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气液联动执行机构维护及故障排除方法 目 录 CONTENTS 概述 第一章 气液联动机构结构及工作原理 第二章 气液联动机构操作规程 第三章 气液联动机构维护保养 气液联动机构常见故障及处理 第五章 第四章 第一章 概述 概述 Shafer的母公司是Emerson 艾默生 集团 Shafer的阀门执行器主要用在陆上 海上和海底的天然气 石油和成品油管线项目 气 液联动的动力系统是以管道中输送的气体作为执行器的动力 因此无需外界再供给任何动力 作为管线的紧急切断 气 液联动的动力系统是最安全和最可靠的 旋转叶片式执行器是Shafer公司成立60年来的专利产品 它是采用了平衡扭拒的设计 因此 阀门自全开到全关 或反之 的全过程 执行器扭拒输出值是恒定的 它只有一个运动部件 即旋转叶片 而且该叶片完全浸在密闭的液压油缸中 无需润滑剂 更没有腐蚀性问题 这样 此种执行器在平时操作中几乎无需维护检修 另外 旋转叶片执行器式直接插入阀杆 与阀杆同轴 因此没有侧向负荷 其机械效率可高达92 95 59年前Shafer生产的第一台旋转叶片执行器至今仍在正常工作 第二章 结构及工作原理 气液联动执行机构结构及工作原理 SHAFER气液联动执行机构包括三大部分 分别是 1 控制器2 驱动器3 液压操作系统控制器的功能是 导通动力气的引进流程 切换阀门开关方向 动力气过滤 驱动器功能是 将动力气气压在气液罐中变为液压 液压传到液缸中推动叶轮装置作旋转运动 带动阀杆转动 液压手动系统功能是 导通手动泵至驱动器流程 手动泵排出油压直接作用在驱动器叶轮上 带动阀杆转动 电子控制单元通过压力传感器检测管线中气体压力 电子控制单元通过ROCLINK判断检测压力是否正常 电子控制单元通过电磁阀控制气路通断 当气路压力变化导致液缸中气体压力发生变化 旋转叶片两端压差增大 使传动轴转动 带动阀门动作 气液联动执行机构结构及工作原理 气液联动执行机构结构及工作原理 气液联动阀操作部件示意图 1 液压手动开阀按钮 2 液压手动关阀按钮 3 平衡阀 4 气动开阀手柄 5 气动关阀手柄 6 手动油泵压柄 气液联动执行机构结构及工作原理 壳体 定子 转子 定子固定螺钉 限位调整螺钉 气液联动执行机构结构及工作原理 气液联动执行机构的工作原理 是在动力气源推动或者手动泵压力油作用下 将A罐液压油向执行器1 2中注入 并推动转子逆时针转动 打开阀门 当B罐液压油在动力气源推动或手动泵压力油作用下向执行器3 4中注入时 推动转子顺时针转动 关闭阀门 从而实现阀门的开关动作 气液联动执行机构结构及工作原理 步骤1步骤2步骤3步骤1中 执行器处于全步骤2中 执行器正朝关位步骤3中 一旦执行器到开位置 液压油无压力 顺时针方向旋转 高压液体达指定位置 液压油压执行器无旋转动作 进入关入口 压力补偿通道力通过执行器自身控制使得两关闭腔体同步受压 得到释放 此时 执行器产生完全平衡的扭拒 推动叶片转动 气液联动执行机构结构及工作原理 lineguard2000 电子控制单元 lineguard2000内部 气液联动执行机构结构及工作原理 Lineguard2000各部件名称 气液联动执行机构结构及工作原理 LineGuard 2200型全电子式控制系统 它具有阀门关断和数据采集两种功能 控制系统每1秒钟探测一次管线内的压力数据 每5秒进行一次平均 事故 数据将自动被保存 当管道爆管需要紧急切断时 LG 2200在感测到的压降速率或压力及必要的延时数据后 指挥执行器迅速关断阀门 并能记录下管道运行的最高 最低压力和压降速率 这些数据也可以下载 从而使操作者对管道运行情况心中有数 数据采集功能可以 滚动 存储当前最近时间的240组数据 如存储已满240组数据 测得的最近和最新的数据将被存入 而相应最老和最早存入的数据将被自动滚动消除 以确保用户始终掌握管线的最新数据 