韦崇锋 罗毅 赵礼 樊国军 严才松

国家管网集团西南管道公司

摘要：介绍Shafer摆缸的结构及工作原理，结合Shafer摆缸日常保养工作及维修经验，对摆缸窜油的常见故障原因进行深入分析，提出有效的控制措施。通过系统分析，我们发现摆缸窜油主要原因有密封件失效、人员误操作、电磁阀内漏、设计缺陷等多种因素造成。

关键词：Shafer；摆缸；窜油；原因分析；控制措施

Shafer气液联动执行机构常用于输气场站进出站区和干线截断阀室。由于其工作平稳、性能良好、故障率低，在长输管道中的使用占比达到90%以上。摆缸是Shafer气液联动执行机构的核心部件，运行中易发生窜油现象，窜油不仅影响设备的正常运行，还可能引发严重的安全事故。重庆管道石柱作业区通过对Shafer摆缸工作原理及窜油常见故障的深入分析，提出了有效的窜油控制措施。

1  摆缸结构及工作原理

Shafer气液联动执行机构的摆缸主要由转子、叶片、叶片密封件、转子衬套、定子、定子密封件、止动棒、壳体、底盖等组成（图 1）。

图 1 摆缸结构示意

摆缸也称驱动器，其工作原理是将动力气体压力在气液罐中转换为液压，或使用手动泵将液压传递到摆缸中，推动转子进行旋转运动，转子带动阀杆转动。

摆缸处于全开位，液压油无压力，执行器无旋转动作；执行器顺时针方向旋转，高压液体进入关入口，压力补偿通道使得两关闭腔体同步受压，此时，执行器产生完全平衡的扭矩，推动叶片转动。一旦执行器到达全关位，液压油压力通过执行器自身控制得到释放（图 2）。

图 2 摆缸工作原理示意

2  摆缸窜油常见故障分析与控制措施

定子和转子密封件失效。如果密封件老化、磨损或安装不当，就会导致液压油从密封处泄漏，进而引发窜油问题。应加强密封件维护，定期检查摆缸密封件的磨损情况，及时更换老化、磨损严重的密封件。同时确保密封件的安装质量，避免因安装不当导致的泄漏问题。

油压过高。会增加摆缸密封件的负担，使其更容易发生泄漏，过高的油压还可能导致摆缸内部的液压油流动紊乱，进一步加剧窜油现象。应优化液压系统油压，合理调整液压系统的油压，避免油压过高对摆缸造成过大的负担，同时加强液压系统的维护和管理，确保液压油的质量和清洁度。

摆缸设计缺陷。可能导致液压油泄漏和窜油问题的发生。应改进摆缸设计，对摆缸设计上的缺陷进行针对性的改进和优化，如优化密封结构、改进油道布局等，以提高摆缸的密封性能和抗窜油能力。

摆缸内部存在划伤。摆缸密封件硬化，转子在长期重力的作用下保护铜片与缸体底部接触，摆缸在旋转过程中，金属铜片与摆缸底部长期摩擦产生划痕。固体杂质进入摆缸后产生划痕。应定期检查转子保护铜片与缸体底部接触情况，检查摆缸底部和内壁是否有划痕和金属毛刺，并使用细砂纸对划痕处和突出的毛刺进行研磨。

操作不当和安装不规范。设备操作人员在操作过程中，如果未能按照规范进行操作，如频繁启动、急停等，都可能对摆缸造成冲击，导致密封件损坏和液压油泄漏。安装不规范也可能导致摆缸在转动过程中发生窜油。应规范操作行为，加强设备操作人员的培训和管理，确保现场按照规范进行操作；同时建立完善的操作规程和应急预案，以应对可能出现的窜油问题。

手泵密封失效。在手泵按压操作过程中，液压油会直接通过平衡阀窜至另外一油路，造成液压油窜油和开关操作缓慢。应定期检查手泵密封性能并进行测试，定期对内部密封件进行更换，确保手泵各组件完好。

提升阀锥形密封失效。如果锥形密封损坏或者锥形密封处存在杂质，会导致一部分高压天然气从提升阀排气口排出，另外一部分高压天然气进入开关气液罐内，造成气液罐内长期带压，液压油在长期压力的作用下慢慢渗透到另一个气液罐内，造成实质性的窜油。提升阀锥形密封是隔离高压气与气液罐的关键，应每年春秋检对提升阀一、二级滤芯进行检查和清理，对不合格的滤芯进行更换，以保证气体中无大的固体杂质。对于Shafer提升阀密封件超过15年的需进行强制更换；超过10年的，在每年春秋检检查过程中视情更换。

电磁阀、关位先导阀和限位开关失效。以9870-S为例（图 3），关位先导阀、关电磁阀、开电磁阀存在内漏，当内漏量大于提升阀内部阻力孔的泄放量，提升阀的活塞会向左移动，阀杆顶开锥形密封使高压气体进入气液罐内，液压油在长期压力的作用下会窜至另外一个气液罐内。以10726-S为例（图 4），限位开关的顶杆行程过短也可能导致摆缸串油。当ESD触发后，高压气通过行程开关实现自动关阀。当阀门关到位后，机械顶杆实现关气路截断。如果顶杆没顶到位，高压气会持续作用于提升阀关路活塞，导致关阀动作持续，最终导致摆缸窜油。应定期检查远程开、关电磁阀和关位先导阀的内漏情况。在检测时拆下远程开、关电磁阀和关位先导阀出口引压管连接卡套，缓慢对气缸进行充压，同时用可燃气体检测仪对出口进行持续检测，直至气缸压力达到日常运行值。在整个充压过程中，应确保无气体漏出，以验证远程开、关电磁阀和关位先导阀无内漏。若有内漏现象，应进行更换。若10726-S限位开关顶杆过短（图 5），应根据现场实际情况及时调节顶杆的长度。在调节时注意控制顶杆的长度，因为顶杆过长易损坏限位开关；顶杆过短将导致限位开关的P口和C口不能有效截断，执行机构将持续执行关阀操作，从而引发串油和喷油故障。

图 3 Shafer9870-S原理

图 5 限位开关顶杆

3  结语

通过对Shafer摆缸窜油原因的分析和控制措施的探讨得知，有效解决摆缸窜油问题，需要从多个方面入手，包括加强密封件维护、优化液压系统油压、改进摆缸设计、规范操作行为以及加强定检维保质量等。随着技术的进步和经验的积累，可进一步探索更加有效的控制措施。

作者简介：韦崇锋，1983年生，本科，工程师，西南管道重庆天然气管道股份公司输气工在聘高级技师。联系方式：18512310099，349730468@qq.com。