陜西省天然氣股份有限公司靖西二線全長(zhǎng)467公里，全線共設(shè)置快速截?cái)嚅y室21座，全部使用美國(guó)shafer公司的旋轉(zhuǎn)葉片式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。Shafer操作系統(tǒng)由四部分組成(如圖1所示)：閥門執(zhí)行器，動(dòng)力系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，供電系統(tǒng)。執(zhí)行器屬旋轉(zhuǎn)葉片型，動(dòng)力源取自輸氣管線，控制單元采用Line Guard2200，具有數(shù)據(jù)采集和閥門關(guān)斷兩種功能。供電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板陣列、充電控制器、蓄電池構(gòu)成。當(dāng)管道壓力超過(guò)設(shè)定上下限或變化速率超過(guò)設(shè)定最大值時(shí)，控制系統(tǒng)輸出電磁閥動(dòng)作信號(hào)，電磁閥動(dòng)作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作使閥門關(guān)斷。

圖 1

1、故障的原因分析及解決辦法

1.1、外部環(huán)境因素

　　氣液聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的核心部分主要由中央處理器、flash存儲(chǔ)卡、I/O接口、壓力傳感器、電磁閥等自控儀表系統(tǒng)組成，在日常運(yùn)行中易受到管道的陰極保護(hù)、雷電、高壓輸電線路的漏電等外部環(huán)境因素的影響，嚴(yán)重的將導(dǎo)致內(nèi)部芯片受損、數(shù)據(jù)丟失，甚至閥門異常關(guān)斷。

　　1.1.1 在陰極保護(hù)方面，由于控制部件與閥門和管道相連而控制部分接地，從而構(gòu)成了電流回路，因此影響了控制部分的正常運(yùn)行，為解決此影響需將控制部分與執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行良好絕緣，在適當(dāng)位置加上絕緣接頭。

　　1.1.2 當(dāng)遇到雷電時(shí)控制或供電系統(tǒng)電路會(huì)形成電涌使閥誤關(guān)斷，嚴(yán)重的將造成芯片燒毀或形成火災(zāi)，引起爆炸。為解決雷電的影響應(yīng)采取以下措施：

　　(1)保證完好的接地系統(tǒng)，接地電阻(規(guī)范要求小于4歐姆)的日常檢查和維護(hù)。

　　(2)確保控制系統(tǒng)和電纜的屏蔽，使設(shè)備封閉在一個(gè)完善的導(dǎo)電、導(dǎo)磁，并具有一定厚度和良好接地的屏蔽體內(nèi)，使整個(gè)設(shè)備處于電磁場(chǎng)影響最小的環(huán)境中。

　　(3)良好的接地和屏蔽給系統(tǒng)建立一個(gè)完善的電磁環(huán)境，但當(dāng)遇到雷電時(shí)在信號(hào)線和電源線中不可辟免的會(huì)產(chǎn)生浪涌，因此在電源接線端設(shè)置浪涌保護(hù)器可有效防止浪涌的沖擊。

　　對(duì)控制部分應(yīng)采取以上三種措施的綜合防護(hù)，它們?cè)诜乐估讚舴矫娓魉酒渎殻�缺一不可�?/p>

1.2、引壓管存在問(wèn)題及解決辦法

　　shafer閥共有3根引壓管，其中一根的采樣點(diǎn)位于截?cái)嚅y的下游用于檢測(cè)管線的壓力，壓力值通過(guò)微處理器計(jì)算出管線的壓力變化速率，另外兩根的采樣點(diǎn)分別位于閥體的上游和下游，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力源。引壓管上靠近主管道的閥門為根部閥，采用螺紋連接其作用是截?cái)鄽庠矗�一般很少操作。靖西管道閥室根部閥外漏問(wèn)題嚴(yán)重，大多是由于緊固不均勻、閥體沙眼等原因引起。由于該閥與主管道相連所以維修困難，雖然現(xiàn)在多采用考克處理但效果不佳。建議采用全焊接閥體，一端焊接另一端螺紋連接的手動(dòng)球閥或選用兩端均為焊接連接的球閥。

1.3、壓力傳感器存在問(wèn)題及解決辦法

　　靖西管道喬溝灣閥室和延安閥室都曾發(fā)生過(guò)因壓力傳感器失效而導(dǎo)致閥門自動(dòng)關(guān)斷的事件。從壓力傳感器的結(jié)構(gòu)方面分析解決，shafer所采用的擴(kuò)散硅壓力傳感器主要由三部分組成：敏感元件、引線系統(tǒng)和封裝、密封系統(tǒng)。

　　對(duì)于敏感元件當(dāng)外力超過(guò)其強(qiáng)度極限或發(fā)生累積效應(yīng)時(shí)，就會(huì)引起膜片應(yīng)力關(guān)系不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致漂移、失效。為辟免液擊對(duì)敏感元件的破壞，可在傳感器前端增加一U型管段，并在里邊注入清潔航空液壓油可解決此類問(wèn)題。

