双级密封堵头、管道封堵系统、封堵方法与流程

1.本发明属于油气储运安全技术领域，具体涉及一种双级密封堵头、管道封堵系统、封堵方法。


背景技术：

2.随着油气管道的长期运行及城市规划的变迁，油气管道经常需要换管、维修、改线等作业，管道不停输封堵技术作为一种安全可靠的作业方式被长期采用。传统的单级盘式封堵技术被广泛使用，但该技术存在受管内焊道、铁屑等密封不严密的现行缺陷，因此在封堵工艺上还需要加装一道隔离气囊来隔离单级盘式封堵头泄漏的介质。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，即为了解决密封精度差、封堵施工作业影响管道的正常运输的问题，本发明提供了一种双级密封堵头、管道封堵系统、封堵方法。
4.本发明的第一方面提供了一种双级密封堵头，用于穿过封堵三通进入管道中进行封堵，其中，封堵三通与管道垂直连通，该堵头包括动力装置、主体支架、第一级密封装置、第二级密封装置和导向机构，所述主体支架装设于所述动力装置的动力输出端；
5.所述第一级密封装置通过第一连接构件与所述主体支架铰接；所述第二级密封装置通过第二连接构件与所述第一级密封装置铰接；
6.所述导向机构铰接设置于所述第二级密封装置远离所述第一级密封装置的一侧；所述导向机构的悬臂端设置有导向轮；
7.所述第一级密封装置的外侧设置有一级高压密封皮碗，所述一级高压密封皮碗的外径与待替换管段的内径过盈设置；所述第一级密封装置远离所述主体支架的一侧设置有一级行走轮；
8.所述第二级密封装置的外侧设置有二级高压密封胶筒，所述二级高压密封胶筒的外径与待替换管段的内径过盈设置；所述第二级密封装置远离所述第一级密封装置的一侧设置有两个二级行走轮，两个所述二级行走轮的旋转中心连线与所述第二级密封装置的径向轴线倾斜设置；
9.在工作状态下，在动力装置的驱动下，所述导向机构的导向轮进入管道内部并与管道壁底接触，进而带动所述第二级密封装置转向进入管道，依次经过两个所述二级行走轮的导向引导，使所述第二级密封装置的行进方向由向管道径向变为向管道轴向；所述一级行走轮与管道壁底接触，所述第一连接构件在所述主体支架的作用下由竖直方向向导向机构行进的方向旋转至预设位置，所述第一级密封装置的径向轴线、所述第二级密封装置的径向轴线与管道的纵向轴线垂直，且所述一级高压密封皮碗、所述二级高压密封胶筒与管道内壁抵触密封。
10.在一些优选实施例中，所述主体支架为板状结构，所述板状结构的两侧分别设置有第一铰接部、第二铰接部；
11.所述第一连接构件包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂、所述第二连接臂的一端分别与所述第一铰接部、所述第二铰接部铰接；
12.所述第一级密封装置包括一级柱状主体、一级柱状后压板、一级柱状前压板和一级导向构件，所述一级柱状后压板、所述一级柱状前压板分别装设于所述一级柱状主体的两侧；所述第一连接臂、所述第二连接臂的另一端与所述一级柱状后压板固定连接；所述一级导向构件装设于所述一级柱状前压板；所述一级导向构件包括平行设置的第一弧形导向板、第二弧形导向板，所述第一弧形导向板、所述第二弧形导向板上分别设置有第三铰接部、第四铰接部；
13.所述第二连接构件包括第三连接臂和第四连接臂，所述第三连接臂、所述第四连接臂的一端分别与所述第三铰接部、所述第四铰接部铰接；
14.所述第二级密封装置包括二级柱状主体、二级柱状后压板、二级柱状前压板和二级导向构件，所述二级柱状后压板、所述二级柱状前压板分别装设于所述二级柱状主体的两侧；所述第三连接臂、所述第四连接臂的另一端与所述二级柱状后压板固定连接；所述二级导向构件装设于所述二级柱状前压板；所述二级导向机构包括平行设置的第三弧形导向板、第四弧形导向板，所述第三弧形导向板、所述第四弧形导向板上分别设置有第五铰接部、第六铰接部。
