電動閥門閥位錯誤原因分析及處理

朱國俊　李博賢　丁曦

摘 要：自動監視控制系統已經在輸氣站場中廣泛應用，電動閥門閥位錯誤，尤其是監控系統收到的電動閥位信號與實際閥門閥位狀態不一致，會導致超計劃量分輸、管線壓力持續升高爆管等事故，后果非常嚴重。

關鍵詞：電動執行機構;閥位;關聯報警;自動控制系統

引言

本文針對一起電動閥門閥位錯誤故障進行原因分析，并給出排查處理方法。最后，又分析了自動控制系統控制邏輯缺失的深層次原因并提出解決方案。

設備概況：

西氣東輸一線站場均采用SCADA系統進行工藝過程的壓力、溫度、可燃氣體濃度等信息的檢測，并對可控設備進行監視和控制。站場第5路計量橇是用來給用戶進行天然氣輸送計量的設備。計量橇采用成套橇裝，生產廠家為天津博斯特石油天然氣設備有限公司。此次發生故障的設備為3502#電動強制密封球閥。3502#閥門采用Rotork電動執行機構，IQ35型，軸承座為FA16型，驅動套為推力A型。

故障現象：

值班員工在SCADA系統中遠程控制發出命令關閉3502#閥門，控制電腦顯示3502閥門正在關閉，半分鐘后控制電腦顯示3502閥門已關閉。值班人員隨即核對控制電腦上35路流量計數據，發現35路流量計瞬時流量仍然為2.3萬標方每小時。值班人員立即到流量計算機機柜核對，確認35路流量計仍然有天然氣流。值班人員到計量橇現場檢查，聽到35路計量橇有氣流聲音，手動關閉計量橇入口球閥3501#后氣流聲消失，控制電腦上35路流量計瞬時流量變為0，懷疑可能為計量橇出口3502#強制密封球閥故障。值班人員報告機械專業人員，機械專業人員對計量橇出口閥門進行檢查發現3502#強制密封球閥電動執行機構顯示在關位，觀察3502#閥門機械指示仍在開狀態。

原因分析

3502#電動強制密封球閥顯示及遠傳與機械指示閥位不一致的可能原因有：

1.控制板故障，導致閥位信號錯誤：

Rotork電動執行機構內的電路板有三種，分別是計數板、電源板、控制板。計數板用于測量和控制執行器的行程。電源板用于給整個電動執行機構供電。控制板即是Folomatic遠程控制器，用于閥位的模擬量控制。雖然Rotork電動執行機構安裝有電池，在供電中斷時電池供電可以跟蹤閥位的變化會動執行機構控制板瞬間失電。這樣可能會造成控制板損壞或程序錯誤，進而造成電動執行機構設定參數丟失。在電源恢復時，設定參數丟失會造成閥位信號錯誤。

3.電動執行機構驅動套筒損壞或與推力底座內的驅動銅套脫扣：

電動執行機構驅動套筒是將電機輸出動力傳輸至推力底座，進而驅動閥門動作的機構。驅動套筒損壞或與驅動銅套脫扣，會導致電機轉動但無法驅動閥門動作。

4.電動執行機構推力底座內的驅動銅套磨損嚴重：

ROTORK電動執行機構推力底座內的銅套用于將電動執行機構的水平旋轉運動轉換成閥桿的垂直升降運動。驅動銅套磨損嚴重時無法有效連接閥桿。這樣，電動執行機構電機轉動時不能驅動閥桿升降，閥門實際未動作。

故障排查及處理

1.觀察電動執行機構顯示屏，綠燈常亮，顯示屏無報警，說明電動執行機構供電正常。現場電動操作，能聽到電機轉動聲音，電動執行機構顯示閥位數據變化，但閥門不動作，說明電動執行機構程序正常。

2.按下手動電動切換檔桿，轉動手輪操作閥門，手輪轉動很輕松，閥門不動作。這種情況說明，電動執行機構與閥門連接可能出現問題。

3.在防爆配電箱上對電動執行機構斷電，檢查確認已斷電。拆卸固定螺栓，拆下電動執行機構。轉動手輪發現電動執行機構驅動套筒正常旋轉，說明電動執行機構本體無故障。

4.檢查推力底座及驅動銅套，發現大量銅屑、雜質;使用工具手動旋轉驅動銅套，閥桿不隨之升降。

銅套內螺紋與閥桿螺紋匹配驅動閥桿升降，在旋轉的同時承受垂直方向的推力，這樣螺紋磨損就不可避免。閥桿為鋼質，驅動銅套采用較軟的銅質制作。銅套內螺紋與閥桿外螺紋相互作用時，銅套內螺紋將會逐漸磨損，而保證閥桿螺紋的完好。確認故障為：驅動銅套因內螺紋磨損嚴重，無法與閥桿螺紋匹配，從而無法驅動閥桿升降，需要更換新的銅套。

拆卸推力底座固定螺栓，分解推力底座。擰松鎖死螺栓，旋轉擰下軸套擋圈，取出推力軸承并進行清洗潤滑。取出驅動銅套，更換新的銅套。將各部件反向安裝恢復。安裝電動執行機構，上電，用手操器設定開關閥限位、查看關閥方向、開關閥方式、關閥力矩設定后閥門恢復正常。

改進措施

天然氣輸氣流程各個設備是存在內在工藝關聯的，但目前的站場SCADA系統控制程序只是單獨對流量計參數、閥門閥位狀態信號的采集和監控，并未設置工藝關聯報警。此次故障，電動執行機構及站控機并無報警，但值班人員發現工藝參數不正常及時到現場進行檢查才發現問題，故障可能會導致超計劃量分輸、用戶管線壓力持續升高爆管等事故。站場人員在控制系統程序中增加計量撬出口閥門開關狀態與流量計流量的關聯報警。即計量撬出口3502#閥門遠傳信號為關閉時，如果35路流量計流量不為零，則產生35路計量橇流量異常報警。這樣再次由于驅動銅套磨損導致出現同樣故障時，控制系統將及時發出流量異常報警，提醒操作人員及時去現場核對，避免發生嚴重事故。

總結

1、日常要提高對運行工藝參數的敏感度，發現異常及時核對。

2、要弄清設備結構原理，排查故障時采取排除法，由大到小逐步縮小故障范圍，最終找到故障點;

3、推力軸承取出后要仔細清洗，涂抹潤滑脂，避免雜質磨損軸承;

4、電動執行機構安裝完畢后一定要對電動執行機構參數進行設定、檢查;

5、由于ROTORK電動執行機構驅動銅套屬于損耗件，建議對頻繁動作的如工作調壓閥、采用力矩開關的如強制密封球閥配套電動執行機構銅套每2年打開檢查清潔，必要時進行預防性更換;

6、驅動銅套的加工需要將舊銅套取出，送至工廠訂做，周期約為一周，建議對配套電動執行機構銅套尺寸進行測繪留存，以便縮短加工周期。

7、設備故障處理完成后要分析深層原因，逐步完善自動控制系統的控制邏輯。

參考文獻

[1]靳立敏，邢立新.電動閥門閥位信號回路對INFI-90信號通道干擾及損壞的處理方法[J].內蒙古電力技術，1998（05）：35-36+43.

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