　　其次傳感器內(nèi)部引線的斷裂是引起壓力傳感器失效的另一個(gè)最主要原因，此現(xiàn)象多是由于在一定溫度、壓力下的疲勞失效，這是由擴(kuò)散硅壓力傳感器壽命的固有結(jié)構(gòu)決定的。為解決此類問(wèn)題，首先在選型時(shí)應(yīng)選擇可靠性高的傳感器，其次應(yīng)該加強(qiáng)平時(shí)的壓力對(duì)照和傳感器校驗(yàn)工作。

1.4、定期檢查和通訊問(wèn)題

　　定期檢查是防止誤關(guān)斷的重要途徑，主要檢查內(nèi)容為最近一段時(shí)間的壓力變化值(可與最近的工藝運(yùn)行狀況進(jìn)行對(duì)比，如果有異常可分析原因);微處理器時(shí)鐘的核對(duì)(能保證最近壓力變化時(shí)間的準(zhǔn)確);電池電壓的監(jiān)察(過(guò)低的電壓有可能造成程序的丟失或引起閥的誤關(guān)斷)。當(dāng)用移動(dòng)電腦與Line Guard2200進(jìn)行通訊產(chǎn)生故障時(shí)可從以下方面進(jìn)行排查：電腦的COM口是否被占用;電池電壓是否正常，過(guò)低的電壓也有可能產(chǎn)生通訊障礙;通訊串口線的檢查可用萬(wàn)用表進(jìn)行檢查對(duì)照表如表1所示。

表 1

1.5、壓降速率的確定模型

　　對(duì)壓降速率的設(shè)置一般都用經(jīng)驗(yàn)值來(lái)確定，或者按照管道在穩(wěn)定流動(dòng)情況下進(jìn)行粗略的估算。實(shí)際上由于天然氣長(zhǎng)輸管道在事故狀態(tài)下管內(nèi)氣體的流動(dòng)為非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，對(duì)于靖西管道而言穿越地形復(fù)雜，如果全線采用一個(gè)統(tǒng)一的經(jīng)驗(yàn)值具有很大的不確定性，其誤差很大，往往會(huì)發(fā)生干線快速截?cái)嚅y的誤動(dòng)作或事故狀態(tài)下不能及時(shí)動(dòng)作的情況，泄漏模型的實(shí)驗(yàn)顯得非常必要。可在管道中假想地安裝一泄漏孔，可以調(diào)整泄漏孔徑的大小來(lái)模擬實(shí)際問(wèn)題中可能出現(xiàn)的各種情況，可用瞬態(tài)流動(dòng)模型來(lái)描述。

　　p—壓力，Pa;　g—重力加速度，m/s²;　B0—氣體的溫度聲速，m/s;　q—質(zhì)量流量，Kg/s;　t—時(shí)間變量，s;　A—管道橫截面積，m²；　x—管道的軸向坐標(biāo);　g—重力加速度，m/s²;　α——管道的傾斜角，(°);　λ—摩阻系數(shù);　ρ—氣體密度，Kg/m³;　d—管道直徑，m。

　　如果把溫度當(dāng)作一個(gè)常數(shù)，這就是一個(gè)等溫瞬態(tài)流動(dòng)問(wèn)題。方程(1)，(2)就是一個(gè)求解以流速和壓力為變量的一階非線性偏微分方程組。

2、截?cái)嚅y室的建設(shè)及選址

　　合理的施工建設(shè)和選址將保障投產(chǎn)后的長(zhǎng)期正常、安全、可靠的運(yùn)行。按安裝方式不同，線路截?cái)嚅y可分為直埋式、地上式、半地下式3種：直埋式是將線路截?cái)嚅y直接與輸氣管道一齊進(jìn)行掩埋的一種安裝型式，這種型式雖然安裝占地面積小、工藝方便但對(duì)閥門的要求較高，靖西管道大部分采用這種安裝型式;地上式是利用彎頭或彎管將管道提升到地面上安裝的一種安裝形式，其對(duì)閥門的要求相對(duì)較低，但占地面積大，且不利管道的清管作業(yè);半地下式是介于直埋式與地上式之間的一種安裝方式，將截?cái)嚅y安裝在地面以下的深坑中，這種安裝對(duì)于防水有較高要求，但對(duì)閥門的維護(hù)大有益處，并能防止因地質(zhì)變化產(chǎn)生的不安全因素。

　　在閥室選址時(shí)應(yīng)辟免建在陰極保護(hù)站附近，減小陰極保護(hù)對(duì)控制系統(tǒng)的影響。不宜建臨近在高山、彎頭、深谷和遮擋光源的地方以防止因壓力突變和供電問(wèn)題而增加日后的維護(hù)工作量。

3、結(jié)束語(yǔ)

　　隨著陜西省天然氣股份有限公司氣化陜西工作的進(jìn)一步推進(jìn)，新建閥室的數(shù)量將逐漸增加，通過(guò)對(duì)截?cái)嚅y的不斷改進(jìn)，將增強(qiáng)其在管道的自動(dòng)化和安全運(yùn)營(yíng)方面的可靠性。