罗托克执行器发生点动原因分析及解决方法

西南油气田公司重庆气矿 杨卫东

天然气生产场站电动执行机构主要在干线球阀、排污阀、收发筒球阀使用，开关型电动执行器出现点动故障在天然气生产场站存在严重的安全隐患。通过分析罗托克执行器远程控制原理和点动故障原因，提出有效解决方法和处理措施。

引言：天然气生产场站电动执行机构主要在干线球阀、排污阀、收发筒球阀使用，执行机构多随建站设置，电动执行机构投入运行多年，老化严重，故障多，管理难度大。近年来，天然气生产场站管道不断引入智能电动执行器作为阀门的驱动装置，其控制系统较为复杂，涉及到机械、电力电子技术，通讯技术、自动控制等技术领域，故障处理复杂，对故障点进行精确定位、分析的过程也比较麻烦，想要准确找出故障点往往需要通过各种检测方式才能实现。存在故障的电动阀特别在高含硫原料气井站发生泄漏、爆管等情况，更是难以在现场实施有效的抢险措施，并对井站周边居民的生命、财产造成不可估量的损失，存在较大的安全隐患。

1 现场情况

2019年11月10日，某中心站进行定期通球作业，倒换工艺流程中发现编号G36、G27收发球筒电动球阀同时出现电动就地和远程操作，电动执行器转动带动卡梅隆阀门旋转2%圈后停止工作，形成一个点动运行，完全打开或关闭阀门需要发出50次信号才能完成，执行器屏幕上LCD报警指示灯无报警信息。

检修人员用设定器调出帮助屏幕，观察屏幕的指示条功能正常，重新对执行器开/关阀限位设定，故障未排除。检查控制模式组态代码A6（就地控制保持功能）时，发现两台执行器就地控制旋钮设定为【OF】，即就地控制不保持（缓动、点动、步进）。重新设定控制模式组态代码A6（就地控制保持功能）设定为【ON】，即自保持，现场电动开/关阀自保持成功。顺时针旋转红色选择旋钮至远程位置，远程控制信号操作执行器，两台执行器点动运行无法自锁。

2 原理分析

（1）端子功能

罗托克执行器远程控制方式有4种控制方式：点动控制（如图1所示）、开阀、关阀自锁控制（如图2所示）、ESD控制（如图3所示）和联锁控制方式（如图4所示）。在罗托克执行器输入端子中，5、4分别是执行器内部输出控制±24VDC、33、35是执行器关阀和开阀输入端、34是执行器停止/保持输入端，36是执行器开/关阀公共端、31是ESD/联锁控制公共端、25是ESD控制输入端、37、38分别是开阀联锁和关阀联锁输入端。

（2）控制原理

执行器收到开（OPEN）/关阀(CLOSE)脉冲信号，电动执行器点动运行；执行器收到开（OPEN）/关阀(CLOSE)连续信号，电动执行器连续运行，直到阀门在全关或全开位置，电动执行器停止，如图1所示。

执行器收到开（OPEN）/关阀（CLOSE）脉冲信号，电动执行器连续运行，直到阀门在全关或全开位置，电动执行器停止，如图2所示。

图1

图2

执行器收到ESD信号将超越现成的或接收的就地、远程控制信号，执行器运行取决执行器设定的四种状态：OF（ESD时停止）、CL（ESD时关阀）、SP（ESD时保位）、OP（ESD时开阀）（罗托克电动执行机构IQ系列安装和维护手册），如图3所示。

在联锁控制中，执行器设定为ON，即可使用该功能，只有执行器收到联锁信号，执行器才能进行电动就地或远程操作，如图4所示。

3 处理措施

通过值班人员介绍和查阅后台SCADA监控系统，近期采输气作业区对上位机进行技术升级改造，自控维护人员现场对电动执行器进行了调试。因此重点检查执行器输入端接线方式，在配电室拉开执行器动力电源，打开电源接线盒，两台执行器的远程控制接线方式采用的是开阀、关阀点动控制，如图1所示。

为了判断上位机输出的开/关阀是脉冲信号还是连续信号，在33、36号端子或35、36号端子之间，用万用表直流电压档分别测量到上位机发出的是脉冲信号。这种接线方式配合上位机的输出脉冲，最终导致执行器点动运行。

现场用一根导线将5与34号端子短接，将执行器连接成自锁控制模式，如图2所示。合上执行器动力电源，关闭执行器电源接线盒，操作上位机发送远程控制信号，两台执行器正常开到位和关到位，故障排除。

图3

图4

结语：电动执行器电动全关/全开工作变为点动工作，相当少见，但危害严重，存在故障的电动阀在集输站场发生突发应急事件时，将不能正常实现快速有效地切断流程，存在巨大的安全隐患。随着油气生产物联网系统建设，气田“两网融合”“物联网”项目的深入实施，对工作现场提出建议如下：

（1）对阀室、井站、中心站进行改造扩建及系统升级过程中，属地人员或自控技术人员全过程监督，清楚执行器的控制方式，对接线方式进行拍照，留取视频信息，严禁擅自对工艺进行变更。

（2）认真做好设备的检查维护工作，维护工作要认真、仔细、全面，及时发现、消除设备隐患、缺陷，确保设备安全运行。