SHAFER氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)培訓(xùn)

氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

中原輸油氣分公司李敏

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內(nèi)容：閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分類氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與操作氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的維護(hù)LINEGUARD一、閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類1.手動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類2.電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類3.氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類4.氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)二、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)利用管道中現(xiàn)有壓力氣體作為壓力源或其它壓力源作為動力源來開關(guān)閥門。動作速度快。具有電子控制和機(jī)械控制雙重作用。常用于自動截?cái)嗪途o急截?cái)?。功能?qiáng)大、性能可靠、操作方便、適用性強(qiáng)。二、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比：1.氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作速度更快，可達(dá)到2秒以內(nèi)，常用于緊急截?cái)嘣O(shè)備（調(diào)壓回路截?cái)?、高低壓分界截?cái)?、井口等）?.氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作較慢，但比較平穩(wěn)，常用于干線截?cái)嘣O(shè)備和站場進(jìn)出口閥門。二、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)國內(nèi)天然氣長輸管線的截?cái)嚅y的控制一般采取SHAFER氣液執(zhí)行器驅(qū)動，在管線一旦發(fā)生事故時(shí)，通過LINEGUARD的判斷，在氣液執(zhí)行器的驅(qū)動下立即關(guān)斷閥門，大大減小了天然氣的泄露以及事故的擴(kuò)大。了解SHAFER執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)、工作原理，對日常維護(hù)、常見故障的分析與解決起到?jīng)Q定性的作用。SHAFER執(zhí)行器主要用于四分之一轉(zhuǎn)閥門的控制操作，如：球閥與旋塞閥或其它90度旋轉(zhuǎn)設(shè)備的全開／全關(guān)操作。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)典型地采用高壓天然氣驅(qū)動液壓油，液壓油驅(qū)動執(zhí)行器的方法，當(dāng)天然氣的壓力達(dá)不到驅(qū)動要求時(shí)，可以選擇自身的液壓系統(tǒng)來驅(qū)動執(zhí)行器。三、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(qū)動閥門關(guān)斷閥門自動關(guān)斷后鎖定功能（防止開啟）遠(yuǎn)程控制（開/關(guān)閥，基本不使用開閥功能）就地手動、氣動控制（開/關(guān)閥）三、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能在以下三種情況導(dǎo)致執(zhí)行器驅(qū)動閥門自動動作檢測壓力低于低壓關(guān)斷設(shè)定值檢測壓力高于高壓關(guān)斷設(shè)定值檢測壓降速率高于壓降速率關(guān)斷設(shè)定值四、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與操作簡介：氣液聯(lián)動緊急截?cái)嗲蜷y是國內(nèi)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(guān)鍵設(shè)備之一。它主要由球閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。球閥一般采用埋地全焊接式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣液聯(lián)動式。氣液聯(lián)動閥俗稱GOV（Gas—oilvalve)。氣液機(jī)構(gòu)分為撥叉式與旋轉(zhuǎn)葉片式。4.1氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)1.撥叉式執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)部件：撥叉4.1氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)2.旋轉(zhuǎn)葉片式主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)葉片活動部件：1個(gè)角行程目前世界上提供旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要是美國SHAFER公司，隸屬于EMERSON集團(tuán)。

執(zhí)行器液缸定子實(shí)物4.1氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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(shí)物圖

葉輪缸液罐電子監(jiān)控單元?dú)夤抟汗揲y位指示監(jiān)測采樣管氣源引壓管

就地操作部分結(jié)構(gòu)開閥氣路提升手柄手泵復(fù)位手柄鎖定先導(dǎo)閥開路先導(dǎo)閥關(guān)路先導(dǎo)閥減壓閥開閥液動手柄關(guān)閥液動手柄ESD復(fù)位手柄關(guān)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(jìn)氣濾芯，右上角紅圈處還有一個(gè)先導(dǎo)濾芯2.濾芯變形或有雜質(zhì)時(shí)，會導(dǎo)致過濾失效，氣體雜質(zhì)進(jìn)入電磁閥，導(dǎo)致其無法復(fù)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(yīng)螺母，勾出濾芯,清洗或更換濾芯。

