SHAFER氣液聯動執(zhí)行機構培訓

氣液聯動執(zhí)行機構

中原輸油氣分公司李敏

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內容：閥門執(zhí)行機構的分類氣液聯動執(zhí)行機構的特點氣液聯動執(zhí)行機構的功能氣液聯動執(zhí)行機構的結構與操作氣液聯動執(zhí)行機構的工作原理氣液聯動執(zhí)行機構的維護LINEGUARD一、閥門執(zhí)行機構分類1.手動執(zhí)行機構一、閥門執(zhí)行機構分類2.電動執(zhí)行機構一、閥門執(zhí)行機構分類3.氣動執(zhí)行機構一、閥門執(zhí)行機構分類4.氣液聯動執(zhí)行機構二、氣液聯動執(zhí)行機構的特點利用管道中現有壓力氣體作為壓力源或其它壓力源作為動力源來開關閥門。動作速度快。具有電子控制和機械控制雙重作用。常用于自動截斷和緊急截斷。功能強大、性能可靠、操作方便、適用性強。二、氣液聯動執(zhí)行機構的特點與氣動執(zhí)行機構相比：1.氣動執(zhí)行機構動作速度更快，可達到2秒以內，常用于緊急截斷設備（調壓回路截斷、高低壓分界截斷、井口等）。2.氣液聯動執(zhí)行機構動作較慢，但比較平穩(wěn)，常用于干線截斷設備和站場進出口閥門。二、氣液聯動執(zhí)行機構的特點國內天然氣長輸管線的截斷閥的控制一般采取SHAFER氣液執(zhí)行器驅動，在管線一旦發(fā)生事故時，通過LINEGUARD的判斷，在氣液執(zhí)行器的驅動下立即關斷閥門，大大減小了天然氣的泄露以及事故的擴大。了解SHAFER執(zhí)行器的結構、工作原理，對日常維護、常見故障的分析與解決起到決定性的作用。SHAFER執(zhí)行器主要用于四分之一轉閥門的控制操作，如：球閥與旋塞閥或其它90度旋轉設備的全開／全關操作。這些執(zhí)行機構典型地采用高壓天然氣驅動液壓油，液壓油驅動執(zhí)行器的方法，當天然氣的壓力達不到驅動要求時，可以選擇自身的液壓系統來驅動執(zhí)行器。三、氣液聯動執(zhí)行機構的功能檢測管道中氣體的壓力記錄管道中氣體的壓力變化自動驅動閥門關斷閥門自動關斷后鎖定功能（防止開啟）遠程控制（開/關閥，基本不使用開閥功能）就地手動、氣動控制（開/關閥）三、氣液聯動執(zhí)行機構的功能在以下三種情況導致執(zhí)行器驅動閥門自動動作檢測壓力低于低壓關斷設定值檢測壓力高于高壓關斷設定值檢測壓降速率高于壓降速率關斷設定值四、氣液聯動執(zhí)行機構的結構與操作簡介：氣液聯動緊急截斷球閥是國內大口徑、長距離天然氣輸送管道（西氣東輸、陜京管線、管道公司）的主要用閥，是關鍵設備之一。它主要由球閥和執(zhí)行機構組成。球閥一般采用埋地全焊接式，執(zhí)行機構采用氣液聯動式。氣液聯動閥俗稱GOV（Gas—oilvalve)。氣液機構分為撥叉式與旋轉葉片式。4.1氣液聯動執(zhí)行機構的結構1.撥叉式執(zhí)行機構主要結構部件：撥叉4.1氣液聯動執(zhí)行機構的結構2.旋轉葉片式主要結構特點：旋轉葉片活動部件：1個角行程目前世界上提供旋轉葉片結構執(zhí)行機構的主要是美國SHAFER公司，隸屬于EMERSON集團。

執(zhí)行器液缸定子實物4.1氣液聯動執(zhí)行機構的結構它由以下幾部分組成：POPPETBLOCKCONTROL（提升閥氣路控制塊）MANUALHANDPUMP（手動泵裝置）ROTARYVANE（執(zhí)行器）GASHYDRAULICTANK（氣液罐）POWERSTORAGETANK（備用氣源罐）LINEGUARD（LINEGUARD電子控制箱）4.1氣液聯動執(zhí)行機構的結構主管線球閥引壓管監(jiān)測管氣缸液油缸電子監(jiān)控單元

