原油管道水击分析与防护

杨斌

摘 要：本文分析了造成原油管道水击的原因，某原油管道输送工程进行了分析并描述了水击造成的破坏，重点进行了原油管道水击防护应采取的措施，希望能够有效保障原油管道的持续稳定运行做出积极贡献。

关键词：原油管道;水击;分析与防护

1 工程概述

某原油管道工程全线长188km，共有四个加油站，目前均在扩建，为方便管理，命名为PS1（第一个站点）、PS2（中间站点1）、PS3（中间站点2）和PS4（最后一个站点）。输油管道泵站各单元的并联泵，泵出离心泵。

2 水击分析

2.1 水击的定义

当原油管道中每个点在液体流速和压力的横截面上保持恒定的油流不随时间变化时，称为稳定流，否则称为非稳定流。在实际的原油管道运行过程中，流量和低压点不会随时间变化，如果该变化通常很小，则可以认为是基本稳定的状态。如果油的静止状态被破坏，就会产生压力，流量和压力会发生很大变化，这称为水击。

2.2 水击的主要原因

2.2.1 计划调整管道吞吐量

线路传输能力为380m3/h，并逐渐增加至500m3/h，如果突然失去提升泵移位的量，突然增加电力线，将开始增加主泵的输出PS1波，并交付PS2，机油进入PS2主泵，并且PS2主泵出口的增压轴被增压并引导至下游。类似地，当需要减少管道输出时，从PS1主泵的出口会产生减压波，并向下游传输。

如果更改固定阀的阀开度，则管路中会有压力波动。截止阀减小PS4的开度，成为阀和下游通道产生的压力波，阀产生的压力波以及上游传动装置。启动和停止中间加油站时会产生水击。泵与泵单元并联连接，双待机配置为，当两个泵合而为一时，备用泵打开和关闭时会发生泵故障，在切换泵单元时产生压力波动。

2.2.2 管道的操作程序

第一个和最后一个站的油箱被翻转，并且在运输过程中產生水热。终点站PS1和PS4的第一行带有更多的油，因此油箱在快速输油的PS1油处，可倒入另一油中，可能会发生水击现象。同样，当一个PS2关闭时，当油箱快满时，原油将被切入另一个储油箱，这可能导致水击。PS1和PS2当容器在运输过程中在传送门开关中打开另一个油箱的阀的传送门，一个储存箱在关闭阀传送门的前面。切换分配器时，可能会发生水击现象。

2.2.3 管道运行事故状况

抽油机存在机械故障，抽油机保护系统的作用是抽油机停车，滥用某些程序，可能导致阀门故障，抽油站中间突然停电，以及管道泄漏和管道破裂以及因此会产生不稳定的流量。

3 水击的危险

3.1 水击会产生超压

由于浪涌压力，超压破坏了管道的强度。当管道遇到水击时，水波以1000m/s的速度沿管道传播。水击波的增加的压力叠加在管道的剩余残余压力上以形成液体压力。如果叠加的流体压力超过管道的最大允许工作压力，则可能导致强度损坏。加压水击沿管道传播，提供了一个稳定的运行压力，整个水流接近通道的临界压力能力，过压会造成管道，从而造成强度破坏。

3.2 水击会影响液柱的分离

水冲击减压轴将管道中的压力降低到真空压力，从而使管道不稳定，从而导致变形，或者分离后液柱产生的高压导致强度受损。在PS2和PS4之间的整条线上的最高点，在水击的情况下，这是跨越该线的交叉点，在该点可能会发生液柱分离。

3.3水击在中间泵站的泵中引起气蚀

当减压轴转移到下游泵站时，下游泵站吸入端的压力下降，从而影响下游泵站的运行。

4 水击防护措施

4.1 压力调节器控制

每个泵站都有三个压力调节器，每个压力调节器分别位于入口、主泵出口和原始位置。泵出口压力调节器通过调节液力偶合器来调节压力，从而控制泵的速度。输出压力调节器通过调节控制阀的开度来调节压力。泵输出压力调节器的设定压力低于输出压力调节器的设定压力。在正常运行条件下，由于泵的输出压力低于输出压力调节器的设定压力且输入压力高于输入压力调节器的设定压力，因此输出调节器完全打开。如果管道受到严重干扰并且压力超过调节器的设定值，则系统会通过减小调节器的开度来降低出口压力。当调节器的设定停止值的压力超过停止压力时，压力调节器会将停止效果正信号传输到低值选择器，并且如果设定值的压力超过出站出口压力调节器。当输出压力调节器发送响应信号时，它将被发送到低值选择器进行转发。低选择器选择一个低值来确定控制阀的开度。

4.2 速度控制

当泵压力过高时，泵出口压力调节器会向低值选择器发送响应信号，从而通过调节液力偶合器来降低主泵的速度。如果压力继续上升，则输出压力调节器会向低速选择器发送一个响应信号，低速选择器最终会通过降低阀门开度来调节压力。泵输出压力调节器的设定压力低于输出压力调节器的设定压力。如果压力太高，要首先调整主泵的速度。如果效果不明显，可通过减小阀门开度来调节压力。这样避免了将控制阀用于压力控制并减少了能源浪费。

5 结论

随着目前我国科学技术的不断发展和进步，原油管道水击的问题将会有更多的解决方法和思路，针对存在的问题，我们要积极采取有效对策，实现我国经济建设的可持续发展，为我国经济社会的良好运行做出积极贡献。

参考文献：

[1]朱莹，王树立.原油输送的现状与展望[J].管道技术与设备，2018（03）.