中石化川气东送天然气管道有限公司
气液联动执行机构是应用在天然气管道阀门上的关键设备，用于控制阀门的开关动作，并在紧急情况时快速切断阀门保障安全。阀室干线阀和站场越站阀Shafer气液联动执行机构都配备有自立式Lineguard系列爆管电子控制单元，主要用于天然气管道压力及压降速率的实时检查，以达到发生紧急情况时快速关断阀门的目的，电子控制单元稳定运行关系到长输管线的安全。2015年12月20日中石油广深支干线管道受损发生泄漏，15#、16#、17#、18#、19#阀室，5台设备全部自动关断；2017年、2018年中石油西南管道贵州连续两年夏季发生爆管，在紧急时刻都实现了爆管自动关断；2016年7月20日川气东送管道山体滑坡造成管道泄漏，上下游阀室2台设备全部自动关断；防止了事态的扩大化和次生灾害的发生。故降低故电子控制单元故障率，保障电子控制单元安全可靠运行，其重要性不言而喻。
1.目前存在的现状
电子控制单元作为天然气管道阀门上的关键设备，由于设备老化、附属系统故障以及员工对其性能原理不熟悉等原因，电子控制单元频繁发生故障，其中鄂西管理处2015-2017年间就发生故障44次，严重影响生产运行。电子控制单元发生故障，可能造成调控中心不能实时监控阀室运行状态，若发生阀室异常关断等情况，不能第一时间做出应急处置；可能造成气液联动阀门误关断，影响全线输供气；甚至当管线发生故障时无法实现紧急切断功能，致使灾害扩大。可以说电子控制单元稳定运行关系到整条管道的安全运行。
目前鄂西管理处气液联动阀电子控制单元使用的是美国SHAFERLineGuard2200。电子控制单元故障的主要问题集中在通讯故障、系统故障及供电故障这3方面。造成电子控制单元故障的终端因素有8项，雷击影响，太阳能供电系统效能低，设备老化，通讯浪涌保护器选型缺陷，太阳能板损坏，电池损坏，管理不到位，环境影响。
1.1雷击影响
据调查，青塘铺阀室因为雨季雷击导致电子控制单元充电模块的浪涌烧毁，蓄电池电压偏低，由于发现及时，没有造成执行机构误动作。后来对所有的电源浪涌重新选型并更换，此后，没有出现类似情况。
1.2太阳能供电系统效能低
LineGuard2200电子控制单元供电采用12VDC供电，为了保证电子控制单元供电稳定，辖区10座手动改RTU阀室电子控制单元供电均采用了太阳能和大、小两块蓄电池供电的方式。正常状态由太阳能系统来进行稳定供电，当太阳能系统因光照不强导致输出电压过低时就会由电子控制单元内蓄电池进行供电。
在实际运行中，由于鄂西阀室所处山区，阴雨时间连续几天甚至十几天左右的情况经常发生，这就导致太阳能供电系统采光不足，输出电压降低，辖区内许多阀室频繁出现电池电压过低现象，造成电子控制单元数据紊乱，甚至有触发阀门关断的风险。除此而外，通过实地查看，也发现部分阀室四周建筑、山体对照射在太阳能板上的阳光有一定遮挡，致使太阳能不能充分发挥其作用。
每到冬季，我们对阀室电池电压进行密切关注，低于11V时便人为拆掉电池，利用充电机对电池进行充电。此种做法耗费人力物力，也较为被动。对此问题的解决迫在眉睫。
1.3设备老化
目前辖区内电子控制单元使用的是美国SHAFERLineGuard2200，LineGuard2200电子控制单元采用的是八九十年代技术，控制器为单片机式电路板。LineGuard2200设备生产年份均在2006年，经过和厂家技术人员沟通得知，LineGuard2200无论是在功能上还是在安全性能上都已经落后，而且伴随着设备长期运行导致控制器主板元器件及其芯片不可逆的老化现象，极易导致控制器用户程序丢失、产生误信号等问题，从而使控制器误触发ESD紧急关断甚至处于失效状态。