气液联动执行机构结构及工作原理 目前天然气管道工程气液联动执行机构共分四种类型 分别为 手动阀室所使用气液联动执行机构RTU阀室及过站干线所使用气液联动执行机构站场进出站紧急关断阀ESDV所使用气液联动执行机构站场紧急泄放阀BDV所使用气液联动执行机构 气液联动执行机构结构及工作原理 RTU阀室及越站干线使用气液联动执行机构RTU阀室及过站干线所使用气液联动执行机构具有以下功能 就地控制远程开关控制ESD紧急关断控制电子控制单元检测管线压力 自动关阀控制ESD及电子控制单元关阀后手动复位控制等功能 气液联动执行机构结构及工作原理 气液联动执行机构结构及工作原理 本控制原理图是应用气 液联动系统操作阀门的旋转叶片执行器原理图 动力气体是天然气 在整个回路中包括阀门执行器 1 一套气 液联动罐 2 和 3 手动液压泵 4 开关一个冲程储气罐 6 阀 控制模块 11 两通路通常关闭的先导阀 18 压力调节器 19 安全放空阀 21 一组电子式爆管保护控制系统 20 三通路通常开启的先导阀 22 和一个三通路通常关闭的先导阀带有锁定功能 23 等31项内容 气液联动执行机构结构及工作原理 锁定功能 防止开阀 当上述电子式爆管保护系统工作的时候 气流同时通过带有锁定功能的先导阀 23 此先导打开使得正常情况开启的先导阀 22 关闭 当有爆管关阀命令执行后 旋转叶片执行器将使阀门继续处于关闭状态和位置 这个具有锁定功能的正常关闭的先导阀 23 连续不断地提供了恒定信号压力给另一个正常开启的先导阀 22 从而防止了通过这个控制回路去驱动旋转叶片执行器动作进而打开阀门 这个锁定功能解锁 只有通过人工进行手动复位操作 使正常开启的先导阀 22 泄放压力直至重新恢复正常开启状态 气液联动执行机构结构及工作原理 电子式爆管保护功能 关阀 在电子控制单元 20 中 带有压力传感器 通过管路与天然气主管线连接以获得压力信号 当管线中实际压力数据达到并超过电子控制单元中设定三种压力参数中任何一种时 高压关阀 低压关阀 压降速率关阀 并且此事件持续时间达到电子控制单元中设定延时时间后 电子控制单元中的正常处于关闭状态电磁阀通电 并使气流流向正常处于关闭状态的先导阀 18 由于 阀 模块 11 14 16 信号与动力比是33比1 这样先导阀 18 打开后 阀 打开 容许动力气体从动力接口到气缸中活塞接口 14 动力 子 16 被打开 容许动力气流进入原来被气缸封闭住空间 从而进入执行器关闭阀门气 液联动罐 3 气流将进一步通过手动泵 4 和速度调节装置 5 从而进入旋转叶片执行器本体 执行器在这个动力驱使下 运动直至关闭阀门 当电子控制单元 20 中预先设定电磁阀 待命 时间 10 255秒 完成时 此时电磁阀断电 当先导阀关闭时 引导气从 阀 模块 14 孔板处排出 位于 阀 模块中负责关闭阀门功能那一侧子关闭 致使负责关闭阀门气 液联动罐 3 压力降低减压 当气 液联动罐 3 压力降低全部完成 整个气 液联动系统重新回到初始平衡状态 气液联动执行机构结构及工作原理 c 二通路电遥控 远程开或关阀 开阀 当阀门处于关闭状态位置 给正常关闭状态电磁阀 28 带电 该阀打开 动力气体通过动力接口进入提升阀模块 11 中信号气缸活塞 14 提升阀阀 16 打开 动力气进入原来被提升阀阀和气缸封锁住空间 同时进入负责开阀功能气 液联动罐 2 动力气体驱动液压油经过手动泵 4 和速度调节孔板 5 进入了旋转叶片执行器 1 内 直至执行器驱动阀门到全开位置 当阀门全开后 正常关闭电磁阀 28 在执行器完成全部动作后断电 系统重新回到平衡位置 关阀 当阀门处于开启状态位置 给正常关闭状态电磁阀 27 带电 该阀打开 动力气体通过动力接口到它气缸接口 经过阀 26 作用到阀模块 11 中信号活塞 14 动力气进入到原来被提升阀 16 和气缸封锁住空间 进入到负责关阀功能气 液联动罐 3 动力气体驱动液压油经过手动泵 4 速度调节孔板 5 进入了旋转叶片执行器内 