输气站场干线气液联动执行机构气路改造探讨

张兵强,黄 云,刘 愉,李阳阳

(1.山东省中远天然气技术服务有限责任公司武汉分公司，安徽 安庆 246000;2.中石化川气东送天然气管道有限公司，安徽 安庆 246000)

输气站场干线气液联动执行机构气路改造探讨

张兵强1,黄 云2,刘 愉2,李阳阳2

(1.山东省中远天然气技术服务有限责任公司武汉分公司，安徽 安庆 246000;2.中石化川气东送天然气管道有限公司，安徽 安庆 246000)

川气东送输气站场干线越站截断阀采用Shafer气液联动执行机构驱动，具备紧急情况下爆管紧急切断和人为开关阀功能。干线越站气液联动执行机构具有ESD紧急关断功能，现场ESD电磁阀处于带电关闭状态，当电磁阀失电后迅速导通ESD气路，实现紧急关阀。川气东送输气站场增多次因上级供电故障导致ESD电磁阀失电造成越站紧急截断阀关断，在目前状况下不能实现ESD电磁阀失电后就地气动开启阀门。本文通过对气液联动执行机构ESD气路进行分析探讨及改造，实现ESD电磁阀掉电关阀后现场就地气动开启干线越站阀门，快速恢复输气干线供气流程。

输气站场；气液联动执行机构；截断阀；ESD电磁阀；气路改造

川气东送输气站场干线越站气液联动执行机构多次出现因ESD电磁阀上级供电故障而造成关阀，上级供电故障问题分别由于输气站场不间断电源(UPS)设备出现故障或深度放电而导致UPS停机、检维修误操作而造成UPS或ESD机柜掉电、ESD机柜供电问题造成空开跳闸等因素[1]。气液联动执行机构ESD电磁阀一旦失电，ESD气路导通，干线截断阀执行关阀动作。在ESD电磁阀恢复供电之前如需导通干线输气流程，只能先通过手动开启越站旁通阀门，再手动液压操作气液联动执行机构开启越站阀门恢复干线供气。手动液压操作开启DN1016干线截断阀需要约6分钟，费时费力，时间相对较长，不能实现紧急情况下快速恢复流程。因此针对此问题进行气液联动执行机构ESD气路改造，实现ESD电磁阀掉电关阀后通过就地气动开启干线截断阀，就地气动开启DN1016阀门需要约25秒，与就地液压操作相对比极大缩短开阀时间，快速恢复输气干线供气流程，保证下游干线平稳供气具有重要意义。

1 ESD关阀原理

Shafer气液联动执行机构主要包括三部分，分别是：控制器、驱动器以及液压操作系统[2]。正常情况下，站控系统给电磁阀2常带电(图1)，处于正常关闭状态，一旦出现紧急情况断掉此电磁阀电源，电磁阀2开启，先导阀2导通动力气，动力气通过进入到负责关阀功能的油罐，驱动液压油使旋转叶片执行器关阀动作[3]。此外，ESD关阀的同时，会触发先导阀3切断开阀控制气路，保证气液联动执行机构在接到ESD关阀命令的同时，即使接到开阀命令也不会执行开阀动作，保证了ESD关阀操作具有最高优先级。

图1 气液联动执行机构控制原理图

2 ESD电磁阀失电状态流程恢复现状

在目前状况下，在遇到紧急情况电磁阀2失电后，电磁阀2开启，动力气经过过滤及压力调节后作用于先导阀1，使先导阀1的P口与C口导通，从而使经调压后的动力气作用于先导阀3，先导阀3此时的P口与C口处于不导通状态，进而使控制开阀的气路处于关闭状态，致使无法进行就地及远程气动开阀操作。因此在恢复干线输气流程时首先开启干线截断阀旁通管路，导通干线输气流程，防止干线出现输气中断，前后压差过大。关闭干线截断阀气液联动执行机构动力气引压管进气截断阀，同时将气液联动执行机构气罐中的动力气放空。将手动泵上左侧“手掌按钮”推入，确认右侧 "手掌按钮"处于拉出状态，上下压动液压泵手柄，开启干线阀门[4]。

3 ESD气路改造实施

图2 气液联动执行机构控制ESD气路改造图

为了实现ESD电磁阀失电后，且短时间内无法快速恢复上电，可对气液联动执行机构进行ESD气路改造，通过改造可实现ESD电磁阀在失电状态下就地气动开阀操作。改造时将图中梭阀后加装三通泄放阀(图2)，三通泄放阀进出口通气管路通过卡套与前后引压管紧固连接，正常情况下三通泄放阀前后引压管管路处于正常导通状态，泄放口处于关闭状态，在此状态下当出现电子控制单元驱动电磁阀1或是紧急情况下ESD电磁阀2开启执行紧急关断时，干线气液联动执行机构能正常下发命令使干线截断阀关断。如果出现ESD电磁阀2失电状况需要就地气动快速开启干线截断阀时，可通过控制三通泄放阀，使三通泄放阀前后引压管气路截断，从而使执行ESD关阀气路处于不导通状态，同时三通泄放阀的泄放口把下游侧的引压管内气体进行泄放。三通泄放阀到先导阀2之间的引压管管路放空泄压后，先导阀2在没有压力的驱使下由开启状态恢复至关闭状态，避免了在执行开阀时关阀气路也处于导通状态。与此同时三通泄放阀到先导阀1之间的引压管管路放空泄压后，将带有锁定功能的先导阀1进行手动复位[5]，手动复位后先导阀1上下游引压管气路处于关闭不导通状态，同时在先导阀1复位的同时也将先导阀1到先导阀3之间的气体进行泄放，从而使先导阀3开启，导通气液联动执行机构开阀气路。此时将就地气动开阀操作手柄外拉到底执行就地气动开阀操作，待阀门开到位后松开手柄。完成上述操作步骤后即可实现ESD电磁阀失电后就地气动开启干线阀门，快速恢复干线输气流程。

