输油管道水击过程分析

基于SPS的成品油管道水击超前保护工艺分析

基于ＳＰＳ的成品油管道水击超前保护工艺分析
杜明俊，商峰，熊新强，谭红梅，公茂柱
（中国石油集团程设计有限责任公司华北分公司，河北任Ｆ己０６２５５２）
摘
要：以某成品油管道为例，应用ＳＰＳ软件（ＳｔｏｎｅｒＰｉｐｅｌｉｎｅＳｉｍｕｌａｔｏｒ）建立了管道系统物理模型。动态
ｓｏｔｗａｆｒｅ．Ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｉｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇｗａｔｅｒｈａｍｍｅｒｕｎｄｅｒｗｅｒｅｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｍｏｄｅｌ；Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｆｌｏｗ，ｔｈｅｐｒｅ — ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ
ｗａｔｅｒｈａｍｍｅｒ，ｉｔ ’ Ｓｅｎｓｕｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎｔｈｅｍａｘｉｍａｌａｌｌｏｗａｂｌｅｈａｍｍｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｍｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｅｓｔａｂｌｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｅｓｓｕｒｅｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔ ’ Ｓｅｎｓｕｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｓｆａｓｔａｎｄｓｔａｂｌｅ，ｄｏｅｓｎｏｔａｐｐｅａｒｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅ．

水击

1 0
l
b、压缩恢复过程由M-M断面以水击波的传播速度向管道末端N-N传播。从阀门关闭时 2l t 算起，经过 2 v 时间后，管道中液体 0 压缩恢复，各处压力正常P c、膨胀过程与压缩过程的传播情形一样，膨胀将由N-N断面以水击波传播速度向 M-M断面传 3l 播，从关闭阀门算起，经过 t v 后，管道中液体处于膨胀状态，压力比正常情况下低Ph d、膨胀恢复过程压力的恢复由M-M断面以水击波的传播速度向 N-N断面传播，从关闭阀门 4l 时算起，经过 t v 时，管道中液体压力都恢复到正常情况下的密度，结束膨胀状态。

水击现象
水击消除方法

产生水锤的内因是液体的惯性和压缩性，外因是外部扰动(如阀门的开闭、水泵的启停。)
由动量定理得：水击压力ph=ρc0c=ρLc\t 防止措施：

尽量缩短管道的长度；
增加阀门启闭时间；增大管道直径；以及管道上装设安全阀门或空气室，以限制压力
突然升高的数值或压力降得太低的数值；汽水管道投入运行前，应彻底疏水和充分暖管。
正水击：阀门迅速关小。流量急剧减少，表现为管道
水击现象
水击危害
1、影响管道系统的正常流动和水泵的正常运转 2、水击现象发生时，引起压力升高的数值可能达到正常压力的几倍甚至几百倍，使管壁材料及管道上的设备受到很大的压力产生严重变形以致破坏。 3、反复冲击会使金属表面损坏，打出许多麻点。
水击现象
水击：在压力管路中，由于液体流速的急
剧变化，从而造成管中液体的压力显著、反复、迅速的变化，对管道有一种“锤击” 的特征，称这种现象为水击。(或叫水锤。) 水击传播过程水击类型水击危害防止措施

输油管道水击与防护

输油管道水击与防护摘要：长距离输油管道密闭输送时，输送过程中各节点的流速和压力均随着时间的变化而变化，运行操作过程中阀门突然开启、关闭及泵机组发生故障等，均会使流体的运行状态发生瞬时变化，易引起水击，导致管道内产生局部超压、液柱分离及泵汽蚀等危害。

