3.7 Shafer气液联动执行机构样本(中文译稿)
SHAFER气液联动阀执行机构学习课件
03
动作异常
如发现阀门动作异常，应检查气源和液压系统是否正常，气液联动阀执
行机构内部是否有堵塞或损坏，如有需清洗或更换相关部件。
05 Shafer气液联动阀执行机 构与其他阀门的比较
与其他阀门的特点比较
高效稳定
采用气液联动技术，具有快速响应和 稳定控制的特点。
长寿命
由于其低磨损和长寿命的设计，减少 了维护和更换的频率。
执行部分的作用是根据控制部分的指令，实现对阀门的开启和关闭操作。
控制部分
01
控制部分是Shafer气液联动阀执行机构的指挥中心，它由传感器、控 制器和电磁阀等组成。
02
传感器用于检测阀门的状态、压力、温度等参数，将检测到的信号传 输给控制器。
03
控制器根据接收到的信号和预设的控制逻辑，通过电磁阀控制气液活 程
停止信号输入
通过控制信号输入停止指令。
清理维护
停止工作后，进行必要的清理和维护工作， 确保设备良好运行。
停止过程
气液联动阀执行机构接收到停止指令后，开 始关闭各部件，停止工作。
记录与报告
记录气液联动阀执行机构的工作状态和运行 数据，生成相应的报告。
04 Shafer气液联动阀执行机 构的维护与保养
2
气液罐用于存储润滑油和压缩空气，气液活塞在 压缩空气的作用下推动润滑油，通过管路将润滑 油输送到执行部分。
3
气液联动部分的作用是实现润滑油的输送和活塞 的往复运动，为执行部分提供动力。
执行部分
执行部分是Shafer气液联动阀执行机构的重要组成部分，它由执行杆、连 杆和曲柄等组成。
执行杆通过连杆与曲柄连接，曲柄在气液活塞的推动下实现旋转运动，从 而带动执行杆实现开启和关闭动作。
气液联动执行机构
气液联动执行机构〔SHAFER〕一、设备简介SHAFER阀操作系统的根本功能是爆管紧急迫断和人为的开/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()。
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机进展有关参数重新设定或修改。
二、SHAFER气液联动执行机构构造与控制原理1、构造SHAFER气液联动执行机构包括三大局部，分别是：控制器、驱动器、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、动力气的过滤。
●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。
●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。
●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的通断。
●当气路压力的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。
2、控制原理江西省天然气管道工程气液联动执行机构共分三种类型，分别为：●手动阀室所使用的气液联动执行机构●RTU阀室及过站干线所使用的气液联动执行机构站场进出站所使用的气液联动执行机构(包括ESD和非ESD气液联动阀)三、站场进出站使用的气液联动执行机构站场进出站紧急关断阀ESDV所使用的气液联动执行机构，其控制原理图见图3-5。
此气液联动执行机构具有就地控制，远程开关控制，ESD紧急关断控制及ESD关阀后的手动复位等功能，另外本控制原理图3-5也能够保证ESD关阀具有最高的优先级。
图1-3-5 控制原理图〔1〕执行器〔2〕气/液联动罐〔3〕气/液联动罐〔4〕手动液压泵〔5〕速度调节孔板〔6〕储气罐〔7〕排液阀〔8〕排气阀〔9〕单向阀〔10〕压力表〔11〕梭阀模块〔12〕过滤器〔13〕先导过滤器〔14〕活塞〔15〕手柄〔16〕梭阀〔17〕电磁阀〔18〕电磁阀〔19〕截断阀〔20〕电磁阀〔21〕限位阀〔22〕就地操作装置〔23〕叶片〔24〕压力调节器〔25〕平安放空阀〔26〕梭阀〔27〕先导阀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的原理图，动力气体是天然气。
气液联动执行机构说明书-中文版
7） 将吊索安在执行机构的支撑点上起吊执行机构：请确保吊索适合执行机构的 重量。可能的话，将阀杆处于垂直位置，这样将执行机构装配到阀门上时比 较容易。这种情况下，应当将执行机构的法兰保持在水平位置时起吊。