15.在一些优选实施例中，所述导向机构包括第一导向臂和第二导向臂，所述导向轮设置于所述第一导向臂、所述第二导向臂之间的悬臂端；所述第一导向臂包括第一连接段、第二连接段，所述第一连接段用于与所述第五铰接部铰接，所述第二连接段设置于所述第一连接段远离所述第五铰接部的一端，且所述第二连接段的纵向轴线与所述第一连接段的纵向轴线呈预设角度设置；
16.所述第二导向臂包括第三连接段、第四连接段，所述第三连接段用于与所述第六铰接部铰接，所述第四连接段设置于所述第三连接段远离所述第六铰接部的一端，且所述第四连接段的纵向轴线与所述第三连接段的纵向轴线倾斜设置；
17.所述第二导向臂与所述第一导向臂平行设置。
18.在一些优选实施例中，所述板状结构的顶部套设有限位支架；
19.所述限位支架的端部设置有连接件限位部，所述连接件限位部的纵向轴线与所述限位支架的纵向轴线构成l型罩；
20.所述板状结构的底部为管道匹配部，所述管道匹配部为与待替换管段的内壁适配的弧形面；
21.所述板状结构的底部到所述第一铰接部中心的距离为h1，所述第一铰接部到所述一级柱状后压板的距离为h2，h1＜h2。
22.在一些优选实施例中，所述第一连接臂的纵向轴线与所述第二连接臂的纵向轴线平行设置；
23.所述第一连接臂的顶部设置有第一卡合部；所述第二连接臂的顶部设置有第二卡合部；所述第一卡合部、所述第二卡合部用于在所述第一连接构件旋转至预设角度时与所述限位支架抵触。
24.在一些优选实施例中，所述一级柱状后压板、所述一级柱状前压板的直径均小于所述一级柱状主体的直径；所述二级柱状后压板、所述二级柱状前压板的直径均小于所述
二级柱状主体的直径。
25.在一些优选实施例中，所述一级柱状前压板的顶部设置有一级顶块，所述一级顶块的外侧面为与待替换管段的内径匹配的弧面；
26.所述第一级密封装置还包括第一加强件和第二加强件，所述第一加强件的一端与所述一级柱状前压板固定连接，另一端与所述第一弧形导向板的侧部固定连接，且所述第一加强件与所述第一弧形导向板倾斜设置；所述第二加强件的一端与所述一级柱状前压板固定连接，另一端与所述第二弧形导向板的侧部固定连接，且所述第二加强件与所述第二弧形导向板倾斜设置。
27.在一些优选实施例中，两个所述二级行走轮分别为第一二级行走轮、第二二级行走轮，所述第二二级行走轮设置于所述第一二级行走轮与所述第五铰接部之间；
28.所述第二二级行走轮的旋转中心到所述二级柱状前压板的距离为h1，所述第一二级行走轮的旋转中心到所述二级柱状前压板的距离为h2，h1＞h2；
29.所述第二二级行走轮的旋转中心与所述第一二级行走轮的旋转中心的连线与所述二级柱状前压板的径向平面的夹角为10
°
。
30.本发明的第二方面提供了一种管道封堵系统，该系统包括第一双级密封装置、第二双级密封装置、第一旁通三通装置、第二旁通三通装置、旁通管线和总控中心，所述第一双级密封装置、所述第二双级密封装置、所述第一旁通三通装置、所述第二旁通三通装置均与所述总控中心通信连接；
31.所述第一双级密封装置、所述第二双级密封装置分别设置于待替换管段的上游、下游，所述第一旁通三通装置设置于所述第一双级密封装置远离待替换管段的一侧，所述第二旁通三通装置设置于所述第二双级密封装置远离待替换管段的一侧；
32.所述第一双级密封装置包括第一双级密封堵头、第一封堵三通、第一封堵液压缸、第一引流监测短节、第一两寸平衡短节、第一连通阀、第一放空阀和第二放空阀；所述第一封堵三通包括第一上护板和第一下护板，所述第一上护板与所述第一下护板对开式包裹固设于管道的外侧；所述第一引流监测短节、所述第一两寸平衡短节沿着管道的运输方向依次设置并与管道内部连通；所述第一连通阀设置于所述第一引流监测短节、所述第一两寸平衡短节之间，以控制所述第一引流监测短节与所述第一两寸平衡短节之间的通断；所述第一放空阀设置于所述第一引流监测短节的端部；所述第二放空阀设置于所述第一两寸平衡短节的端部；所述第一两寸平衡短节与所述第一封堵液压缸通过第一管路连接；