研究输油管道瞬时水击压力变化的产生原因，分析水击压力对运行工艺设施的影响，采取措施防止或减小水击危害，对输油管道的安全运行有着重要意义。

鉴于此，本文对输油管道水击进行了分析，并提出相应防护措施，为输油管道的安全运行提供了参考。

关键词：输油管道；密闭输送；水击；水击危害；水击保护引言“密闭输送”的输油系统权限是一个统一的水力系统，前站的剩余压力可以为下站所利用。

当全线密闭的管道系统正常调节出现故障，引起输油工况变化时，会在管内产生水击压力波沿管道向上、下游传播。

如果这种压力波造成管道工作压力超过允许值（高压或低压），如出现非正常停泵、误关阀、停电、着火事故等均会引起水击现象发生。

例如：在输油过程中，如果遇到输油泵站突然停电引起泵机组停运或进出站阀门误操作关闭的工况时，事故泵站会对上游管道传递增压波，使上游管道压力上升，严重时可致管道损坏甚至爆裂[1-3]。

1水击的产生当由于某种原因引起管路中流速突然变化时，例如快速开关阀门、停泵或突然断电，都会引起管内压力相应地发生突然变化，突然变化的压力成为水击压力。

由于液体及管壁的弹性作用，水击压力以压力波的形式在管内迅速传播，当压力波的波面通过管路时，造成管路的振动并产生一种声音，犹如冲击钻工作时产生的声音或用锤子敲击管路时发出的噪音，称之为水击，亦称为水锤。

水击是指液体流速改变引起的压力瞬变过程，实际上是一种能量转换。

2水击特点（1）水击波反射的间隔时间比较长。

长输管道的泵站间距一般都在几十、上百公里，以水击波传播速度为1000m/s估算，某站发生的水击波要经过约几十、上百秒才能传到相邻的泵站，然后再发生反射，所以反射的间隔时间比较长。

管道水击演示实验

水击演示实验一实验目的及要求1.了解水击原理及水击产生的原因2.了解水击清除的方法及水击的利用二实验原理1.水击波的压强增值在已知水击波传播速度c的条件下，压强增量与流速大小增量的关系为:2.水击波的传播速度水击波传播速度为：式中，为液体的体积弹性系数，反映管壁的弹性，对于直径为的圆管，，其中为管壁材料的弹性系数，为管壁厚度。

于是若忽略管壁的弹性，即认为，则为声波速度（水中约为1435 m/s）。

所以水电站引水管的 ,三实验心得及体会1.水击现象的分析为了更清晰地说明水击波传播、反射、叠加的发展过程，考察上游水库与阀门间的长度为 L的直圆管（BA）中因阀门A突然完全关闭发生的水击现象，认为弹性力与惯性力起主要作用，忽略水头损失和流速水头。

在理解了水击波在A处的正反射和B处的负反射之后，可以列出，，，四个阶段到A处，所需时间为相长。

可见阀门A处持续压力最大增值的时间最长，为一个相长。

如果逐渐关闭阀门，那么将会有一系列水击波在不同的时刻由A处出发，假如经过一个相长之后，阀门尚未完全关闭，此时已经有早先发出的水击波成为减压波传回来，这样A处的增压就不会达到阀门突然完全关闭时的水击增压，这种水击叫间接水击，否则叫直接水击。

2.水流阻力的影响以上的分析都没有考虑水击现象中管道中水流所受的阻力，因此在分析阀门突然关闭引起阀门与水库之间的水击波传播四个阶段时，能量没有耗损，第四阶段终止后，水流将回复到初始状态，水击波将无休止地传播下去，各断面的水击增压随时间变化曲线呈阶梯形。

但实际上这是不可能的，各断面的水击增压随时间变化曲线呈衰减振荡形态。

四实验总结通过观察水击实验及老师的详细讲解,结合课本已学内容,查阅相关资料,以及组员的探讨,我们作出了这份演示实验报告. 这份演示实验报告及结合了课上所学内容对实验原理进行了详细的阐述,又结合了工程实际应用提出了我们的一些微薄看法,可以说是一份集中了我与组员想法的成果把.或许我们的一些看法及想法尚不完美,但我想认真了就可以了.。

