西南油氣田公司重慶氣礦 楊衛(wèi)東

天然氣生產(chǎn)場站電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要在干線球閥、排污閥、收發(fā)筒球閥使用，開關(guān)型電動(dòng)執(zhí)行器出現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)故障在天然氣生產(chǎn)場站存在嚴(yán)重的安全隱患。通過分析羅托克執(zhí)行器遠(yuǎn)程控制原理和點(diǎn)動(dòng)故障原因，提出有效解決方法和處理措施。

引言：天然氣生產(chǎn)場站電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要在干線球閥、排污閥、收發(fā)筒球閥使用，執(zhí)行機(jī)構(gòu)多隨建站設(shè)置，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)投入運(yùn)行多年，老化嚴(yán)重，故障多，管理難度大。近年來，天然氣生產(chǎn)場站管道不斷引入智能電動(dòng)執(zhí)行器作為閥門的驅(qū)動(dòng)裝置，其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，涉及到機(jī)械、電力電子技術(shù)，通訊技術(shù)、自動(dòng)控制等技術(shù)領(lǐng)域，故障處理復(fù)雜，對故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位、分析的過程也比較麻煩，想要準(zhǔn)確找出故障點(diǎn)往往需要通過各種檢測方式才能實(shí)現(xiàn)。存在故障的電動(dòng)閥特別在高含硫原料氣井站發(fā)生泄漏、爆管等情況，更是難以在現(xiàn)場實(shí)施有效的搶險(xiǎn)措施，并對井站周邊居民的生命、財(cái)產(chǎn)造成不可估量的損失，存在較大的安全隱患。

1 現(xiàn)場情況

2019年11月10日，某中心站進(jìn)行定期通球作業(yè)，倒換工藝流程中發(fā)現(xiàn)編號G36、G27收發(fā)球筒電動(dòng)球閥同時(shí)出現(xiàn)電動(dòng)就地和遠(yuǎn)程操作，電動(dòng)執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)卡梅隆閥門旋轉(zhuǎn)2%圈后停止工作，形成一個(gè)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，完全打開或關(guān)閉閥門需要發(fā)出50次信號才能完成，執(zhí)行器屏幕上LCD報(bào)警指示燈無報(bào)警信息。

檢修人員用設(shè)定器調(diào)出幫助屏幕，觀察屏幕的指示條功能正常，重新對執(zhí)行器開/關(guān)閥限位設(shè)定，故障未排除。檢查控制模式組態(tài)代碼A6（就地控制保持功能）時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩臺執(zhí)行器就地控制旋鈕設(shè)定為【OF】，即就地控制不保持（緩動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、步進(jìn)）。重新設(shè)定控制模式組態(tài)代碼A6（就地控制保持功能）設(shè)定為【ON】，即自保持，現(xiàn)場電動(dòng)開/關(guān)閥自保持成功。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)紅色選擇旋鈕至遠(yuǎn)程位置，遠(yuǎn)程控制信號操作執(zhí)行器，兩臺執(zhí)行器點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行無法自鎖。

2 原理分析

（1）端子功能

羅托克執(zhí)行器遠(yuǎn)程控制方式有4種控制方式：點(diǎn)動(dòng)控制（如圖1所示）、開閥、關(guān)閥自鎖控制（如圖2所示）、ESD控制（如圖3所示）和聯(lián)鎖控制方式（如圖4所示）。在羅托克執(zhí)行器輸入端子中，5、4分別是執(zhí)行器內(nèi)部輸出控制±24VDC、33、35是執(zhí)行器關(guān)閥和開閥輸入端、34是執(zhí)行器停止/保持輸入端，36是執(zhí)行器開/關(guān)閥公共端、31是ESD/聯(lián)鎖控制公共端、25是ESD控制輸入端、37、38分別是開閥聯(lián)鎖和關(guān)閥聯(lián)鎖輸入端。