33.所述第二双级密封装置包括第二双级密封堵头、第二封堵三通、第二封堵液压缸、第二引流监测短节、第二两寸平衡短节、第二连通阀、第三放空阀和第四放空阀；所述第二封堵三通包括第二上护板和第二下护板，所述第二上护板与所述第二下护板对开式包裹固设于管道的外侧；所述第二引流监测短节、所述第二两寸平衡短节逆着管道的运输方向依次设置并与管道内部连通；所述第二连通阀设置于所述第二引流监测短节、所述第二两寸平衡短节之间，以控制所述第二引流监测短节与所述第二两寸平衡短节之间的通断；所述第三放空阀设置于所述第二引流监测短节的端部；所述第四放空阀设置于所述第二两寸平衡短节的端部；所述第二两寸平衡短节与所述第二封堵液压缸通过第二管路连接；
34.所述第一旁通三通装置包括第一旁通三通构件和第一旁通控制装置，所述第一旁通三通构件包括第一旁通上护板和第一旁通下护板，所述第一旁通上护板与所述第一旁通
下护板对开式包裹固设于管道的外侧；所述第一旁通上护板与管道连通设置；
35.所述第二旁通三通装置包括第二旁通三通构件和第二旁通控制装置，所述第二旁通三通构件包括第二旁通上护板和第二旁通下护板，所述第二旁通上护板与所述第二旁通下护板对开式包裹固设于管道的外侧；所述第二旁通上护板与管道连通设置；
36.所述第一旁通控制装置设置于所述第一旁通上护板；所述第二旁通控制装置设置于所述第二旁通上护板；所述旁通管线设置于所述第一旁通上护板与所述第二旁通上护板之间，通过所述第一旁通控制装置、所述第二旁通控制装置控制所述旁通管线与管道的通断；
37.所述第一双级密封堵头、所述第二双级密封堵头均为权利要求1-8中任一项所述的双级密封堵头，且所述第一双级密封堵头与所述第二双级密封堵头相对设置。
38.本发明的第三方面提供了一种管道封堵方法，该方法基于所述的管道封堵系统，包括以下步骤：步骤s100，安装第一封堵三通、第一引流监测短节、第一两寸平衡短节、第二封堵三通、第二引流监测短节、第二两寸平衡短节、第一旁通三通装置和第二旁通三通装置，采用耐高压开孔机对第一封堵三通、第二封堵三通、第一旁通三通装置、第二旁通三通装置进行开孔作业；
39.步骤s200，将旁通管线连通装设于所述第一旁通三通装置、所述第二旁通三通装置之间；
40.步骤s300，通过第二封堵三通下第二双级密封堵头，进行对应压力调节；
41.通过第一封堵三通下第一双级密封堵头，进行对应压力调节；
42.步骤s400，从第一两寸平衡短节处接高压氮气进行第一双级密封装置与第二双级密封装置之间的管段氮气吹扫置换，置换完毕后进行对应管段的机械断管操作，并进行预制的新管段与旧管段的对管焊接作业；
43.通过第一连通阀、第二连通阀向第一双级密封装置与第二双级密封装置之间的管段充介质并达到管道输送压力；先提取第二双级密封堵头，再提取第一双级密封堵头，完成新管段输送，关闭第一旁通控制装置、第二旁通控制装置，拆除旁通管线完成封堵作业。
44.本发明采用新型双级密封堵头技术可实现一次下封堵达到两道密封的效果，同时可实时监控排泄两道密封间泄漏的介质，确保封堵作业的安全，采用新型封堵技术及施工方法将提高维抢修效率、降低施工成本，提高作业安全。
附图说明
45.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
46.图1是本发明中的双级密封堵头的一种具体实施例的立体结构示意图；
