韋崇鋒 羅毅 趙禮 樊國軍 嚴(yán)才松

國家管網(wǎng)集團西南管道公司

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，對擺缸竄油的常見故障原因進行深入分析，提出有效的控制措施。通過系統(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)動執(zhí)行機構(gòu)常用于輸氣場站進出站區(qū)和干線截斷閥室。由于其工作平穩(wěn)、性能良好、故障率低，在長輸管道中的使用占比達到90%以上。擺缸是Shafer氣液聯(lián)動執(zhí)行機構(gòu)的核心部件，運行中易發(fā)生竄油現(xiàn)象，竄油不僅影響設(shè)備的正常運行，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)通過對Shafer擺缸工作原理及竄油常見故障的深入分析，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)動執(zhí)行機構(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)動器，其工作原理是將動力氣體壓力在氣液罐中轉(zhuǎn)換為液壓，或使用手動泵將液壓傳遞到擺缸中，推動轉(zhuǎn)子進行旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)子帶動閥桿轉(zhuǎn)動。

擺缸處于全開位，液壓油無壓力，執(zhí)行器無旋轉(zhuǎn)動作；執(zhí)行器順時針方向旋轉(zhuǎn)，高壓液體進入關(guān)入口，壓力補償通道使得兩關(guān)閉腔體同步受壓，此時，執(zhí)行器產(chǎn)生完全平衡的扭矩，推動葉片轉(zhuǎn)動。一旦執(zhí)行器到達全關(guān)位，液壓油壓力通過執(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)，就會導(dǎo)致液壓油從密封處泄漏，進而引發(fā)竄油問題。應(yīng)加強密封件維護，定期檢查擺缸密封件的磨損情況，及時更換老化、磨損嚴(yán)重的密封件。同時確保密封件的安裝質(zhì)量，避免因安裝不當(dāng)導(dǎo)致的泄漏問題。

油壓過高。會增加擺缸密封件的負擔(dān)，使其更容易發(fā)生泄漏，過高的油壓還可能導(dǎo)致擺缸內(nèi)部的液壓油流動紊亂，進一步加劇竄油現(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，避免油壓過高對擺缸造成過大的負擔(dān)，同時加強液壓系統(tǒng)的維護和管理，確保液壓油的質(zhì)量和清潔度。

擺缸設(shè)計缺陷。可能導(dǎo)致液壓油泄漏和竄油問題的發(fā)生。應(yīng)改進擺缸設(shè)計，對擺缸設(shè)計上的缺陷進行針對性的改進和優(yōu)化，如優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)、改進油道布局等，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)子在長期重力的作用下保護銅片與缸體底部接觸，擺缸在旋轉(zhuǎn)過程中，金屬銅片與擺缸底部長期摩擦產(chǎn)生劃痕。固體雜質(zhì)進入擺缸后產(chǎn)生劃痕。應(yīng)定期檢查轉(zhuǎn)子保護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，并使用細砂紙對劃痕處和突出的毛刺進行研磨。

操作不當(dāng)和安裝不規(guī)范。設(shè)備操作人員在操作過程中，如果未能按照規(guī)范進行操作，如頻繁啟動、急停等，都可能對擺缸造成沖擊，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)動過程中發(fā)生竄油。應(yīng)規(guī)范操作行為，加強設(shè)備操作人員的培訓(xùn)和管理，確保現(xiàn)場按照規(guī)范進行操作；同時建立完善的操作規(guī)程和應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的竄油問題。

手泵密封失效。在手泵按壓操作過程中，液壓油會直接通過平衡閥竄至另外一油路，造成液壓油竄油和開關(guān)操作緩慢。應(yīng)定期檢查手泵密封性能并進行測試，定期對內(nèi)部密封件進行更換，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入開關(guān)氣液罐內(nèi)，造成氣液罐內(nèi)長期帶壓，液壓油在長期壓力的作用下慢慢滲透到另一個氣液罐內(nèi)，造成實質(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)每年春秋檢對提升閥一、二級濾芯進行檢查和清理，對不合格的濾芯進行更換，以保證氣體中無大的固體雜質(zhì)。對于Shafer提升閥密封件超過15年的需進行強制更換；超過10年的，在每年春秋檢檢查過程中視情更換。

電磁閥、關(guān)位先導(dǎo)閥和限位開關(guān)失效。以9870-S為例（圖 3），關(guān)位先導(dǎo)閥、關(guān)電磁閥、開電磁閥存在內(nèi)漏，當(dāng)內(nèi)漏量大于提升閥內(nèi)部阻力孔的泄放量，提升閥的活塞會向左移動，閥桿頂開錐形密封使高壓氣體進入氣液罐內(nèi)，液壓油在長期壓力的作用下會竄至另外一個氣液罐內(nèi)。以10726-S為例（圖 4），限位開關(guān)的頂桿行程過短也可能導(dǎo)致擺缸串油。當(dāng)ESD觸發(fā)后，高壓氣通過行程開關(guān)實現(xiàn)自動關(guān)閥。當(dāng)閥門關(guān)到位后，機械頂桿實現(xiàn)關(guān)氣路截斷。如果頂桿沒頂?shù)轿唬�高壓氣會持續(xù)作用于提升閥關(guān)路活塞，導(dǎo)致關(guān)閥動作持續(xù)，最終導(dǎo)致擺缸竄油。應(yīng)定期檢查遠程開、關(guān)電磁閥和關(guān)位先導(dǎo)閥的內(nèi)漏情況。在檢測時拆下遠程開、關(guān)電磁閥和關(guān)位先導(dǎo)閥出口引壓管連接卡套，緩慢對氣缸進行充壓，同時用可燃氣體檢測儀對出口進行持續(xù)檢測，直至氣缸壓力達到日常運行值。在整個充壓過程中，應(yīng)確保無氣體漏出，以驗證遠程開、關(guān)電磁閥和關(guān)位先導(dǎo)閥無內(nèi)漏。若有內(nèi)漏現(xiàn)象，應(yīng)進行更換。若10726-S限位開關(guān)頂桿過短（圖 5），應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況及時調(diào)節(jié)頂桿的長度。在調(diào)節(jié)時注意控制頂桿的長度，因為頂桿過長易損壞限位開關(guān)；頂桿過短將導(dǎo)致限位開關(guān)的P口和C口不能有效截斷，執(zhí)行機構(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 限位開關(guān)頂桿

3  結(jié)語

通過對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題，需要從多個方面入手，包括加強密封件維護、優(yōu)化液壓系統(tǒng)油壓、改進擺缸設(shè)計、規(guī)范操作行為以及加強定檢維保質(zhì)量等。隨著技術(shù)的進步和經(jīng)驗的積累，可進一步探索更加有效的控制措施。

作者簡介：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。