1、SHAFER 执行机构调压器故障原因探讨摘要 通过统计分析川气东送管道阀门执行机构安装的 PR59 调压阀的故障现象，结合调压阀结构及工作原理得出调压阀故障原因为环形密封垫损坏，最后结合实际经验总结出了调压阀的维修过程及根本解决方法。 关键词 川气东送， PR59 调压阀 ， 密封垫，故障，维修 中图分类号：TM423 文献标识码： A 1 引言 川气东送管道干线球阀全部安装有 shafer 执行机构，它能否正常工作对于整个管道来说意义重大，实际运行中执行机构是通过从管道中引入天然气作为动力源来实现阀门开关操作的，由于管道压力偏高，因而执行机构上安装的 PR59 型调压阀成为执行机构能否获得合
2、适压力和流量动力气源的关键。但近来调压阀却频繁出现故障，十几个阀室或站场的调压阀出现内漏和不能稳压的现象，因而有必要查找调压阀故障原因，从根本上修复调压阀解决内漏问题，为管道安全运行提供保障。 2 SHAFER 执行机构调压器的结构和调压原理 由下图 1 可以看到，调压器从上到下主要由以下部件组成：调压旋钮（顺时针旋转增压、逆时针旋转减压） 、外壳、压力弹簧、压力传递模块、传动顶杆、环形密封座、锥头密封顶杆、底部平衡弹簧、底座、配套的“O”型密封圈等。调压器的实物如图 2 所示。 图 1 调压器的基本结构 图 2 调压器各部件实物图 图 3 调压器主要密封件实物图 图 3 给出了调压器主要密封
3、件的实物图，结合图 1、图 2 调压器的结构图，我们可以分析调压器的主要调压原理为：当调压旋扭逆时针旋转到底时，压力弹簧处于自然伸长状态，此时锥头密封顶杆在底部平衡弹簧和锥头下部高压气体的作用力下向上顶紧环形密封座，与密封座之间形成一个环形密封面（呈线状） ，此时从右侧进气口进入腔内的气体不能通过通道进入左侧出气管路；当调压旋钮向顺时针旋转时，压力弹簧受力压缩，推动压力传递模块和传动顶杆向下运行，传动顶杆推动锥头密封杆克服底部平衡弹簧的弹力和高压气体作用力向下位移，从而使锥头密封杆与环形密封座之间形成一个环形缝隙；气体沿着环形缝隙进入平衡腔体内，沿两个路径前进，一路气体从斜向的通道进入调压器出
4、口，从而不断进入储气罐。另一路从平衡腔内沿着锥头顶杆中心的圆孔进入底座空腔，随着进入的气体量增加，底座空腔内的压力升高，推动锥头密封顶杆上行，使下部密封腔的压力和平衡弹簧的合力与上部压力弹簧的压力相平衡，从而使锥头密封顶杆的锥形密封面与环形密封底座闭合，关闭气体通路。此时平衡腔和调压器出口处的压力即为所设定压力。当需要重新增大设定压力时，向顺时针拧调压旋钮，压力弹簧受力增大，平衡被打破，调压器重复上述过程，从而实现调压功能。 3 调压器失效原因分析 我们共维修 SHAFER 调压器 21 个，损坏原因有三种： （1）由于白色环形密封垫有划痕，造成由调压器锥头密封顶杆与白色环形密封垫组成的密封面
5、密封性不好，有细微的间隙。密封垫有划痕是调压器损坏的主要原因，厂家反映是因为前期天然气气质不好，气体内夹杂有天然气管道或引压管内壁的灰尘或腐蚀产物，气体杂质在高速气流下极易对密封垫造成损伤。前期发现有生料带的细微片段卡在环形密封垫和密封顶杆的锥面部位，造成调压器失效，经清理后调压器恢复。又发现，有细小灰尘颗粒积聚于锥形顶杆与密封面之间，反复调压后，在挤压作用下，造成环形密封面划伤或者挤压损伤，如图 4 所示。 （2）锥头密封顶杆卡在底部阀座中，无法回弹。锥头密封顶杆坐在底座中，与底座外壁间采用“O”型圈密封，两者间相对滑动具有一定的摩擦力。底部的平衡弹簧损坏或者锥形顶杆底部润滑不足，造成顶杆在
6、无作用力情况下不能回弹，如图 4 所示。平衡弹簧损坏的原因为弹簧弹力失效，或者是过度拧紧调压器所致。 图 4 白色环形密封垫有划伤或顶杆在无作用力情况下不能回弹 （3）锥形密封顶杆的锥形密封面存在环形损伤。维修过程中发现多个顶杆的锥形密封面，存在环形划伤，造成顶杆锥形密封面与密封座间不能形成有效密封，如图 5 所示。 图 5 锥形密封面存在环形划伤 根本原因：经分析，我们认为根本原因为，调压器工作状态下密封顶杆的锥形密封面与白色环形密封座之间形成的密封面是一个窄细的环面（呈线状环） ，由于环面极细，造成该密封面极易因外界条件遭到破坏，使调压器不能正常调压。此外，白色环形密封垫所采用的材质较为坚
7、硬，即稍有杂质进入密封面，或者密封面稍有损伤，难于建立起新的密封面。4 维修过程及注意事项 SHAFER 调压器的维修过程及注意事项如下： （1）拆卸调压器，按照与装配相反的顺序依次拆卸各部件； （2）更换调压器锥头密封顶杆、白色环形密封垫、平衡弹簧。不同顶杆和环形密封垫的大小有细微差别，更换时需要注意和调压器本体匹配，且要成对更换，不能只更换其中一个。密封垫由一个铜质中空的有凹槽的螺栓固定，安装时注意控制力度，不要过度拧紧此螺栓。 （3）新的调压器密封锥形顶杆在更换前需要润滑，使用调压阀专用润滑油。 （4）重新组装后需要试压，以确认维修效果。 5 总结 通过分析和维修，可以看出天然气内的杂质是调压阀损坏的根本原因，查阅厂家资料得知目前调压阀阀前滤芯的过滤精度是 43um，在不改变原有设备功能的条件下，经过和调压阀厂家沟通和技术确认，将原过滤精度为 43um 的滤芯更换为 10um 的滤芯，从根本上解决这一问题。 参考文献： 1 郭 华 张学舜：气液联动阀的日常维护及故障处理，油气储运，1999，18(10) 4346。 2 汪世军：Shafer 气液联动阀执行机构功能与维护，油气储运，2010 年第 04 期. 3朱政文：简谈雷诺式调压器的故障处理，科协论坛(下半月)，2008 年第 05 期