47.图2是本发明中的双级密封堵头的第二视角的立体结构示意图；
48.图3是本发明中的双级密封堵头的第三视角的立体结构示意图；
49.图4是本发明中的双级密封堵头处于第一工作状态时的结构示意图；
50.图5是图4中a的局部放大图；
51.图6是本发明中的双级密封堵头处于第二工作状态时的结构示意图；
52.图7是本发明中的双级密封堵头处于第三工作状态时的结构示意图；
53.图8是本发明中的双级密封堵头处于第四工作状态时的结构示意图；
54.图9是本发明中的管道封堵系统的一种具体实施例的示意图；
55.图10是本发明中的封堵三通的一种具体实施例的示意图；
56.图11是本发明中的管道封堵系统的俯视示意图。
57.附图标记说明依次如下：
58.110、主体支架，111、第一铰接部；120、限位支架，121、连接件限位部；
59.200、第一连接构件，210、第一连接臂，220、第二连接臂；
60.300、第一级密封装置，310、一级柱状主体，320、一级柱状后压板，330、一级柱状前压板，340、一级导向构件，341、第一弧形导向板，3411、第三铰接部，342、第二弧形导向板，350、一级顶块，360、第一加强肋，370、第二加强肋，380、一级行走轮；
61.400、第二连接构件，410、第三连接臂，420、第四连接臂；
62.500、第二级密封装置，510、二级柱状主体，520、二级柱状后压板，530、二级柱状前压板，540、二级导向构件，541、第三弧形导向板，5411、第五铰接部，542、第四弧形导向板；551、第一二级行走轮，552、第二二级行走轮，561、二级固定螺钉组件，562、二级限位螺钉组件；570、推扫铁屑装置；
63.600、导向机构，610、第一导向臂，611、第一连接段，612、第二连接段，620、第二导向臂，630、导向轮；
64.700、动力装置；800、管道，810、旧管段，820、新管段，830、旁通管段；900、封堵三通，910、上护板，920、下护板；
65.11、第一双级密封堵头；12、第二双级密封堵头；
66.21、第一封堵三通，22、第二封堵三通；
67.31、第一封堵液压缸，32、第二封堵液压缸；
68.41、第一引流监测短节，42、第二引流监测短节；
69.51、第一两寸平衡短节，52、第二两寸平衡短节；
70.61、第一连通阀，62、第二连通阀；
71.71、第一放空阀，72、第三放空阀；
72.81、第二放空阀，82、第四放空阀；
73.91、第一旁通三通，92、第二旁通三通。
具体实施方式
74.为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
75.本发明的第一方面提供了一种双级密封堵头，用于穿过封堵三通进入管道中进行封堵，其中，封堵三通与管道垂直连通，该堵头包括动力装置、主体支架、第一级密封装置、第二级密封装置和导向机构，主体支架装设于动力装置的动力输出端；第一级密封装置通过第一连接构件与主体支架铰接；第二级密封装置通过第二连接构件与第一级密封装置铰接；导向机构铰接设置于第二级密封装置远离第一级密封装置的一侧；导向机构的悬臂端
设置有导向轮；第一级密封装置的外侧设置有一级高压密封皮碗，一级高压密封皮碗的外径与待替换管段的内径过盈设置；第一级密封装置远离主体支架的一侧设置有一级行走轮；第二级密封装置的外侧设置有二级高压密封胶筒，二级高压密封胶筒的外径与待替换管段的内径过盈设置；第二级密封装置远离第一级密封装置的一侧设置有两个二级行走轮，两个二级行走轮的旋转中心连线与第二级密封装置的径向轴线倾斜设置；在工作状态下，在动力装置的驱动下，导向机构的导向轮进入管道内部并与管道壁底接触，进而带动第二级密封装置转向进入管道，依次经过两个二级行走轮的导向引导，使第二级密封装置的行进方向由向管道径向变为向管道轴向；一级行走轮与管道壁底接触，第一连接构件在主体支架的作用下由竖直方向向导向机构行进的方向旋转至预设位置，第一级密封装置的径向轴线、第二级密封装置的径向轴线与管道的纵向轴线垂直，且一级高压密封皮碗、二级高压密封胶筒与管道内壁抵触密封。