實物圖

葉輪缸液罐電子監(jiān)控單元氣罐液罐閥位指示監(jiān)測采樣管氣源引壓管

就地操作部分結構開閥氣路提升手柄手泵復位手柄鎖定先導閥開路先導閥關路先導閥減壓閥開閥液動手柄關閥液動手柄ESD復位手柄關閥氣路提升手柄速度控制螺母液壓手泵1.POPPETBLOCKCONTROL（提升閥氣路控制塊）正常氣路

提升閥1.除了進氣濾芯，右上角紅圈處還有一個先導濾芯2.濾芯變形或有雜質時，會導致過濾失效，氣體雜質進入電磁閥，導致其無法復位，控制氣路開閥態(tài)，氣體從氣路排出。3.切斷氣源，拆除相應螺母，勾出濾芯,清洗或更換濾芯。

推動液壓油進執(zhí)行器開閥。葉片逆轉開閥順轉關閥。(右圖液壓油罐左右反看)開閥動力氣路：2活塞推動提升閥向上開啟動力氣路并關閉放空氣路。1開閥控制桿拉下后推動活塞向上動作3動力氣路導通，從控制板后通向開閥氣液罐。122提升閥與活塞在動力氣與壓力彈簧的作用下回到初始位置。關閉動力氣路打開排氣氣路。3留在液壓缸內的高壓動力氣會通過放空口排出（綠色表示），以平衡氣罐和執(zhí)行機構壓力。1松開控制手柄先導氣開閥

1.動力氣（藍色標示）進入控制模塊推動導向活塞向上2.活塞推動提升閥向上打開動力氣路關閉放空氣路3.動力氣從控制模塊后出去通往開閥先導閥放空氣路1.提升閥氣路控制塊氣動開/關手柄開閥手柄關閥手柄

2.MANUALHANDPUMP（手動泵裝置）

3.ROTARYVANE（執(zhí)行器）

1-旋轉葉片

2-止動器12執(zhí)行器構成－－液缸（剖視圖）4.2氣液聯動執(zhí)行機構的操作三種方式開關閥門：就地手動操作（通過液壓手泵）就地氣動操作（通過提升控制塊）遠程/自動關閥工作原理步驟1步驟2步驟3步驟1中，執(zhí)行器處于全步驟2中，執(zhí)行器正朝關位步驟3中，一旦執(zhí)行器到開位置，液壓油無壓力，順時針方向旋轉，高壓液體達指定位置，液壓油壓執(zhí)行器無旋轉動作。進入關入口，壓力補償通道力通過執(zhí)行器自身控制使得兩關閉腔體同步受壓，得到釋放。此時，執(zhí)行器產生完全平衡的扭拒，推動葉片轉動。工作原理－－典型控制系統（原理圖）工作原理－－典型控制系統（原理圖）常態(tài)位氣體分布：

氣體由17-12-13到達18、27、28前端P口的同時，經19到達20、23的前端P口。0就地氣動關閥

拉動15上側手柄，17-12經提升閥16-3就地氣動開閥

拉動15下側手柄，17-12經提升閥16-2遠程開閥

1.藍線——導通開閥氣路：17-12-13-28-15

2.紅線——沿開閥氣路開閥：17-12-16-22-2遠程關閥

1.藍線——導通關閥氣路：17-12-13-27-26-15

2.紅線——沿關閥氣路關閥：17-12-16-3

緊急截斷

1.紫線——導通關路先導閥：17-12-13-19-20-18

2.藍線——導通關閥氣路：17-12-13-18-26-15

3.紅線——沿關閥氣路關閥：17-12-16-3

4.天藍線——鎖定：17-12-13-19-23-221.下圖除了就地液動、氣動操作功能，還有遠控功能，自動截斷和鎖定功能。

2.紅色表示遠控關閥時導通關閥氣路過程，導通后氣體走藍線進入關閥液罐。

3.綠色表示自動緊急截斷時，18先導閥沿綠線被導通；而后先導氣體沿黃線導通關閥氣路，于是動力氣沿藍線進入關閥液罐，實現緊急關斷。（緊急斷走3線：綠色導通先導閥-黃色導通關閥先導氣-藍色關閥氣路關閥）

