shafer气液联动阀

Pneumatic-hydraulic valve SHAFER

陕京输气管道是我国长距离大口径高压输气管道，管道干线全长845km，支线长62km，全线共设47个线路截断阀，为气液联动阀(GOV阀)，自美国SHAFER公司引进。GOV阀的安装间距视地质条件而定。在一般地质条件下，阀室间距为20km左右，地质条件良好的，间距可达30km以上(如沙泉至三岔两个阀室相距33.9km)。在地震断裂带一线，阀室间距大幅度减小(如郝家寨1号与郝家寨2号，两阀室相距仅1.4km)。

一、GOV阀的特点

1、特点

根据生产需要，GOV阀分别设定了一个上限压力和一个下限压力，并规定了一个压降速率。当压力超过上限或低于下限时，GOV阀自动关闭。如果管道破裂导致天然气大量泄漏，当检测到的压降速率超过所给定的压降速率时，GOV阀会自动关闭。GOV阀的这种特点可以保证全线安全平稳运行。

2、无需附加动力设备

GOV阀以干线内的天然气(或手泵)作为动力源驱动开关操作，无需外加机械或电力设备。这样既降低建设成本，又降低了设备故障率，使该阀运行更加可靠。

3、可实现自动化管理

如果GOV阀安装远传遥控装置(RTU)，则可进行信号远传，北京调控中心根据信号可以实现对阀状态的监视与关阀操作的遥控。

4、多种操作模式

GOV阀有手动、气动、自控、遥控4种操作模式(陕京线只应用了遥控关模式)，根据实际生产需要可任意切换，以提高阀的安全性与可靠性。

5、操作简单

如果采用手动方式，只需更换不同挡位，压动手泵手柄，便可实现开关操作；气动方式按“左开右关”方向拉动操作手柄，便可以用管内天然气来驱动开关阀门。若用笔记本电脑设定参数并启动控制功能，便可实现阀门的自动控制。

二、基本结构

1、结构

GOV阀主要由气源管、检测管、气液罐、执行器、操作箱、Lineguard控制箱、储气罐、RTU等组成(见图1).

2、工作原理

GOV阀的气源管直接从干线上引压，作为该阀的动力；检测管将干线压力值与压力变化参数传递至lineguard控制箱内的压力传感器，作为自控的依据；气液罐盛有半罐液压油，其余部分充满天然气，当GOV阀动作时，以气推油，以油推动转动机构(旋翼)，实现GOV 阀的开关；执行器设有旋翼，浸入液压油中，气液罐来油推动旋翼旋转，旋翼带动与其相连的球阀转动，实现球阀的开关操作；操作箱设有手动操作所需的手泵和气动操作所需的开、关手柄；Lineguard控制箱的中央处理器根据设定值与检测管采集到的压力值比较结果，来确定阀门的开关，实现自动控制；内含的存储单元可记录900个事件，管道异常压力则以曲线图的形式记录下来；当干线压力大于罐内气体压力时，干线气体通过罐上单向阀向罐内注气，当罐内气压大于出厂时的设定值时，可通过罐顶的安全阀泄压；远传遥控装置可实现中央控制室对该阀门的状态监测与遥控关闭操作。

三、GOV阀的日常维护

为使GOV阀始终处于良好的运行状态，必须对其进行定期维护。

1、清洗与更换过滤器

管输天然气虽经分离、净化等处理，但仍含有少量泥沙等杂物。用其做动力源，必须经过滤后才能进入气液罐，因此应定期清洗过滤器，防止泥沙等杂物进入气液罐。

GOV阀共有两级过滤器，拆卸之前必须先关闭气源管球阀，将阀内气体放空。放空方法是：当阀门处于开启状态时，拉动开手柄；当阀门处于关闭状态时，拉动关手柄。气体放空后，卸下过滤器固定螺栓取出过滤器，用煤油或汽油作清洗剂，用小钢刷将其清洗干净。清洗时应仔细检查过滤网，如有破损应及时更换。冬季天然气中的水汽结成冰后，会完全堵塞滤网，并使其变脆、更易破裂，清洗时更应小心，最好先用热水浸泡过滤器，将冰溶化后，再用煤油清洗。