推動液壓油進(jìn)執(zhí)行器開閥。葉片逆轉(zhuǎn)開閥順轉(zhuǎn)關(guān)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(guān)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(dǎo)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(guān)閉動力氣路打開排氣氣路。3留在液壓缸內(nèi)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(jī)構(gòu)壓力。1松開控制手柄先導(dǎo)氣開閥

1.動力氣（藍(lán)色標(biāo)示）進(jìn)入控制模塊推動導(dǎo)向活塞向上2.活塞推動提升閥向上打開動力氣路關(guān)閉放空氣路3.動力氣從控制模塊后出去通往開閥先導(dǎo)閥放空氣路1.提升閥氣路控制塊氣動開/關(guān)手柄開閥手柄關(guān)閥手柄

2.MANUALHANDPUMP（手動泵裝置）

3.ROTARYVANE（執(zhí)行器）

1-旋轉(zhuǎn)葉片

2-止動器12執(zhí)行器構(gòu)成－－液缸（剖視圖）4.2氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作三種方式開關(guān)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(yuǎn)程/自動關(guān)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(guān)位步驟3中，一旦執(zhí)行器到開位置，液壓油無壓力，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，高壓液體達(dá)指定位置，液壓油壓執(zhí)行器無旋轉(zhuǎn)動作。進(jìn)入關(guān)入口，壓力補(bǔ)償通道力通過執(zhí)行器自身控制使得兩關(guān)閉腔體同步受壓，得到釋放。此時(shí)，執(zhí)行器產(chǎn)生完全平衡的扭拒，推動葉片轉(zhuǎn)動。工作原理－－典型控制系統(tǒng)（原理圖）工作原理－－典型控制系統(tǒng)（原理圖）常態(tài)位氣體分布：

氣體由17-12-13到達(dá)18、27、28前端P口的同時(shí)，經(jīng)19到達(dá)20、23的前端P口。0就地氣動關(guān)閥

拉動15上側(cè)手柄，17-12經(jīng)提升閥16-3就地氣動開閥

拉動15下側(cè)手柄，17-12經(jīng)提升閥16-2遠(yuǎn)程開閥

1.藍(lán)線——導(dǎo)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(yuǎn)程關(guān)閥

1.藍(lán)線——導(dǎo)通關(guān)閥氣路：17-12-13-27-26-15

2.紅線——沿關(guān)閥氣路關(guān)閥：17-12-16-3

緊急截?cái)?/p>

1.紫線——導(dǎo)通關(guān)路先導(dǎo)閥：17-12-13-19-20-18

2.藍(lán)線——導(dǎo)通關(guān)閥氣路：17-12-13-18-26-15

3.紅線——沿關(guān)閥氣路關(guān)閥：17-12-16-3

4.天藍(lán)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(yuǎn)控功能，自動截?cái)嗪玩i定功能。

2.紅色表示遠(yuǎn)控關(guān)閥時(shí)導(dǎo)通關(guān)閥氣路過程，導(dǎo)通后氣體走藍(lán)線進(jìn)入關(guān)閥液罐。

3.綠色表示自動緊急截?cái)鄷r(shí)，18先導(dǎo)閥沿綠線被導(dǎo)通；而后先導(dǎo)氣體沿黃線導(dǎo)通關(guān)閥氣路，于是動力氣沿藍(lán)線進(jìn)入關(guān)閥液罐，實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)斷。（緊急斷走3線：綠色導(dǎo)通先導(dǎo)閥-黃色導(dǎo)通關(guān)閥先導(dǎo)氣-藍(lán)色關(guān)閥氣路關(guān)閥）

