第六章 输油管道的水击分析

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第六章 输油管道的水击分析
回流超前保护： 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。
油气管道输送课程
第一部分
输油管道设计与管理
第六章 输油管道的水击分析
2009-02-17
第六章 输油站及其主要设施
6.1 输油管道中的水击
6..1.1 概述 水击是指液体流速改变引起的压力瞬变过程。其实 能量转换。任何原因引起的流速变化，都将 际上是一种能量转换 能量转换 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。
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1）调节阀控制 管道系统中的调节阀是一种阻力可变的节流元件。 通过改变阀门的开度，可以改变管道系统的工作特性， 从而实现调节流量，改变压力的目的。 2）压力保护控制 采用密闭输送流程的管道，除采用调节阀控制泵站 进、出口压力外，还使用压力保护装置，用于防止管道 超压。 泄压阀：泄压阀系统作用是当管道系统产生扰动时，在 泄压阀 超压点把部分甚至全部液体泄放到常压罐中，以减轻瞬 变压力波动，防止瞬变压力造成的危害。泄压系统一般 由三部分组成：泄压阀、泄压罐和连接管道。
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回流保护：回流保护措施主要用于单泵或并联泵站进站 回流保护 压力超低限的保护。由于进、出站压差大，对于泵站进 站压力变化范围小、自控水平比较低的管道，回流可以 迅速调整进站压力，维持离心泵正常运行。 泵机组顺序自动停运：是建立在泵站逻辑控制基础上的 泵机组顺序自动停运 一种保护措施。该措施主要用于泵站吸入压力超低，或 出站压力超高的保护。停运泵机组是人为造成的扰动。 这样，降低了泵站提供的能量，减少了泵站的通过能力， 使出站压力下降，进站压力上升。这种措施主要用于采 用串联泵机组的泵站。
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（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。
“泵到泵”输油管道水击发生示意图 泵到泵” 泵到泵
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6.1.2 水击计算基本公式 液体流速瞬时变化所引起的初始水击压力：
∆P = ρC (V0 − V ) =
γ
g
C (V0 − V )
C= C0 1+ DK δE
∆P = ρCV0 =
γ
g
CV0
6.1.3防止水击的措施 防止水击的措施 （1）输油管道水击的特点 1）对长距离输油管道的水击要考虑水击波传递过 程中的阻尼现象。 2）中间泵站突然停输是长输管路中产生水击的主 要原因，其对上游站和下游站的影响各不同，对上游站 传递的是增压泵，对下游站是减压波。