本发明采用新型结构，由两级密封堵头组成，两级堵头之间通过转动臂与转动轴相连接，可以自由转动；其工作原理为封堵过程由液压缸连接主体支架送进筒送入管道，依靠行走轮在行走时不断通过自身调整行进角度进入管道，直至达到最佳封堵状态实现密封。
76.以下参照附图结合具体实施例进一步说明本发明。
77.参照附图1至附图8，本发明的第一方面提供了一种双级密封堵头，用于穿过封堵三通进入管道中进行封堵，其中，封堵三通与管道垂直连通，该堵头包括动力装置700、主体支架110、第一级密封装置300、第二级密封装置500和导向机构600，主体支架装设于动力装置的动力输出端；第一级密封装置通过第一连接构件200与主体支架铰接；第二级密封装置通过第二连接构件400与第一级密封装置铰接；导向机构铰接设置于第二级密封装置远离第一级密封装置的一侧；导向机构的悬臂端设置有导向轮。
78.其中，第一级密封装置的外侧设置有一级高压密封皮碗，一级高压密封皮碗的外径与待替换管段的内径过盈设置；第一级密封装置远离主体支架的一侧设置有一级行走轮380；第二级密封装置的外侧设置有二级高压密封胶筒，二级高压密封胶筒的外径与待替换管段的内径过盈设置；第二级密封装置远离第一级密封装置的一侧设置有两个二级行走轮，两个二级行走轮的旋转中心连线与第二级密封装置的径向轴线倾斜设置。
79.在工作状态下，在动力装置的驱动下，导向机构的导向轮进入管道内部并与管道壁底接触，进而带动第二级密封装置转向进入管道，依次经过两个二级行走轮的导向引导，使第二级密封装置的行进方向由向管道径向变为向管道轴向；一级行走轮与管道壁底接触，第一连接构件在主体支架的作用下由竖直方向向导向机构行进的方向旋转至预设位置，第一级密封装置的径向轴线、第二级密封装置的径向轴线与管道的纵向轴线垂直，且一级高压密封皮碗、二级高压密封胶筒与管道内壁抵触密封，实现双级密封。
80.优选地，二级高压密封胶筒的外侧采用两道o型凸起结构，确保焊道位置密封性能良。两级密封材料根据承压的不同可采用不同的密封结合和材料硬度，达到完好的密封性能。二级高压密封胶筒的外径设计为大于管线内径10mm范围内，可达到良好的密封效果。
81.进一步地，主体支架为板状结构，板状结构的两侧分别设置有第一铰接部111、第二铰接部；第一连接构件包括第一连接臂210和第二连接臂220，第一连接臂、第二连接臂的一端分别与第一铰接部、第二铰接部铰接；第一级密封装置包括一级柱状主体310、一级柱状后压板320、一级柱状前压板330和一级导向构件340，一级柱状后压板、一级柱状前压板
分别装设于一级柱状主体的两侧；第一连接臂、第二连接臂的另一端与一级柱状后压板固定连接；一级导向构件装设于一级柱状前压板；一级导向构件包括平行设置的第一弧形导向板341、第二弧形导向板342，第一弧形导向板、第二弧形导向板上分别设置有第三铰接部3411、第四铰接部；第二连接构件包括第三连接臂410和第四连接臂420，第三连接臂、第四连接臂的一端分别与第三铰接部、第四铰接部铰接。
82.第二级密封装置包括二级柱状主体510、二级柱状后压板520、二级柱状前压板530和二级导向构件540，二级柱状后压板、二级柱状前压板分别装设于二级柱状主体的两侧；第三连接臂、第四连接臂的另一端与二级柱状后压板固定连接；二级导向构件装设于二级柱状前压板；二级导向机构包括平行设置的第三弧形导向板541、第四弧形导向板542，第三弧形导向板、第四弧形导向板上分别设置有第五铰接部5411、第六铰接部。