直至执行器驱动阀门到全关位置 当阀门全关后 负责关闭功能的正常关闭电磁阀 27 在执行器完成全部动作后断电 系统重新回到平衡位置 气液联动执行机构结构及工作原理 就地手动操作开或关阀门和执行器开阀 拉开 提升阀 模块 11 上的开阀手柄 15 此机械式手柄直接将力作用在动力阀 16 上 使其动作打开原来被 提升阀 16 和动力气缸活塞 14 封锁住密闭空间 使得动力气体进入到负责开阀功能气 液联动罐 2 动力气驱动液压油使旋转叶片执行器动作 持续地拉住手柄 15 直到执行器 1 驱动阀门达到全开位置 当阀门与执行器全部动作完成后 松开手柄 15 提升阀 模块 11 将恢复到初始全封闭位置 全部系统达到新平衡状态 关阀 拉开 提升阀 模块 11 上关阀手柄 15 手柄直接将力作用在动力阀 16 上 使其动作打开原来被 提升阀 16 和动力气缸活塞 14 封锁住密闭空间 使得动力气体进入到负责关阀功能气 液联动罐 3 动力气驱动液压油使旋转叶片执行器动作 持续地拉住手柄 15 直到执行器 1 驱动阀门达到全关位置 当阀门与执行器全部动作完成后 松开手柄 15 提升阀 模块 11 将恢复到初始全封闭位置 系统达到新平衡状态 气液联动执行机构结构及工作原理 就地手动泵开 关阀门和执行器 就地液压开关阀 无论想开或关阀 最简单的就是用一个手柄装在执行器控制箱内手动泵 4 接口上 使用这个手柄上下压动 将力推向泵中部 注 标记将指明开或关阀动作方向 使用供货时提供手动泵手柄 向上抬举这个手柄时 手动泵插销提起 使得液压油进入手动泵 再向下推压手柄 给液压油加压 使得液压油进入执行器 重复上抬 下压手柄动作 直至开或关阀过程全部完成 泵被泄压并回到初始状态 此时任何自动控制这个执行器的功能可以被使用 气液联动执行机构结构及工作原理 站控系统ESD控制 站控系统对气液联动系统常供电 断电关阀 正常情况下 站控系统给常开电磁阀 30 常带电 一旦站控系统断掉此电磁阀电源 先导阀 18 导通动力气 驱动阀门关闭 另外 ESD关阀同时 会触发先导阀 22 切断开阀控制气路 保证在接到ESD关阀命令同时 即使接到开阀命令也不会执行开阀操作 保证ESD关阀操作具有最高优先级 气液联动执行机构结构及工作原理 第三章 操作规程 1 检查气液联动执行机构压力是否正常 2 检查阀门开关状态是否正确 3 检查气液联动执行机构各连接点是否有漏油 漏气 4 有电子控制单元的执行机构需检查电池电压是否正常 一般为13伏左右 5 检查电子控制单元压降速率是否正常 6 检查执行机构引压管阀门是否打开 检查各引压管 截止阀完好 无泄漏 无震动 无腐蚀 气液联动执行机构结构操作规程 液压开阀操作 开阀步骤 1 把 手动换向阀 上标有 OPEN 侧的 手掌按钮 推入 确认另一侧标有 CLOSE 的 手掌按钮 处于拉出状态 2 拔出手动油泵操作柄的锁销 将专用的操作杆插入操作柄孔中 上下压动油泵柱塞 观察阀位指示器转动 当指向 开 位置时 即实现开阀操作 3 将油泵操作柄恢复到初始状态 如不能恢复至原位 可按下中部平衡阀 再将操作柄复位 气液联动执行机构结构操作规程 液压关阀操作 关阀步骤 1 将 手动换向阀 上标有 CLOSE 侧的 手掌按钮 推入 确认另一侧标有 OPEN 的 手掌按钮 处于拉出状态 2 拔出手动油泵操作柄的锁销 将专用的操作杆插入操作柄孔中 上下压动油泵柱塞 观察阀位指示器转动 当指向 关 位置时 即实现关阀操作 3 将油泵操作柄恢复到初始状态 如不能恢复至原位 可拉起手动换向阀体上部的泄放平衡阀 再将操作柄复位 气液联动执行机构结构操作规程 就地气动操作 气动开阀步骤 1 将梭动阀体上标记 OPEN 的操纵杆下拉 此时阀执行器执行开阀动作 2 观察阀位指示器转动 当指向 开 位置时 松开操纵杆 即实现开阀操作 气液联动执行机构结构操作规程 气动关阀步骤 1 将梭动阀体上标记 CLOSE 的操纵杆下拉 此时阀执行器执行关阀动作 2 观察阀位指示器转动 当指向 