长输原油管道水击分析与控制
管道的水击分析与计算
管道的水击分析与计算学生姓名：某某专业：过程装备与控制工程班级：过控0704指导教师：某某2010年10月10日目录摘要 (3)关键词 (3)Ⅰ水击的产生 (3)Ⅱ水击保护方法 (3)一.增强保护 (3)二.超前保护 (3)三.泄放保护 (3)Ⅲ管道的水击分析 (4)一.水击对输油管道造成的主要危害 (4)二.管道分析的目的 (4)三.管道分析所需要的基本数 (4)四.管道分析取得的成 (4)Ⅳ水击控制及保护设施 (5)一.泄压阀 (5)二.调节阀 (6)Ⅴ水击计算 (7)一.水击波的压力增加 (7)二.水击波的传输速度和水击压强 (7)Ⅵ防止水击的措施 (9)一.增加防止水击设备 (9)二.建立安全操作体系 (10)Ⅶ结语 (10)参考文献 (11)管道的水击分析与计算摘要：输油管道的密闭流程使管道全线成为一个水力系统，管道沿线的某一点流动参数变化会在管内产生瞬变压力脉动。
该压力脉动从扰动点沿管道上下游传播，引起管道的瞬变流动进而引起的压力波动称为水击。
它引起管内压强上升，轻则噪音与振动，重则超过管内原有正常压强的几十倍甚至上百倍，以致超过了管壁材料的允许应力，造成管道和管件的变形甚至破裂。
因此，了解水击现象的发生、发展过程和计算，对削弱水击所产生的危害是十分必要的。
现代大型计算机的广泛应用，对输油管道的水击分析利用专门编制的程序进行，使得在防护方面取得了理想的经济和社会效益。
关键词：水击；水击防护；瞬变流动；防护系统；水击计算Ⅰ水击的产生管道中液体的运动状态突然改变的情况下发生（如阀门的突然关闭或突然开启，水泵的突然启动或停止，水轮机或液压油缸突然变化负载等）。
由于流速突然发生迅速变化，结果由于流体惯性，必然引起管内压强的剧烈波动，即压强的突然上升与突然下降，并在整个管长范围内传播。
压强突变使管壁产生振动，并伴有似锤之声，故将这种现象称为管内水击现象。
现代输油管道的密闭输油流程使管道全线成为一个水力系统，管道沿线某一点的流动参数变化会在管内产生瞬变压力脉动。
分析长输原油管道压力调节与保护措施
分析长输原油管道压力调节与保护措施伴随着国家经济的转型、环境管理的需求，长输管道的平稳运行至关重要。
关键因素之一是系统的压力自动调节和保护。
长输管道长至几百、几千公里，平均几十公里到几百公里设置一个输油泵站，运行多采用跨地区多点的集中控制，即在中心控制室对不同地区的泵站进行远距离设备操作。
根据工艺和输送任务要求对系统运行参数进行设定，通过控制系统、输油泵机组、调节阀、调速电机对压力进行调节，使系统从一个输量上升或下降到另一个所需输量，完成输送油品的任务。
这期间，会有管道阀门误关、地震等意外因素，SCADA系统设置了泵站和系统压力超限保护功能。
1 压力调节保护系统自动控制系统采用以计算机为核心的监控和数据采集（SCADA）系统，各站场采用PLC控制，完成对全线各工艺站场和远控线路阀室的监控任务。
它们之间通过广域网连接，完成主要工艺参数、设备的监控和保护、进出站压力调节、全线水击超前保护、ESD等功能。
2 压力调节控制机理长输管道的压力控制，如泵站泵入口汇管压力、出站压力、管道干线背压为双信号选择性闭环控制系统，采用低选原则。
分输压力等为单信号闭环控制系统。
设定值确定后，系统输出量以一定的调节特性接近设定值，站控调节系统通过输出量同设定值的偏差对系统进行控制。
3 压力控制调节设备3.1 调节阀长输原油管道各站出站均设置出站调节阀，等百分比流量特性，执行机构为电液联动调节型执行机构。
调节设定值由调控中心给定，经调控中心授权后可由站控系统给定，控制权限的变更、手动/自动和就地/远程的切换不应影响调节阀的正常调节，实现无扰动切换。
3.2 调节阀保护控制3.2.1 出站调节阀设置为输油泵入口汇管压力和出站压力的选择性调节既能控制出站压力，又能控制输油泵入口汇管压力。
3.2.2 背压调节阀控制干线进站压力，同时对背压调节阀后压力进行监控，以进站压力和阀后压力为调节参数，也为选择性控制回路。
当进站压力低于设定值时进行自动调节，控制进站压力在设定值以上。
输油管道系统水击分析与计算
输输油管道系统水击分析与计算陈鑫!鲁传敬李长俊谢军（上海交通大学）（西南石油学院）（上海交通大学）陈鑫鲁传敬等：输油管道系统水击分析与计算，油气储运，!""!，!#（#!）!$%!&。
摘要水击是输油管道系统中经常出现的一种不稳定流现象。
当管内压力由于水力瞬变而发生急剧变化时，如果某高点未出现因压力低于油品的饱和蒸气压而产生的负压汽化现象，则流动为单相流动，但如果出现负压汽化现象，则处于该点的管段内液体的流动就演变成了气液体两相流动，增大了水击分析的难度。
对管内单相流动和含气泡液体两相流动进行了水击分析，认为分析结果可以真实地反映油品在管内流动的规律，并且可以全面用于模拟和分析管道系统的各种工况，确保管道在安全的前提下优化运行。
主题词输油管道气液两相流水击数学模型分析计算随着输油管道向大型化、连续化和管网化的方向发展，输送过程日益复杂。
而且，在流体输送过程中，水击的发生会使管内某点压力过高或过低，使系统设备或性能遭到破坏。
因此，为了保证管道在安全的前提下优化运行，必须从初期的规划设计到后期的运行管理的每个环节，深入全面地掌握管道工况的动态变化规律，对管道系统进行水击分析及其数值模拟是十分重要的。
一、管道系统数学模型!、管元件模型按’()**(*)和+,-.*的推导，对于薄壁管，波速方程〔#〕可以表达为：!/"#!#（#0"#$%"#0&’"#()*!"）（#）式中!———波速，123；"#———油品体积弹性系数，45；!#———油品密度，6721$；$———管道外径，1；%———管材弹性模量，45；"———管壁厚度，1；#———系数，取决于管道约束方式；&’———液体内气相体积（在常压下）的百分含量；(———气体常数；)———油品温度，8；*———管内某处绝对压强，45。
（#）单相流动水击基本方程〔!〕运动方程：+#+#,0#+#-0#!##*#,0’3.9$0%!.+:+:/"（!）连续方程：#!#!!（+#*#,0#*#-）0#+#,/"（$）能量方程：;（/)）;-<*!!!!#;*;-/%:+$:!.<="$!#（)<)"）（=）式中+———油品流速，123；,———距离，1；-———时间，3；’———重力加速度，123!；$———管道倾角，（0）；%———摩阻系数；.———管道内径，1；/———油品热容，>2（67·8）；!!""!="，上海市闵行区上海交大建工学院1"##""?#班；电话：（"!#）@=A=@&A?。
