西氣東輸管道shafer執行機構電磁閥典型故障分析

王立偉 魏和強

摘 要：shafer執行機構具有可以依靠管線介質來提供動力的優點，在長輸管線西氣東輸一線、二線中大量應用，然而新疆甘肅冬季氣候較冷，氣溫最低可達-30℃，在冬季開關閥門時經常發生管路或附屬設備冰堵的情況，進而又有可能誘發新的故障，導致shafer執行機構不能正常驅動閥門進行開關。

關鍵詞：調試；shafer；冰堵

引言

shafer執行機構由電磁閥、調壓閥、先導閥、儲氣罐、擺缸、儲油罐以及引壓管等部分組成，對于新建管道，當在冬季操作執行機構時，經常會遇見引壓管和附屬設凍堵，導致無法開關閥門、執行機構無法排氣或擺缸密封劃傷串油等故障，針對shafer執行機構的此類故障，我們對其原因展開分析，并就原因分析制定解決辦法，以及建議在以后的運行維護過程中應該如何保養shafer執行機構。如果運行維護人員能夠了解并熟悉站場不同類型的shafer執行機構的原理，并正確操作維護，將會提高站場和管道可靠性，下面我們針對shafer執行機構的電磁閥典型故障展開分析。

1 shafer執行機構控制閥門開關原理介紹

1.1 遠控開閥

站控機給予開閥命令后，電磁閥18得電導通，高壓氣體進入管路，經過提升閥15，先導閥27，使高壓氣體進入開閥油缸2，推動擺缸逆時針旋轉，閥門打開。

1.2 遠控關閥

站控機給與關閥命令后，電磁閥17得電導通，高壓氣體進入管路，經過提升閥區15，最終使高壓氣體進入關閥油缸，推動擺缸順時針旋轉，驅動閥門關閉。

1.3 ESD關閥

站場出現緊急情況時，站控系統會執行ESD操作，使電磁閥20失電關閉，截斷前往先導閥21和27的先導氣，使21打開，27關閉，高壓氣體驅動擺缸順時針旋轉，閥門關閉，且如果ESD命令不解除，閥門將一直執行關動作，如果要打開閥門，需要操作人員去現場復位電磁閥手柄。

2 故障情況描述

在對1201#閥門進行開關測試時，遠控對1201#進行開閥、關閥命令，1201#不動作。然后就地對閥門進行開、關操作，發現執行機構可以驅動閥門進行開關動作，但是，就地氣動開閥操作后，執行機構消音器不排氣，拉動開閥提升閥無法對儲氣罐進行泄壓，拉動關閥提升閥可以對儲氣罐進行泄壓。然后就地對閥門進行關閥操作，閥門全關后，消音器不排氣，拉動關閥提升閥無法對儲氣罐進行泄壓，拉動開閥提升閥可以對儲氣罐排氣，且排氣的過程中有液壓油排出。

3 故障進行分析及處理

3.1 檢查機柜間信號和現場接線

（1）閥門全開時：機柜間給予強制關閥命令，現場用萬用表測量電壓，測量結果為22.06V，證明關閥信號已經下達；（2）閥門全關時：機柜間給予強制開閥命令，現場用萬用表測量電壓，測量結果為21.4V，證明開閥信號已經下達；（3）電磁閥在額定電壓的85%即可實現功能，24×0.85=20.4V。綜合（1）、（2）、（3）：信號及接線問題可以排除。

3.2 檢查供氣管路是否暢通

將背部引壓管路和先導閥從執行機構中拆下，發現管路和先導閥存有冰堵現象，說明管路不通是其中一個原因。將拆下的管路和先導閥加熱一會，等管路和先導閥中的冰化開后，將管路和先導閥中液體吹出，確認暢通后回裝。

3.3 電磁閥發生凍堵或者電磁閥損壞

將B、C、D電磁閥拆下，在站控室給予電磁閥24V電壓，發現電磁閥有吸合的聲音，證明電磁閥未損壞。現在推斷現場給電磁閥24V電壓不動作的原因，電磁閥內部存在積液，在-30℃的環境下，積液凝結成冰將電磁芯凍住，造成電磁閥失電后不回位，一直執行開動作或關動作，兩個儲油罐中的油被集中到其中一個儲油罐，待油罐滿后，液壓油進入到之心機構管路，最后排氣的過程中液壓油從消音器中排出。將電磁閥解體進行解體：（1）將頂部的六角螺母擰松，將電磁閥從執行機構上取下。（2）將拆下的電磁閥解體。（3）清理所有部件，然后安照順序進行進行回裝。（4）遠控對1201#進行開關操作，1201#均能正常開關到位，故障消除。

4 shafer執行機構日常運行和保養的幾點建議

4.1 Shafer執行機構引壓管及自身元件冰堵問題

Shafer執行機構是靠管線壓力來提供動力的，但西二線的管線設計壓力高于儲氣罐的設計壓力，所以shafer制造商在執行機構上增加了一個調壓閥將管線壓力調到合適的壓力，在冬季對執行機構充壓的過程中很容易造成調壓閥和引壓管的冰堵，影響執行機構的正常運行。因此建議對執行機構調試時盡量避免寒冷的冬季對閥門進行調試，如果必須調試，建議準備一臺小型的蒸汽設備，如果發生了冰堵，能夠及時的處理，從而能夠保證調試的正常進行。

4.2 ESD電磁閥掉電問題

站場運行人員經常發現，如果1201#和1301#shafer執行機構儲氣罐長時間內部沒壓力，在對儲氣罐充壓的過程中，有時會發現閥門執行了關動作。一種原因是因為儲氣罐長期沒壓力，儲存在執行機構中的少量氣體會慢慢泄壓，待管路中壓力不足以克服先導閥21中的彈簧力時，它的P、C口就會導通；另一種原因是因為ESD電磁閥遭受過失電，管路中的氣體經過電磁閥的E口排出，這樣先導閥21中的P、C口同樣導通了。站上人員給儲氣罐沖壓時，高壓氣體經過P口和C口，最終相當于執行了ESD程序。以后如果遇到類似的情況，應先將復位手柄復位，然后再進行充壓。

4.3 閥門超力矩

長輸管道中的大多數閥門會長期保持一種狀態：全開或全關，當要改變某些閥門的狀態時，用執行器開關時，往往會發現開關力矩較大或閥門打不開，遇到這種情況時，切忌使用蠻力或者是加力桿將閥門強力全開或全關，這樣容易損傷閥座或軟密封。一旦出現將密封結構劃傷，就會對閥門造成永久性泄露，因此對于這樣的閥門，在操作之前應先注入適量潤滑脂，然后再手動對閥門進行開關活動幾次，讓閥座和球面充分潤滑，最后再用執行器執行全開或全關操作。

4.4 給執行機構儲油罐加油或倒油

如果儲油罐出現缺油或者一個罐中的油位超高，另一個罐中的油位偏低的現象，這就需要給儲油罐進行加油或者倒油。廠商認為讓閥門處于開位45°時加油最好，這樣可以保持兩罐的油位一致，但是前提是閥門還沒有正常投入運行，在運行過程中的閥門，如果需要倒油，該過程一般都需要1-2小時，如果長時間（大于30分鐘）讓閥門處于半開半閉狀態，就有可能對閥門密封造成損傷最終造成閥門內漏，因此對于投入運行中的閥門執行器儲油罐倒油時，應保持閥門全開或全關。

作者簡介：王立偉（1987，6-），男，山東省濰坊市（籍貫），現職稱：助理工程師，學歷：大學本科，研究方向：機械工程及自動化。