（2）控制原理

執(zhí)行器收到開（OPEN）/關(guān)閥(CLOSE)脈沖信號，電動(dòng)執(zhí)行器點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行；執(zhí)行器收到開（OPEN）/關(guān)閥(CLOSE)連續(xù)信號，電動(dòng)執(zhí)行器連續(xù)運(yùn)行，直到閥門在全關(guān)或全開位置，電動(dòng)執(zhí)行器停止，如圖1所示。

執(zhí)行器收到開（OPEN）/關(guān)閥（CLOSE）脈沖信號，電動(dòng)執(zhí)行器連續(xù)運(yùn)行，直到閥門在全關(guān)或全開位置，電動(dòng)執(zhí)行器停止，如圖2所示。

圖1

圖2

執(zhí)行器收到ESD信號將超越現(xiàn)成的或接收的就地、遠(yuǎn)程控制信號，執(zhí)行器運(yùn)行取決執(zhí)行器設(shè)定的四種狀態(tài)：OF（ESD時(shí)停止）、CL（ESD時(shí)關(guān)閥）、SP（ESD時(shí)保位）、OP（ESD時(shí)開閥）（羅托克電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)IQ系列安裝和維護(hù)手冊），如圖3所示。

在聯(lián)鎖控制中，執(zhí)行器設(shè)定為ON，即可使用該功能，只有執(zhí)行器收到聯(lián)鎖信號，執(zhí)行器才能進(jìn)行電動(dòng)就地或遠(yuǎn)程操作，如圖4所示。

3 處理措施

通過值班人員介紹和查閱后臺SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，近期采輸氣作業(yè)區(qū)對上位機(jī)進(jìn)行技術(shù)升級改造，自控維護(hù)人員現(xiàn)場對電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行了調(diào)試。因此重點(diǎn)檢查執(zhí)行器輸入端接線方式，在配電室拉開執(zhí)行器動(dòng)力電源，打開電源接線盒，兩臺執(zhí)行器的遠(yuǎn)程控制接線方式采用的是開閥、關(guān)閥點(diǎn)動(dòng)控制，如圖1所示。

為了判斷上位機(jī)輸出的開/關(guān)閥是脈沖信號還是連續(xù)信號，在33、36號端子或35、36號端子之間，用萬用表直流電壓檔分別測量到上位機(jī)發(fā)出的是脈沖信號。這種接線方式配合上位機(jī)的輸出脈沖，最終導(dǎo)致執(zhí)行器點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。

現(xiàn)場用一根導(dǎo)線將5與34號端子短接，將執(zhí)行器連接成自鎖控制模式，如圖2所示。合上執(zhí)行器動(dòng)力電源，關(guān)閉執(zhí)行器電源接線盒，操作上位機(jī)發(fā)送遠(yuǎn)程控制信號，兩臺執(zhí)行器正常開到位和關(guān)到位，故障排除。

圖3

圖4

結(jié)語：電動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)全關(guān)/全開工作變?yōu)辄c(diǎn)動(dòng)工作，相當(dāng)少見，但危害嚴(yán)重，存在故障的電動(dòng)閥在集輸站場發(fā)生突發(fā)應(yīng)急事件時(shí)，將不能正常實(shí)現(xiàn)快速有效地切斷流程，存在巨大的安全隱患。隨著油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，氣田“兩網(wǎng)融合”“物聯(lián)網(wǎng)”項(xiàng)目的深入實(shí)施，對工作現(xiàn)場提出建議如下：

（1）對閥室、井站、中心站進(jìn)行改造擴(kuò)建及系統(tǒng)升級過程中，屬地人員或自控技術(shù)人員全過程監(jiān)督，清楚執(zhí)行器的控制方式，對接線方式進(jìn)行拍照，留取視頻信息，嚴(yán)禁擅自對工藝進(jìn)行變更。

（2）認(rèn)真做好設(shè)備的檢查維護(hù)工作，維護(hù)工作要認(rèn)真、仔細(xì)、全面，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、消除設(shè)備隱患、缺陷，確保設(shè)備安全運(yùn)行。