液体输送管道水击现象的产生及防控
ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩＧＮ化工设计２０２１，３１（１）液体输送管道水击现象的产生及防控雷鸣远 北京石油化工工程有限公司西安分公司 西安 ７１００７５摘要 本文简要介绍压力液体输送管道发生水击现象的原因，以及可能导致的后果。
揭示管道水击计算方法和影响因素，并且基于设计层面阐述避免水击现象发生的有效措施。
关键词 压力管道 水击现象 防控措施雷鸣远：工程师。
２０１１年毕业于西安交通大学热能动力专业。
现在从事火电厂热力系统设计工作。
联系电话：１５３１９７５４１７５，Ｅ－ｍａｉ：１５３１９７５４１７５＠１６３ ｃｏｍ。
在实际工程中，带压液体输送管道作为压力管道的一个类型，是电力、化工、钢铁、水泥等行业工艺流程中不可或缺的重要部分之一。
在有压液体管道实际运行中，由于阀门快速开闭、泵启停、气体混入、流体相变等因素，造成管内液体流速发生激变，因此流体动能随之也发生激变，这种激变导致管内产生“压力波”，以接近音速的传播速度在管内流速发生突变的界面之间来回折返，从而在瞬间造成管内压力的急剧波动，对管道、阀门、连接件以及设备产生短暂且巨大的力学冲击，这种现象被称为水击现象。
使管道压力升高的水击现象叫做正水击，使管道压力降低的水击现象叫做负水击。
其破坏程度足以造成管道破裂或瘪塌、附件损坏、部件疲劳寿命缩短、环境噪音等危害。
１ 水击现象的几个过程水击现象既然是一种“压力波”，那么利用波的传播速度求出特征时间，就可将水击问题按照时间划分，便于对此问题展开研究。
另外，讨论水击现象时，必须考虑水的压缩性和管壁的弹性，这是产生水击现象的基本条件［１］。
假设某压力源头（如水泵、水箱、水池等）压力值恒定为Ｐ０，有一长度Ｌ、内壁光滑、材质均匀的出水管道，管道设置一个阀门作为控制水流的开关。
阀门开启时管内流速为Ｖ０，当Ｂ点阀门突然快速关闭之后，管内产生水击“压力波”，波速为ａ，按照时间划分，有以下４个典型过程：（１）ｔ＝０～Ｌａ。
成品油输送管道水击计算分析以及措施
成品油输送管道水击计算分析以及措施摘要：成品油长输管道启输或运行过程中，各类操作导致发生水击现象，引起管道区部超压、液柱分离等现象。
介绍输油管道水击发生的原因，计算分析华南管道压力异常上涨，验证管道发生水击详细情况。
分析管道水击预防措施，自动泄压、水击超前保护，提出各类工况优化。
关键词：成品油输油管道；水击计算分析；水击防护措施.管道水击产生原因和计算.成品油输送过程中，因流量变化、中间站启停下载、泵切换等情况，会使整个水力系统由一个稳定状态过渡到另一个稳定状态。
油品在管道因原有的流体惯性，在工况变化的过程中，液体流速发生改变引起的压力瞬变的过程中，进行能量转换，由原有的动能转变为压能，这就称为水击。
根据茹科夫斯基公式，由于液流速度的瞬时变化所引起的水击压力变化为P=ρa(v0-v)，式中ρ为液体密度，kg/m³；a为水击波在该管道中的传播速度，m/s；v0—正常输油时液体流速，m/s;v—突然改变后的液体流速，m/s；管道流速计算公式为v=，式中Q为管道内瞬时流量m³/s；R为管道内径 m。
压力波在管道传播速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性，其关系为a=,式中E为管材弹性模量，Pa;D为管道内径，m；δ为管壁厚度，m；K为液体的体积弹性系数，Pa;对于一般的钢质管道，压力波在油品中的传播速度大约为1000~1200m/s。
二、成品油输送管道水击分析.管道不满流产生水击现象分析.输油管道启输时，管内油品由静态转变成动态，输油泵启动时，可作为油品状态变化瞬间。
当管道满流的情况下，管内油品因流体惯性，输油泵对油品进行均匀做功，此时油品流速变化小且管道内各处流速相等。
若管道内存有气体，当输油泵对油品做功时，因输油泵出口的气体惯性小，经由输油泵输出的油品速度提升快，同时对管内气体进行压缩，导致管道内油品流速不一致且不可控。
此时管道内油品部分流速快，部分流速慢，当流速不一的油品接触后，两股油品流速发生变化，引起压力瞬变，从而产生水击。
油气集输管道漫谈——长距离输油管道
油气集输管道漫谈——长距离输油管道输油管道可以划分为两大类：一类是企业内部的输油管道，例如油田内部连接油井与计量站、联合站的集输管道，炼油厂及油库内部的管道等，其长度一般较短，不是独立的经营系统；另一类是长距离的输油管道，例如将油田的合格原油输送至炼油厂、码头或铁路转运站的管道，其管径一般较大，有各种辅助配套工程，是独立经营的系统，这类输油管道也称干线输油管道。
按照所输送介质的种类，输油管道又可分为原油管道和成品油管道。
1.长距离输油管道的组成长距离输油管道由输油站与线路两大部分组成。
输油站主要是给油品增压、加热。
管道起点的输油站称首站，接收来自油田、炼油厂或港口的油品，并经计量输向下一站。
在输送过程中由于摩擦、地形高低等原因，油品压力不断下降，因此在长距离管道中途需要设置中间输油泵站给油品加压。
对于加热输送的管道，油品在输送过程中温度逐渐下降，需要中间加热站给油品升温。
输油泵站与加热站设在一起的称热泵站。
管道终点的输油站称末站，接收管道来油，向炼油厂或铁路、水路转运。
末站设有较多的油罐以及准确的计量系统。
长距离输油管道的线路部分包括管道本身，沿线阀室，通过河流、公路、山谷的穿（跨）越构筑物，阴极保护设施，通讯与自控线路等。
长距离输油管道由钢管焊接而成，一般采用埋地敷设。
为了防止土壤对钢管的腐蚀，管外都包有防腐绝缘层，并采用电法保护措施。
长距离输油管道和大型穿（跨）构筑物两端每隔一段距离设有截断阀室，一旦发生事故可以及时截断管内油品，防止事故扩大并便于抢修。
通讯系统是长距离输油管道的重要设施，用于全线生产调度及系统监控信息的传输。
主要的通讯方式有微波、光纤和卫星通讯等。
2.长距离输油管道的特点与油品的铁路、公路、水路运输相比，管道运输有以下的优点：（1）运量大。
（2）运费低、能耗少，且口径越大，单位运费越低。
