忠武管道气液联动阀故障分析及改进措施

                              气液联动阀是集压力驱动与电子控制于一体的高度集成化输气生产设备，目前已大量应用于输气管道。忠武管道全线采用Shafer气液联动执行机构驱动球阀共计84台（56台含电子单元的9870型阀和28台无电子单元的8414型阀）。2006年和2007年期间，由控制系统导致的阀门误关断事故多达16次，严重影响了管道的运行安全。
                                  一、气液联动阀控制系统
                                 
                              9870型气液联动阀应用于忠武管道的分输站、清管站及阀室，其电子单元采用LineGuard2200装置对阀门进行控制，通过对压力的采样和计算，连续监控和检测压力、压降速率参数，并根据配置的大、小事件条件控制阀门关闭。忠武管道控制系统规定高压、低压、压降速率参数为小事件（报警）和大事件（关阀）的设定条件。每5s对管道的压力采样一次，当计算值不符合设定条件时，便会产生大、小事件记录。如果大事件在可配置的“事件持续”时间内连续存在，LineGuard2200控制系统将会接通控制气路，打开两位常闭活塞阀，接通动力气源，推动液压油使摆缸叶片旋转，驱动阀门关闭，见图1。

                              作为站内干线进出站阀，8414型气液联动阀主要参与ESD控制，其控制相对简单，见图2。图中编号X是一个三位常闭电磁阀，正常工作状态下通电开启，保持C、P口贯通，截断动力气源；断电时电磁阀关闭，C、E口贯通排气，ESD控制阀使动力气路关阀。

                                  二、忠武管道阀门误关断的原因分析
                                  1、阀门误关断事故统计
                                 
                              忠武管道2006年和2007年气液联动阀关断事故及原因见表1。其中，在山区与丘陵地带安装的9870型阀发生10次关断事故，站场内的8414型阀发生6次关断事故。
                                  2、关断原因分析
                                  根据表1数据，造成阀门关断的原因主要有FLASH卡损坏、主板损坏、压力变送器损坏等。

                                  （1）设备选型不当导致供电系统不可靠
                                 
                              LineGuard2200气液联动阀的控制系统是在LineGuard2000基础上发展起来的。LineGuard2000设备主要进行压力与压变数据监控，其取样周期长，功耗低，一般采用12V/40Ah蓄电池供电，在不更换电池的情况下，一块电池可持续运行18个月。而LineGuard2200控制系统虽然集成了流量管理等硬件，功能更为强大，但耗电量高，如果仅靠电池供电，一块12V/40Ah电池只能持续供电5～7d。
                                 
                              为弥补LineGuard2200供电时间短的不足，忠武管道大部分阀室供电系统采用了太阳能电池和蓄电池联合供电模式。忠武管道渝东鄂西山区太阳能资源条件有限，在日照较好的夏季尚好，但其它季节阴雨天较多时易发生阀门误关断事故。
                                 
                              另外，忠武管道阀室进出口端无绝缘接头，电子单元控制箱与管道阴极保护系统之间也未做绝缘，控制系统极易发生电气故障。
                                  （2）设备本身缺陷
                                 
                              压力变送器靠ROC312主板的AI接口供电，厂家的程序设置未考虑电压过低易导致关阀的情况。现场监测发现，当ROC312主板供电电压在8V左右波动时，系统会产生压降速率超高信号，误报警导致关阀。试验表明，ROC312主板在正常供电电压12V条件下，AI接口输出电压为24V，满足压变的运行要求；当外界供给主板的电压在8～11V范围内时，ROC312主板给AI模块的供电电压在23V左右，该数值也在压力变送器正常工作电压范围内（9～24V），不会对压变的数据采集造成影响；但当外界供给主板的电压低于8V时，会使ROC312主板将正常压力值误读为异常，从而导致执行机构误操作。
                                  三、技术改进措施
                                  1、9870型气液联动阀的技术改造
                                 
                              （1）改进与完善阀室的供电系统。在阀室增加一块太阳能电池板，并对电池板支架进行改