83.导向机构包括第一导向臂610和第二导向臂620，导向轮设置于第一导向臂、第二导向臂之间的悬臂端；其中，第一导向臂包括第一连接段611、第二连接段612，第一连接段用于与第五铰接部铰接，第二连接段设置于第一连接段远离第五铰接部的一端，且第二连接段的纵向轴线与第一连接段的纵向轴线呈预设角度设置；第二导向臂包括第三连接段、第四连接段，第三连接段用于与第六铰接部铰接，第四连接段设置于第三连接段远离第六铰接部的一端，且第四连接段的纵向轴线与第三连接段的纵向轴线倾斜设置；第二导向臂与第一导向臂平行设置。
84.优选地，第二导向臂与第一导向臂结构相同设置。
85.板状结构的顶部套设有限位支架120；限位支架的端部设置有连接件限位部121，连接件限位部的纵向轴线与限位支架的纵向轴线构成l型罩；板状结构的底部为管道匹配部，管道匹配部为与待替换管段的内壁适配的弧形面。
86.优选地，连接件限位部与限位支架一体成型设置。
87.优选地，板状结构的总高大于管道内径。
88.板状结构的底部到第一铰接部中心的距离为h1，第一铰接部到一级柱状后压板的距离为h2，h1＜h2，保证第一连接构件可灵活旋转至板状结构的底部。
89.优选地，第二二级行走轮的旋转中心与第一二级行走轮的旋转中心的连线与二级柱状前压板的径向平面的夹角为θ，θ∈(4
°
，6
°
)。
90.优选地，第一连接臂的纵向轴线与第二连接臂的纵向轴线平行设置；第一连接臂的纵向轴线与一级柱状主体的直径所在平面的夹角为58
°
；第二连接臂与第一连接臂结构相同设置。
91.第一连接臂的顶部设置有第一卡合部；第二连接臂的顶部设置有第二卡合部；第一卡合部、第二卡合部用于在第一连接构件旋转至预设角度时与限位支架抵触；在本实施例中，第一卡合部、第二卡合部均为下台阶状结构。
92.优选地，一级柱状后压板、一级柱状前压板的直径均小于一级柱状主体的直径。
93.一级柱状前压板的顶部设置有一级顶块350，一级顶块的外侧面为与待替换管段的内径匹配的弧面；一级顶块的外弧面所在与圆与一级柱状主体的外圆同心同直径。
94.第一级密封装置还包括第一加强件和第二加强件，第一加强件的一端与一级柱状前压板固定连接，另一端与第一弧形导向板的侧部固定连接，且第一加强件与第一弧形导向板倾斜设置；第二加强件的一端与一级柱状前压板固定连接，另一端与第二弧形导向板
的侧部固定连接，且第二加强件与第二弧形导向板倾斜设置。
95.优选地，第一加强件为第一加强肋360；第二加强件为第二加强肋370。
96.两个二级行走轮分别为第一二级行走轮551、第二二级行走轮552，第二二级行走轮设置于第一二级行走轮与第五铰接部之间；第二二级行走轮的旋转中心到二级柱状前压板的距离为h1，第一二级行走轮的旋转中心到二级柱状前压板的距离为h2，h1＞h2。
97.进一步地，第二二级行走轮的旋转中心与第一二级行走轮的旋转中心的连线与二级柱状前压板的径向平面的夹角为10
°
。
98.二级柱状前压板上设置有二级固定螺钉组件和二级限位螺钉组件，第一：二级固定螺钉组件与二级限位螺钉组件均用于将二级柱状前压板与二级柱状主体固定连接；第二：二级限位螺钉组件设置于靠近二级导向构件的区域，二级限位螺钉组件包括多个二级限位螺钉，多个二级限位螺钉设置于二级导向构件的旋转部的周侧。
99.进一步地，二级限位螺钉的高度为h，二级导向构件的旋转部所在圆弧段的半径为r，二级导向构件的旋转部的中心到二级柱状前压板的距离为l，l＝r+h。在导向轮接触管底后，导向机构的旋转部的圆弧段与上部二级限位螺钉抵触，即二级限位螺钉对导向机构进行限位，形成的角度恰好带动第二级密封装置转向进入管道并沿管道内部前进。