4.淺綠線為關閥后鎖定（切斷開閥氣路：23由D上導通后氣體由19-23P下進入22D上，觸發(fā)22P下和C斷開）

即深綠線走到20后導通18的同時，進入先導閥23，導通19-23-22，切斷開閥氣路，防止開閥。關于電磁閥的說明：1.幾個方框代表幾位（閥芯工作位置，開或關），圖中27.28.20均2位電磁閥。2.上方小框內斜杠為電磁閥，V為先導閥。18.22.23均先導閥。3.閥周邊連接了幾條線（或一方框內有幾個箭頭線和T，與框相交的點），代表幾通。4.P表示介質入口，C表示介質出口，T表示不通。左右連接線的2端點連接，表示常態(tài)（閥芯未受操縱力時的位置）為導通，2端點不連接，表示常態(tài)為斷開。23上方的P是讓下方的2端點連接，氣體從下方P進入，導通19-23-225.圖中標識均為不帶電狀態(tài)。其他閥常態(tài)不帶電，ESD閥常態(tài)帶電，帶電斷開，失電導通。實物對照D上入口，連電控CP下入口，連19出C出口2322D上入口，連23CC出口，連開液罐上端P下入口，連動力氣1918關路先導閥P、C口P下入口D上入口C出口18191.就地液動開、關閥門

2.遠程開、關閥門（17-13-28-15，,17-13-27-26-15）

3.自動緊急切斷（帶鎖定功能、關到位后切斷氣路）

17-13-19-20-29-18導通18先導閥，17-13-31-18-26-15關閥,關到位后31-32切斷氣路

17-13-19-20-29-23→22鎖定，常開先導閥22由19-23-22方向氣體斷開

4.ESD切斷（帶鎖定功能、關到位后切斷氣路）

17-13-19-30-29-18導通關閥氣路，17-13-31-18-26-15關閥，關到位后31-32切斷氣路

17-13-19-30-29-23→22鎖定，常開先導閥22由19-23-22方向氣體斷開.

