韋崇鋒 羅毅 趙禮 樊國軍 嚴才松

國家管網(wǎng)集團西南管道公司

摘要：介紹Shafer擺缸的結構及工作原理，結合Shafer擺缸日常保養工作及維修經(jīng)驗，對擺缸竄油的常見(jiàn)故障原因進(jìn)行深入分析，提出有效的控制措施。通過(guò)系統分析，我們發(fā)現擺缸竄油主要原因有密封件失效、人員誤操作、電磁閥內漏、設計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)執行機構常用于輸氣場(chǎng)站進(jìn)出站區和干線(xiàn)截斷閥室。由于其工作平穩、性能良好、故障率低，在長(cháng)輸管道中的使用占比達到90%以上。擺缸是Shafer氣液聯(lián)動(dòng)執行機構的核心部件，運行中易發(fā)生竄油現象，竄油不僅影響設備的正常運行，還可能引發(fā)嚴重的安全事故。重慶管道石柱作業(yè)區通過(guò)對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  擺缸結構及工作原理

Shafer氣液聯(lián)動(dòng)執行機構的擺缸主要由轉子、葉片、葉片密封件、轉子襯套、定子、定子密封件、止動(dòng)棒、殼體、底蓋等組成（圖 1）。

圖 1 擺缸結構示意

擺缸也稱(chēng)驅動(dòng)器，其工作原理是將動(dòng)力氣體壓力在氣液罐中轉換為液壓，或使用手動(dòng)泵將液壓傳遞到擺缸中，推動(dòng)轉子進(jìn)行旋轉運動(dòng)，轉子帶動(dòng)閥桿轉動(dòng)。

擺缸處于全開(kāi)位，液壓油無(wú)壓力，執行器無(wú)旋轉動(dòng)作；執行器順時(shí)針?lè )较蛐�轉，高壓液體進(jìn)入關(guān)入口，壓力補償通道使得兩關(guān)閉腔體同步受壓，此時(shí)，執行器產(chǎn)生完全平衡的扭矩，推動(dòng)葉片轉動(dòng)。一旦執行器到達全關(guān)位，液壓油壓力通過(guò)執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

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

油壓過(guò)高。會(huì )增加擺缸密封件的負擔，使其更容易發(fā)生泄漏，過(guò)高的油壓還可能導致擺缸內部的液壓油流動(dòng)紊亂，進(jìn)一步加劇竄油現象。應優(yōu)化液壓系統油壓，合理調整液壓系統的油壓，避免油壓過(guò)高對擺缸造成過(guò)大的負擔，同時(shí)加強液壓系統的維護和管理，確保液壓油的質(zhì)量和清潔度。

擺缸設計缺陷�？赡軐е乱簤河托孤┖透Z油問(wèn)題的發(fā)生。應改進(jìn)擺缸設計，對擺缸設計上的缺陷進(jìn)行針對性的改進(jìn)和優(yōu)化，如優(yōu)化密封結構、改進(jìn)油道布局等，以提高擺缸的密封性能和抗竄油能力。

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

操作不當和安裝不規范。設備操作人員在操作過(guò)程中，如果未能按照規范進(jìn)行操作，如頻繁啟動(dòng)、急停等，都可能對擺缸造成沖擊，導致密封件損壞和液壓油泄漏。安裝不規范也可能導致擺缸在轉動(dòng)過(guò)程中發(fā)生竄油。應規范操作行為，加強設備操作人員的培訓和管理，確�，F場(chǎng)按照規范進(jìn)行操作；同時(shí)建立完善的操作規程和應急預案，以應對可能出現的竄油問(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。應定期檢查手泵密封性能并進(jìn)行測試，定期對內部密封件進(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，造成氣液罐內長(cháng)期帶壓，液壓油在長(cháng)期壓力的作用下慢慢滲透到另一個(gè)氣液罐內，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，應每年春秋檢對提升閥一、二級濾芯進(jìn)行檢查和清理，對不合格的濾芯進(jìn)行更換，以保證氣體中無(wú)大的固體雜質(zhì)。對于Shafer提升閥密封件超過(guò)15年的需進(jìn)行強制更換；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)位先導閥和限位開(kāi)關(guān)失效。以9870-S為例（圖 3），關(guān)位先導閥、關(guān)電磁閥、開(kāi)電磁閥存在內漏，當內漏量大于提升閥內部阻力孔的泄放量，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，液壓油在長(cháng)期壓力的作用下會(huì )竄至另外一個(gè)氣液罐內。以10726-S為例（圖 4），限位開(kāi)關(guān)的頂桿行程過(guò)短也可能導致擺缸串油。當ESD觸發(fā)后，高壓氣通過(guò)行程開(kāi)關(guān)實(shí)現自動(dòng)關(guān)閥。當閥門(mén)關(guān)到位后，機械頂桿實(shí)現關(guān)氣路截斷。如果頂桿沒(méi)頂到位，高壓氣會(huì )持續作用于提升閥關(guān)路活塞，導致關(guān)閥動(dòng)作持續，最終導致擺缸竄油。應定期檢查遠程開(kāi)、關(guān)電磁閥和關(guān)位先導閥的內漏情況。在檢測時(shí)拆下遠程開(kāi)、關(guān)電磁閥和關(guān)位先導閥出口引壓管連接卡套，緩慢對氣缸進(jìn)行充壓，同時(shí)用可燃氣體檢測儀對出口進(jìn)行持續檢測，直至氣缸壓力達到日常運行值。在整個(gè)充壓過(guò)程中，應確保無(wú)氣體漏出，以驗證遠程開(kāi)、關(guān)電磁閥和關(guān)位先導閥無(wú)內漏。若有內漏現象，應進(jìn)行更換。若10726-S限位開(kāi)關(guān)頂桿過(guò)短（圖 5），應根據現場(chǎng)實(shí)際情況及時(shí)調節頂桿的長(cháng)度。在調節時(shí)注意控制頂桿的長(cháng)度，因為頂桿過(guò)長(cháng)易損壞限位開(kāi)關(guān)；頂桿過(guò)短將導致限位開(kāi)關(guān)的P口和C口不能有效截斷，執行機構將持續執行關(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  結語(yǔ)

通過(guò)對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，包括加強密封件維護、優(yōu)化液壓系統油壓、改進(jìn)擺缸設計、規范操作行為以及加強定檢維保質(zhì)量等。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)驗的積累，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技師。聯(lián)系方式：18512310099，349730468@qq.com。