密闭输油管道水击保护分析

张秀云

摘 要：密闭输油过程中由于突然停泵或进出站阀门关闭等原因会产生管道系统流量的变化，导致瞬变压力脉动，即水击，对输油管道的运行产生危害。本文通过特点工况的瞬态模拟，分析水击产生的过程及危害，提出水击保护措施，保证管道的安全运行。

关键词：输油站；水击；密闭输送

密闭输送管道全线是一个整体水力系统，任何一个截面压力与流量的变化，都使全线压力与流量在瞬间发生相当程度的波动。这种压力波动即是水击。水击严重时，对管线与设备可能造成损害。

1 水击产生的原因及影响

在长距离密闭输送的过程中，某一点流动受阻，动能转变为压能，高压波向上游传递，使管道内压力迅速增加，当管内压力超过管道最大允许压力会引起管道的强度破坏[3]。低压波向下传递，可能使管内液体产生气体逸出，进入泵发生喘振，叶轮气蚀，若管内压力下降至真空，会引起管道强度破坏。

1.1 水击保护措施

水击保护有管道增强保护、超前保护和泄压保护3种方法[1]。

①管道增强保护。即提高管道设计压力，从根本上保证管道不被破坏。

②超前保护。水击超前保护系统通过检测输油管道上截断阀的阀位变化或关键点的压力变化，预测发生水击可能，并由通信系统迅速向上下游站场发出信号，提前采取相应动作防止水击发生[2]。上述动作均由以计算机为核心的全线数据采集和监控（SCADA）系统完成。

③泄压保护。在输油管道合适的位置设置泄压保护系统，当发生水击，超前保护失效时泄压。泄压系统一般由三部分组成：泄压阀、泄压罐和连接管线。

三种保护方式中增强保护会使管材费用提高，超前保护需高度自动化及控制逻辑，泄压系统需维护保养，工程分析中要对三种方式进行经济分析，以确定最优的保护措施。

1.2 实例分析

日照港-京博输油管道工程采用密闭保温输送方式，分别给京博石化、永鑫石化、汇丰石化供油，管径DN700，设计压力10MPa，设计输量1500万吨/年。在日照港输油站、海右输油站、临朐输油站设泵站，管道沿线最低压力不低于0.5MPa。

以冬季输送重质油品输送至京博石化作为水击分析基准，采用SPS（Stoner Pipeline Simulator）进行模拟、分析。以临朐输油站失电为例模拟。

1.2.1 不采取任何保护措施

不采取任何保护措施，海右输油站至临朐输油站站间管路超压，海右输油站站内压力超过站场设计压力10MPa。瞬态模拟结果见图1。

1.2.2 超前保护

采取超前保护后，管线及各站场内无超压。瞬态模拟结果见图2。

1.2.3 泄压阀泄压保护

在海右输油站出站阀阀前设置水击泄放阀，泄放压力为9.5MPa。管线及各站场内无超压。模拟结果见图3。

2 结束语

水击压力波对长输管道威胁很大，必须要采取措施消除不利影响，通过对输油管道不同水击保护方法的分析，本工程采取设置变频泵、首站、泵站设调压阀及高低泄放阀、高点后设减压阀、超前保护等措施来保护整条管道及设备的平稳运行。

参考文献：

[1]石油和化工工程设计工作手册（第四册）输油管道工程设计[M].北京：中国石油大学出版社，2010.

[2]檀伟，张燕霞，冯树元，管彧，辛彪.基于GB 50253 的输油管道水击泄压系统[J].现代化工，20115（09）.

[3]王金漢.浅谈长输管道密闭输送的水击保护与压力调节[J].中国石油和化工标准与质量，2012（08）.