圈作业橡胶密封圈的外套保护。
4.开孔机筒刀抗磨损措施
开孔机筒刀磨损呈“级数”性发展，在开孔过程中如果筒刀有一个刀头损坏、脱落，其余刀头会在极短的时间内接连脱落，使筒刀最终只剩刀架工作，造成开孔中断，甚至损坏开孔机主轴，导致设备报废；为了有效避免此类事故发生，在开孔初期应严格控制进刀量，当发生异响、设备振动（刀头脱落引发）时应及时停止作业，待查明设备原因，特别是在确保筒刀完好的情况下再继续开孔。
四、与国内同类技术比较
1.实现了热力管网带压开孔过程中切削物的100%收集，以及切削物的集中环保排放
（1）将断电瞬时消磁的交流电磁铁安装到带压开孔机内，开孔过程中使电磁铁工作，将切削物100%吸附在电磁铁上。
（2）带压开孔结束后，将开孔机内电磁铁断电瞬时消磁，使切削物自然脱落后集中排出、回收处理。
（3）开孔过程中电磁铁可吸附管壁孔板，确保切割下来的孔板不会掉入管网系统。
2.改善了开孔机接合器密封圈应用环境，有效避免了热力管网带压开孔过程中高温水溢出，造成伤人事故的发生。
（1）热力管网带压开孔结束后，及时对开孔机接合器密封圈进行清洁、干燥处理，表面涂抹专用密封液后储存。
（2）热力管网带压开孔机组装时，将接合器与变径连接盘间增加一刚性密封垫，有效缓解开孔过程中震动冲击对密封圈的损坏。
3.创新了开孔机筒刀初始进给的操作流程，延长了筒刀刀头的使用寿命，有效避免了开孔过程中因整个筒刀刀头损坏，引起的开孔作业失败。
4.提高了分支短管定位安装精度，延长了开孔机的使用寿命
通过对带压开孔连接短管安装垂直度的初测、复测及最终核实，提高了分支短管定位安装精度；避免了开孔过程中筒刀切削短管内壁，引发共振后对开孔机主轴、筒刀报废式损坏，导致开孔失败的严重事故。
五、成果创新性、先进性
针对传统的热力管网带压开孔技术、设备的不足和操作难点，提出了通过将强力电磁铁安装在开孔机内，实时吸附金属切削物的方式，实现开孔机切削物的100%吸收，有效避免了带压开孔时切削物易进入热力管网系统，对系统的安全运行带来的风险；改进了开孔机接合器密封圈安装的可靠性，有效避免了热力管网带压开孔过程中高温水（120℃）泄漏伤人事故的发生；创新了热力管网带压开孔时开孔机筒刀初始进给的操作流程，延长了筒刀刀头的使用寿命；提高了分支短管定位安装精度，延长了开孔机的使用寿命。
六、作用意义
本成果引入绿色施工理念，积极应用各项新技术、新工艺，不断进行科技创新、流程优化，减少了切削物产生的垃圾约500立方；同时较传统的带压开孔，实现了主管网供暖软化水的零排放。
为了确保该成果在执行过程中能够具有可追溯性，同时能够对其全过程进行有效管控，我公司将该项成果的作业列入了公司的智慧工地监管系统平台，从热力管网带压开孔任务的下发、实施过程的监管、开孔后的检测以及操作人员的信息等进行全面的线上流程审核、监控。
该项成果可广泛应用于高温热力管道不停输带压开孔作业，可有效提高管网带压开孔作业的安全性，极大降低带压开孔作业给管网正常运行带来的的影响，降低带压开孔的整体施工成本，符合节能环保、绿色施工的理念，在公司热力管网带压开孔作业中取得了良好的经济效益和社会效益，目前该成果已在公司得到了全面推广应用，在同行业中也具有良好的推广和应用价值；该成果也可直接应用于自来水管网的带压开孔作业；将开孔设备电动机及相关的电器系统进行防爆升级改造后，可应用于燃气管网的带压开孔作业；因此该成果实用性强、应用范围广、经济环保、有较高的推广应用前景。