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

即深綠線走到20后導(dǎo)通18的同時(shí)，進(jìn)入先導(dǎo)閥23，導(dǎo)通19-23-22，切斷開閥氣路，防止開閥。關(guān)于電磁閥的說明：1.幾個(gè)方框代表幾位（閥芯工作位置，開或關(guān)），圖中27.28.20均2位電磁閥。2.上方小框內(nèi)斜杠為電磁閥，V為先導(dǎo)閥。18.22.23均先導(dǎo)閥。3.閥周邊連接了幾條線（或一方框內(nèi)有幾個(gè)箭頭線和T，與框相交的點(diǎn)），代表幾通。4.P表示介質(zhì)入口，C表示介質(zhì)出口，T表示不通。左右連接線的2端點(diǎn)連接，表示常態(tài)（閥芯未受操縱力時(shí)的位置）為導(dǎo)通，2端點(diǎn)不連接，表示常態(tài)為斷開。23上方的P是讓下方的2端點(diǎn)連接，氣體從下方P進(jìn)入，導(dǎo)通19-23-225.圖中標(biāo)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(dǎo)通。實(shí)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(guān)路先導(dǎo)閥P、C口P下入口D上入口C出口18191.就地液動開、關(guān)閥門

2.遠(yuǎn)程開、關(guān)閥門（17-13-28-15，,17-13-27-26-15）

3.自動緊急切斷（帶鎖定功能、關(guān)到位后切斷氣路）

17-13-19-20-29-18導(dǎo)通18先導(dǎo)閥，17-13-31-18-26-15關(guān)閥,關(guān)到位后31-32切斷氣路

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

4.ESD切斷（帶鎖定功能、關(guān)到位后切斷氣路）

17-13-19-30-29-18導(dǎo)通關(guān)閥氣路，17-13-31-18-26-15關(guān)閥，關(guān)到位后31-32切斷氣路

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

此設(shè)備所含功能？功能對比4.2氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作1-就地手動開（關(guān)）閥門操作：將排空膠管的一端套在“梭閥”體標(biāo)有“EX－HAUST”的細(xì)管上，另一端引至室外；1.把“手動換向閥”上標(biāo)有“OPEN（CLOSE）”側(cè)的“手掌按鈕”推入，確認(rèn)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(zhuǎn)動，當(dāng)指向“開（關(guān)）”的位置時(shí)既實(shí)現(xiàn)開（關(guān)）閥操作。3.將油泵操作柄復(fù)位到初始狀態(tài)。如不能回復(fù)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(fù)位。4.2氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作2-就地氣動開（關(guān)）閥門操作：1.將氣液聯(lián)動閥各引壓管上的閥門打開。2.將梭動閥體上標(biāo)記“OPEN（CLOSE）”的操作桿下拉，此時(shí)閥執(zhí)行器執(zhí)行開（關(guān)）閥動作。觀察閥位指示器轉(zhuǎn)動，當(dāng)指向“開（關(guān)）”位置時(shí)松開操作桿，實(shí)現(xiàn)“開（關(guān)）”閥動作。4.2氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作3-遠(yuǎn)程/自動關(guān)閥自動緊急關(guān)閉閥門是氣液聯(lián)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(shè)定值（當(dāng)管道壓力低于或高于電控箱電子監(jiān)控單元設(shè)定壓力或管道壓降速率大于設(shè)定值時(shí)）,電控單元發(fā)出關(guān)閥命令(電控箱內(nèi)電磁閥導(dǎo)通),從而打開氣動閥，切斷閥門,防止和減少次生災(zāi)害損失。4.2氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作對于設(shè)定值，緊急截?cái)嚅y的緊急情況下的關(guān)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(gè)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定：低壓報(bào)警、低壓關(guān)閥、壓降速率報(bào)警、壓降速率關(guān)閥、高壓報(bào)警和高壓關(guān)閥。壓降速率報(bào)警（MPa/min）：0.10壓降速率關(guān)閥（MPa/min）:0.15高壓報(bào)警、高壓關(guān)閥、低壓報(bào)警、低壓關(guān)閥按照區(qū)段不同，設(shè)定值不同（單位均為MPa）。注：高低壓報(bào)警和關(guān)閥設(shè)定值，參照附表：1101＃截?cái)嚅y設(shè)定值參數(shù)表4.2氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作閥門動作延遲時(shí)間（s）：180閥門開關(guān)動作時(shí)間（s）：30采樣周期（s）：30注：設(shè)定參數(shù)時(shí)壓力單位應(yīng)換算為：PSI。