朱國(guó)俊　李博賢　丁曦

摘 要：自動(dòng)監(jiān)視控制系統(tǒng)已經(jīng)在輸氣站場(chǎng)中廣泛應(yīng)用，電動(dòng)閥門(mén)閥位錯(cuò)誤，尤其是監(jiān)控系統(tǒng)收到的電動(dòng)閥位信號(hào)與實(shí)際閥門(mén)閥位狀態(tài)不一致，會(huì)導(dǎo)致超計(jì)劃量分輸、管線壓力持續(xù)升高爆管等事故，后果非常嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu);閥位;關(guān)聯(lián)報(bào)警;自動(dòng)控制系統(tǒng)

引言

本文針對(duì)一起電動(dòng)閥門(mén)閥位錯(cuò)誤故障進(jìn)行原因分析，并給出排查處理方法。最后，又分析了自動(dòng)控制系統(tǒng)控制邏輯缺失的深層次原因并提出解決方案。

設(shè)備概況：

西氣東輸一線站場(chǎng)均采用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行工藝過(guò)程的壓力、溫度、可燃?xì)怏w濃度等信息的檢測(cè)，并對(duì)可控設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。站場(chǎng)第5路計(jì)量橇是用來(lái)給用戶(hù)進(jìn)行天然氣輸送計(jì)量的設(shè)備。計(jì)量橇采用成套橇裝，生產(chǎn)廠家為天津博斯特石油天然氣設(shè)備有限公司。此次發(fā)生故障的設(shè)備為3502#電動(dòng)強(qiáng)制密封球閥。3502#閥門(mén)采用Rotork電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，IQ35型，軸承座為FA16型，驅(qū)動(dòng)套為推力A型。

故障現(xiàn)象：

值班員工在SCADA系統(tǒng)中遠(yuǎn)程控制發(fā)出命令關(guān)閉3502#閥門(mén)，控制電腦顯示3502閥門(mén)正在關(guān)閉，半分鐘后控制電腦顯示3502閥門(mén)已關(guān)閉。值班人員隨即核對(duì)控制電腦上35路流量計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)35路流量計(jì)瞬時(shí)流量仍然為2.3萬(wàn)標(biāo)方每小時(shí)。值班人員立即到流量計(jì)算機(jī)機(jī)柜核對(duì)，確認(rèn)35路流量計(jì)仍然有天然氣流。值班人員到計(jì)量橇現(xiàn)場(chǎng)檢查，聽(tīng)到35路計(jì)量橇有氣流聲音，手動(dòng)關(guān)閉計(jì)量橇入口球閥3501#后氣流聲消失，控制電腦上35路流量計(jì)瞬時(shí)流量變?yōu)?，懷疑可能為計(jì)量橇出口3502#強(qiáng)制密封球閥故障。值班人員報(bào)告機(jī)械專(zhuān)業(yè)人員，機(jī)械專(zhuān)業(yè)人員對(duì)計(jì)量橇出口閥門(mén)進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)3502#強(qiáng)制密封球閥電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示在關(guān)位，觀察3502#閥門(mén)機(jī)械指示仍在開(kāi)狀態(tài)。

原因分析

3502#電動(dòng)強(qiáng)制密封球閥顯示及遠(yuǎn)傳與機(jī)械指示閥位不一致的可能原因有：

1.控制板故障，導(dǎo)致閥位信號(hào)錯(cuò)誤：

Rotork電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的電路板有三種，分別是計(jì)數(shù)板、電源板、控制板。計(jì)數(shù)板用于測(cè)量和控制執(zhí)行器的行程。電源板用于給整個(gè)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電?？刂瓢寮词荈olomatic遠(yuǎn)程控制器，用于閥位的模擬量控制。雖然Rotork電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝有電池，在供電中斷時(shí)電池供電可以跟蹤閥位的變化會(huì)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制板瞬間失電。這樣可能會(huì)造成控制板損壞或程序錯(cuò)誤，進(jìn)而造成電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)定參數(shù)丟失。在電源恢復(fù)時(shí)，設(shè)定參數(shù)丟失會(huì)造成閥位信號(hào)錯(cuò)誤。

3.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)套筒損壞或與推力底座內(nèi)的驅(qū)動(dòng)銅套脫扣：

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)套筒是將電機(jī)輸出動(dòng)力傳輸至推力底座，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)套筒損壞或與驅(qū)動(dòng)銅套脫扣，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)但無(wú)法驅(qū)動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作。

4.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力底座內(nèi)的驅(qū)動(dòng)銅套磨損嚴(yán)重：

ROTORK電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力底座內(nèi)的銅套用于將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成閥桿的垂直升降運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)銅套磨損嚴(yán)重時(shí)無(wú)法有效連接閥桿。這樣，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不能驅(qū)動(dòng)閥桿升降，閥門(mén)實(shí)際未動(dòng)作。

故障排查及處理

1.觀察電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示屏，綠燈常亮，顯示屏無(wú)報(bào)警，說(shuō)明電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電正?！，F(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)操作，能聽(tīng)到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)聲音，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示閥位數(shù)據(jù)變化，但閥門(mén)不動(dòng)作，說(shuō)明電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)程序正常。

