气液联动阀故障分析

气液联动阀故障分析

高军峰 张亚丽

国家管网集团北方管道有限责任公司郑州输气分公司 河南省郑州市 450000

摘要：天然气长输管道阀门的维护与保养对于天然气管道运输的安全性和运输效率有着非常重要的意义。文章针对气液联动阀简介，对就地手动液压操作开/关阀门原理、就地气动操作开/关阀门原理、远程操作开/关阀门原理、运行建议。通过故障的排查解决，优化气液联动阀维护。

关键词：气液联动阀；喷油；故障关断

引言

气液联动阀广泛应用于长输天然气管道，具有安全稳定、容易控制等优点。其以高压天然气作为动力，常作为输气管道的线路截断阀使用。这类阀门在西气东输管道和塔里木油田管网得到了广泛应用。其主要作用及优点为：非正常工况的自动切断功能、多种操作模式、安全性高等。

1气液联动阀简介

1.1结构

气液联动阀主要由球阀和执行机构组成。其中，执行机构包括电子控制单元（LineGuard2200）、提升阀及操作手柄、开路先导阀、关路先导阀、减压阀、油速调节阀、手动换向阀、手动液压泵、复位手柄、气液罐、备用气源罐、摆缸、电磁阀、引压管和阀位指示器等部分。

1.2工作原理

1.2.1就地手动液压操作开/关阀门原理

手动液压操作开关阀门前，先推入操作面板中间部位侧面的手动换向阀，并确认所推入的手动换向阀对面的手动换向阀被推出。推入左侧带有OPEN标识的手动换向阀，并确认右侧带有CLOSE标识的换向阀为拉出状态，为导通开阀油路同时关闭关阀油路，反之，为导通关阀油路同时关闭开阀油路。手动液压操作的原理类似操作打气筒，推入手动换向阀后，通过重复上下压动手动液压泵操作柄，带动油泵内活塞上下运动，从而将液压油从气液罐中吸入到手动液压泵内。液压油经过油路引压管被压入到执行器中，推动执行器内旋转叶片带动阀杆阀芯动作，直至阀门开关到位。如果阀门开关到位后手动液压泵操作手柄无法复位，按下手动液压泵中间的平衡阀按钮，可以使液压泵手柄顺利复位。

1.2.2就地气动操作开/关阀门原理

开阀操作的气路、油路原理,面对执行机构操作面板，向靠近身体的方向拉住提升阀模块上左侧的开阀手柄，此机械式的手柄会将力通过活塞作用在动力梭阀上并将其向内推动，梭阀动作后会封锁住放空管路，同时打开原来被梭阀和动力气缸活塞封锁住的密闭空间，使动力气体经过开阀气路引压管进入到负责开阀功能的开阀气液罐。在开阀气液罐内，动力气体驱动液压油通过油路引压管进入执行器，液压油推动旋转叶片逆时针旋转，旋转叶片带动阀杆及阀芯动作。当阀门与执行器全部动作完成后，松开手柄，梭阀在内部弹簧的作用下恢复到初始全封闭的位置，动力气重新被梭阀和动力气缸活塞封锁，同时放空通道打开，开阀气液罐及开阀气路内的余气通过带单向阀的放空引压管放空（EXHAUST），系统达到新的平衡状态。关阀操作与上述过程相反。

1.2.3远程操作开/关阀门原理

远程操作的气路、油路原理,正常关闭状态的开阀电磁阀不带电。当在SCADA（Su－pervisoryControlAndDataAcquisition，数据采集与监控系统）系统上位机进行远程开阀操作时，开阀电磁阀得电后通道打开，动力气体通过引压管路进入提升阀模块中左侧气缸内活塞前，推动活塞和梭阀动作。梭阀动作后会封锁住开阀气液罐和气路引压管的放空管路，同时打开原来被梭阀和动力气缸活塞封锁住的密闭空间，使动力气体经过开阀气路引压管进入到负责开阀功能的开阀气液罐。在开阀气液罐内，动力气体驱动液压油通过油路引压管进入执行器，液压油推动旋转叶片逆时针旋转，旋转叶片带动阀杆及阀芯动作。当阀门与执行器全部动作完成后，行程开关切断开阀电磁阀电源，开阀电磁阀通道关闭，梭阀前动力气被切断后在弹簧的作用下复位，封锁住梭阀和动力气缸活塞间的动力气体，同时开阀气液罐（2）和气路引压管的放空通道打开，开阀气液罐（2）和开阀气路引压管内的动力气体通过放空口（EXHAUST）排出执行机构。而关阀操作时，关阀电磁阀（27）得电打开，其他流程与开阀相似，此处不赘述。

