shafer气液联动执行机构维护及故障排除方法
气液联动执行机构(SHAFER)操作维护
气液联动执行机构（SHAFER）操作维护1、设备功能简介1.1 SHAFER阀操作系统的基本功能是爆管紧急切断和人为的开/关阀，其中人为的开关阀操作分为远程操作、就地手泵操作和就地自动操作三种方式。
1.2 SHAFER阀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。
需要时须由专业技术人员通过便携PC机进行有关参数重新设定或修改。
1.3 SHAFER气液联动执行机构结构原理SHAFER气液联动执行机构包括三大部分，分别是：控制器、驱动器、液压操作系统。
l 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、动力气的过滤。
l 驱动器的功能是：将动力气的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。
l 液压手动系统的功能是：导通手动泵至驱动器流程，手动泵排出的油压直接作用在驱动器叶轮上，带动阀杆转动。
气液联动执行机构基本结构气液联动球阀结构图2、使用操作2.1 手泵“开阀”2.1.1 将排空胶管的一端套在“梭阀”体标有“EXHAUST”的细管上，另一端引至室外。
2.1.2 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。
2.1.3 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。
2.1.4 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。
2.2 手泵“关阀”2.2.1 将排空胶管的一端固定在梭阀体标有“EXHAUST”的细管上，另一端引至室外。
2.2.2 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。
2.2.3 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，观察阀位指示器的转动，当指向“关”位置时，即实现关阀操作。
气液联动执行机构的调试及故障处理
气液联动执行机构的调试及故障处理石鹏西气东输甘肃管理处摘要：气液联动执行机构是西气东输管道上最主要的控制设备之一，是管线运行安全的重要保障。
该设备功能全面，其电子检测控制系统单元的英文名字是“LineGuard2200”，即“管线卫兵”意思。
因其重要性，所以在长距离、高压管道上进行该设备的调试及故障处理，必须熟悉了解设备的结构、原理，掌握该设备特点，达到熟练操作的目的，才能保证管线的运行安全和平稳。
因此，完善、有序的调试程序、步骤以及对故障的正确分析、判断、处理是十分重要的。
主题词：电控单元、调试、故障及处理、隐患预防一、概述西气东输管线是一条长距离、高压力的天然气输送管道，该管线上采用美国的SHAFER气液联动执行机构，作为对CAMERON或GROVE阀门进行开、关控制的执行机构，是西气东输管线上应用的一种最主要的控制和安全保障设备。
该设备实现了压气站等站场的进出站的工艺流程关断功能、越站功能及ESD系统功能、线路截断等功能；线路截断阀室通过该设备的控制程序，自动检测管线中的压力超高、超低和压力下降速率的数值，实现了报警和干线快速截断功能，并且能够存储记录事件。
其电子检测控制系统单元的英文名称为“LineGuard2200”，即有“管线卫兵”的意思。
二、气液联动执行机构的基本组成、结构、工作原理SHAFER气液联动执行机构主要是由检测管线阀门上下游压力和压降速率信号功能的电子检测控制系统单元主板－简称电控单元板、压力变送器、电磁阀、液压罐、储气罐、旋转叶片及辅助部件组成。
系统共配置可控电磁阀三个，其中两个电磁阀直接接受站控PLC、清管站或阀室RTU的控制命令，用来实现远程遥控开、关阀门功能；另一个电磁阀安装于电控单元箱内，由电控单元主板的控制程序进行控制,能够快速关断阀门，实现紧急截断功能。
执行机构工作原理：当远程操作者（或电控单元）发出开（或关）阀命令，则相应电磁阀控制干线（储气罐）高压天然气压能驱动开（或关）液压罐内的液压油使旋转叶片向开（或关）方向旋转，带动阀门进行开（或关）操作。
常见故障--shafer气液联动阀的故障
序号
故障现象
故障可能原因
故障处理方法
1
执行机构手动液压操作无法动作
