西气东输管道shafer执行机构电磁阀典型故障分析

王立伟 魏和强

摘 要：shafer执行机构具有可以依靠管线介质来提供动力的优点，在长输管线西气东输一线、二线中大量应用，然而新疆甘肃冬季气候较冷，气温最低可达-30℃，在冬季开关阀门时经常发生管路或附属设备冰堵的情况，进而又有可能诱发新的故障，导致shafer执行机构不能正常驱动阀门进行开关。

关键词：调试；shafer；冰堵

引言

shafer执行机构由电磁阀、调压阀、先导阀、储气罐、摆缸、储油罐以及引压管等部分组成，对于新建管道，当在冬季操作执行机构时，经常会遇见引压管和附属设冻堵，导致无法开关阀门、执行机构无法排气或摆缸密封划伤串油等故障，针对shafer执行机构的此类故障，我们对其原因展开分析，并就原因分析制定解决办法，以及建议在以后的运行维护过程中应该如何保养shafer执行机构。如果运行维护人员能够了解并熟悉站场不同类型的shafer执行机构的原理，并正确操作维护，将会提高站场和管道可靠性，下面我们针对shafer执行机构的电磁阀典型故障展开分析。

1 shafer执行机构控制阀门开关原理介绍

1.1 远控开阀

站控机给予开阀命令后，电磁阀18得电导通，高压气体进入管路，经过提升阀15，先导阀27，使高压气体进入开阀油缸2，推动摆缸逆时针旋转，阀门打开。

1.2 远控关阀

站控机给与关阀命令后，电磁阀17得电导通，高压气体进入管路，经过提升阀区15，最终使高压气体进入关阀油缸，推动摆缸顺时针旋转，驱动阀门关闭。

1.3 ESD关阀

站场出现紧急情况时，站控系统会执行ESD操作，使电磁阀20失电关闭，截断前往先导阀21和27的先导气，使21打开，27关闭，高压气体驱动摆缸顺时针旋转，阀门关闭，且如果ESD命令不解除，阀门将一直执行关动作，如果要打开阀门，需要操作人员去现场复位电磁阀手柄。

2 故障情况描述

在对1201#阀门进行开关测试时，远控对1201#进行开阀、关阀命令，1201#不动作。然后就地对阀门进行开、关操作，发现执行机构可以驱动阀门进行开关动作，但是，就地气动开阀操作后，执行机构消音器不排气，拉动开阀提升阀无法对储气罐进行泄压，拉动关阀提升阀可以对储气罐进行泄压。然后就地对阀门进行关阀操作，阀门全关后，消音器不排气，拉动关阀提升阀无法对储气罐进行泄压，拉动开阀提升阀可以对储气罐排气，且排气的过程中有液压油排出。

3 故障进行分析及处理

3.1 检查机柜间信号和现场接线

（1）阀门全开时：机柜间给予强制关阀命令，现场用万用表测量电压，测量结果为22.06V，证明关阀信号已经下达；（2）阀门全关时：机柜间给予强制开阀命令，现场用万用表测量电压，测量结果为21.4V，证明开阀信号已经下达；（3）电磁阀在额定电压的85%即可实现功能，24×0.85=20.4V。综合（1）、（2）、（3）：信号及接线问题可以排除。

3.2 检查供气管路是否畅通

将背部引压管路和先导阀从执行机构中拆下，發现管路和先导阀存有冰堵现象，说明管路不通是其中一个原因。将拆下的管路和先导阀加热一会，等管路和先导阀中的冰化开后，将管路和先导阀中液体吹出，确认畅通后回装。

3.3 电磁阀发生冻堵或者电磁阀损坏

将B、C、D电磁阀拆下，在站控室给予电磁阀24V电压，发现电磁阀有吸合的声音，证明电磁阀未损坏。现在推断现场给电磁阀24V电压不动作的原因，电磁阀内部存在积液，在-30℃的环境下，积液凝结成冰将电磁芯冻住，造成电磁阀失电后不回位，一直执行开动作或关动作，两个储油罐中的油被集中到其中一个储油罐，待油罐满后，液压油进入到之心机构管路，最后排气的过程中液压油从消音器中排出。将电磁阀解体进行解体：（1）将顶部的六角螺母拧松，将电磁阀从执行机构上取下。（2）将拆下的电磁阀解体。（3）清理所有部件，然后安照顺序进行进行回装。（4）远控对1201#进行开关操作，1201#均能正常开关到位，故障消除。

4 shafer执行机构日常运行和保养的几点建议

4.1 Shafer执行机构引压管及自身元件冰堵问题

Shafer执行机构是靠管线压力来提供动力的，但西二线的管线设计压力高于储气罐的设计压力，所以shafer制造商在执行机构上增加了一个调压阀将管线压力调到合适的压力，在冬季对执行机构充压的过程中很容易造成调压阀和引压管的冰堵，影响执行机构的正常运行。因此建议对执行机构调试时尽量避免寒冷的冬季对阀门进行调试，如果必须调试，建议准备一台小型的蒸汽设备，如果发生了冰堵，能够及时的处理，从而能够保证调试的正常进行。

4.2 ESD电磁阀掉电问题

站场运行人员经常发现，如果1201#和1301#shafer执行机构储气罐长时间内部没压力，在对储气罐充压的过程中，有时会发现阀门执行了关动作。一种原因是因为储气罐长期没压力，储存在执行机构中的少量气体会慢慢泄压，待管路中压力不足以克服先导阀21中的弹簧力时，它的P、C口就会导通；另一种原因是因为ESD电磁阀遭受过失电，管路中的气体经过电磁阀的E口排出，这样先导阀21中的P、C口同样导通了。站上人员给储气罐冲压时，高压气体经过P口和C口，最终相当于执行了ESD程序。以后如果遇到类似的情况，应先将复位手柄复位，然后再进行充压。

4.3 阀门超力矩

长输管道中的大多数阀门会长期保持一种状态：全开或全关，当要改变某些阀门的状态时，用执行器开关时，往往会发现开关力矩较大或阀门打不开，遇到这种情况时，切忌使用蛮力或者是加力杆将阀门强力全开或全关，这样容易损伤阀座或软密封。一旦出现将密封结构划伤，就会对阀门造成永久性泄露，因此对于这样的阀门，在操作之前应先注入适量润滑脂，然后再手动对阀门进行开关活动几次，让阀座和球面充分润滑，最后再用执行器执行全开或全关操作。

4.4 给执行机构储油罐加油或倒油

如果储油罐出现缺油或者一个罐中的油位超高，另一个罐中的油位偏低的现象，这就需要给储油罐进行加油或者倒油。厂商认为让阀门处于开位45°时加油最好，这样可以保持两罐的油位一致，但是前提是阀门还没有正常投入运行，在运行过程中的阀门，如果需要倒油，该过程一般都需要1-2小时，如果长时间（大于30分钟）让阀门处于半开半闭状态，就有可能对阀门密封造成损伤最终造成阀门内漏，因此对于投入运行中的阀门执行器储油罐倒油时，应保持阀门全开或全关。

作者简介：王立伟（1987，6-），男，山东省潍坊市（籍贯），现职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：机械工程及自动化。