8） 清洁执行机构法兰，除去任何可能影响执行机构法兰和阀门法兰接合力的东 西，特别是所有的油脂痕迹。
第六部分 ――――――――――――――――――――――19
故障的诊断处理――――――――――――――――――――――――――－19
GPO 维修操作手册
注意：
Biffi 在此操作手册的信息收集及修订时已经考虑了各方面的使用，然而我们仍 无法保证其内容无任何错误，也无法对因误操作或使用本手册而导致的产品损坏 负责。Biffi 有权对本手册进行修改而不另行通知。
GPO 维修操作手册
螺栓尺寸
M8 M10 M12 M14 M16 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36
第四部分 ――――――――――――――――――――――12
启动前的准备――――――――――――――――――――――――――――12 1） 气源的接通―――――――――――――――――――――――――――12 2） 电源的接通―――――――――――――――――――――――――――12 启动――――――――――――――――――――――――――――――――13
序号 03 GPO 0.9S-135-ELBS
天然气或氮气 40～63 Bar g
标准 标准
24 VDC 1.4 W
SPDT Z-15GW2255-B7
Omron
IP 68 II 2G EEx-d IIC T6/T5
IP 66 II 2GD EEx-d IIC T5/T4
SHAFER执行机构
艾默生阀门自动化部，SHAFER 曼斯菲尔德工厂，座落于美国俄亥俄州曼斯菲尔德。
生产车间占
地72,000平方英尺，办公占地13,000平方英尺。
工厂 拥有各种先进设备从半自动的切割钢板设备到各种数控机床。
由于气液联动执行机构一般安装在条件恶劣的偏远地区，因此质量控制在所有制造环节中显得
尤为重要。
在这方面，Shafer 在1993年3月既已取得ISO9001 质量认证，且在2003年7月获得新标准ISO9001:2000的资质认证，并将以此长期作为我们产品的标尺。
Shafer 气液联动执行机
主要结构特点：旋转叶片
活动部件：1个
执行机构形式：角行程
主要功能： 1.检测管道中气体的压力 2.记录管道中气体压力的变化
3.自动驱动阀门关断
4.阀门自动关断后锁定功能（防止开启） 5．远程控制（开/关阀）
6.就地手动、气动控制（开/关阀） Shafer 执行机构的基本组成 1.旋转叶片
2.止动器
典型控制系统
z .就地操作
z 远程双向通电
z .压力变化自动保护
z .紧急停车防故障装置。
shafer气液联动执行机构
I Quarter-turn valve control on crude oil or products pipelines with the actuators powered hydraulically or by nitrogen storage vessels.
I The Rotary Vane’s concentric mounting, small size and balanced weight make it perfect for high vibration applications. – Slurry Pipeline Valves – Pumping Station Valves – Compressor Station Valves
Pressure equalizing passages in the upper and lower heads.
Vane Seal
Shoe Seal Cast Iron Stationary Shoe
Adjustable Travel Stop
Carbon Steel Lower Head
Carbon Steel Upper Head
The rotary vane system models an ideal torque couple. The resultant force vectors acting on the vanes are always parallel, equal in magnitude and opposite in direction.
