劉君濤

摘 要：本文介紹了澀寧蘭干線截斷閥汽車電子控制單元的運行機制，分別闡述了其常見的故障，對常見故障的分析方法亦做出了簡單論述，對氣路連接、壓力變送器、供電系統(tǒng)和電控單元失效故障及其可能造成的結(jié)果進行了重點分析，針對各種故障提出了相應的解決方案。

關鍵詞：干線截斷閥；電控單元；故障；方案

1 前言

干線截斷閥是為防止管道事故擴大、減少環(huán)境污染與管內(nèi)氣體損失，便于維修而在管道沿線安裝的用于截斷管線的閥門。從理論上講，澀寧蘭全線干線的截斷閥閥門上具有電子爆管檢測裝置，這是配備在Shafer執(zhí)行機構上的電子單元，截斷閥可憑借檢測天然氣管線內(nèi)的壓力，記錄管道內(nèi)氣壓變化值，在短時間內(nèi)控制閥門的開關，以此來及時自動中斷命令，防止管道泄漏，從而快速有效地控制截斷閥，以達到管道系統(tǒng)的安全運行。

2 閥室電子單元的工作原理

2.1 部件組成

Lineguard2200型電控單元主要由Fisher ROC300系列遠程控制器、電磁閥、電池組和壓力變送器四部分組成，使用以Windows為基礎的軟件Roclink，用以監(jiān)控壓力、記錄數(shù)據(jù)和控制閥門。

HPG系統(tǒng)為國產(chǎn)爆管檢測系統(tǒng)，同樣由遠程控制器、電磁閥、電池組和壓力變送器四部分組成，使用可以在Windows環(huán)境下運行的HPGlink軟件，與Lineguard2200型電控單元一樣具有壓力監(jiān)測、數(shù)據(jù)記錄和閥門控制功能，能夠?qū)aniel modbus協(xié)議的信息進行處理。同時用戶還可以自行配置相關參數(shù)。

2.2 檢測原理

首先，我們設定一個取樣周期，在每5秒記錄一次兩種檢測系統(tǒng)的壓力傳感器對管線壓力值的基礎上，計算出其壓力的平均值。當觸動警報值時，控制器便會發(fā)出警報。當平均壓力或其壓降速率達到關斷值且關斷報警超過180秒后控制器則會進行關斷，在電磁閥作用下，氣路疏通，由此讓執(zhí)行系統(tǒng)借助氣缸中的動力進行關斷。其中，用戶可自行設定電控單元的警報參數(shù)值、延遲時間等，控制器和CF卡會完整保存報警記錄。

3 故障類型和分析方法

3.1 按故障影響分類

從閥門的關斷是否對生產(chǎn)運行產(chǎn)生直接影響看，一般性故障、失效故障和誤關斷故障是電控單元的三大主要失效故障。其中，一般性故障是指系統(tǒng)某一部分元件失效或不滿足運行條件，但系統(tǒng)仍然可以執(zhí)行和檢測管線超壓、破管等情況；失效故障是指不能執(zhí)行和檢測管線超壓、破管等情況；誤關斷故障是指管道在正常情況下執(zhí)行關斷命令導致中斷輸氣，這時只有及時處置，才能維持管道的正常運行，保持安全性。

3.2 按故障部位分類

從硬件故障角度看，按照電子控制單元的故障位置分類，大體上包括氣路連接、壓力傳感器失效、主板硬件以及供電等方面的故障。從軟件故障角度看，程序丟失、主板數(shù)據(jù)漂移也能夠造成故障。除此之外，電控單元的固有缺陷同樣會使監(jiān)控功能失效。筆者主要從氣路連接故障、壓力傳感器失效、供電故障和電控單元自身失效進行分析并提出相應的解決方法。

4 故障原因分析及對策

4.1 壓力傳感器失效

壓力傳感器連線虛接、斷開或其固有故障所產(chǎn)生的測量值如果有偏差就會致使壓力檢測值失真。例如，澀寧蘭全線爆管檢測系統(tǒng)配置Rosemount 3051TG，這一系列的壓力變送器采用兩線制結(jié)構，變送器準確度達到0.5級，量程在0～10MPa。在實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)，變送器的測量值或偏大或發(fā)生故障，由此導致壓力測量值超出報警限值，造成閥門關斷。

為解決此類故障，我們需定期檢定變送器，并在檢定作業(yè)時進行必要的清洗，以此保障傳感元件不被雜質(zhì)侵襲。除此之外，HPG系統(tǒng)本身具有壓力變送器失效檢測功能，Lineguard2200系統(tǒng)可通過加載與之相應配套的補丁程序進行檢測，其原理是關注壓力變送器的高低壓狀況。當壓力變送器失效，系統(tǒng)將通過初始化壓力變送器或重新熱啟動ROC來使壓力變送器恢復到正常的工作狀態(tài)。

在電控單元中增加監(jiān)測程序以求監(jiān)測電源電壓。如果電源電壓在壓力變送器正常工作電壓值的10.5V以下，該功能將使電控單元的自動關斷功能失效（如果系統(tǒng)正在下發(fā)關閥命令，則等待閥門全關到位之后系統(tǒng)自動關斷功能失效），直至電源電壓恢復到正常工作范圍。

4.2 電控單元失效

當出現(xiàn)以下兩種情況時，電控單元失效。第一，當系統(tǒng)電源電壓低于10.5V時，電源電壓檢測程序或太陽能控制器工作，使得電控單元自動關斷功能失效或電控單元自動休眠，失去對干線截斷閥的緊急關斷功能。第二，當電控單元本身存在故障時，會發(fā)出誤關斷命令到氣液聯(lián)動執(zhí)行機構中，導致關斷截斷閥，進而致使管道系統(tǒng)產(chǎn)生安全隱患。為防止上述問題產(chǎn)生，澀寧蘭管線提出了相應的解決方案，即在RTU程序中新增單獨的壓力監(jiān)測功能。

RTU控制器與電控單元組成主備控制器，共同檢測天然氣管線的壓力，確保在管道泄漏時及時且自動進行關斷，以此快速關斷截斷閥來排除危險。該方案中，如果RTU控制器失效，則DO1無輸出，KR繼電器線圈掉電，常閉觸點M2閉合，電控單元控制器接管控制權，由DO3口控制電磁閥的開關；當RTU控制器工作正常時，DO1輸出，KR通電閉合，常開觸點M1接通，RTU控制器接管控制權，DO2開關電磁閥。

5 總結(jié)

閥室電控單元失效故障大都是由于壓力變送器、蓄電池、接線等故障所致，在對全線電控單元加裝壓力變送器失效監(jiān)測程序、電源電壓監(jiān)測程序以及太陽能控制器后，澀寧蘭未出現(xiàn)過干線截斷閥誤關斷事件，說明之前所采取的改進措施成效顯著。同時，在RTU閥室中針對電控單元失效事件提出了專門的整改意見，進一步提高了干線截斷閥的安全性和可控性。

參考文獻

[1]楊雪富，賴河平，徐淑鳳.輸氣干線截斷閥LineGuard 2200電控單元故障探討[J].中國科技博覽，2014（21）：385-385.

（作者單位：中石油管道聯(lián)合有限公司西部管道蘭州輸氣分公司）