油库管道中水击产生的原理及预防措施

2018年05月油库管道中水击产生的原理及预防措施王勇（重庆盛基新源建筑工程设计有限公司，重庆400000）摘要：水击现象是在油库发油系统中可能出现的一个问题，水击会导致压力的增大，使管道正常工作的压强成倍上升，压强的大幅度波动会带来严重的破坏性，比如损坏计量仪表、破坏阀门、管道爆裂等，对管道的输送效率和设备的安全运行造成极大的影响。

水击现象的原因多样，操作方法不当、设计缺陷等，都会出现水击。

本文对油库管道中水击现象的原理进行探析，并提出相应的预防措施。

关键词：油库管道；水击；预防由于外界的某种因素，比如泵机组突然停车等，导致管道中液体的流速迅速变化，引起液体内部的压强交替升降，急速升高或者降低，这种压强作用在阀门、管壁或者其他元件中，如同锤击，因此称为水击或者水锤。

油品压强由于水击的作用，出现急剧升降的交替变化，压强可以降到油品饱和蒸气压以下，也可以升高到设计压强的几十倍或者上百倍，造成严重的破坏，因此需要确定可能出现的最大压强和最小压强，采取适当的措施防止水击。

1油库管道中水击产生的原理管道和油品都是弹性体，并不是刚体，水击压强达到一定的程度，会导致油品和管道的形变，一方面是管道管壁的膨胀，一方面是油品的压缩。

管道中的油品流速并不是同时发生变化的，而是具有传递性，形成水击波或者弹性波，进而实现传递。

水击发生的重要条件，就是管道油品流速的突然变化。

产生水击现象的内部因素主要是由于油品存在的压缩性和惯性。

2水击的危害输油管路中的水击现象导致管路压强出现急剧的升降，这种变化幅度通常很大，会严重损害管路和相关的连接设备，导致设备运行的不安全。

水击现象产生多种危害，第一，在管路输油作业中出现噪音[1]。

油库管道中发生水击现象，内部的油品压强会迅速大幅度升高，同时迅速产生更大的冲击力，冲击过滤器、单向阀、阀门阀板等设备。

油品压强也会出现迅速的大幅降低。

压力波不断进行升高和降低的交替，也会使部分设备元件承受的压力迅速不断转换，从而导致相互撞击和剧烈的震动，引发噪音。

长距离输液管道水击现象分析及处理措施研究

长距离输液管道水击现象分析及处理措施研究摘要：在对水击分析基本微分方程进行推导后，对我国现有长距离输液系统的存在的问题进行简单分析，并对水击防护的重要性及水击防护工程实际应用计算措施进行了详细归纳总结。

最后，对神华乌海能源有限责任公司西来峰工业园区疏矸水管道水击事故处理手段进行了分析讨论。

关键词：长距离输液管道；水击现象；水击防护无论是远距离调水输水工程，还是高水头、大参数、大容量的水电站工程设计，其最为关键技术之一就是如何通过有效措施控制好水流过渡过程，且在有压长距离输水管道中，水击现象又是其过渡调节过程中的一个非常典型且十分重要的形式和控制对象，只有在结合工程实际情况，深入研究整个过流过程水击传递衰减演变特性，才能形成完善合理的过流调节控制方案措施，以达到减小过流调节水击波振荡，保护输水系统中管道、机电设备、以及其它构建物的目的。

在有压管道引水或输水系统中，会常常因管道上的阀门快速调节、水泵机组突然故障等导致过流管道中的动水压强特性发生急剧变化，引起异常水击现象发生。

比如，在快速关闭管道中的闸阀或水轮发电机组导水叶的调节过程中，随着阀门开度角的不断调小，管道中的水流会由流量的减小其流速会快速减小，造成水流流量和动量间不能保持原有平衡而发生快速变化，在闸阀或导水叶控制机构调节过程中，控制机构上游部分的水压将会急剧升高，而下游部分(如水轮机尾水管处)的水压则会急剧降低；同理当快速开启闸阀或水轮发电机组导水叶时，控制机构上游侧过流压力将会急剧减小，而下游侧则会急剧上升。

