某输气干线Biffi气液联动执行机构故障排除案例分析

某输气干线 Biffi 气液联动执行机构故障

排除案例分析

陈胜男

山东省天然气管道有限责任公司 山东济南 250101

摘要：随着我国天然气长输管道的发展，气液联动执行机构的紧急切断阀，进出站阀在长输天然气管道工程中得到了广泛的应用^[1]。该文通过某输气干线Biffi气液联动执行机构一次异常管段情况原因分析入手，对执行机构电子控制单元情况进行详细分析，拆除冗余电子控制元件，减少设备误动作，对同类型气液联动执行机构电子控制单元升级提出了改进措施。

关键词：Biffi气液联动执行机构 电子控制元件 误动作 改进措施

1.基本情况

某输气管线2004年建设投产，输气干线设有截断阀室11座，其配套气液联动执行机构全部为Biffi公司生产，配置了ELBS-10型号（破管检测系统）的电子单元。截止到2021年，投用的电子控制单元已连续使用近17年，根据电子产品的使用特性，部分电子控制单元出现老化，通过对运行故障数据进行统计，近3年该类问题比较突出，影响安全生产，随即将旧型号ELBS-10电子控制单元升级更换为新型号ELBS-20，原有的电磁阀（包括爆管电磁阀及远程开、关电磁阀）、电气接线盒与限位开关继续保留使用。

2.工作原理

Biffi气液联动执行机构的气源管直接从干线上引压，作为动力；以气推动液压油，驱使转动机构(旋翼)，旋翼带动与其相连的球阀转动，实现球阀的开关操作；操作箱设有手动操作所需的手泵和气动操作所需的开、关手柄；控制箱的中央处理器根据设定值与检测管采集到的压力值比较结果，来确定阀门的开关，实现自动控制；远传遥控装置可实现中央控制室对该阀门的状态监测与遥控关闭操作。

图1 执行机构结构图

3.电子控制单元

电子控制单元（破管检测系统）是由 BIFFI 独立的电子装置，用于监测管道的完整性。主要是将连续监测管道的压力，并在事故时给执行机构发送信号，驱动管线阀门到达故障安全位置。电子控制单位元一般配有就地人机操作接口，该接口包括LCD显示板和按钮，可进行该装置的参数设置和显示，另外还提供一个 RS232 的串行接口，可以用计算机或便携机连接通讯，进行参数组态，显示以及下载事件数据，以用于管道工况的分析。

新型号ELBS-20与旧版ELBS-10在供电上存在不同，ELBS-20 接受两种不同供电，即外部供电由 24V直流至48V 直流(±20%) 和电池组供电 7.2V 直流 (锂电池) 。两种电源供应可单独或同时供电。如两种供电同时提供，电池组供电自动设定为后备电源。ELBS-20 会监测外部供电及电池组供电的状态。旧版ELBS-10 工作所需的电源由一个 7.2V 的锂电池组提供。

4.存在问题

2021年5月对某阀室输气干线阀门开展例行维保，进行异常报警切断等操作测试，发现显示屏显示电磁阀回路异常报警，进过现场排查发现将接线盒中用于保护电磁阀线圈的二极管摘除后报警消失。经检测该二极管由于老化造成导电特性下降，使控制器误认为电磁阀线圈故障而产生报警。

5.原因分析

旧版ELBS-10电子控制单元二极管的作用是抑制继电器线圈产生反向电流。由于在断电的过程中电磁阀线圈会产生反向电动势，为了消除反向电动势的影响，在线圈两端并联一个二极管可以减少反向电流对控制器主板电子元器件的影响。由于升级前的电子单元ELBS-10控制器电路板上没有设计反向电流保护功能，因此作为保护措施需要在电磁阀线圈两端并联一个二极管。

图2 二极管安装位置示意图

新版ELBS-20控制器默认关阀输出通道为SVC1,当电子单元检测到压降或高低压报警时该通道会输出24V电压给电磁阀线圈，从而驱动电磁阀动作关阀。SVC1通道位于控制器主板上CN4 端子，在电路板上已经带有反向保护二极管,其功能与外接保护二极管相同。

图3 ELBS-20控制器接线图

6.结论建议

根据对ELBS-10和ELBS-20的控制器和接线图对比分析，新版本ELBS-20电子单元在接线时电磁阀线圈两端不用外接新的保护二极管。

通过分析此次故障的原因，对同类型气液联动执行机构电子控制单元日常维保升级改造中提出了优化建议。一是在同类型气液联动执行机构电子控制单元进行升级的过程中，需将原安装二极管进行拆除，避免因二极管故障造成回路中断，导致数据无法正常传输的情况发生。二是如未进行电子控制单元的升级，需对安装的二极管进行定期检测，确保电子回路畅通。三是加强对操作人员的培训，使人员全面掌握设备的结构、工作原理以及常见故障处理等，能够第一时间对产生的问题进行判断后，及时解决设备故障。

参考文献：

1. 
   

2. 郭坚，陆军.浅谈气液联动执行机构作用与维保[J].金田(励志).2012,(07)P380.