100.进一步地，二级柱状主体的前侧设置有推扫铁屑装置570，推扫铁屑装置采用铲形结构，可将开孔掉落管底的铁屑有效推扫铲起，确保二级堵头封堵到位时危机柱状主体外侧的二级低压密封套筒位置管底无铁屑，避免铁屑引起胶筒密封泄漏，保证良好的密封效果。
101.在工作过程中，导向机构的导向轮首先接触管底，带动二级柱状导向构件带动二级柱状主体转向进入管道，依次经过第二二级行走轮、第一二级行走轮的导向引导，实现二级柱状主体的多次轨迹翻转进入。一级导向构件推动第二级密封装置翻转进入的同时通过一级行走轮的方向转向进入管道，最终一级柱状主体、二级柱状主体恰好同时达到垂直封堵管道的最佳封堵状态。封堵到位实现一级顶块紧贴管内壁，主体支架的左右两点接触贴紧管内壁和三通内壁，实现三点支撑的稳定封堵状态。
102.本发明的第二方面提供了一种管道封堵系统，该系统包括第一双级密封装置、第二双级密封装置、第一旁通三通装置、第二旁通三通装置、旁通管线和总控中心，第一双级密封装置、第二双级密封装置、第一旁通三通装置、第二旁通三通装置均与总控中心通信连接；第一双级密封装置、第二双级密封装置分别设置于待替换管段的上游、下游，第一旁通三通装置设置于第一双级密封装置远离待替换管段的一侧，第二旁通三通装置设置于第二双级密封装置远离待替换管段的一侧。
103.第一双级密封装置包括第一双级密封堵头、第一封堵三通、第一封堵液压缸、第一引流监测短节、第一两寸平衡短节、第一连通阀、第一放空阀和第二放空阀；第一封堵三通包括第一上护板和第一下护板，第一上护板与第一下护板对开式包裹固设于管道的外侧；第一引流监测短节、第一两寸平衡短节沿着管道的运输方向依次设置并与管道内部连通；第一连通阀设置于第一引流监测短节、第一两寸平衡短节之间，以控制第一引流监测短节与第一两寸平衡短节之间的通断；第一放空阀设置于第一引流监测短节的端部；第二放空阀设置于第一两寸平衡短节的端部；第一两寸平衡短节与第一封堵液压缸通过第一管路连接。
104.第二双级密封装置包括第二双级密封堵头、第二封堵三通、第二封堵液压缸、第二引流监测短节、第二两寸平衡短节、第二连通阀、第三放空阀和第四放空阀；第二封堵三通包括第二上护板和第二下护板，第二上护板与第二下护板对开式包裹固设于管道的外侧；第二引流监测短节、第二两寸平衡短节逆着管道的运输方向依次设置并与管道内部连通；第二连通阀设置于第二引流监测短节、第二两寸平衡短节之间，以控制第二引流监测短节与第二两寸平衡短节之间的通断；第三放空阀设置于第二引流监测短节的端部；第四放空阀设置于第二两寸平衡短节的端部；第二两寸平衡短节与第二封堵液压缸通过第二管路连接。
105.第一旁通三通装置包括第一旁通三通构件和第一旁通控制装置，第一旁通三通构件包括第一旁通上护板和第一旁通下护板，第一旁通上护板与第一旁通下护板对开式包裹固设于管道的外侧；第一旁通上护板与管道连通设置；第二旁通三通装置包括第二旁通三通构件和第二旁通控制装置，第二旁通三通构件包括第二旁通上护板和第二旁通下护板，第二旁通上护板与第二旁通下护板对开式包裹固设于管道的外侧；第二旁通上护板与管道连通设置。第一旁通控制装置设置于第一旁通上护板；第二旁通控制装置设置于第二旁通上护板；旁通管线设置于第一旁通上护板与第二旁通上护板之间，通过第一旁通控制装置、第二旁通控制装置控制旁通管线与管道的通断；其中，第一双级密封堵头、第二双级密封堵头均为任一项所述的双级密封堵头，且第一双级密封堵头与第二双级密封堵头相对设置。
106.优选地，第一旁通控制装置、第二旁通控制装置均为控制阀门。
107.本发明采用新型结构，由两级密封堵头组成，两级堵头之间通过转动臂与转动轴相连接，可以自由转动。在封堵过程由液压缸连接主体支架送进筒送入管道，依靠行走轮在行走时不断通过自身调整行进角度进入管道，直至达到最佳封堵状态实现密封。