2、检查与吹扫气源管

天然气中的大块杂质或由水汽结成的冰都有可能堵塞气源管，致使动力气源不能进入气液罐，所以必须定期检查气源管的畅通情况。

管路的吹扫是解决堵塞问题的有效手段。吹扫方法是，首先将气体放空，然后拧开任一级过滤器固定螺栓，取出过滤器，再将气源管上的球阀间歇性地开关几次，将管路中的水、泥沙等杂物吹出，直到通畅为止。在管路吹扫时，工作人员应避开气流出口方向，以免被喷出的高压气流伤害。

3、检查与吹扫检测管

取压点的压力值与压力变化情况由检测管传递至Lineguard控制箱。若检测管被堵，实时压力值就不准确。假如被堵管段的接口处有微量漏气，管段内的压力就会逐渐降低，当压力低于所设定的关阀下限压力时，GOV阀将误关闭。所以，检查与吹扫检测管是一项重要工作。

在检测管吹扫前，先关闭自控功能，并关闭检测管上的球阀，切断干线来气，将Lineguard 控制箱的4个固定螺栓卸下，取下控制箱，开关几次球阀，吹扫检测管路，直到气流通畅为止。重新安装时，要在检测管与控制箱的接口处用生料带进行密封。

4、检查气液罐内液压油及油位

液压油是GOV阀的传动介质，为保证开关平滑，液压油的质量首先要得到保证。

气液罐内的天然气虽经过滤，但仍有泥沙、水等杂质沉积其中，必须定期进行清理维护。维护步骤是，关断气源管球阀，放空阀体后，将气液罐顶部短接上的管路卸下，然后将短接拧下，将罐底部的排污螺栓放松几扣，以排出水或泥沙-水-油混合物，排净后拧紧排污螺栓。完成液压油排污后，将钢卷尺从短接与气液罐的接口处一直插入罐底，然后抽出，观察油位是否正常。若油位过高，可从气液罐底部的排污口放油，直到油位正常；若油位过低，可从短接接口处添加同一类型的液压油，直到油位符合要求为止。

5、检查电池电压

打开Lineguard控制箱盖，将3根电源线的插头拔下，用万用表两两测量，即可得到准确数值。若电池电压严重不足，则应立即更换电池。检查完毕后，重新插好电源插头。由于此段时间电池停止供电，存储器内信息会全部丢失，所以必须重新设定系统时钟，并将系统中存储的事件复位。

6、内部时钟的设定与存储事件的管理

为使存储的数据具有实用价值，必须要有准确的日期与时间，两者的读取、修改与存储可用厂家附送的软件《Lineguard2000》完成。利用通信缆线把控制模块与笔记本电脑的串行口连接起来，采用上述软件的“READ(读取)”项可将模块中的各项数据调出，然后进行校正、修改，确认后用“WRITE(写入)”项将所设的各参数存入控制模块中。控制模块将按设定数据进行各项功能控制。

在正常的生产运行中，干线压力会产生一定范围内的波动，当Lineguard检测到的压力值或压降速率超出所设定的正常范围时，这种异常工况会以曲线图的形式记录下来，可供技术人员查阅、参考以及分析。

根据实际生产情况需要调整设定的参数时，应先将存储的事件读出，并保存到软盘或笔记本电脑的硬盘中，作为生产运行的第一手资料供以后分析和研究。完成参数修改后，时钟和事件应复位，复位后再重新设定准确时钟，最后再使用新设定的参数启动生效。

因压力波动过大或其它原因导致GOV阀自动关闭，在开启该阀重新启动自控功能前，也应先把各种事件存储下来，并且将时钟与事件复位。

需要说明的是，当Lineguard产生一个关阀事件或一个数据采用事件后并不能马上从Lineguard中读出，因为Lineguard将所产生的事件记录作为一个文件写到其内部的存储模块中，需要约1h的时间，所以在事件产生1h后才能读到事件记录。而把时钟和事件复位后，产生一个记录则至少需要2h，因为控制模块接收到复位信号并将存储模块中的记录全部清除也需要大约1h。

在冬季来临之前，对GOV阀各部分的检查维护应从严从细，应特别注意对管路吹扫、液压油排污、过滤器清洗，严防因冰堵造成阀门异常关闭和开关操作不灵活。

四、GOV阀的常见故障处理

1、GOV阀在压力正常情况下异常关闭

（1）检测管堵塞1998年年初曾发生过两起因冰堵造成的异常关阀事件。将Lineguard 控制箱卸下，吹扫气源管。开始时不能扫通，在经过几次检测管球阀开关后，大量冰渣才被气流喷出。另一次冰堵是在用干线气体吹扫无效的情况下，采用开水浇淋融冰的方式，扫通了检测管。