（3）输油管道一般埋设在地下，比较安全可靠，且受环境、气候影响小，对环境的污染小，其运输油品的损耗率比铁路、公路、水路运输都低。
管道的水击分析与计算
管道的水击分析与计算学生姓名：某某专业：过程装备与控制工程班级：过控0704指导教师：某某2010年10月10日目录摘要 (3)关键词 (3)Ⅰ水击的产生 (3)Ⅱ水击保护方法 (3)一.增强保护 (3)二.超前保护 (3)三.泄放保护 (3)Ⅲ管道的水击分析 (4)一.水击对输油管道造成的主要危害 (4)二.管道分析的目的 (4)三.管道分析所需要的基本数 (4)四.管道分析取得的成 (4)Ⅳ水击控制及保护设施 (5)一.泄压阀 (5)二.调节阀 (6)Ⅴ水击计算 (7)一.水击波的压力增加 (7)二.水击波的传输速度和水击压强 (7)Ⅵ防止水击的措施 (9)一.增加防止水击设备 (9)二.建立安全操作体系 (10)Ⅶ结语 (10)参考文献 (11)管道的水击分析与计算摘要：输油管道的密闭流程使管道全线成为一个水力系统，管道沿线的某一点流动参数变化会在管内产生瞬变压力脉动。
该压力脉动从扰动点沿管道上下游传播，引起管道的瞬变流动进而引起的压力波动称为水击。
它引起管内压强上升，轻则噪音与振动，重则超过管内原有正常压强的几十倍甚至上百倍，以致超过了管壁材料的允许应力，造成管道和管件的变形甚至破裂。
因此，了解水击现象的发生、发展过程和计算，对削弱水击所产生的危害是十分必要的。
现代大型计算机的广泛应用，对输油管道的水击分析利用专门编制的程序进行，使得在防护方面取得了理想的经济和社会效益。
关键词：水击；水击防护；瞬变流动；防护系统；水击计算Ⅰ水击的产生管道中液体的运动状态突然改变的情况下发生（如阀门的突然关闭或突然开启，水泵的突然启动或停止，水轮机或液压油缸突然变化负载等）。
由于流速突然发生迅速变化，结果由于流体惯性，必然引起管内压强的剧烈波动，即压强的突然上升与突然下降，并在整个管长范围内传播。
压强突变使管壁产生振动，并伴有似锤之声，故将这种现象称为管内水击现象。
现代输油管道的密闭输油流程使管道全线成为一个水力系统，管道沿线某一点的流动参数变化会在管内产生瞬变压力脉动。
仪长原油管线压力及水击保护方案
调节阀关小以保证出站压力不至于超高减小过高压力对站外管 线的影响
泄 压 阀 保 护 泄压阀保护设置在中间站的进出站两个方向以及末站进站 方向当进站压力超过设定值站内低压泄压阀开启使上站来油 通过泄压管线向本站泄放罐泄压使进站压力降低 当本站出站压 力超过设定值出站方向高压泄压阀开启使出站方向通过泄压 管线向本站泄放罐泄压从而降低出站压力 压 力 开 关 保 护 压力开关保护同样分别设置在中间站的进出站两个方向当 进站压力低于设定值或者出站压力高于设定值时均采取立即停 泵的方式保证进站压力不至于过低出站压力不至于过高 仪长线水击超前保护策略 水击超前保护是指当某一中间站或末站的进站压力到达设 定值后 触发上站立即停泵或者关闭出站阀的一种保护措施在 水击发生地上游产生一个与之相反的压力波从而减小水击对管 线及站场设备的影响 水击超前保护解决的是当密闭输油管线中 的某个中间站或者末站出现停泵或阀门关闭的现象造成进站压 力突然升高的问题为了迅速将管线内的压力降低不至超压而采 取的超前保护措施 仪长线的水击保护策略在控制进站压力不超设定值的保护 总体原则下分中间站进站压力超高和末站进站压力超高两种情 况对应配置相应的水击保护策略通过仿真系统的模拟和测算 将各站压力超高情况进行分析对各站超高情况分别设置对应保 护策略从而达到保护目的 中间站进站压力超过设定值 当中间站进站压力持续超过设定值时触发水击保护通过减 少首站及中间站输油泵的数量使全线降低输量运行若中间站进 站压力仍然持续超过设定值且出站流量也低于设定值时全线立 即执行全停泵动作 在此过程中各站的压力保护系统也会在到 达保护压力时使保护设备动作达到降压泄压的目的 例如当无为站的进站压力在一定时间内超过设定值水击 保护程序执行仪征首站仅保留一台外输泵运行仪征至无为的中 间站即和县站全停泵在持续一定时间后再次判断若无为站 的进站压力仍然高于设定值则仪征首站全停泵最终全线会在 压力保护系统的作用下停输 末站进站压力超过设定值 当末站进站压力持续超过设定值时触发水击保护立即停止 相应支线的输油泵关闭支线的出站阀门 结语 仪长线的压力联锁保护系统和水击超前保护策略在日常运 行中发挥着巨大作用它们有效的避免了事故的发生保障原油 输送安全 当然精心调度也是保障原油平稳输送的重要因素实 时的监控仔细分析参数变化面对突发情况时运行调整在保护 动作之前 但同时也应该意识到随着运行管理的不断优化保护 系统也应当不断经过仿真测算更新水击超前保护的策略也应当 不断优化调整尽可能将日常突发事件也充分考虑在内更加全 面地保护输油站场及管线的安全 参考文献 *)+黄 春 芳 $石 油 管 道 输 送 技 术 $中 国 石 化 出 版 社 &((,$ *&+赵 磊$日 照-仪 征 原 油 管 道 运 行 研 究*.+$化 工 管 理 &()'/&012 )''!)',$ *3+牛广涛$原 油 泄 漏 事 故 分 析 及 处 理*.+$中 国 石 油 和 化 工 标 准 与 质 量 &()), %"$
输油管道的水击危害和防治讨论
输油管道的水击危害和防治讨论【摘要】输油管道中存在水击现象，会造成比较严重的影响。
本文主要是从水击发生的原因出发，分析影响水击作用的因素、水击的危害，讨论水击的防治方法。
【关键词】直接水击间接水击防治在原油输送管道中，液体断面上的各个点理论上会维持一定，不会因时间变化，称作为稳定流，但是在实际的运输过程中不太可能出现这种情况，各点的流速和压强都会随着时间变化发生改变，一般情况下这样的改变不明显，可以近似的认为是稳定流。
如果因为一些原因，如开关阀门过快、流程切换、下游站出现突然停泵、油品变化等情况引起管道内部压力的突然变化使得稳定状态破坏，流速和压强都出现剧烈变化发生水击现象。
1 水击分类及公式计算由阀门关闭时产生的增压波会经过上游的反射形成的减压波返回阀门处，这段距离为l，传播速度为c，需要的时间为t=2l/ c，即为水击的相或者相长。
1.1 直接水击如果阀门的开启时间tt，新生的弹性波会与上游反射回来的减压波发生作用，消弱水击的增压作用，在阀门处的水击压力小于直接水击的增压值，称为间接水击。