速度控制阀没有打开
液压回路通道堵塞
阀门扭矩过大
阀门内部或装置内部卡死
调节速度控制阀到一定开度
检查液路并清除故障
充分清洗阀门，减小阀门扭矩
拆解修复或更换阀门
2
在超过关阀报警值情况时，执行机构无法自动关断
自动关断功能没有开启
4
电子控制单元控制箱无法读取数据
控制箱控制板损坏
控制箱或笔记本电脑接口没有正确连接
控制软件损坏
软件通信参数设置有误
更换电路板
检查电缆和接口的连接
重新安装控制软件
重新设置软件通信参数
5
执行机构自动关断
管道内压力达到自动关断设定报警值
压力变送器/传感器检测压力不正确
执行机构接收到远控关阀或ESD命令
受外界影响，电子控制单元异常故障
更换密封件，消除泄漏
关闭复位阀或更换密封件
打开气源阀门，消除泄漏
紧固法兰连接螺栓
清洗阀门
排污执行机构液压回路气体
调整气源压力
8
执行机构动作缓慢
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
9
执行机构无法保持阀位
执行机构液压回路密封存在泄漏
执行机构复位阀没有关闭或存在泄漏
执行机构气源阀门关闭，气路存在泄漏
打开动力气源、保证动力气源压力
3
执行机构无法远程控制开/关
远程控制电磁阀故障
Shafer气液联动执行机构喷油故障分析与防治
3 .1.1 冀宁线 某普通阀室气液联动 执 行机构喷油分析
该阀室使 用的 S h a fe r 气 液 联 动 执 行机 构 具 有 就 地 控 制，电子 控 制 单元 检 测 管 线 压力，自动关阀等功能。导致 执行机构泄放 口喷 油 雾原因为 油 罐 液位 超 高，多余 液 压 油 通 过 泄 放口泄 放高压气体 时伴 随 喷出。
科技创新导报 2014 NO.35 Science and Technology Innovation Herald
科技前沿
Shafer气液联动执行机构喷油故障分析与防治
王志辉 杨海英 谭洪伟 马佐 （中国石油管道中原分公司枣庄维抢修队 山东枣庄 277100）
摘 要：该文通过描述油气管道常见突发事件事故，从运行安全角度分析在长输油气管道中增设气液联动执行机构的重要性，并以场站和阀室
中常见的Shafer气液联动执行机构为例介绍执行机构结构组成和基本功能。另外，文中联系工作实际，主要列举两种不同类型和功能的执行机
构喷油故障，具体描述了故障现象，再结合执行机构工作原理，以深入探讨分析造成漏油故障的因素为重点，根据不同类型漏油故障提出相应
的解决方法，并对运维人员提升技术水平提出有针对性建议。
驱 动 器 的 功 能 ：将动力 气 的 气 压在 气 液 罐中变 为 液 压，液 压传 递 到 液 压 缸中 推 动
叶轮 装 置作旋 转 运 动，带 动阀杆 转 动[1]。液 压手 动系 统 的 功 能：导 通 手 动 泵 至 驱 动 器 流 程 ，手 动 泵 排出的 油 压 直 接 作用在驱 动 器 叶 轮上，带 动阀杆转 动。电子控制单元功能： 通 过 压 力 传感 器 检 测 管 线中 气体压 力，经 R O C L I N K主 板 判 断 检 测 压 力是 否 正常，再 通 过电 磁 阀 控 制 气 路通 断。
SHAFER气液联动执行机构操作维护保养规程
SHAFER气液联动执行机构操作维护保养规程1范围1.1 本规程规定了XX公司SHAFER气液联动执行机构操作、维护和保养的方法和规程。
1.2 本规程适用于XX公司SHAFER气液联动执行机构的操作、维护和保养。
2作业前的风险识别及消减措施2.1风险识别2.1.1气动操作时，气液罐放出剩余带压可燃气体，干线阀门连续开关两次可燃气体探测仪显示浓度可达20%,阀门周围必须严格注意防火。
2.1.2现场气动操作阀门时没有远离安全泄放口，造成人员伤害。
2.1.3操作人员对工艺流程和设备状态不清楚，可能造成设备损坏或意外事故。
2.1.4气缸气量不够，不能完成阀体动作。
2.1.5冲压过快导致阀体误动作。
2.1.6未告知调度人员或没有调度令自行决定，影响供气计划。
2.2消减措施2.2.1严格遵守场站安全规定，进入阀室和工艺区时，不能带火种、手机必须关机等安全条例。
2.2.2现场气动操作阀门时应该远离安全泄放口。
2.2.3操作阀门前应注意检查阀门的开闭状态后再操作。
2.2.4检查各引压管是否打开，气缸气量是否充足。
2.2.5给气缸充气时要注意充气速度，防止阀体误动作。
2.2.6执行机构动作前要告知武汉调控中心或有武汉调控中心调度令才能进行。
