SHAFER气液联动执行机构培训

气液联动执行机构

中原输油气分公司李敏

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内容：阀门执行机构的分类气液联动执行机构的特点气液联动执行机构的功能气液联动执行机构的结构与操作气液联动执行机构的工作原理气液联动执行机构的维护LINEGUARD一、阀门执行机构分类1.手动执行机构一、阀门执行机构分类2.电动执行机构一、阀门执行机构分类3.气动执行机构一、阀门执行机构分类4.气液联动执行机构二、气液联动执行机构的特点利用管道中现有压力气体作为压力源或其它压力源作为动力源来开关阀门。动作速度快。具有电子控制和机械控制双重作用。常用于自动截断和紧急截断。功能强大、性能可靠、操作方便、适用性强。二、气液联动执行机构的特点与气动执行机构相比：1.气动执行机构动作速度更快，可达到2秒以内，常用于紧急截断设备（调压回路截断、高低压分界截断、井口等）。2.气液联动执行机构动作较慢，但比较平稳，常用于干线截断设备和站场进出口阀门。二、气液联动执行机构的特点国内天然气长输管线的截断阀的控制一般采取SHAFER气液执行器驱动，在管线一旦发生事故时，通过LINEGUARD的判断，在气液执行器的驱动下立即关断阀门，大大减小了天然气的泄露以及事故的扩大。了解SHAFER执行器的结构、工作原理，对日常维护、常见故障的分析与解决起到决定性的作用。SHAFER执行器主要用于四分之一转阀门的控制操作，如：球阀与旋塞阀或其它90度旋转设备的全开／全关操作。这些执行机构典型地采用高压天然气驱动液压油，液压油驱动执行器的方法，当天然气的压力达不到驱动要求时，可以选择自身的液压系统来驱动执行器。三、气液联动执行机构的功能检测管道中气体的压力记录管道中气体的压力变化自动驱动阀门关断阀门自动关断后锁定功能（防止开启）远程控制（开/关阀，基本不使用开阀功能）就地手动、气动控制（开/关阀）三、气液联动执行机构的功能在以下三种情况导致执行器驱动阀门自动动作检测压力低于低压关断设定值检测压力高于高压关断设定值检测压降速率高于压降速率关断设定值四、气液联动执行机构的结构与操作简介：气液联动紧急截断球阀是国内大口径、长距离天然气输送管道（西气东输、陕京管线、管道公司）的主要用阀，是关键设备之一。它主要由球阀和执行机构组成。球阀一般采用埋地全焊接式，执行机构采用气液联动式。气液联动阀俗称GOV（Gas—oilvalve)。气液机构分为拨叉式与旋转叶片式。4.1气液联动执行机构的结构1.拨叉式执行机构主要结构部件：拨叉4.1气液联动执行机构的结构2.旋转叶片式主要结构特点：旋转叶片活动部件：1个角行程目前世界上提供旋转叶片结构执行机构的主要是美国SHAFER公司，隶属于EMERSON集团。

执行器液缸定子实物4.1气液联动执行机构的结构它由以下几部分组成：POPPETBLOCKCONTROL（提升阀气路控制块）MANUALHANDPUMP（手动泵装置）ROTARYVANE（执行器）GASHYDRAULICTANK（气液罐）POWERSTORAGETANK（备用气源罐）LINEGUARD（LINEGUARD电子控制箱）4.1气液联动执行机构的结构主管线球阀引压管监测管气缸液油缸电子监控单元

实物图

叶轮缸液罐电子监控单元气罐液罐阀位指示监测采样管气源引压管

就地操作部分结构开阀气路提升手柄手泵复位手柄锁定先导阀开路先导阀关路先导阀减压阀开阀液动手柄关阀液动手柄ESD复位手柄关阀气路提升手柄速度控制螺母液压手泵1.POPPETBLOCKCONTROL（提升阀气路控制块）正常气路

提升阀1.除了进气滤芯，右上角红圈处还有一个先导滤芯2.滤芯变形或有杂质时，会导致过滤失效，气体杂质进入电磁阀，导致其无法复位，控制气路开阀态，气体从气路排出。3.切断气源，拆除相应螺母，勾出滤芯,清洗或更换滤芯。

推动液压油进执行器开阀。叶片逆转开阀顺转关阀。(右图液压油罐左右反看)开阀动力气路：2活塞推动提升阀向上开启动力气路并关闭放空气路。1开阀控制杆拉下后推动活塞向上动作3动力气路导通，从控制板后通向开阀气液罐。122提升阀与活塞在动力气与压力弹簧的作用下回到初始位置。关闭动力气路打开排气气路。3留在液压缸内的高压动力气会通过放空口排出（绿色表示），以平衡气罐和执行机构压力。1松开控制手柄先导气开阀