△p/γ=2v0l/gt0 （式2）γ—比重，l—管道长度由以上（1）（2）两个公式可以得出，水击压力会随着γ的增加、流速v0的增加和水击波的速度c增加而产生更大的水击压力△p。
2 水击的危害在输油管路上产生的水击会对管路和其连接设备带来损伤，严重的影响了输油工作的安全运行，主要的危害是分为以下几个方面：2.1 输油作业产生噪音发生水击现象时，管理内的压力会急剧增大，也加大了对阀门、过滤器等设备的冲击力，由于压力波的正负交替，设备的元件受到的压力会出现变换，容易出现震动和相互撞击而导致噪声的产生。
2.2 造成管路的破裂在水击带来的高压作用下，管壁受到的压力会出现瞬时的升高和降低，疲劳程度会加重，而在反复冲击力的作用下，管壁自身的薄弱点会因为这样的作用而出现疲劳损伤，长时间的运行后就会造成变形和拉裂，造成油品的泄漏。
浅谈原油长输管道水击危害及保护措施
浅谈原油长输管道水击危害及保护措施尚义中国石油北京油气调控中心北京100007摘要：在原油长输管道密闭输送工况下会产生水击现象，本文主要是分析了水击产生的原因及特点，对水击渡传输速度进行公式推导，然后分析了水击给输油管道到来的影响和危害，探讨消除水击不利影响可采取的措施和装置，以此保证输油的安全、高效。
关键词：长输管道水击密闭在原油长输管道中，如果油从上站没有经过任何旁接油罐而直接输入下站入口则为密密闭输送。
整条线路中只有首站存在和大气相连通的点，而在线路其他位置都不存在。
站间的串联系统是通过管路和输油泵组合而成，首站储罐原油在主泵与给油泵的作用下进入管线，随着压能的推动而输入到下～个中间站泵机组入口，在中间泵站的压头和此剩余压头的作用下，原油进人下一个泵站。
通过这样的循环使统一的液流贯穿全线，这就形成了工况联合体。
1、水击产生的原因和特点分析在管道中，动能会因流速的突然变化而发生改变，出现朝弹性势能转变的情况，从而导致液体的压力的变化，此变化量被称为水击压力1．1水击波的产生对于密闭输送的长距离管道，如果停运C站泵，但是其上游部分泵机组任然正常运行，这就会出现“憋压”情况。
这是因为c站泵的关闭组织了流体的流动，使动能朝压能转变，而液体的压缩就导致了管壁的膨胀，在流体受阻方向贝lJ出现增压波，流体受到的增压作用，水击压力大小为△Pl，会传递到上游。
而在C站下游部分，相反的，流体受到减压作用，大小为水击压力△P2，该低压波会传递到下游。
此类情况也会出现在B阀和D阀突然关闭时。
≮一锺-．j厂：=弋L^3。
9厂r、C液体流动方向鬻1．2水击波产生原因分析：①压力波会因为启停输操作而产生。
②开、关站间截断阀。
③在特殊情况下出现的调节阀调节失常和甩泵，如泵机组出现故障或失电等。
1．3水击波传输的速度公式水击波的危害和影响分析2．1低压波会导致气体溢出。
产生液住分离上游边界压力会因为泵机组的停运以及关闭阀门而出现降低，导致了减压波的生成，随着其往下游的传递，影响到了液体流动，降低其速度，对于未受到减压波影响的液体则还是保持之前的稳定状态运行，该稳态流动液体接触到减压波波峰时，就出析出液体内溶解的气体而出现气泡。
管道的水击现象及其防护
管道的水击现象及其防护摘要：水击是指压力瞬变过程，是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
本文介绍了水击现象的定义、理论、形式和形成原因。
概述了水击现象的危害并论述了管道水击的防护措施。
关键词：管道水击现象危害防护措施1 水击现象在日常生活中,我们碰到的水流不稳定现象很多。
当我们快速关闭水龙头或关闭闸阀和水轮机导水叶时,在关闭过程中,随着阀门开度的减少,管道中的流速也逐渐减小,由于水流的动量快速变化,在闸阀的上游部分将产生压力升高;而在下游部分(如在尾水管中)产生压力降低。
当开启阀门或水轮机导水叶时,管道中的流速逐渐增大,在导叶上游部分产生压力降低,而在其下游部分(如在尾水管中)产生压力升高。
特别是在水电站或水泵站的有压引水系统中,通常用导叶或阀门调节流量,以达到适应水电站出力变化或水泵站供水量变化的生产要求。
这种调节往往是快速的,因此必然引起有压引水管道中的流速发生急剧变化,伴随着将产生管道中液体内部压强迅速交替升降的水力现象。
这种交替升降的压强作用在管道、阀门或其他管道元器件上好像锤击一样,故称这种有压非恒定流为水击现象,简称水击。
交替升降的压强称为水击压强[1]。
1.1水击现象的定义水击是指压力瞬变过程，是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
当由于某种原因引起管路中流速突然变化时，例如开关阀门过快、突然断电停泵，都会引起管内压力突然变化，造成水击。
当急剧变化的压力波波前通过管路时，产生一种声音，犹如用锤子敲击管路时发出的噪音，故水击亦称水锤[2]。
1.2水击理论1.2.1弹性水击理论考虑液体的压缩性和管材的弹性,在管道各个截面上液体的流速是位置与时间的函数,V=f(x,t)。
弹性水击理论适用于长距离和液体流速较大的管道,实践证明,这个理论与实际情况相符。
1.2.2刚性水击理论忽略液体的压缩性与管材的弹性,把管道内的液体视为一条整体的“刚性水柱”,在管道各个截面上的液体流速只是时间的函数,而与位置无关,V一f(t)。
水击现象原因分析及防范措施探讨
1491 概述水击又名水锤，它常发生在水或蒸汽等有压管道系统中，由于某一管路元件工作状态的改变，使液体流速发生急剧变化，同时引起管内液体压强大幅度波动的现象。
它是有压管道非恒定流问题中的一种。
管道中任一段面的流速、压强、液体的密度及管道直径，不仅与空间位置而且与时间有关。
它可能导致管道系统强烈震动、噪声和空蚀，甚至使管道严重变形或爆裂。
2 水击产生的成因及危害2.1 水击现象的成因在压力管道中，由于液体流速的急剧改变，从而造成瞬时压力显著、反复、迅速变化的现象，称为水击，也称水锤。
产生的原因：当压力管道的阀门突然关闭或开启时，当水泵突然停止或启动时，因瞬时流速发生急剧变化，引起液体动量迅速改变，而使压力显著变化。
管道上止回阀失灵，也会发生水击现象。
在蒸汽管道中，若暖管不充分，疏水不彻底，导致送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，也会发出巨大的音响和振动。