2.2.7现场操作时保证一人操作一人监护，发现问题及时补救。
3SHAFER气液联动执行机构操作流程3.1 操作前检查3.1.1 驱动装臵进气阀处于全开状态，观察气压表压力值，应达到规定要求（2.5MPa-5.0MPa）。
3.1.2 检查气路和油路管道及接头处有无泄漏。
3.1.3 液压定向控制阀选择开或关后，用手泵检查执行机构的工作情况，阀门开关运行应平稳、无卡阻现象。
3.2就地手泵“开阀”3.2.1 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。
3.2.2 提起手动泵操作柄至最高端，向下按动手柄；重复上步，直至阀位指示器指到全开位臵。
气液执行机构检维修规程
气液执行机构1 总则1。
1 适用范围本规程规定了气液执行机构的检修周期与内容、检修与质量标准、试验与验收、维护与保养；本规程适用于天然气分公司阀室及站场的气液联动执行机构.1。
2 编写依据Q/SY XQ 36—2003 SHAFER 液联动执行机构操作维护规程气液联动执行机构说明书。
2 检修周期及内容2.1 检修周期及责任人2。
2 检修内容2。
2.1 小修内容根据气液联动执行机构的故障原因，有针对性的采取检修措施。
2.2。
2 大修内容执行器排空：在正常情况下，旋转叶片执行器腔体内不应有气体存在。
有气体存在时，执行器动作迟缓或运行不稳定。
此时就应对执行器进行排空.操作步骤如下：将执行器上盖的任意两个对顶清污塞卸下，手泵选择器选择至向被卸去清污塞所在腔注油的位置;用手泵开始打油,当从一个孔中出纯液压油时，将卸下的这个孔的清污塞装上拧紧，继续用手泵打油，当这个对顶扇形腔中所有的气体和泡沫全部排除时，装上并拧紧第二个清污塞；将另外对顶扇形腔所在的两个清污塞卸下，手泵选择器选择至向该扇形腔注油的位置;用手泵打油，当从一个孔中出纯液压油时,将卸下的这个孔的清污塞装上拧紧,继续用手泵打油,当这个对顶扇形腔中所有的气体和泡沫全部排除时,装上并拧紧第二个清污塞。
在完成排空操作后，应重新恢复气液罐中的油位,油位正确后方可进行正常的操作。
执行器排污：执行器应定期排污，以除去沉积的天然气凝液、水、残渣和磨损的铁屑。
排污频率取决天然气组分和气候条件，通常在冬季来临前应进行排污。
排污时卸下执行器底部的四个排污塞,凝液和污物就会排出。
排完积液后，重新建立正确的油位.正确操作油位：由于排污、排空或其它原因造成的泄漏会使油量减少，就需要补充。
一般气液罐中的油量是执行器充满油量的1。
5倍，执行器的容积参数印在其规格型号标签上，标签已贴在了执行器醒目的位置。
吹扫引压管路,清洗控制块中二级过滤器，查远传系统是否正常2。
3 检修质量标准零部件完整，符合技术要求。
常见故障--shafer气液联动阀的故障
电子控制单元控制箱无法读取数据
控制箱控制板损坏
控制箱或笔记本电脑接口没有正确连接
控制软件损坏
软件通信参数设置有误
更设置软件通信参数
5
执行机构自动关断
管道内压力达到自动关断设定报警值
压力变送器/传感器检测压力不正确
执行机构接收到远控关阀或ESD命令
受外界影响，电子控制单元异常故障
阀门扭矩过大
气源压力过低
气路通道异物堆积
电子控制单元或远程控制设定关阀时间过短
调节速度控制阀的开度
充分清洗阀门，减小阀门扭矩
增加气源压力
清洗气路通道
调整电子控制单元或远程控制设定关阀时间
7
执行机构在动作过程中有异常振动/声响
执行机构同阀门连接处法兰松动
阀门存在卡涩情况
执行机构液压回路部分存在气体
气源压力不稳定
气液联动驱动装置的故障诊断与排除
序号
故障现象
故障可能原因
故障处理方法
1
执行机构手动液压操作无法动作
速度控制阀没有打开
液压回路通道堵塞
阀门扭矩过大
阀门内部或装置内部卡死
调节速度控制阀到一定开度
检查液路并清除故障
充分清洗阀门，减小阀门扭矩
拆解修复或更换阀门
2
在超过关阀报警值情况时，执行机构无法自动关断
自动关断功能没有开启
打开动力气源、保证动力气源压力
3
执行机构无法远程控制开/关
远程控制电磁阀故障
远程控制继电器故障
动力气源没有打开或驱动压力不足
阀门扭矩过大
阀门内部或装置内部卡死
执行机构就地锁定装置锁定
更换远程控制电磁阀
更换远程控制继电器
shafer气液联动执行机构维护及故障排除方法
第三章
操作规程
气液联动执行机构结构操作规程
• 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