ACTUATOR TORQUE OUTPUT
0
10
20
30
40
50
60
70
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。
气液联动执行机构
气液联动执行机构（SHAFER）一、设备简介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()。
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。
二、SHAFER气液联动执行机构结构与控制原理1、结构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。
●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。
●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。
●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。
●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的通断。
●当气路压力的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。
2、控制原理江西省天然气管道工程气液联动执行机构共分三种类型，分别为：●手动阀室所使用的气液联动执行机构●RTU阀室及过站干线所使用的气液联动执行机构站场进出站所使用的气液联动执行机构(包括ESD和非ESD气液联动阀)三、站场进出站使用的气液联动执行机构站场进出站紧急关断阀ESDV所使用的气液联动执行机构，其控制原理图见图3-5。
此气液联动执行机构具有就地控制，远程开关控制，ESD紧急关断控制及ESD关阀后的手动复位等功能，另外本控制原理图3-5也能够保证ESD关阀具有最高的优先级。
图1-3-5 控制原理图（1）执行器（2）气/液联动罐（3）气/液联动罐（4）手动液压泵（5）速度调节孔板（6）储气罐（7）排液阀（8）排气阀（9）单向阀（10）压力表（11）梭阀模块（12）过滤器（13）先导过滤器（14）活塞（15）手柄（16）梭阀（17）电磁阀（18）电磁阀（19）截断阀（20）电磁阀（21）限位阀（22）就地操作装置（23）叶片（24）压力调节器（25）安全放空阀（26）梭阀（27）先导阀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的原理图，动力气体是天然气。
气液联动执行机构培训
每5秒读取压力传感器中管线中介质压力（Live pressure pressure） 按照用户设定时间段计算平均压力（Average Pressure） 利用平均压力与设定值（low pressure、high pressure、RoD setpoint）比较 记录异常压力值和发生的时间
四. SHAFER阀门执行机构的维 护
在装置正常位的状态下，松开储油罐顶部的注油 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 检查控制箱参数的设置及时间记录。 恢复装置，如需要，进行功能测试。
WEPP
四. SHAFER阀门执行机构的维 护
在以下三种情况导致执行器驱动阀门动作 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
WEPP
三 . SHAFER阀门执行机构的工 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
ROTARY VANE（执行器） 旋转叶片 止动器
WEPP
WEPP
二. SHAFER阀门执行机构的功 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） 就地手动、气动控制（开/关阀）
WEPP
二. SHAFER阀门执行机构的功 能
WEPP
3、时间设定值 1）阀门开关动作时间 30秒 2）压降速率、高低压报警采样周期 30秒 3五. LINEGURD2200
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驱动器达到全关位置时，控制 系统会将罐内剩余的压力全部 排向大气，因而中和了储罐和 驱动器的压力。
高压气体 加压液压油
无压力液压油
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控制与配件
Shafer 设计、制造与测试整个阀门控制系统，包括驱动器、控制和配件。当您指定采用 Shafer， 您就得到了完整的阀门操作系统、工厂测试、现场校验及保证。 RV 系列驱动器可用不同的感应和控制装置，以现场、远程或自动操作。我们已发展出 4000 余种控制系统，符合顾客的多种需求。
控制海底阀，水深可达 1000 公尺。
高速应用，冲程速度可达 250 毫秒。