2.2 水击的危害水击现象的发生会引起整个管系发生振动，使管道严重损坏；管道法兰连接处泄漏；管道推力和力矩过大，使与其连接的设备承受过大的应力或使其产生变形，影响设备的正常运行。
3 装置凝结水回水运行情况3.1 运行现状净化装置区的蒸汽消耗主要为生产蒸汽和伴热蒸汽，其中生产蒸汽用于提供溶液再生的热量和再生塔补充蒸汽；伴热蒸汽用于设备管线、仪表的伴热。
蒸汽经用热设备产生的凝结水先汇集于凝结水总管，后流入凝结水回水系统（如图1所示）。
装置夏季运行时生产蒸汽凝结水回锅炉房，冬季运行时生产蒸汽凝结水和伴热蒸汽凝结水一起回锅炉房。
图1 装置蒸汽、凝结水流程示意图3.2 水击产生的原因分析凝结水管道中存部分蒸汽是水击发生的主要原因，在凝结水回水管线中，其介质主要是蒸汽和水的混合物，由于汽水的存在, 就形成了汽和水的两相流动, 两相流的主要特征，是在蒸汽和水之间存在界面, 界面在不同的情况下具有不同的形状，由于重力作用, 凝结水总是在管道底部流动或者向管道低点移动。
原油码头管道输送水击问题的研究与分析
赵振智 ，王 为民 ，李卫卫 ，郑翔文 ，王有龙
（ 辽 宁石 油化 工 大学 石 油 天然气 工程 学 院 ， 辽 宁 抚顺 １ １ ３ ０ ０ １ ）
摘
要 ：原油码头卸船 、原 油库 区装 船过 程当中很 容易出现原油不稳定流动的现象 ，因此造成水击 ，水击
对原油管道产生很严重 的破坏性影 响。针 对大连长兴岛油船发生水击的现象进行了分析 ，阐述 了产生水击的原
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｏ ｆ ｃ ｒ ｕ ｄ ｅ ｏ ｉ ｌ ａ ｐ ｐ ｅ ａ ｒ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｅ ａ ｓ ｉ ｌ ｙ ｄ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｃ ｕｄ ｒ ｅ ｏ ｉ ｌ ｓ ｈ ｉ ｐ ｕ ｎ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｒ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎ
因，水击 的危害。提出了水击 波的流速公 式和不同工况时冲击压力的计算公式 。最 后针对工程 的实际情况 ，从
设计 、施工 、管理三方 面提 出了预防水击 的措施 。 关 键 词 ：原油管道 ；水击 ；工况分析 ；预 防
文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ０ ４ ６ ０（ ２ ０ １ ３）０ ９ — １ ２ ３ ７ — ０ ３ 中图 分 类 号 ：Ｔ Ｅ ８ ８
原油长输管道密闭输送常见问题及解决对策
332在石油行业中，原油长输管道密闭输送方式占据了主要的地位，长输管道管线具有较高的安全系数，运输量也比较大，同时，这些长输管道的运输的路途比较遥远，环境也具有复杂性。
在输送完成之后，周围的环境很容易影响到管道，从而使管道生锈，甚至被腐蚀，就会使得管道有一些部分变薄，严重的话可能会发生火灾，甚至爆炸。
因此，需要找到当前原油长输管道密闭输送的问题，然后及时加以解决。
1 原油长输管道密闭输送中常见的问题1.1 长输过程中原油因粘黏导致摩阻增加我国的原油绝大多数是三高原油，既凝固点高，黏度高，以及含蜡高，由于其凝固点比管路周围的环境温度高，或者在环境温度下油品具有较高的黏度，导致很难直接在环境温度下进行输送。
因此，必须采取相应的措施解决这一问题，可以进行降凝、降黏等。
1.2 长输管道密闭输送时产生较大的压力波动在输送原油时存在着压力波动的问题，也存在着防范水击的问题，进行密闭输送就是要控制好压力的波动，并对水击问题进行防范，特别是在启动及停止输油泵时，更容易产生比较大的压力波动，甚至产生水击，对管道的运行造成威胁，存在安全隐患。
如果液体管道的输送能力突然发生变化，会在产生扰动的地方导致出现能量不平衡，在管道的上下游通过压力波的形式传播。
因此，在长输管道密闭输送中，存在的水击现象是一个严重的问题。
1.3 高含蜡原油结蜡问题一些原油含有蜡的成分比较高，在管道输送中对这些原油进行输送的过程中，液体在压力差下流动，会析出一些蜡、胶质、沥青质等，在原油的流动下，这些物质会附着在管壁上，这就使得管道输送的面积减少，还阻碍着管道的运输，这就使得很容易出现凝管事故，并且也会对管道造成很大的破坏，对原油的管道输送非常不利，会使管道输送的能力降低，效率也受到影响。
1.4 密闭输送存在的其他问题在原油管道输送过程中，会出现原油泄漏，造成这一结果的原因主要是管道出现腐蚀穿孔。
通过分析并统计出现的输油管道腐蚀穿孔事故可知，穿孔点出现的位置大多在两处，一处是钢丝勒伤绝缘层，一处是绝缘层内存在土块的位置，而且管道腐蚀的程度与土壤中的水、盐、碱的含量成正比。
管道的水击现象及其防护
精心整理管道的水击现象及其防护摘要：水击是指压力瞬变过程，是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
本文介绍了水击现象的定义、理论、形式和形成原因。
概述了水击现象的危害并论述了管道水击的防护措施。
关键词：管道水击现象危害防护措施1水击现象在日常生活中,我们碰到的水流不稳定现象很多。
当我们快速关闭水龙头或关闭闸阀和水轮机导水叶时,在关闭过程中,随着阀门开度的减少,管道中的流速也逐渐减小,由于水流的动量快速变化,如在尾水管中),1.1造成水击。
故1.21.2.1考间的函数,符。
1.2.21.3水击现象的形式在有压管道系统中,常见的水击现象一般分为:直接水击:当阀门的关闭时间小于或等于一个相长时,也就是水击波从阀门处向水箱方向传播再以常压恢复波形式返回到阀门之前,阀门就已关闭,这种水击称直接水击。
间接水击:当阀门的关闭时间大于一个相长时,也就是水击波从阀门处向水箱方向传播再以常压恢复波形式返回到阀门之前,阀门尚未完全关闭,这种水击称为间接水击。
正水击:当管道阀门迅速关闭时,管道中流速快速减小,压强会显著增大,这种水击称为正水击。
负水击:当管道阀门迅速开启时,管道中流速快速增大,压强会显著减小,这种水击称为负水击[4]。
1.4水击现象的形成原因管道发生水击现象,既有外因也有内因。
