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。薄弱环节一般会出现在焊接处、管壁拐弯和有腐蚀的部位。

2.3 出现气蚀现象

水击波在管路内部是呈现交替变化的，如果出现的负压力小于管路内部油品的饱和蒸汽压，就会产生大量的油蒸汽。这类蒸汽有着一定的腐蚀性，会对设备和管壁造成腐蚀，在内部出现气泡，还会减少管路的实际流量面积而降低了管路的输送效率。

2.4 影响管路附件的正常运行

在输油管道建设中，越来越多的高精度设备投入使用，这样的设备对水路特性有着较高的要求，需要再平稳的压力下才能正常运行，如果出现水击，其压力冲击就会影响了设备的性能，对管路的

自动化和信息化发展产生了较大影响。

3 水击的防治

针对以上几种危害，对水击现象的预防可以从以下几个方面来实现

3.1 合理布置管路

在输油管路中，大角度的向上、下凸起都会加大水击产生的危害，管路中的凸起部位较容易发生气蚀而影响了油品的连续流动，下凸部位会引起应力集中而带来危害。在设计管路的过程中就需要尽量避免此类问题，管路的上升和下降都是均匀布置，保证油品的连续流动，不出现应力集中的情况。

3.2 增设高位罐或中继罐

在有条件建设油罐的位置增加高位罐或中继罐，缩短输油管道的长度和减小相对位差来消弱水击压力的效应。在实际的建设中需要考虑地形环境是否适合增加高位罐或中继罐，投入的成本是否合适，能不能有足够的投资回报率，同时还需要考虑增加高位罐或中继罐后多输转一次的呼吸损耗。是否增加要综合考虑运行费用、油

品损耗和油蒸汽带来的潜在危险，在经济性和安全性同时考虑的情况作出决定。

3.3 延缓阀门的调节时间、增加调压阀、止回阀

截止阀在全开度15%时，管内的流体速度几乎可以维持不变，在关闭时使剩下的15%缓慢关闭来减少压力值的变化，对于配备自动切断阀的高速输油管路，可以选用缓闭式电动阀来减缓水击的发生。增加调压阀能在管路内压力发生变化时进行调节，调压阀会随着油品压力增大而升高，降低而减小，实现对瞬时压力变化的减弱，也降低了水击的强度。通过安装在容易发生水击的位置，减小水击产生的压力变化来实现对其强度和速度的消减。输送过程中阀门突然关闭或者输油泵停止工作就会造成水击，如果产生的冲击超过了阀门能承受的设计压力或油品倒流进入泵，就会对泵体和阀的部件造成很严重的损伤，增加止回阀就是为了割断水击在管道内的冲击作用，减少对泵、阀的冲击损伤。

3.4 增设大管径集油管、软管

在输油流程中，如果储油罐与发油场之间的相对位差较小，输油距离较短，因关闭阀门带来的冲击影响不是很严重，可以在发油分支管与主输油管之间增设一段大管径集油管来缓冲水击作用。增加

软管主要是为了改变管道的刚性，出现水击后能有适当的能量释放。这种作用类似于加油站的加油枪软管，尽管开关时间很短，软管的缓冲使得水击作用很小。

3.5 合理操作

由于水击的危害程度和阀门关闭的长短有直接关系，阀门关闭越快造成的水击伤害越大，关闭越慢其水击作用越小。在手动操作阀门的过程中就需要注意开闭阀门的速度和操作，在阀门开度较小时要慢开慢闭，如果出现水击现象就调整阀门的开度来改变震荡周期来缓解水击作用。

输油管道系统无法避免发生水击作用，因为水击作用的危害性，需要在设计、施工的各个环节考虑水击作用，减少其影响。操作的过程中严格按照操作流程，对阀门开关和输油泵的启动、停止进行有效操控，将水击的危害降低到最小。

参考文献

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