108.参照附图9至图11，本发明的第三方面提供了一种管道封堵方法，该方法基于所述的管道封堵系统，包括以下步骤：步骤s100，安装第一封堵三通、第一引流监测短节、第一两寸平衡短节、第二封堵三通、第二引流监测短节、第二两寸平衡短节、第一旁通三通装置和第二旁通三通装置，采用耐高压开孔机对第一封堵三通、第二封堵三通、第一旁通三通装置、第二旁通三通装置进行开孔作业；步骤s200，将旁通管线连通装设于第一旁通三通装置、第二旁通三通装置之间。
109.具体地，采用耐高压开孔机开孔完毕后关闭对应的控制阀门，排空开孔机腔体内介质后氮气置换完毕，关闭后取出开孔机，将预制好的旁通管线与上下游的旁通阀门采用法兰螺栓连接，并对旁通管线进行氮气压力测试，达到管内介质输送压力，检查无泄漏后，再打开阀门导通旁通管线。
110.步骤s300，通过第二封堵三通下第二双级密封堵头，进行对应压力调节。具体地，在下第二级密封装置之前首先打开第二两寸平衡短节，平衡双级封堵头上下的压力，并打开连通第二引流检测短节与第二两寸平衡短节之间的第二连通阀，确保封堵过程中及封堵到位时双级密封堵头前后压力平衡。
111.通过第一封堵三通下第一双级密封堵头，进行对应压力调节；具体地，在下第一级密封装置之前首先打开第一两寸平衡短节，平衡双级封堵头上下的压力，并打开连通第一引流检测短节与第一两寸平衡短节之间的第一连通阀，确保封堵过程中及封堵到位时双级密封堵头前后压力平衡。
112.上下游封堵完毕后，进行封堵效果验证，同时打开上游的第一引流监测短节的第一放空阀、第一两寸平衡短节的第二放空阀，下游的第二引流监测短节的第三放空阀、第二两寸平衡短节的第四放空阀，排空封堵隔离段介质，观察第一引流监测短节、第一两寸平衡短节、第二引流监测短节、第二两寸平衡短节处压力表压力降为零后的压力回升情况，若第一两寸平衡短节、第二两寸平衡短节处压力回升，则说明双级封堵头有泄漏，需要提取封堵头检查后再重新下放封堵。若第一两寸平衡短节、第二两寸平衡短节处压力无回升责说明封堵严密无介质泄漏。
113.步骤s400，从第一两寸平衡短节处接高压氮气进行第一双级密封装置与第二双级密封装置之间的管段氮气吹扫置换，置换完毕后进行对应管段的机械断管操作，并进行预制的新管段与旧管段的对管焊接作业；焊缝检测合格后，取出上下游隔离囊，打开第一连通阀、第二连通阀，向第一双级密封装置与第二双级密封装置之间的管段充介质并达到管道输送压力；先提取第二双级密封堵头，再提取第一双级密封堵头，完成新管段输送，关闭第一旁通控制装置、第二旁通控制装置，拆除旁通管线完成封堵作业。下塞堵完毕拆除封堵器、阀门、盖盲板、拧紧管帽，最后进行防腐，完成施工。
114.本发明采用新型双级密封堵头的施工工艺省去了传统封堵工艺焊接下囊三通、开下囊孔、下隔离囊作业，只需在两级之间焊接两寸引流监测短节、实现引流、压力平衡和压力监测。以一个标准不停输封堵业作为例，开孔作业由原来的开6个孔减少为开4个孔。由原来的焊接6个三通减少为焊接4个三通，减少开2个下囊孔，采用新型双级密封堵头施工工艺将降低施工成本、缩短维抢修时间，实现安全可靠的零泄漏封堵。
115.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
116.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
117.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
118.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。