外因是管道发生水击的条件,内因是管道发生水击的根据,外因通过内因而起作用。
1.4.1水击现象的内因由于水和管道都不是刚体,而是弹性体,因此在很的水击压强的作用下产生两种形变,即水的压缩及管壁的膨胀。
而管道中水流速度又不是同时变化,形成一种弹性波(又称水击波)进行传递。
从上述的分析不难看出,引起管道水流速度突然变化是水击发生的条件,水流具有惯性和压缩性是发生水击的内在原因[4]。
1.4.2(,流体2阀2.12.2哈尔滨市某工厂4台SHL10-113-A型蒸汽锅炉在并联运行期间突然发生水击,巨大的冲击力将连接4台锅的蒸汽主管道(管径273mm)一端的平封头冲掉。
水击保护系统在原油管线的应用及维护
水击保护系统在原油管线的应用及维护摘要：本文通过对水击保护的具体实例分析，阐述了长输原油管道在密闭输油过程中，水击现象产生的原因及保护策略，并提出对相关设备进行维护的对策和建议。
从而避免密闭输油管道因原油流量突变而发生水击，有效防止严重水击工况对输油设备和管线造成严重危害。
关键字：原油管道；水击现象；水击超前保护；系统相关设备维护。
引言随着我国经济的快速发展，对石油等能源资源的需求在不断增加，我国输油管道建设的步伐也随之加快。
由于管网具有连接错综复杂，管道沿线输油站及阀室距离分散等特点，管道运行工况也存在许多变化因素。
原油长输管道在密闭输送时作为统一的水力系统，输油管线阀门误操作、输油泵的异常停机等情况，都会引起管道压力大幅度波动，从而造成水击，严重危及管道安全。
随着SCADA系统的引入，实现了对现场设备的实时监控、报警、联锁保护以及管道水击超前保护等，极大的提高了管道输送原油的自动控制水平。
本文以塘燕复线为例，对原油管道水击保护策略进行详细概述，并探讨相关设备的维护办法和维护过程中如何避免水击保护误动作现象，提高原油管道的安全性。
1.水击的形成原因及危害原油长输管道距离都在数百或数千公里之间，密闭的输油管道流程使管道全线形成一个整体的水力系统，稳态下的管线内原油流量是一致的，运行状态由全线各输油站的泵运行台数、扬程及管道调节情况而确定。
当管道沿线某一点瞬时流速急剧变化，引起液体动量迅速改变，会在管道内部压力显著波动，从而产生水击。
原油流量变化耗时越短、变化越大，则瞬变压力波越强，对管道的破坏也越严重。
[1]造成水击波的原因有很多种，如泵机组的启动与停运、干线远控阀室截断阀门误动作等。
原油管道的水击现象多由事故引发，当压力升高至正常压力数倍，突然的大幅度变化会引起管道振动，管壁材料将承受很大压力。
如产生的压力波在管道所承受允许范围内时，则不会对管道造成破坏。
若超出允许范围，将会引起管道和设备振动，并发出强烈的声响，严重时可能会造成管道超压变形甚至破裂，进而引发一系列安全、环境事故，实际严重程度视事故本身性质而定。
输油管道的水击分析
输油管道的水击分析
回流超前保护： 瞬变过程的超前保护是建立在高度自动化基础上的 一项保护技术。当管道发生严重扰动时，为了防止在压 力波传递过程中造成管道压力超限破坏，由扰动源通过 通信系统迅速向上、下游泵站发出信号，让上、下游泵 站产生一个与传来的压力波相反的扰动，两波相遇后抵 消，不至于对管道形成威胁性压力。 对于泵站之间管道上某些特殊位置（稳定运行时， 动水压力接近管道允许强度限或动水压力最低的位置）， 超前保护可防止其超压。
输油管道的水击分析
输油管道的水击分析
输油管道中的水击
水击是指液体流速改变引起的压力瞬变过程。其实 际上是一种能量转换。任何原因引起的流速变化，都将 产生水击，或是增压、或是减压。流速的突然下降所 产生的水击对输油管道特别危险。
“泵到泵”输油管道水击发生示意图
输油管道的水击分析
水击物理概念
当流场中液体质点的运动要素不仅随空间位置而变、而且随时间而 变化时，这种流动称为非恒定流动。 有压管中的非恒定流动，称为有压非恒定流动。
输油管道的水击分析
（2）输油管道水击的控制 对于水击过程的控制，其目的是避免管道超压（包 括超高压或超低压）；二是减轻管道运行参数的脉动， 维持管道的平稳运行。用于控制水击过程的装置和措施 很多，根据其作用原理可分为两类： 一类是从改变流速变化过程的角度考虑，如采用气 体缓冲罐、水击罐等，设计合理的阀门开、关程序和停 泵控制过程，减缓流体瞬变过程。例如在停电站上、下 游的泵站上停一台泵，以适应事故站的流量变化等。另 一类是使用各种压力保护设备，防止管道超过允许工作 压力。如各种泄压装置、回流保护系统和逻辑控制顺序 停泵技术等。
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长输油气管道失效原因分析及应对措施
长输油气管道失效原因分析及应对措施摘要：管道危害因素识别是风险评价之前的准备工作，是为了找出对管道会造成不利影响的所有因素，这些因素或大或小、或缓或急地影响管道的安全，包括来自管道本体的和来自外部环境的所有因素。
本文通过对长输油气管道失效原因的分析及案例情况介绍，给出对应的措施，以保障管道安全、平稳运行。
关键词：管道危害因素、管道失效、风险控制1 管道危害因素按照对管道的威胁方式，可能造成管道失效的危害因素主要有以下3大类：（1）与时间相关包括外腐蚀、内腐蚀/磨蚀、应力腐蚀开裂、凹陷疲劳损失；（2）与时间无关包括第三方/机械损失（如管子的旧伤、故意破坏等）、误操作、自然与地质灾害（如雷击、洪水等）；（3）固有因素包括与制造管子有关的缺陷（如焊缝缺陷等）、与焊接/施工有关的缺陷（如环焊缝缺陷、褶皱弯管等）。
通过归纳总结以上管道危害因素，运行期管道主要存在七大风险因素：外腐蚀、内腐蚀、制造缺陷、施工缺陷、第三方损坏、自然与地质灾害、误操作[1]。
1.1 外腐蚀外腐蚀是指阴保和防腐层都失效时，管道外部环境中的大气、土壤、杂散电流引起管道外壁的腐蚀减薄，典型的有防腐层破损和剥离、阴保屏蔽、干扰源（直流/交流）等。
外腐蚀产生的主要原因有：防腐层老化、防腐补口质量不佳（出现气泡、褶皱、粘接力不够等）、土壤腐蚀性高（腐蚀性废液排放地、河流沼泽穿越处、海滩、盐碱地等）、阴保失效、交直流干扰等。
典型事故案例：2013年11月22日，某输油管道泄漏原油进入市政排水暗渠，在形成密闭空间的暗渠内油气积聚遇火花发生爆炸。
