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)管道壓力超過設(shè)定上下限或變化速率超過設(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�？刂葡到y(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�，一般很少操作。靖西管道閥室根部閥外漏問題嚴(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�？煞治鲈�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�？稍诠艿乐屑傧氲匕惭b一泄漏孔，可以調(diào)整泄漏孔徑的大小來模擬實(shí)際問題中可能出現(xiàn)的各種情況，可用瞬態(tài)流動(dòng)模型來描述。

　　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題而增加日后的維護(hù)工作量。

3、結(jié)束語

　　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。