此設備所含功能？功能對比4.2氣液聯動執(zhí)行機構的操作1-就地手動開（關）閥門操作：將排空膠管的一端套在“梭閥”體標有“EX－HAUST”的細管上，另一端引至室外；1.把“手動換向閥”上標有“OPEN（CLOSE）”側的“手掌按鈕”推入，確認另一端的“手掌按鈕”處于拉出狀態(tài)。2.拔出手動油泵操作柄的鎖銷，將專用的操作桿插入操作柄控中，上下壓動油泵栓塞，觀察閥位指示器轉動，當指向“開（關）”的位置時既實現開（關）閥操作。3.將油泵操作柄復位到初始狀態(tài)。如不能回復到原位，可拉起手動換向閥體上部的泄放平衡閥，再將操作柄復位。4.2氣液聯動執(zhí)行機構的操作2-就地氣動開（關）閥門操作：1.將氣液聯動閥各引壓管上的閥門打開。2.將梭動閥體上標記“OPEN（CLOSE）”的操作桿下拉，此時閥執(zhí)行器執(zhí)行開（關）閥動作。觀察閥位指示器轉動，當指向“開（關）”位置時松開操作桿，實現“開（關）”閥動作。4.2氣液聯動執(zhí)行機構的操作3-遠程/自動關閥自動緊急關閉閥門是氣液聯動閥最重要的功能,電控箱通過閥門監(jiān)測采樣管檢測在線管道壓力和壓力降速,一旦超過設定值（當管道壓力低于或高于電控箱電子監(jiān)控單元設定壓力或管道壓降速率大于設定值時）,電控單元發(fā)出關閥命令(電控箱內電磁閥導通),從而打開氣動閥，切斷閥門,防止和減少次生災害損失。4.2氣液聯動執(zhí)行機構的操作對于設定值，緊急截斷閥的緊急情況下的關閥動作執(zhí)行的命令來自于電子監(jiān)控單元。電子控制單元共對下列幾個參數進行了設定：低壓報警、低壓關閥、壓降速率報警、壓降速率關閥、高壓報警和高壓關閥。壓降速率報警（MPa/min）：0.10壓降速率關閥（MPa/min）:0.15高壓報警、高壓關閥、低壓報警、低壓關閥按照區(qū)段不同，設定值不同（單位均為MPa）。注：高低壓報警和關閥設定值，參照附表：1101＃截斷閥設定值參數表4.2氣液聯動執(zhí)行機構的操作閥門動作延遲時間（s）：180閥門開關動作時間（s）：30采樣周期（s）：30注：設定參數時壓力單位應換算為：PSI。SHAFER操作系統在安裝調試測試正常后，一般不需要修改系統參數或調整閥位操作。需要時應由專業(yè)技術人員通過專用手提電腦進行有關參數的重新設定或修改。五、氣液聯動執(zhí)行機構的工作原理檢測管線中氣體壓力判斷檢測壓力是否正常通過電磁閥控制氣路的通斷當氣路壓力的變化導致液缸中壓力發(fā)生變化旋轉葉片兩端壓差增大，使傳動軸轉動，帶動閥門動作在動力氣源推動或手動泵壓力油作用下,將A罐液壓油向執(zhí)行器1、2中注入,并推動轉子逆時針轉動,打開閥門;當B罐液壓油在動力氣源推動或手動泵壓力油作用下向執(zhí)行器3、4中注入時,推動轉子順時針轉動,關閉閥門,從而實現閥門的開關動作AB1234五、工作原理六、氣液聯動執(zhí)行機構的日常維護檢查氣路、油路的密封、緊固、指示儀表清洗或更換濾芯氣液罐排污執(zhí)行器排污檢查油位、補充液壓油檢查參數設置性能測試其他維護項目6年更換一次紐扣電池（主板、黑色閃存各1枚）檢查電子單元嚴密關閉，防止進水，定期更換電子監(jiān)控單元箱內的干燥劑定期檢查蓄電池的電壓，必要時更換每年檢查一次氣液罐、執(zhí)行器底部有無凝液，及時排污關于氣液聯動閥調試的具體要求一、調試調試具備的條件1、干線截斷閥電子檢測單元控制箱內的蓄電池應配備到位，連接接線完畢，并緊固。2、24VDC電源保證正常供電。3、動力起源線和壓力檢測線連接完畢，無泄漏。4、動力氣源線和壓力檢測線上的手動截斷閥門手動開關靈活，無內漏和外泄漏。5、提供執(zhí)行機構的設定參數。二、調試內容（調試前確認截斷閥的旁通閥在全開位置）現場手動液壓開關閥門（已完成）?，F場手動氣動開關閥門?，F場通過改變設定值（高壓和低壓關閥值），測試電磁閥是否動作，閥門是否動作?，F場測試記錄閥門的氣動開關動作時間。按照規(guī)定對執(zhí)行機構所有的參數設定完畢。氣液聯動執(zhí)行機構的故障處理序號故障現象故障可能原因故障處理方法1裝置不動作速度控制閥沒有打開動力氣源沒有打開氣路通道堵塞閥門內部或裝置內部卡死調節(jié)速度控制閥到一定開度打開動力氣源檢查氣路并清除故障充分清洗閥門2手泵操作不動作氣液罐中液壓油量不足手泵機械部分故障旋轉葉片執(zhí)行器內漏補充液壓油檢修手泵機械部分檢修執(zhí)行器3控制箱無法讀取數據控制箱電路板損壞控制箱或筆記本電腦接口沒有正確連接控制軟件損壞更換電路板檢查電纜和接口的連接重新安裝控制軟件4裝置動作緩慢速度控制閥開度過小閥門或執(zhí)行器扭矩過大氣源壓力過低氣路通道異物堆積調節(jié)速度控制閥的開度充分清洗閥門或執(zhí)行器增加氣源壓力清洗氣路通道中的濾芯和其它組件其它故障1.電控箱通訊失靈A.程序讀寫有誤或通訊電纜誤連接B.接口故障或電池組電量低C.Lineguard控制箱內部故障2.開關不穩(wěn)或無法操作內部有氣象空間，或操作手泵時有空行程。取下執(zhí)行器蓋上的4個六角螺釘或清污塞，置開閥態(tài)。壓入液壓油，待第一個清洗孔流出油時旋緊清洗塞，繼續(xù)壓入液壓油，直到油從第一孔開始對角充滿扇形體。擠出所有泡沫和氣體后，擰緊第二個清洗塞，置關閉態(tài)，重復上述操作，直至執(zhí)行器內氣體排凈為止。其他故障3.自控箱引壓管冰堵會造成壓力低而誤關斷，要排污。4.異常關斷檢測管堵塞電控箱內部故障壓力傳感器故障——更換5.關閥操作不正?；蜿P不到位關閥設置時間短閥門梗阻或機械故障動力氣壓低或閥門扭矩超標——開大動力氣壓執(zhí)行器密封性差——關閉動力源，放空，檢查執(zhí)行器密封性。其他6.放空口排氣時噴油開關液罐油位不平衡手動旋至半開，檢查液位七、電子控制單元2002年以前：LINEGUARD2000（陜京線、澀寧蘭等）簡單單片機，8秒讀取數據一次，干電池供電定期更換，DOS系統軟件，功能單一不支持遠傳控功能。2002年—2004年：LINEGUARD2100（長呼線、中海油海南管道等