（2）Lineguard控制箱故障Lineguard控制箱中的某些芯片受到损害时，会产生内部运算错误，由此而发生错误信号，造成异常关断。此时最有效、最可靠的方法就是更换Lineguard 控制箱。

2、Lineguard通信功能失灵

检查Lineguard与电脑的连接缆线是否折断或接口有无损坏。最有效的方法是用此电脑和连接缆线与其它GOV阀进行数据交换。如不能进行数据交换，需更换线缆重试。如仍不能交换，则可判断为接口故障。

3、气源管和检测管接口处漏气

因管道回填土在降雨后下沉，导致气源管和检测管受压变形，并从接口处漏气。解决这一问题的方法是，先关闭GOV阀的控制功能，开挖回填土，关闭气源管和检测管连接干线的一次阀，放空后将管拆下，重新矫正或换管后再进行安装。回填时，注意夯实，避免回填土再次下沉。

气源管和检测管的外径与卡套内径不匹配，接口处密封性差，从而导致漏气故障。此种情况应更换气源管和检测管，提高密封性。

4、气液联动阀关闭不到位

(1)关阀时间设置过短Lineguard的自控功能有设置关阀时间一项，其功能是，当阀门关闭时，由于梗阻或动力不足等原因使阀不能关到位，GOV阀在没有收到关闭到位情况下将一直做关阀操作。当超过所设定的正常关阀时间时，自控系统将认为是关阀故障，Lineguard 内的电磁阀动作，使阀体放空，停止关阀操作，从而保护GOV阀不受损伤。如果关阀时间过短(小于正常关闭所用时间)，阀门正常关闭时到达所设定的时间，Lineguard内的电磁阀也会动作，使正常关闭操作停止，出现阀门不能关到位的故障。

解决的方法是，将笔记本电脑与Lineguard连接，运行《Lineguard2000》程序，并读

取自控模块内部参数。进入参数设置菜单，选择关阀时间设置，输入所需关阀时间，确认后传入控制模块。在压力正常情况下，时间设定为60s较适宜(设定范围为10～255s)。

(2)限位阀调节不当当阀门关到位时，执行器轴上的凸轮压迫限位阀，使其内部活塞产生位移，从而控制管路的通断，使阀体放空，完成关阀操作。如果限位器过于向前，在阀门还没有关到位时，凸轮已经压迫限位器使阀体放空，关阀操作也被迫停止，从而产生关阀不到位的故障。如果限位器过于向后，在阀门完全关闭后，凸轮还没有压迫到限位器使阀体放空，这会使关阀操作一直进行，直到到达关阀时间由Lineguard完成放空，停止关阀操作。在这种情况下，限位器的调节幅度一定要适当，既不能过前，也不能过后。取下限位器上的橡胶护圈，松开被帽，进行调节螺栓的调节，以控制限位器的前后位置，根据情况作相应的调整。

5、现场与远传信号不同步

装有RTU的GOV阀具有实现信号远传和远程关断功能。调控中心对指定的GOV阀阀室发出一个关阀指令，阀室内的通信系统接到指令后，再由自控系统向GOV阀发出一个电信号，电信号使阀门上相应的电磁阀动作，接通关阀气路，关阀操作由此完成。

当GOV阀关到位后，阀体将放空并发出关阀到位的电信号，由通信系统发往调控中心。当GOV阀再次打开至全开位置时，又会产生一个开阀到位的电信号发往调控中心。如果RTU 设备调节不当，将会产生现场状态与远传状态不一致的故障，即电信号或滞后或超前。这些故障都要通过调节RTU来排除。

RTU中的旋转轴与执行器中的旋翼是同轴的。当阀门动作时，执行器中的旋翼转动，RTU 中的旋转轴也随之转动。旋转轴上带有两个上下排列的凸轮，当阀门全关后，下面的凸轮压迫相应的弹簧片动作，使关阀到位信号接点接通，即产生关阀到位信号；当阀门执行开阀操作时，下面的凸轮将放松对弹簧片的压迫，使关闭接点断开，关闭到位信号取消。当开阀到位后，上面的凸轮压迫与之相对应的弹簧片，使开到位接点接通，产生开阀到位信号。

由此可知，现场与远传信号不同步是由于凸轮位置调节不当造成的，只要重新调节凸轮位置即可消除故障。