4 操作注意事项

在对气液联动执行机构ESD气路改造后，正常运行时三通泄放阀应使上下游引压管处于导通状态，同时泄放口处于关闭状态，严禁在正常运行时误操作致使三通泄放阀上下游引压管处于截断状态，导致在发生紧急状况时气液联动执行机构无法执行ESD紧急关阀，从而发生重大安全事故。同时当ESD电磁阀上级供电故障排除恢复正常供电后，应及时对操作过的三通泄放阀进行复位操作，将气液联动执行机构ESD气路恢复到正常状态。

在日常生产运行过程中可通过设置警示标示提醒操作人员严禁误操作气液联动执行机构ESD气路所加装的三通泄放阀，并在日常巡检时应注意加强巡检，密切注意三通泄放阀的开关状态，发现异常状态应及时整改确认。同时输气站场应加强气液联动执行机构设备培训工作，使操作人员明确其组成与原理，深层次理解气液联动执行机构操作注意事项。

5 结论

在生产运行中川气东送输气站场多次出现因为气液联动执行机构ESD电磁阀上级供电故障原因造成干线截断阀关断现象，如短时间无法快速恢复干线正常输气流程，极易造成干线输气中断影响下游供气，并造成设备故障损坏。因此本文通过对气液联动执行机构ESD气路进行分析讨论，提出气液联动执行机构ESD电磁阀失电造成干线截断阀关断后就地气动开启干线阀门改造方案，极大缩短恢复干线输气流程时间。本次对气液联动执行机构ESD气路改造分析探讨并未对输气站场ESD完整性降低等级与破坏，需要注意的是在日常生产运行中要密切关注改造后的三通泄放阀开关状态，保证ESD系统的完整性[6]，确保输气站场在发生重大事故时气液联动执行机构能正常动作。

[1] 廖珈博，曹志柱,郭渠江. 川气东送管道站场ESD系统误触发原因及对策[J].油气储运，2014, 33(6):680-684.

[2] 吴洪伟. 川气东送管道工程线路截断阀执行机构的选型[J]. 仪器仪表用户，2013, 20(2):59-60.

[3] 袁金宁，陈黎明，廖福金. Shafer气液联动执行机构异常关断事故树分析[J]. 油气储运, 2013, 32(10):1093-1097.

[4] 王娟娟. 旋转叶片式气液联动执行机构的原理及应用[C]// 中国石油和化工自动化协会,中国化工装备协会.山东省石油学会油田电力、通信及自动化技术研讨会优秀工程技术论文集.[出版地不祥]：[出版者不祥]，2009:460-465.

[5] 王多才， 高 鹏，王海峰. 气液联动执行机构意外关断分析及在西气东输的应用[J].石油规划设计 , 2012, 23(2):51-53.

[6] 吴振宙，陈青华，邓 立. ESD系统在天然气输气管道的应用探讨[J].化工管理， 2016(4):121-121.

(本文文献格式：张兵强,黄 云,刘 愉，等.输气站场干线气液联动执行机构气路改造探讨[J].山东化工，2017，46(04)：96-98.)

Discussions on The Reconstruction of the gas path of Pneumatic-hydraulic Actuator on Main Trunk Line in Gas Transmission Station

ZhangBingqiang1，HuangYun2，LiuYu2，LiYangyang2

(1.Wuhan branch of Zhongyuan Gas Technology Service Co., Ltd.in Shandong Province，Anqing 246000,China；2.Sinopec Sichuan to East Gas Pipeline Co., Ltd.，Anqing 246000,China)

Trunk line shutdown valve of Sichuan to East gas transmission station is driven by SHAFER pneumatic-hydraulic actuator, the functions of which are bursting the pipes in an emergency, Emergency cut-off and switching the valves personally. The SHAFER pneumatic-hydraulic actuator has the function of Emergency Shutdown System .The ESD electromagnetic valve keeps closed with the power on, but when the power off，the gas circuit are unblocked rapidly to shut the main valve down. The shutdown valve of Sichuan to east gas transmission station has been shut down for many times because The superior power failures lead to the ESD electromagnetic valve out of power. Due to our present situation, it is impossible to open the valve by gas immediately when the ESD electromagnetic valve is out of power. This paper mainly discussed how to open the valve by gas immediately when the ESD electromagnetic valve is out of power, to recover the gas supply process of gas transmission trunk line rapidly, by analyzing, discussing and reconstructing the gas path of Pneumatic-hydraulic Actuator.

gas transmission station;pneumatic-hydraulic actuator;shutdown valve of;ESD electromagnetic valve;reconstruction of the gas path

2017-01-07

张兵强(1987—)，山东日照人，大学本科，现工作于中石化川气东送天然气管道有限公司安徽管理处，池州站副站长，主要从事天然气长输管道及设备的维护管理工作。

TE973

A

1008-021X(2017)04-0096-03