羅托克執行器發生點動原因分析及解決方法

西南油氣田公司重慶氣礦 楊衛東

天然氣生產場站電動執行機構主要在干線球閥、排污閥、收發筒球閥使用，開關型電動執行器出現點動故障在天然氣生產場站存在嚴重的安全隱患。通過分析羅托克執行器遠程控制原理和點動故障原因，提出有效解決方法和處理措施。

引言：天然氣生產場站電動執行機構主要在干線球閥、排污閥、收發筒球閥使用，執行機構多隨建站設置，電動執行機構投入運行多年，老化嚴重，故障多，管理難度大。近年來，天然氣生產場站管道不斷引入智能電動執行器作為閥門的驅動裝置，其控制系統較為復雜，涉及到機械、電力電子技術，通訊技術、自動控制等技術領域，故障處理復雜，對故障點進行精確定位、分析的過程也比較麻煩，想要準確找出故障點往往需要通過各種檢測方式才能實現。存在故障的電動閥特別在高含硫原料氣井站發生泄漏、爆管等情況，更是難以在現場實施有效的搶險措施，并對井站周邊居民的生命、財產造成不可估量的損失，存在較大的安全隱患。

1 現場情況

2019年11月10日，某中心站進行定期通球作業，倒換工藝流程中發現編號G36、G27收發球筒電動球閥同時出現電動就地和遠程操作，電動執行器轉動帶動卡梅隆閥門旋轉2%圈后停止工作，形成一個點動運行，完全打開或關閉閥門需要發出50次信號才能完成，執行器屏幕上LCD報警指示燈無報警信息。

檢修人員用設定器調出幫助屏幕，觀察屏幕的指示條功能正常，重新對執行器開/關閥限位設定，故障未排除。檢查控制模式組態代碼A6（就地控制保持功能）時，發現兩臺執行器就地控制旋鈕設定為【OF】，即就地控制不保持（緩動、點動、步進）。重新設定控制模式組態代碼A6（就地控制保持功能）設定為【ON】，即自保持，現場電動開/關閥自保持成功。順時針旋轉紅色選擇旋鈕至遠程位置，遠程控制信號操作執行器，兩臺執行器點動運行無法自鎖。

2 原理分析

（1）端子功能

羅托克執行器遠程控制方式有4種控制方式：點動控制（如圖1所示）、開閥、關閥自鎖控制（如圖2所示）、ESD控制（如圖3所示）和聯鎖控制方式（如圖4所示）。在羅托克執行器輸入端子中，5、4分別是執行器內部輸出控制±24VDC、33、35是執行器關閥和開閥輸入端、34是執行器停止/保持輸入端，36是執行器開/關閥公共端、31是ESD/聯鎖控制公共端、25是ESD控制輸入端、37、38分別是開閥聯鎖和關閥聯鎖輸入端。

（2）控制原理

執行器收到開（OPEN）/關閥(CLOSE)脈沖信號，電動執行器點動運行；執行器收到開（OPEN）/關閥(CLOSE)連續信號，電動執行器連續運行，直到閥門在全關或全開位置，電動執行器停止，如圖1所示。

執行器收到開（OPEN）/關閥（CLOSE）脈沖信號，電動執行器連續運行，直到閥門在全關或全開位置，電動執行器停止，如圖2所示。

圖1

圖2

執行器收到ESD信號將超越現成的或接收的就地、遠程控制信號，執行器運行取決執行器設定的四種狀態：OF（ESD時停止）、CL（ESD時關閥）、SP（ESD時保位）、OP（ESD時開閥）（羅托克電動執行機構IQ系列安裝和維護手冊），如圖3所示。

在聯鎖控制中，執行器設定為ON，即可使用該功能，只有執行器收到聯鎖信號，執行器才能進行電動就地或遠程操作，如圖4所示。

3 處理措施

通過值班人員介紹和查閱后臺SCADA監控系統，近期采輸氣作業區對上位機進行技術升級改造，自控維護人員現場對電動執行器進行了調試。因此重點檢查執行器輸入端接線方式，在配電室拉開執行器動力電源，打開電源接線盒，兩臺執行器的遠程控制接線方式采用的是開閥、關閥點動控制，如圖1所示。

為了判斷上位機輸出的開/關閥是脈沖信號還是連續信號，在33、36號端子或35、36號端子之間，用萬用表直流電壓檔分別測量到上位機發出的是脈沖信號。這種接線方式配合上位機的輸出脈沖，最終導致執行器點動運行。

現場用一根導線將5與34號端子短接，將執行器連接成自鎖控制模式，如圖2所示。合上執行器動力電源，關閉執行器電源接線盒，操作上位機發送遠程控制信號，兩臺執行器正常開到位和關到位，故障排除。

圖3

圖4

結語：電動執行器電動全關/全開工作變為點動工作，相當少見，但危害嚴重，存在故障的電動閥在集輸站場發生突發應急事件時，將不能正常實現快速有效地切斷流程，存在巨大的安全隱患。隨著油氣生產物聯網系統建設，氣田“兩網融合”“物聯網”項目的深入實施，對工作現場提出建議如下：

（1）對閥室、井站、中心站進行改造擴建及系統升級過程中，屬地人員或自控技術人員全過程監督，清楚執行器的控制方式，對接線方式進行拍照，留取視頻信息，嚴禁擅自對工藝進行變更。

（2）認真做好設備的檢查維護工作，維護工作要認真、仔細、全面，及時發現、消除設備隱患、缺陷，確保設備安全運行。