关 位置时 松开操纵杆 即实现关阀操作 气液联动执行机构结构操作规程 就地气动操作 执行机构开关阀部件名称 液压开按钮 液压关按钮 气动开手柄 气动关手柄 平衡阀 气液联动执行机构结构操作规程 第四章 维护保养 1 用检漏夜检查各密封部位是否存在外漏2 从外观检查是否存在漏油3 保持手动泵开 关按钮在关闭状态 提起手柄按下 检查手动泵密封是否良好 如按不动 说明密封良好装置的入冬前检查和维护1 入冬前检查在日常巡检和维护的基础上进行2 关闭动力源根部阀 反复拉动任何一个手柄直至控制器中的余气放空 带储气罐的装置要将储气罐放空3 拆除控制块左上方和右侧的螺帽 取出滤芯 检查控制块滤芯是否清洁 并用煤油进行清洗 如滤芯破损或无法清除杂物 则更换控制块滤芯 吹扫引压管 气液联动执行机构结构维护保养 4 缓慢松开储油罐下方排污丝堵 观察排出的油是否清洁 直到排出的油清洁为止5 如从储油罐排出的油含大量杂质 则待储气罐排污完毕后 缓慢松开执行器下方的排污丝堵对摆缸进行排污 直到排出的油清洁为止6 在装置全开位的状态下 松开储油罐顶部的卡套接头和注油堵头 用标尺检查储油罐中油位 储油罐液位应位于1 2罐高 3厘米 如油位不足则加入执行机构专用液压油到规定的位置7 检查LINEGUARD2000控制箱参数的设置及时间记录 8 恢复装置 进行功能测试 9 维护工作结束后 确认装置状态 确认设置参数后维护人员方可离开 气液联动执行机构结构维护保养 气液联动执行器装有两个气液罐 充装液压油的液位是罐容积的一半 每个罐内的介质都可以完成一次阀门操作 同时每个罐的剩余空间都可以容纳阀门操作时排过来的介质 在气液罐的顶端有油尺 每年春秋季应检查气液罐的油位是否正常 缺少的及时添加液压油 气液罐油尺 气液联动执行机构结构维护保养 检查执行机构液压油油位 执行机构的油尺 气液联动执行机构结构维护保养 排空步骤在使用动力气作动力时驱动器出现延迟动作现象或使用手动泵操作时出现软弱无力现象时 说明驱动器内没有完全充满液压油 如果驱动腔内存在气穴 那么驱动器内液压油压力升到所需值之前 驱动器是不会产生运动的 因为气穴具有可压缩性而存在一个压力升高过程 排气的步骤如下 松开排气塞 改变换向阀的阀位 操作手动泵 将液压油注入到驱动腔内 当液压油从排空孔中流出时 拧紧排空孔螺栓 继续操作手动泵 液压油在压力作用下通过平衡管充满对面的驱动腔 当所有的气泡和气体被排除后 拧紧排空孔螺栓 再改变换向阀的阀位 操作手动泵 按和上面相同的顺序完成排气操作 这样整个驱动器的排气操作就完成了 恢复到正常工作状态 气液联动执行机构结构维护保养 排空孔 排污步骤驱动器应定期检查液压油底部是否有冷凝物质积聚 检查维护的周期取决于动力气的湿度和当地气候条件 但是这项工作通常在寒冷气候到来之前进行 驱动器的底盖上安装有排污孔 拆下排污孔螺栓将水和污物放掉就可以了 如果驱动器上没有排污孔 可以使用一个虹吸管从排空孔插入 将水和污物吸出 排污完毕后要使用和排气操作相同的方法使驱动器恢复到正常工作状态 每年要对驱动器进行防腐维修 以便减少底盖和液缸受擦划造成的损坏 气液联动执行机构结构维护保养 排污孔 打开执行机构过滤器 对过滤器进行清洁 气液联动执行机构结构维护保养 第五章 常见故障及处理 一 液压油泄漏在对气液联动执行机构的日常操作过程经常会出现从先导阀或者提升阀模块泄放口喷油的现象 究其原因 是由于控制气路限位设置不准确 在阀门开关到位后气路限位并未到位 气体继续进入执行机构气液罐 导致执行机构油位不均 过多液压油从放空气路排出 大量喷油时 会使得某侧油罐液位过低 在紧急情况下 不能执行开关阀命令 存在安全隐患 气液联动执行机构结构常见故障及处理 液压油从放空口排出 气液联动执行机构结构常见故障及处理 导致喷油现象发生主要有以下两种原因 1 控制气路限位设置不准确 2 摆缸之间密封圈损坏 解决办法 重新调整限位器限位 在阀门开关到位后限位器也恰好达到限位位置 1 对液联动执行机构进行放