1.3操作方法

1.3.1就地手动液压泵开/关阀门

开阀门时拍入左侧带有OPEN标识的手动换向阀按钮，保证右侧带有CLOSE标识的关阀换向阀处于拉出状态，上下重复压动手动液压泵手柄，直至阀门全开，关阀操作与之相反。同时，在操作过程中手动液压泵手柄需提到最高位置，然后下压到底，循环往复。经现场实际测试，DN700的气液联动阀需要反复操作200次左右方能使球阀全开/全关。

1.3.2就地气动开/关阀门

开阀时，拉开提升阀左手柄并保持，观察阀位指示器逆时针转至开位，此时可听到气流声明显减小，松开提升阀左手柄，开阀气液罐和引压管内余气排空。关阀则需拉开提升阀右手柄并保持，观察阀位指示器顺时针转至关位。值得注意的是，如果关闭引压管阀门，同时拉开提升阀的2个手柄，将导致备用气源罐内的气体排空。

1.3.3远程开/关阀门

在站控室SCADA系统上位机流程图中单击需要操作的阀门[7-8]，选择开/关阀命令，选择手动，然后依次点击应用、确定即可实现远程开/关阀门（图6）。

2运行建议

（1）严格执行巡检制度，并按要求进行维护保养。随时掌握阀门性能状态，异常情况及时汇报处理，避免带病运行。（2）在大型场站中，会根据实际需求使用不同型号的气液联动阀，要熟悉各型气液联动阀间的不同点，如10726-S型及10822-S型的ESD复位手柄向上为复位，而9870-S型的ESD复位手柄向下为复位。（3）当带有锁定功能的气液联动阀执行ESD功能或爆管保护时，将对阀门进行锁定，而锁定功能无法上位机复位，只有通过现场人工手动复位进行解锁。（4）备用气源罐上安全阀拆卸校验时须在备用气源罐上安装防爆丝堵，防止灰尘等落入备用气源罐。如果条件允许，需安装备用的、检定合格的安全阀。（5）对气液联动阀进行ESD测试及检修时，需要断开气源、放空备用气源罐内余气，同时要将电子控制单元的输出端子断开隔离。（6）操作气液联动阀前必须先确认场站工艺流程是否正确、周围环境是否允许操作、各部件状态及显示的参数是否正确，不允许单人操作，且在操作过程要平稳、缓慢。（7）气液联动执行机构外壳内壁最好张贴详细的操作说明及各部件名称，保证工作人员严格按照要求步骤进行操作，以防误操作的情况发生。（8）补充液压油最好采用同一型号，分多次补充测量，不要补充太多，否则阀门动作完成后会造成泄放口喷油。（9）阀室内气液联动阀泄放口要通过金属管道引至阀室外，防止阀门动作后泄放的天然气在阀室内积聚，造成可燃气体报警器报警，甚至引发火灾、爆炸，造成重大损失。

结束语

作为生产过程中不可或缺的设备，气液联动阀在天然气长输管道中的作用举足轻重。详细介绍某天然气增压站采用的SHAFER气液联动阀的工作原理，并对SHAFER气液联动阀后期的运行提出可行性建议，确保在后续生产运行中达到保护全线管道安全、防止事故扩大及减少经济损失的目的，同时也为其相关设备的安全、稳定、长周期、满负荷、优良运行奠定良好的基础。

参考文献

［1］陈东.天然气长输管道运行安全风险及控制措施［J］.石化技术，2022，29（10）：75-77.

［2］汪世军.Shafer气液联动阀执行机构功能与维护［J］.油气储运，2010，29（4）：296-298，237.

［3］唐恂，陈敬东，苏欣，等.气液联动球阀实用中的设计改进［J］.油气储运，2006（12）：59-60.

［4］林元茂.管道球阀故障及应对策略［J］.茂名学院学报，2007，17（4）：21-24.

［5］朱治鹏，孙磊，徐浩林，等.Lineguard2200常见故障及处理方法探讨［J］.内江科技，2015，36（5）：38-39，94.