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性能
十四种驱动器尺寸涵盖广泛的力矩范围
力矩输出范围：1,000 至 6 百万吋磅（113 至 677,907 N-m）。 动力供应压力范围：100 至 3,000 psi（6.9 至 206.8 bar）液压、气／液压。 环境温度范围：标准-20oF至 250oF（-29oC至 121oC）；选用-76oF至 250oF（-60oC至 121oC）
典型控制系统
现场手动 远程双向电动 断线保护，压降感应率 紧急关断或故障保险 高／低压关断
Sha fer 采用的所有配件都经过测试及现场评估，以确保其在较大 系统中性能良. 共同配件
液压手泵 控制阀，气压及液压 跳断自动操作感应器 蓄电器与电源供应器 限位开关和阀位传送器 速度控制 调压器
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报价
若需要其它资料或报价，请联络 Shafer 业务工程师或当地经销商。询价时，请尽量提供下 列完备资料，以便迅速回复。 用途说明
2、旋转叶片执行器介绍
图 1 旋转叶片气液联动执行机构
EMERSON-Shafer® RV系列 旋叶阀式驱动器（译稿）
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应用
四分之一转阀之关键性应用
球体、阀塞和蝶阀或其它 90o旋转设备之全开／全关操作。
应用于天然气的四分之一转阀。驱动器通常由使用气液联动(gas over oil)槽的天然气
提供动力或氮气储槽。
操作原理
驱动器内有两个面对面的阀室，藉由上下盖中 的压力平衡通路相连。当液压同时将两片叶片 推离固定靴时，驱动器产生完美的平衡力矩。
阀作整圈旋转时，旋叶驱动器的力矩输出 一直维持不变。对于大流量用途、塞阀和 有旋转座的阀而言，力矩输出不变是特别 重要的。 力矩输出不变，可确保阀在冲程当中，不 会因位置变化而减弱特定安全系数。
概述驱动器需求及阀门控制功能。 阀门说明 制造厂、尺寸、型式、等级、型号、阀杆尺寸、最大差压、力矩需求、行程速度要求、阀门 操作温度范围。 驱动器动力来源 油液压、气压。 动力来源之压力范围。 控制说明及配件
驱动器控制功能说明。导阀压力、电源电压、压力感应需求等。阀位指示、紧急手动操 作、速度控制、动力来源过滤等要求。 环境 环境温度范围。 腐蚀考量。
工作原理
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步骤１
驱动器可由液压系统、储存的 气体压力或管线天然气压力提 供动力。本图的驱动器配备气 体液压罐，并由气压提供动力。 此步骤中的驱动器是在开启位 置。驱动器或储罐内均无压力。
步骤２
驱动器控制系统让高压气体进 入密闭气体液压罐。罐内受压 气体迫使液压油流入驱动器密 闭口。压力均衡通路让两个密 闭扇形体同步加压，于叶片推 离固定靴时提供均衡的力矩。 驱动器朝顺时针方向旋转。
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Shafer 气液联动执行机构样本（中文译稿）
1、气液联动执行机构介绍 SHAFER 的气液联动旋转叶片执行机构，已经在中国被广泛的应用，西气
东输、涩宁兰、陕京线等我国著名天然气输送管线都留下了它的影子（见图 1）， 它的特点在于不需要任何外界能源，直接利用管线内天然气的压力或自带高压氮 气瓶，来作为实现阀门动作的动力源。
紧急关断
管线破裂防护
工作站吹泄
双向远程控制
过河
工作站旁通
高／低压关断
引擎负载／卸载
四分之一转阀控制重油或产品管线，其驱动器动力来自液压或氮气储槽。
旋转叶片为同心安装，体积小，重量平均，极适合振动大之应用。
输浆管线阀
泵浦站阀
压缩站阀
旋转叶片适用于海上平台/野外环境，驱动器的体积小重量轻是主要优势。
冷冻或极低温之应用。
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构造
理想的力矩耦合
旋叶系统是理想的力矩耦合。叶片上的合力向量永远保持均衡，大小 相等，方向相反。
两股相对的力量形成一只耦合，此耦合是产生旋转的最有效形 式。
旋叶驱动器的设计不会产生破坏性的侧向载荷力量。驱动器只会产生 均衡的力矩。
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特性
设计简单，仅有一个活动零件，寿命可达 50 年，需求维修少。 旋转叶片是现有四分之一转驱动器中最扎实的型式。 双叶片设计不会施加侧载荷力在阀杆或驱动器轴承上。与其它类型的驱动器不同，不需齿轮 或箍圈机械装置，这些装置在行程中需要内部动力吸收。 旋转叶片提供整个 90 度旋转的均衡与持续力矩。 外部可调整行程止挡吸收所有行程力矩，保护阀门。 驱动器可承受大幅振动，因其扎实的主体中央直接套在阀杆上，其重量平衡分部在阀法兰上。 整个驱动器是专为高压设计。在动力供应电路上，通常都不需调压器、减压阀或释压阀。 阀的反应始终实时、始终顺畅、始终可靠。