尤其在水电站、抽水泵站等有压引水或输水系统中，为达到满足水电站实时出力平衡或抽水水泵站供水负荷动态变化需求，通常需要调节管道中相应导水机构或阀门来完成对水流流量的动态调节，以获得最优调节性能。

但如果在调节过程中，出现调节过快现象时，必然会引起有压引(输)水管道中的水流流速发生急剧变化，从而造成管道液体内部压强发生周期性交替升级变化，不规则液体压力直接作用在管道、阀门以及其它输水系统构配件上，会产生如反复锤击一样的效果，给整个系统安全运行带来巨大破坏。

研究输油管网水击危害及其防治

专论与综述清洗世界Cleaning World第36卷第12期2020年12月文章编号：1671-8909 (2020 ) 12-0115-002研究输油管网水击危害及其防治周力(国家管网集团东部原油储运有限公司生产运行部，江苏徐州221000)摘要：本文重点针对输油管网水击危害问题进行了全面分析和研究，对输油管网水击危害形成的过程以及危害特点进行了阐述，有效结合我国某地区一处输油管网水击危害案例进行深入探索，提出了针对性的水击危害防治工作策略，全面提高输油管网的工作安全性和稳定性，有效防止输油管道产生泄漏以及破坏性等问题。

关键词：输油管道；水击危害；防治中图分类号：TE88 文献标识码：A〇引言在输油管网的正常工作过程中，由于外部环境因素的影响或者系统内部问题的干扰，比如管道阀门开启故障、水泵机组突然出现故障、截断阀阀位变化、单向阀变换工位、ESD按钮触发以及管道当中存在气室等相关问题，会造成管网内部的水体流速突然产生变化，进而会造成管道内部的水流压力瞬时间大幅度上涨或者瞬时下降等状况，对输油管网所产生的影响非常明显，也称之为水击危害。

输油管网系统的工作过程中，水击问题是其中一种比较常见的有压管道危害性问题，如果水击危害问题没有得到解决，会直接影响到输油管网的正常工作和使用。

当管道内部产生水击危害问题时，所引起的瞬时压强相对较大，可以达到管道正常工作压强到几十倍甚至数百倍以上。

1工程案例分析有效结合我国某地区一处输油管道线路展开全面分析和研究，该输油管道通过两条平行管线所构成总长度 950 km,输油管道沿线各站均包含两个工作泵房。

在曰常工作过程中，通过密闭输油的方法完成输油工作作业,输油工作效率相对较高。

通过使用密闭输油工艺方法会存在水击危害问题的影响，由于相关工作单位针对水击危害问题的认知程度有所不足，通过一系列改进处理工作之后，密封输油管线仍然发生比较严重的水击危害事故，造成了局部管网产生严重泄漏问题，不但对管网的正常运行产生影响，同时所产生的泄漏问题对周围的土壤环境造成了非常严重的污染问题。

输油管道水击分析

输油管道水击分析
马新博;曹兴曙
【期刊名称】《石化技术》
【年(卷),期】2017(024)011
【摘要】输油管道常由于阀门误操作和泵机组停运产生水击现象,本文通过水击基础理论的分析,对水击产生的危害进行了总结并给出了相应的防护措施.
【总页数】1页(P22)
【作者】马新博;曹兴曙
【作者单位】西安石油大学陕西西安 710065;延长油田股份有限公司志丹采油厂陕西延安 717500;西安石油大学陕西西安 710065;延长油田股份有限公司志丹采油厂陕西延安 717500
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于SPS软件的庆哈输油管道水击分析 [J], 杜艳平
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3.输油管道系统水击分析与计算 [J], 陈鑫;鲁传敬;李长俊;谢军
4.格拉输油管道水击分析与保护措施 [J], 曾多礼
5.复杂输油管道系统的水击控制——大庆至铁岭输油管道的研究 [J], 宫敬;严大凡;张维东
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