韋崇鋒 羅毅 趙禮 樊國(guó)軍 嚴(yán)才松

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道公司

摘要：介紹Shafer擺缸的結(jié)構(gòu)及工作原理，結(jié)合Shafer擺缸日常保養(yǎng)工作及維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)擺缸竄油的常見(jiàn)故障原因進(jìn)行深入分析，提出有效的控制措施。通過(guò)系統(tǒng)分析，我們發(fā)現(xiàn)擺缸竄油主要原因有密封件失效、人員誤操作、電磁閥內(nèi)漏、設(shè)計(jì)缺陷等多種因素造成。

關(guān)鍵詞：Shafer；擺缸；竄油；原因分析；控制措施

Shafer氣液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)常用于輸氣場(chǎng)站進(jìn)出站區(qū)和干線截?cái)嚅y室。由于其工作平穩(wěn)、性能良好、故障率低，在長(zhǎng)輸管道中的使用占比達(dá)到90%以上。擺缸是Shafer氣液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心部件，運(yùn)行中易發(fā)生竄油現(xiàn)象，竄油不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行，還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。重慶管道石柱作業(yè)區(qū)通過(guò)對(duì)Shafer擺缸工作原理及竄油常見(jiàn)故障的深入分析，提出了有效的竄油控制措施。

1  擺缸結(jié)構(gòu)及工作原理

Shafer氣液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的擺缸主要由轉(zhuǎn)子、葉片、葉片密封件、轉(zhuǎn)子襯套、定子、定子密封件、止動(dòng)棒、殼體、底蓋等組成（圖 1）。

圖 1 擺缸結(jié)構(gòu)示意

擺缸也稱驅(qū)動(dòng)器，其工作原理是將動(dòng)力氣體壓力在氣液罐中轉(zhuǎn)換為液壓，或使用手動(dòng)泵將液壓傳遞到擺缸中，推動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子帶動(dòng)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)。

擺缸處于全開(kāi)位，液壓油無(wú)壓力，執(zhí)行器無(wú)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；執(zhí)行器順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)，高壓液體進(jìn)入關(guān)入口，壓力補(bǔ)償通道使得兩關(guān)閉腔體同步受壓，此時(shí)，執(zhí)行器產(chǎn)生完全平衡的扭矩，推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦執(zhí)行器到達(dá)全關(guān)位，液壓油壓力通過(guò)執(zhí)行器自身控制得到釋放（圖 2）。

圖 2 擺缸工作原理示意

2  擺缸竄油常見(jiàn)故障分析與控制措施

定子和轉(zhuǎn)子密封件失效。如果密封件老化、磨損或安裝不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致液壓油從密封處泄漏，進(jìn)而引發(fā)竄油問(wèn)題。應(yīng)加強(qiáng)密封件維護(hù)，定期檢查擺缸密封件的磨損情況，及時(shí)更換老化、磨損嚴(yán)重的密封件。同時(shí)確保密封件的安裝質(zhì)量，避免因安裝不當(dāng)導(dǎo)致的泄漏問(wèn)題。

油壓過(guò)高。會(huì)增加擺缸密封件的負(fù)擔(dān)，使其更容易發(fā)生泄漏，過(guò)高的油壓還可能導(dǎo)致擺缸內(nèi)部的液壓油流動(dòng)紊亂，進(jìn)一步加劇竄油現(xiàn)象。應(yīng)優(yōu)化液壓系統(tǒng)油壓，合理調(diào)整液壓系統(tǒng)的油壓，避免油壓過(guò)高對(duì)擺缸造成過(guò)大的負(fù)擔(dān)，同時(shí)加強(qiáng)液壓系統(tǒng)的維護(hù)和管理，確保液壓油的質(zhì)量和清潔度。

擺缸設(shè)計(jì)缺陷�？赡軐�(dǎo)致液壓油泄漏和竄油問(wèn)題的發(fā)生。應(yīng)改進(jìn)擺缸設(shè)計(jì)，對(duì)擺缸設(shè)計(jì)上的缺陷進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)和優(yōu)化，如優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)、改進(jìn)油道布局等，以提高擺缸的密封性能和抗竄油能力。

擺缸內(nèi)部存在劃傷。擺缸密封件硬化，轉(zhuǎn)子在長(zhǎng)期重力的作用下保護(hù)銅片與缸體底部接觸，擺缸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，金屬銅片與擺缸底部長(zhǎng)期摩擦產(chǎn)生劃痕。固體雜質(zhì)進(jìn)入擺缸后產(chǎn)生劃痕。應(yīng)定期檢查轉(zhuǎn)子保護(hù)銅片與缸體底部接觸情況，檢查擺缸底部和內(nèi)壁是否有劃痕和金屬毛刺，并使用細(xì)砂紙對(duì)劃痕處和突出的毛刺進(jìn)行研磨。

操作不當(dāng)和安裝不規(guī)范。設(shè)備操作人員在操作過(guò)程中，如果未能按照規(guī)范進(jìn)行操作，如頻繁啟動(dòng)、急停等，都可能對(duì)擺缸造成沖擊，導(dǎo)致密封件損壞和液壓油泄漏。安裝不規(guī)范也可能導(dǎo)致擺缸在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生竄油。應(yīng)規(guī)范操作行為，加強(qiáng)設(shè)備操作人員的培訓(xùn)和管理，確保現(xiàn)場(chǎng)按照規(guī)范進(jìn)行操作；同時(shí)建立完善的操作規(guī)程和應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的竄油問(wèn)題。