事故原因分析：由于与排水暗渠交叉段的输油管道所处区域土壤盐碱和地下水氯化物含量高，同时排水暗渠内随着潮汐变化海水倒灌，输油管道长期处于干湿交替的海水及盐雾腐蚀环境，加之管道受到道路承重和振动等因素影响，导致管道加速腐蚀减薄、破裂，造成原油泄漏，泄漏原油挥发的油气与排水暗渠空间内的空气形成易燃易爆的混合气体，最终造成大范围连续爆炸[2]。
长距离输油管道中的水击保护设计
在目前的输油管道设计中, 最常采用的是 GL Indust rial Services 公 司 的 SP S ( St oner Pipeline Simulat or ) 软件, 该软件在精确的模拟分析液体和 气体管道系统水力学性能方面有着非常强大的功 能。在软件中建立整个管道系统的计算模型, 定义管
2012 年第 10 期 刘云忠等 长距离输油管道中的水击保护设计
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但在实际运行过程中, 我们很难采取超前保护 的方式对管道水击现象进行防护, 主要原因有两点: 一是水击的发生有很大的不可预见性, 通常都是由 于阀门、机泵的误操作和系统失电造成的增压设备 突然停用所产生的; 而是由于水击的产生过程非常 短暂, 没有足够的反应时间去采取预先保护措施。因 此在实际工程设计中, 大多都是选择自动的水击泄 放系统来对削弱水击所产生的影响, 使其不会对整 个管道系统产生大的影响。水击泄放保护对于管道 系统的压力波动影响如图 1 所示。
图 1 有无水击泄放保护的压力- 反应时间典型曲线图
X 收稿日期: 2012- 03- 15 作者简介: 刘云忠( 1980—) , 2003 年 本科毕业于西安石 油大学油气储运专 业, 2008 年研 究生同时毕 业于中国石 油大学 ( 北京) 油气田开发专业 及俄罗斯乌法国立 石油技术大学油气储 运专业, 现 就职于中国石化集 团国际石油勘 探开发有限公司( Sinopec Inter nat ional Petr oleum Explor ation a nd Pr oduct ion Cor por ation) , 中级职称, 从事 油气田地面建设工作。
原油管道储运过程中的危险有害因素分析与对策
原油管道储运过程中的危险有害因素分析与对策摘要：管道运输是石油生产输送过程中重要的运输方式，管道腐蚀是影响其长期安全可靠运行的关键因素。
原油在经过泵的加压后进入管道，油相与水相充分混合，在流动过程中输送介质逐渐由油包水型乳状液转化为水包油型乳状液，发生油水分离、沉降，在管道底部形成连续的水相。
高矿化度的采出水与金属管壁直接接触，其溶解的CO2、Cl－等腐蚀性介质将导致管线钢的严重腐蚀。
含水原油开采和运输环节中一直存在着严重的CO2腐蚀问题，70%油气田集输系统的腐蚀失效归因于CO2，是管材腐蚀失效的主要原因。
CO2溶于水后对碳钢有极强的腐蚀性，在相同pH条件下，CO2水溶液的腐蚀性比盐酸强，易引发管材的破损、穿孔和泄漏，造成能源浪费和环境污染，导致管道安全事故，危害人民生命财产安全。
关键词：原油管道；储运过程；危险有害因素；对策1原油管道的腐蚀特征随着油田输油管线服役时间增加，管道的综合含水率往往上升，腐蚀发生次数逐年增加。
根据中国特检院的现场检测结果，70%左右的管道严重腐蚀发生在管道高程起伏较大的低洼点，腐蚀点集中分布在管道低洼点和爬坡段的中下部。
原油运输过程中，随着含水率的上升和流速的减慢，输送介质转化为水包油型乳状液，液滴分离、聚集、沉积在管道底部。
钢在水环境下的腐蚀速率远大于油环境，当腐蚀性水作为连续层和管线钢直接接触时，将会引起管道底部和油水界面处的严重腐蚀，而管壁为油润湿时，腐蚀速率则大大降低。
2原油管道输送过程中存在的危险有害因素2.1毒性危害漏油后产生的挥发性碳氢化合物是有毒物质，对操作人员造成一定伤害。
主要表现为:引起刺激性眼睛和结膜炎；刺激皮肤脱皮，引起皮炎；损害呼吸道和中枢神经系统，产生二次感染、贫血、心律失常等。
意外的食物严重损害胃和肠。
原油管道站的设备大多布置在室外，可以大大减少挥发性碳氢化合物的积累。
在设计过程中，应考虑采取措施尽量减少挥发性碳氢化合物的产生，以减少对人体的危害。
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长输原油管道水击分析与控制
摘要本文对长庆油田吴西线原油长输管道项目中可能出现水击的原因进行了分析，并阐述了水击可能造成的危害，着重的解释了原油长输管道水击防护措施。
关键词原油；水击；自动控制；泄放阀
中图分类号TQ055 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)062-0164-02
1 项目简介
长庆油田吴西线原油长输管道，起点吴起县，终点西峰市，全线长188公里，共有4座输油站场，均在原有管线输油站场中扩建，以便于管理。
依次是PS1（首站）、PS2（中间站1）、PS3（中间站2）、PS4（末站）。
PS1至PS2管线管径为Φ273，长度78公里，设计最大输量为200 m3/h，设计压力为6.4 MPa，PS2至PS4管线管径为Φ377，长度110公里，设计最大输量为，400 m3/h，设计压力为8 MPa。
长庆油田吴西线原油管道所有泵站泵机组的连接形式为并联，输油泵为离心泵。
2 水击的产生
2.1 水击的定义
原油在管线中流动时，液体断面上各点流速和压强保持一定，不随时间变化的叫稳定流，反之叫不稳定流。
在实际的输油过程中各点流速和压强不随时间变化的较少，如果在一般情况下变化很小，可以基本上认为是在稳定状态的。
当输油的稳定状态受到破坏，压力发生顺便时，流速和压强发生极具变化，叫做水击。
2.2 水击产生的主要原因
2.2.1 有计划的调整管道的输量
全线输量将由380 m3/h逐步增长到500 m3/h，当输量突然提升泵的排量时，管线的流量也突然增加，就会从PS1主泵的出口开始产生增压波，并向PS2传递，油品进入PS2主泵，从PS2主泵的出口增压波得到加强，并向下游传递。
同样当需要减少管线的输量时，就会从PS1主泵的出口开始产生减压波，并向下游传递。
当改变某一站阀门的阀门开度时，会造成全线的压力波动。
如减小PS4的进站阀门的开度，就会从阀门处产生一个减压波，并下游传递，从阀门处产生一个增压波，并上游传递。
在某中间输油站的启动和停输时，产生水击。