SHAFER操作系統(tǒng)在安裝調(diào)試測試正常后，一般不需要修改系統(tǒng)參數(shù)或調(diào)整閥位操作。需要時(shí)應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員通過專用手提電腦進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的重新設(shè)定或修改。五、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(dāng)氣路壓力的變化導(dǎo)致液缸中壓力發(fā)生變化旋轉(zhuǎn)葉片兩端壓差增大，使傳動軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,打開閥門;當(dāng)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(shí),推動轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動,關(guān)閉閥門,從而實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)動作AB1234五、工作原理六、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的日常維護(hù)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(bǔ)充液壓油檢查參數(shù)設(shè)置性能測試其他維護(hù)項(xiàng)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(yán)密關(guān)閉，防止進(jìn)水，定期更換電子監(jiān)控單元箱內(nèi)的干燥劑定期檢查蓄電池的電壓，必要時(shí)更換每年檢查一次氣液罐、執(zhí)行器底部有無凝液，及時(shí)排污關(guān)于氣液聯(lián)動閥調(diào)試的具體要求一、調(diào)試調(diào)試具備的條件1、干線截?cái)嚅y電子檢測單元控制箱內(nèi)的蓄電池應(yīng)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?cái)嚅y門手動開關(guān)靈活，無內(nèi)漏和外泄漏。5、提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)定參數(shù)。二、調(diào)試內(nèi)容（調(diào)試前確認(rèn)截?cái)嚅y的旁通閥在全開位置）現(xiàn)場手動液壓開關(guān)閥門（已完成）?，F(xiàn)場手動氣動開關(guān)閥門?，F(xiàn)場通過改變設(shè)定值（高壓和低壓關(guān)閥值），測試電磁閥是否動作，閥門是否動作。現(xiàn)場測試記錄閥門的氣動開關(guān)動作時(shí)間。按照規(guī)定對執(zhí)行機(jī)構(gòu)所有的參數(shù)設(shè)定完畢。氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障處理序號故障現(xiàn)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(nèi)部或裝置內(nèi)部卡死調(diào)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(jī)械部分故障旋轉(zhuǎn)葉片執(zhí)行器內(nèi)漏補(bǔ)充液壓油檢修手泵機(jī)械部分檢修執(zhí)行器3控制箱無法讀取數(shù)據(jù)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(diào)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(nèi)部故障2.開關(guān)不穩(wěn)或無法操作內(nèi)部有氣象空間，或操作手泵時(shí)有空行程。取下執(zhí)行器蓋上的4個(gè)六角螺釘或清污塞，置開閥態(tài)。壓入液壓油，待第一個(gè)清洗孔流出油時(shí)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(gè)清洗塞，置關(guān)閉態(tài)，重復(fù)上述操作，直至執(zhí)行器內(nèi)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(guān)斷，要排污。4.異常關(guān)斷檢測管堵塞電控箱內(nèi)部故障壓力傳感器故障——更換5.關(guān)閥操作不正常或關(guān)不到位關(guān)閥設(shè)置時(shí)間短閥門梗阻或機(jī)械故障動力氣壓低或閥門扭矩超標(biāo)——開大動力氣壓執(zhí)行器密封性差——關(guān)閉動力源，放空，檢查執(zhí)行器密封性。其他6.放空口排氣時(shí)噴油開關(guān)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(jī)，8秒讀取數(shù)據(jù)一次，干電池供電定期更換，DOS系統(tǒng)軟件，功能單一不支持遠(yuǎn)傳控功能。2002年—2004年：LINEGUARD2100（長呼線、中海油海南管道等