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。
气液联动执行机构结构及工作原理
• 步骤1
步骤1中，执行器处于全 开位置，液压油无压力， 执行器无旋转动作。
步骤2
步骤2中，执行器正朝关位 顺时针方向旋转，高压液体 进入关入口，压力补偿通道
使得两关闭腔体同步受压， 此时，执行器产生完全平衡 的扭拒，推动叶片转动。
步骤3
步骤3中，一旦执行器到 达指定位置，液压油压 力通过执行器自身控制
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。
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得到释放。
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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
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气液联动执行机构结构及工作原理
Lineguard2000各部件名称
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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。
叶片两端压差增大，使传动轴转动，带动阀门动作。
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气液联动执行机构结构及工作原理
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气液联动执行机构结构及工作原理
3 6
2 1
4
5
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
88
气液联动执行机构结构及工作原理
CONTENTS
目
录
第一章 概述 第二章 气液联动机构结构及工作原理 第三章 气液联动机构操作规程 第四章 气液联动机构维护保养 第五章 气液联动机构常见故障及处理
11
第一章
概述
22
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
• 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。
55
气液联动执行机构结构及工作原理
• 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
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
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气液联动执行机构结构及工作原理
1717
气液联动执行机构结构及工作原理
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气液联动执行机构结构及工作原理
• 步骤1
步骤1中，执行器处于全 开位置，液压油无压力， 执行器无旋转动作。
步骤2
步骤2中，执行器正朝关位 顺时针方向旋转，高压液体 进入关入口，压力补偿通道
使得两关闭腔体同步受压， 此时，执行器产生完全平衡 的扭拒，推动叶片转动。
步骤3
步骤3中，一旦执行器到 达指定位置，液压油压 力通过执行器自身控制
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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
1515
气液联动执行机构结构及工作原理
1818
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。
33
第二章
Байду номын сангаас
结构及工作原理
44
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。
定子 定子固定螺钉
限位调整螺钉
壳体 转子
99
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。