1.动力气（蓝色标示）进入控制模块推动导向活塞向上2.活塞推动提升阀向上打开动力气路关闭放空气路3.动力气从控制模块后出去通往开阀先导阀放空气路1.提升阀气路控制块气动开/关手柄开阀手柄关阀手柄

2.MANUALHANDPUMP（手动泵装置）

3.ROTARYVANE（执行器）

1-旋转叶片

2-止动器12执行器构成－－液缸（剖视图）4.2气液联动执行机构的操作三种方式开关阀门：就地手动操作（通过液压手泵）就地气动操作（通过提升控制块）远程/自动关阀工作原理步骤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。工作原理－－典型控制系统（原理图）工作原理－－典型控制系统（原理图）常态位气体分布：

气体由17-12-13到达18、27、28前端P口的同时，经19到达20、23的前端P口。0就地气动关阀

拉动15上侧手柄，17-12经提升阀16-3就地气动开阀

拉动15下侧手柄，17-12经提升阀16-2远程开阀

1.蓝线——导通开阀气路：17-12-13-28-15

2.红线——沿开阀气路开阀：17-12-16-22-2远程关阀

1.蓝线——导通关阀气路：17-12-13-27-26-15

2.红线——沿关阀气路关阀：17-12-16-3

紧急截断

1.紫线——导通关路先导阀：17-12-13-19-20-18

2.蓝线——导通关阀气路：17-12-13-18-26-15

3.红线——沿关阀气路关阀：17-12-16-3

4.天蓝线——锁定：17-12-13-19-23-221.下图除了就地液动、气动操作功能，还有远控功能，自动截断和锁定功能。

2.红色表示远控关阀时导通关阀气路过程，导通后气体走蓝线进入关阀液罐。

3.绿色表示自动紧急截断时，18先导阀沿绿线被导通；而后先导气体沿黄线导通关阀气路，于是动力气沿蓝线进入关阀液罐，实现紧急关断。（紧急断走3线：绿色导通先导阀-黄色导通关阀先导气-蓝色关阀气路关阀）

4.浅绿线为关阀后锁定（切断开阀气路：23由D上导通后气体由19-23P下进入22D上，触发22P下和C断开）

即深绿线走到20后导通18的同时，进入先导阀23，导通19-23-22，切断开阀气路，防止开阀。关于电磁阀的说明：1.几个方框代表几位（阀芯工作位置，开或关），图中27.28.20均2位电磁阀。2.上方小框内斜杠为电磁阀，V为先导阀。18.22.23均先导阀。3.阀周边连接了几条线（或一方框内有几个箭头线和T，与框相交的点），代表几通。4.P表示介质入口，C表示介质出口，T表示不通。左右连接线的2端点连接，表示常态（阀芯未受操纵力时的位置）为导通，2端点不连接，表示常态为断开。23上方的P是让下方的2端点连接，气体从下方P进入，导通19-23-225.图中标识均为不带电状态。其他阀常态不带电，ESD阀常态带电，带电断开，失电导通。实物对照D上入口，连电控CP下入口，连19出C出口2322D上入口，连23CC出口，连开液罐上端P下入口，连动力气1918关路先导阀P、C口P下入口D上入口C出口18191.就地液动开、关阀门

2.远程开、关阀门（17-13-28-15，,17-13-27-26-15）

3.自动紧急切断（带锁定功能、关到位后切断气路）

17-13-19-20-29-18导通18先导阀，17-13-31-18-26-15关阀,关到位后31-32切断气路

17-13-19-20-29-23→22锁定，常开先导阀22由19-23-22方向气体断开

4.ESD切断（带锁定功能、关到位后切断气路）

17-13-19-30-29-18导通关阀气路，17-13-31-18-26-15关阀，关到位后31-32切断气路

17-13-19-30-29-23→22锁定，常开先导阀22由19-23-22方向气体断开.