手泵密封失效。在手泵按壓操作過(guò)程中，液壓油會(huì)直接通過(guò)平衡閥竄至另外一油路，造成液壓油竄油和開(kāi)關(guān)操作緩慢。應(yīng)定期檢查手泵密封性能并進(jìn)行測(cè)試，定期對(duì)內(nèi)部密封件進(jìn)行更換，確保手泵各組件完好。

提升閥錐形密封失效。如果錐形密封損壞或者錐形密封處存在雜質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致一部分高壓天然氣從提升閥排氣口排出，另外一部分高壓天然氣進(jìn)入開(kāi)關(guān)氣液罐內(nèi)，造成氣液罐內(nèi)長(zhǎng)期帶壓，液壓油在長(zhǎng)期壓力的作用下慢慢滲透到另一個(gè)氣液罐內(nèi)，造成實(shí)質(zhì)性的竄油。提升閥錐形密封是隔離高壓氣與氣液罐的關(guān)鍵，應(yīng)每年春秋檢對(duì)提升閥一、二級(jí)濾芯進(jìn)行檢查和清理，對(duì)不合格的濾芯進(jìn)行更換，以保證氣體中無(wú)大的固體雜質(zhì)。對(duì)于Shafer提升閥密封件超過(guò)15年的需進(jìn)行強(qiáng)制更換；超過(guò)10年的，在每年春秋檢檢查過(guò)程中視情更換。

電磁閥、關(guān)位先導(dǎo)閥和限位開(kāi)關(guān)失效。以9870-S為例（圖 3），關(guān)位先導(dǎo)閥、關(guān)電磁閥、開(kāi)電磁閥存在內(nèi)漏，當(dāng)內(nèi)漏量大于提升閥內(nèi)部阻力孔的泄放量，提升閥的活塞會(huì)向左移動(dòng)，閥桿頂開(kāi)錐形密封使高壓氣體進(jìn)入氣液罐內(nèi)，液壓油在長(zhǎng)期壓力的作用下會(huì)竄至另外一個(gè)氣液罐內(nèi)。以10726-S為例（圖 4），限位開(kāi)關(guān)的頂桿行程過(guò)短也可能導(dǎo)致擺缸串油。當(dāng)ESD觸發(fā)后，高壓氣通過(guò)行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閥。當(dāng)閥門(mén)關(guān)到位后，機(jī)械頂桿實(shí)現(xiàn)關(guān)氣路截?cái)�。如果頂桿沒(méi)頂?shù)轿唬�高壓氣�?huì)持續(xù)作用于提升閥關(guān)路活塞，導(dǎo)致關(guān)閥動(dòng)作持續(xù)，最終導(dǎo)致擺缸竄油。應(yīng)定期檢查遠(yuǎn)程開(kāi)、關(guān)電磁閥和關(guān)位先導(dǎo)閥的內(nèi)漏情況。在檢測(cè)時(shí)拆下遠(yuǎn)程開(kāi)、關(guān)電磁閥和關(guān)位先導(dǎo)閥出口引壓管連接卡套，緩慢對(duì)氣缸進(jìn)行充壓，同時(shí)用可燃?xì)怏w檢測(cè)儀對(duì)出口進(jìn)行持續(xù)檢測(cè)，直至氣缸壓力達(dá)到日常運(yùn)行值。在整個(gè)充壓過(guò)程中，應(yīng)確保無(wú)氣體漏出，以驗(yàn)證遠(yuǎn)程開(kāi)、關(guān)電磁閥和關(guān)位先導(dǎo)閥無(wú)內(nèi)漏。若有內(nèi)漏現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行更換。若10726-S限位開(kāi)關(guān)頂桿過(guò)短（圖 5），應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)節(jié)頂桿的長(zhǎng)度。在調(diào)節(jié)時(shí)注意控制頂桿的長(zhǎng)度，因?yàn)轫敆U過(guò)長(zhǎng)易損壞限位開(kāi)關(guān)；頂桿過(guò)短將導(dǎo)致限位開(kāi)關(guān)的P口和C口不能有效截?cái)�，�?zhí)行機(jī)構(gòu)將持續(xù)執(zhí)行關(guān)閥操作，從而引發(fā)串油和噴油故障。

圖 3 Shafer9870-S原理

圖 5 限位開(kāi)關(guān)頂桿

3  結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)Shafer擺缸竄油原因的分析和控制措施的探討得知，有效解決擺缸竄油問(wèn)題，需要從多個(gè)方面入手，包括加強(qiáng)密封件維護(hù)、優(yōu)化液壓系統(tǒng)油壓、改進(jìn)擺缸設(shè)計(jì)、規(guī)范操作行為以及加強(qiáng)定檢維保質(zhì)量等。隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的積累，可進(jìn)一步探索更加有效的控制措施。

作者簡(jiǎn)介：韋崇鋒，1983年生，本科，工程師，西南管道重慶天然氣管道股份公司輸氣工在聘高級(jí)技師。聯(lián)系方式：18512310099，349730468@qq.com。