泵站泵机组的连接形式为并联，配置为两用一备，当两台泵中的一台出现故障时，需要开启备用泵，并关闭运行的故障泵，在泵机组的切换过程中会产生压力波动。
2.2.2 管道的某些操作程序
首末站的倒换油罐，输送过程中会产生水击。
全线的首站PS1和末站PS4设有几具储罐，所以，在PS1的一个油罐的油快输完时，要倒到另一个罐输油，可能产生水击。
同理，在PS2收油时，一个罐快满时，要将原油切入另一个储罐，可能产生水击。
在PS1和PS2输送过程中的储罐切换时，要在汇管处切换，开启另一储罐汇管处阀门，关闭前一储罐的汇管阀门。
在汇管切换时，可能产生水击。
2.2.3 管道操作过程的事故状态
泵机组出现机械故障，泵机组保护系统作用使泵机组停车，一些程序的误操作使阀门误操作，中间泵站的突然停电，还有管道发生泄露和管道破裂等都会使管道产生不稳定流动。
3 水击的危害
3.1 水击可能发生超压
水击增压波造成管道超压引起强度破坏。
当管道产生水击时，水击波会以1000 m/s的速度沿管道传播。
水击波增加的的压力叠加在管道稳定剩余压力上，构成液体压强。
当叠加后的液体压强超过管道的最大允许工作压力，就有可能引起强度破坏。
水击增压波沿管道传播过程中，凡是稳定运行时动水压力接近管道临界承压能力的位置，有可能造成管道超压，造成强度破坏。
3.2 水击可能发生液柱分离的危害
水击减压波使管内压力降低至真空压力，使管道失稳产生变形，或分离后的液柱相遇产生的高压力造成强度破坏。
全线的最高点在PS2与PS4之间，此处也是全线的翻越点，在出现水击时，此处可能出现液柱分离现象。
3.3 水击使中间泵站的泵产生气蚀
减压波传递到下游泵站时，会使下游泵站吸入端压力下降，影响下游泵机组工作。
4 水击防护措施
4.1 自动控制
对于密闭输送的管道，压力调节和和水击控制是保证输油主泵正常工作和管道安全运行必不可少的措施。
在吴西线项目中在每个泵站出站都设有调节阀，用于调节水击过程中管道系统的压力脉动，防止进站压力过低和出站压力过高。
在中间下载站进站、分输管线、末站进站处也设有调节阀，调节进站或分输压力。
一旦管道发生水击时，通过提前改变出站的压力设定值，起到控制水击的作用。
泵站出站的调节阀的调节方式有两种：节流调节和转速调节。
中间下载站进站及末站进站调节阀的调节方式为节流调节。
在每个泵站设有3个压力控制器，分别设置在进站、主泵出口、出站位置。
泵出口压力控制器通过调节液力耦合器来控制泵的转速，起到调节压力的作用。
出站压力控制器通过调节调节阀的开度，起到调节压力的作用。
泵出口压力控制器的设定压力要低于出站压力控制器的设定压力。
在正常操作条件下，出站调节阀是全开状态的，因为泵出口的压力是低于出站压力控制器的设定压力，并且进站压力是高于进站压力控制器的设定压力。
当管道发生剧烈扰动时，压力超过了控制器的设定值时，系统将通过减小调节阀的开度来降低出站压力。
当进站压力超过进站压力控制器的设定值时，进站压力控制器就会发出一个正作用信号，传递到低值选择器；当出站压力超过出站压力控制器的设定值时，出站压力控制器就会发出一个反作用信号，传递到低值选择器。
低值选择器选择一个低值在确定调节阀的开度。
当出泵压力超高时，泵出口压力控制器就会发出一个反作用信号，传递到低值选择器，就会通过调节液力耦合器，来降低主泵的转速。
如果压力依旧升高，出站压力控制器就会发出一个反作用信号传递到低值选择器，最终通过使降低阀门的开度来调节压力。
泵出口压力控制器的设定压力要低于出站压力控制器的设定压力。
在压力超高时，首先作用的是对主泵的转速调节，在效果不明显时再通过减小阀门的开度来调节压力。
这样可以避免使用调节阀来调节压力，减少能量的浪费。
4.2 设置水击泄放阀
水击泄放是当管道系统产生扰动时，把部分液体泄放到常压罐中去。
水击泄放阀可分为先导式和氮气式两种。
先导式的特点是：完全自力，价格较低，响应速度相对慢，压力调节适应能力有限。
适合用于比较洁净的介质，而不适合用于比较脏的介质，一般只用于成品油上。
氮气式的特点是：对介质没有限制，适合比较脏和粘稠的液体，相应时间快，只要最大泄放量和压力等级满足，泄放压力现场可以灵活调节。
原油介质一般采用氮气式，吴西线原油管道的四个站场各设置一套氮气式水击泄放阀。
氮气式水击泄放阀的CV值较高，是普通安全阀的1-2倍，保证运行平稳。
氮气式水击泄放阀由泄放阀体、氮气缓冲瓶、氮气控制柜组成。
氮气缓冲瓶一般埋地设置，以减少环境温度对设定值的影响。
氮气控制柜是用来控制氮气补气、排气，设有气源低压报警，和调压后高、低压报警。
泄放阀工作原理：在阀体内有一个氮气腔，腔体中充满氮气，腔体一端固定，另一端是可以沿轴向运动的锥形阀芯。
腔体内的氮气的压力就是阀门的设定值，当管线发生剧烈的水击时，管线内的压力升高并超过水击泄放阀的设定值时，油品将会压缩氮气腔，锥形阀芯向阀芯内移动，泄放阀处于开启状态。
油品就会从锥形阀芯的四周流入阀后的泄压管线进入泄放罐，管线的压力会被迅速的泄放下来。
当压力泄放到小于氮气的压力时，阀门将关闭，泄放结束。
阀体内的氮气由控制柜内的氮气瓶提供，通过导气管和调压器与阀体联通，调压器用来调节阀体内氮气波动，使其压力恒定。
调压器有呼吸作用，在白天将阀体内膨胀的氮气放空，晚上向阀体内补气。
氮气在呼吸作用中有损耗，氮气瓶要定期充氮气。
另外泄放阀还设置了一个埋地的温差平抑氮气瓶，用了减少温度对阀设定值的影响。
4.3 回流保护
吴西原油管道工程在每个泵站主泵的进出口之间设置了回流线，可以用于进站压力超低限的保护，回流线可以调整进站压力，维持离心泵正常工作。
4.4 超前保护
建立在高度自动化基础上保护技术，运用SCADA系统。
在某泵站突然停电、发生水击时，通过通信系统迅速向所有泵站发出信号，按预先进行水击模拟分析的结果而编制的水击控制程序，提前降低出站压力设定值或者停泵的方式，防止管道出现超压或液柱分离，危机管道和设备的安全。
5 结束语
在吴西线项目中主要通过自动控制、设置水击泄放阀、设置主泵回流线、SCADA系统超前保护，来预防水击产生并控制水击对管线及设备的破坏。
参考文献
[1]张国忠编.管道瞬变流动分析[J].石油大学出版社,1994.
[2]杨筱蘅,张国忠编.输油管道设计与管理[J].石油工业出版社,1996.
[3]原油长输管道工程设计[J].石油大学出版社.。