目前没有ShaferLineGuard2200电子控制单元强制报废期限规范，但依据使用经验，电子设备一般运行10年左右故障率开始增加。同时小组人员调研了近年来其它长输管线气液联动阀电子控制单元的升级更新情况。西气东输管道从2015年开始陆续将LineGuard2200更换为LineGuard2300。忠武线于2007年开始采用气液联动阀电子控制单元国产化产品HPG，更换有故障的LineGuard2200，每年更换十几套，目前仍在陆续更换，截止到2018年6月份，忠武线已经完成52台气液联动阀电子控制单元更新。更换老化严重的电子控制单元对提高设备稳定性降低故障率显而易见。
1.4通讯浪涌保护器选型缺陷
辖区恩施输气站、野三关输气站以及榔坪阀室均出现电子控制单元与SCADA系统间的485通信频繁闪断的问题，经排查，均是由于使用CITEL浪涌保护器与485通讯线的接触不良造成。由于安装方式及其构造原因，易导致其与设备的接口处松动，造成与SCADA系统的通信中断，影响正常监控。目前处理都是采取重新紧固接线的方式，较为被动，也无法根治。因此，解决通讯浪涌保护器设备缺陷的问题显得尤为必要。
1.5太阳能板损坏
太阳能电池板损坏会无法给蓄电池提供电能充电，从而导致电池电压逐步降低，甚至造成电子控制单元工作紊乱，导致阀门误关断。但由于太阳能电池板是两块互为备用，同时损坏的机率较小。投产以来，辖区内该因素未导致过电子控制控制单元出现故障。
1.6电池损坏
蓄电池损坏，会造成电池电压低，引起电子控制单元工作紊乱，甚至导致阀门误关断。辖区内内也曾因电池问题引发电子控制单元工作紊乱，为此，管理处于2015年对所有站场、阀室的电子控制单元蓄电池进行统一更换，保证电池工作可靠。同时修订管理手册，对辖区内蓄电池定期更换周期进行明确。此后，没有出现过类似情况。
1.7管理不到位
接线松动、接头锈蚀引起电池电压偏低、压降速率引压管漏气未及时发现导致压降速率报警等等，均体现出日常管理的重要性。今年公司某阀室发生干线截断阀ESDV101关断事件，事件本身是虽然电子控制单元故障导致，但事后查看电子控制单元log日志发现，电子控制单元存在多次的自动重启现象，如果在巡检中能够更加深入检查，及时发现此情况并采取相关措施，也不会导致后面的关断事件。日常管理的完善，能够有效降低电子控制单元故障率。
1.8环境影响
鄂西管理处所辖范围地处山区，空气湿度较大，若电子控制单元长期处于高湿度环境中，易造成设备元器件锈蚀，设备加速老化，甚至造成电子控制单元程序发生紊乱出发阀门关断等等。针对此种情况，电子控制单元内均放置有干燥剂，同时将"LineGuard控制箱是否严密关闭，是否有进水潮湿现象,是否需要更换干燥剂？"作为日常巡检项目，有效保证控制箱内湿度。
通过对终端因素的逐一确认，最终找出造成电子控制单元频繁故障的主要原因：太阳能供电系统效能低，设备老化，通讯浪涌保护器选型缺陷，管理不到位。
2.降低故障的措施
2.1太阳能供电系统效能低