2.按下手動(dòng)電動(dòng)切換檔桿，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪操作閥門(mén)，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)很輕松，閥門(mén)不動(dòng)作。這種情況說(shuō)明，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥門(mén)連接可能出現(xiàn)問(wèn)題。

3.在防爆配電箱上對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷電，檢查確認(rèn)已斷電。拆卸固定螺栓，拆下電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪發(fā)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)套筒正常旋轉(zhuǎn)，說(shuō)明電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)本體無(wú)故障。

4.檢查推力底座及驅(qū)動(dòng)銅套，發(fā)現(xiàn)大量銅屑、雜質(zhì);使用工具手動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)銅套，閥桿不隨之升降。

銅套內(nèi)螺紋與閥桿螺紋匹配驅(qū)動(dòng)閥桿升降，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)承受垂直方向的推力，這樣螺紋磨損就不可避免。閥桿為鋼質(zhì)，驅(qū)動(dòng)銅套采用較軟的銅質(zhì)制作。銅套內(nèi)螺紋與閥桿外螺紋相互作用時(shí)，銅套內(nèi)螺紋將會(huì)逐漸磨損，而保證閥桿螺紋的完好。確認(rèn)故障為：驅(qū)動(dòng)銅套因內(nèi)螺紋磨損嚴(yán)重，無(wú)法與閥桿螺紋匹配，從而無(wú)法驅(qū)動(dòng)閥桿升降，需要更換新的銅套。

拆卸推力底座固定螺栓，分解推力底座。擰松鎖死螺栓，旋轉(zhuǎn)擰下軸套擋圈，取出推力軸承并進(jìn)行清洗潤(rùn)滑。取出驅(qū)動(dòng)銅套，更換新的銅套。將各部件反向安裝恢復(fù)。安裝電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，上電，用手操器設(shè)定開(kāi)關(guān)閥限位、查看關(guān)閥方向、開(kāi)關(guān)閥方式、關(guān)閥力矩設(shè)定后閥門(mén)恢復(fù)正常。

改進(jìn)措施

天然氣輸氣流程各個(gè)設(shè)備是存在內(nèi)在工藝關(guān)聯(lián)的，但目前的站場(chǎng)SCADA系統(tǒng)控制程序只是單獨(dú)對(duì)流量計(jì)參數(shù)、閥門(mén)閥位狀態(tài)信號(hào)的采集和監(jiān)控，并未設(shè)置工藝關(guān)聯(lián)報(bào)警。此次故障，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及站控機(jī)并無(wú)報(bào)警，但值班人員發(fā)現(xiàn)工藝參數(shù)不正常及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，故障可能會(huì)導(dǎo)致超計(jì)劃量分輸、用戶(hù)管線壓力持續(xù)升高爆管等事故。站場(chǎng)人員在控制系統(tǒng)程序中增加計(jì)量撬出口閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)與流量計(jì)流量的關(guān)聯(lián)報(bào)警。即計(jì)量撬出口3502#閥門(mén)遠(yuǎn)傳信號(hào)為關(guān)閉時(shí)，如果35路流量計(jì)流量不為零，則產(chǎn)生35路計(jì)量橇流量異常報(bào)警。這樣再次由于驅(qū)動(dòng)銅套磨損導(dǎo)致出現(xiàn)同樣故障時(shí)，控制系統(tǒng)將及時(shí)發(fā)出流量異常報(bào)警，提醒操作人員及時(shí)去現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)，避免發(fā)生嚴(yán)重事故。

總結(jié)

1、日常要提高對(duì)運(yùn)行工藝參數(shù)的敏感度，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)核對(duì)。

2、要弄清設(shè)備結(jié)構(gòu)原理，排查故障時(shí)采取排除法，由大到小逐步縮小故障范圍，最終找到故障點(diǎn);

3、推力軸承取出后要仔細(xì)清洗，涂抹潤(rùn)滑脂，避免雜質(zhì)磨損軸承;

4、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝完畢后一定要對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定、檢查;

5、由于ROTORK電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)銅套屬于損耗件，建議對(duì)頻繁動(dòng)作的如工作調(diào)壓閥、采用力矩開(kāi)關(guān)的如強(qiáng)制密封球閥配套電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)銅套每2年打開(kāi)檢查清潔，必要時(shí)進(jìn)行預(yù)防性更換;

6、驅(qū)動(dòng)銅套的加工需要將舊銅套取出，送至工廠訂做，周期約為一周，建議對(duì)配套電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)銅套尺寸進(jìn)行測(cè)繪留存，以便縮短加工周期。

7、設(shè)備故障處理完成后要分析深層原因，逐步完善自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制邏輯。

參考文獻(xiàn)

[1]靳立敏，邢立新.電動(dòng)閥門(mén)閥位信號(hào)回路對(duì)INFI-90信號(hào)通道干擾及損壞的處理方法[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，1998（05）：35-36+43.

[2]周彬.油田原油電脫水自動(dòng)化改造方案設(shè)計(jì)[D].中國(guó)石油大學(xué)，2009.