此设备所含功能？功能对比4.2气液联动执行机构的操作1-就地手动开（关）阀门操作：将排空胶管的一端套在“梭阀”体标有“EX－HAUST”的细管上，另一端引至室外；1.把“手动换向阀”上标有“OPEN（CLOSE）”侧的“手掌按钮”推入，确认另一端的“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控中，上下压动油泵栓塞，观察阀位指示器转动，当指向“开（关）”的位置时既实现开（关）阀操作。3.将油泵操作柄复位到初始状态。如不能回复到原位，可拉起手动换向阀体上部的泄放平衡阀，再将操作柄复位。4.2气液联动执行机构的操作2-就地气动开（关）阀门操作：1.将气液联动阀各引压管上的阀门打开。2.将梭动阀体上标记“OPEN（CLOSE）”的操作杆下拉，此时阀执行器执行开（关）阀动作。观察阀位指示器转动，当指向“开（关）”位置时松开操作杆，实现“开（关）”阀动作。4.2气液联动执行机构的操作3-远程/自动关阀自动紧急关闭阀门是气液联动阀最重要的功能,电控箱通过阀门监测采样管检测在线管道压力和压力降速,一旦超过设定值（当管道压力低于或高于电控箱电子监控单元设定压力或管道压降速率大于设定值时）,电控单元发出关阀命令(电控箱内电磁阀导通),从而打开气动阀，切断阀门,防止和减少次生灾害损失。4.2气液联动执行机构的操作对于设定值，紧急截断阀的紧急情况下的关阀动作执行的命令来自于电子监控单元。电子控制单元共对下列几个参数进行了设定：低压报警、低压关阀、压降速率报警、压降速率关阀、高压报警和高压关阀。压降速率报警（MPa/min）：0.10压降速率关阀（MPa/min）:0.15高压报警、高压关阀、低压报警、低压关阀按照区段不同，设定值不同（单位均为MPa）。注：高低压报警和关阀设定值，参照附表：1101＃截断阀设定值参数表4.2气液联动执行机构的操作阀门动作延迟时间（s）：180阀门开关动作时间（s）：30采样周期（s）：30注：设定参数时压力单位应换算为：PSI。SHAFER操作系统在安装调试测试正常后，一般不需要修改系统参数或调整阀位操作。需要时应由专业技术人员通过专用手提电脑进行有关参数的重新设定或修改。五、气液联动执行机构的工作原理检测管线中气体压力判断检测压力是否正常通过电磁阀控制气路的通断当气路压力的变化导致液缸中压力发生变化旋转叶片两端压差增大，使传动轴转动，带动阀门动作在动力气源推动或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AB1234五、工作原理六、气液联动执行机构的日常维护检查气路、油路的密封、紧固、指示仪表清洗或更换滤芯气液罐排污执行器排污检查油位、补充液压油检查参数设置性能测试其他维护项目6年更换一次纽扣电池（主板、黑色闪存各1枚）检查电子单元严密关闭，防止进水，定期更换电子监控单元箱内的干燥剂定期检查蓄电池的电压，必要时更换每年检查一次气液罐、执行器底部有无凝液，及时排污关于气液联动阀调试的具体要求一、调试调试具备的条件1、干线截断阀电子检测单元控制箱内的蓄电池应配备到位，连接接线完毕，并紧固。2、24VDC电源保证正常供电。3、动力起源线和压力检测线连接完毕，无泄漏。4、动力气源线和压力检测线上的手动截断阀门手动开关灵活，无内漏和外泄漏。5、提供执行机构的设定参数。二、调试内容（调试前确认截断阀的旁通阀在全开位置）现场手动液压开关阀门（已完成）。现场手动气动开关阀门。现场通过改变设定值（高压和低压关阀值），测试电磁阀是否动作，阀门是否动作。现场测试记录阀门的气动开关动作时间。按照规定对执行机构所有的参数设定完毕。气液联动执行机构的故障处理序号故障现象故障可能原因故障处理方法1装置不动作速度控制阀没有打开动力气源没有打开气路通道堵塞阀门内部或装置内部卡死调节速度控制阀到一定开度打开动力气源检查气路并清除故障充分清洗阀门2手泵操作不动作气液罐中液压油量不足手泵机械部分故障旋转叶片执行器内漏补充液压油检修手泵机械部分检修执行器3控制箱无法读取数据控制箱电路板损坏控制箱或笔记本电脑接口没有正确连接控制软件损坏更换电路板检查电缆和接口的连接重新安装控制软件4装置动作缓慢速度控制阀开度过小阀门或执行器扭矩过大气源压力过低气路通道异物堆积调节速度控制阀的开度充分清洗阀门或执行器增加气源压力清洗气路通道中的滤芯和其它组件其它故障1.电控箱通讯失灵A.程序读写有误或通讯电缆误连接B.接口故障或电池组电量低C.Lineguard控制箱内部故障2.开关不稳或无法操作内部有气象空间，或操作手泵时有空行程。取下执行器盖上的4个六角螺钉或清污塞，置开阀态。压入液压油，待第一个清洗孔流出油时旋紧清洗塞，继续压入液压油，直到油从第一孔开始对角充满扇形体。挤出所有泡沫和气体后，拧紧第二个清洗塞，置关闭态，重复上述操作，直至执行器内气体排净为止。其他故障3.自控箱引压管冰堵会造成压力低而误关断，要排污。4.异常关断检测管堵塞电控箱内部故障压力传感器故障——更换5.关阀操作不正常或关不到位关阀设置时间短阀门梗阻或机械故障动力气压低或阀门扭矩超标——开大动力气压执行器密封性差——关闭动力源，放空，检查执行器密封性。其他6.放空口排气时喷油开关液罐油位不平衡手动旋至半开，检查液位七、电子控制单元2002年以前：LINEGUARD2000（陕京线、涩宁兰等）简单单片机，8秒读取数据一次，干电池供电定期更换，DOS系统软件，功能单一不支持远传控功能。2002年—2004年：LINEGUARD2100（长呼线、中海油海南管道等