根据现场实际情况，考虑供电方式由太阳能供电改造为UPS供电，彻底解决电池亏电。现手动改RTU阀室中，外接市电通过电池柜内的充电机和蓄电池提供24VDC给通讯箱（自控、通信柜），通讯箱将24VDC转换为12VDC及5VDC给箱内设备供电。鉴于电子控制单元为关键性设备，考虑在通讯箱内新增一个电源转换器，提供12VDC单独用于电子控制单元的供电以及蓄电池的充电。此改造方案中，首先需要对电源转换器进行选型，由于电子控制单元耗电量较小，电源转换器功率在50W左右即可满足要求。其次需要一根12VDC电源线连接室外通讯箱与室内电子控制单元，考虑到太阳能供电方式将被停用，可将之前太阳能板到室内电子控制单元的电源线用作此用。此改造方案，作业简单，经济有效，将电池频繁亏电的问题彻底解决，保障电子控制单元的安全可靠运行。我们完成了辖区内10座手动改RTU阀室的电子控制单元太阳能供电系统改造，以前期运行电池亏电较为严重的庙坪阀室和丹水阀室为重点检查对象，对电池电压、UPS电源转换器工作情况、电子控制单元工作情况进行定期检查，并对外接市电停电时的情况进行重点检查，均运行正常。
2.2设备老化
2.2.1设备选型
目前LineGuard2200已停产，其升级产品型号为LineGuard2300，同时国产品牌海文HPG也广泛应用于长输管线。通过综合比较，国产化气液联动阀电子控制单元在技术参数，实际工程应用过程中的工作稳定性方面，已经与SHAFER的产品具有相近的水平，但在设备价格、供货周期、服务配套和全中文人机界面等方面，具有较大优势。
2.2.2设备更换、测试
根据设备的故障情况以及物资采购的到货情况，我们对小石坪阀室、宜昌压气站、白洪溪阀室的电子控制单元进行了升级换代，安装了3套海文HPG电子控制单元。设备运行正常，与上位机通信正常。
2.2.3老化元器件更换
电子控制单元LCD屏由于长年使用，面板上的按键均出现不同程度的老化情况，按键按压困难、按压后信号不能正常触发以及按压后按键无法正常复位致使信号一直处于触发状态等等，致使现场人员无法对电子控制单元相关数据进行正常巡检，甚至造成电子控制单元配置程序频繁丢失，引起阀门关断。为此，我们对老化的按键进行了统一更换，更换后经测试工作正常，原故障问题彻底消除。
2.3通讯浪涌保护器型号缺陷
目前在用的CITEL浪涌保护器由于构造原因，导致在与设备的接口处容易松动，造成与系统的通信中断，影响站控机的正常监控。考虑到浪涌保护器的保护功能要求的特殊性，结合厂家咨询相关参数，最终选取MTLSLP32D作为通信串口浪涌保护器，区别于之前悬吊的安装方式，直接在箱体内DIN导轨上安装，更加稳固可靠。
2.4管理不到位
电子控制单元作为关键设备，日常巡检、检维修是发现问题的重要契机。对管理处电子控制单元的故障情况以及其他单位的阀室关断事件进行总结分析，发现在日常管理中对电子控制单元的管理要求存在漏项以及要求不明确的地方，同时现场人员对设备的掌握度不够，大部分人只会查看LCD显示屏的3行参数。为此，应采取有针对性的措施加以解决。同时针对此情况，管理处对辖区内各站场、阀室电子控制单元进行统一排查，发现室外安装的控制箱均存在外壳锈蚀、密封圈老化严重的问题。为此，管理处统一采购密封圈，对所有控制箱进行除锈刷漆、更化箱体密封圈、将硅胶干燥剂更换为更加高效的干石灰干燥机，积水、湿气结水等情况得到根本消除。
3.结束语
提高了电子控制单元的运行可靠性，在发生山体滑坡、泥石流、地震等地质灾害以及高压波动等情况造成管线泄露、爆管时，电子控制单元能可靠实现干线截断阀紧急切断，防止事态的扩大和次生灾害的发生。同时电子控制单元的可靠运行有效避免干线截断阀阀门误关断对下游用户造成影响，特别在冬季用气高峰期，可靠保供下游近亿人口、数千家企业的用气。