有效控制油庫水擊現象的相關措施

1、有效控制油庫水擊現象的相關措施 有效控制油庫水擊現象的相關措施 【摘 要】隨著國際石油市場的風云變幻，與石油資源相關的石油儲運早已得到各國的重視研究，其自動化程度要求越來越高，系統運行要求越來越完善。而油庫發(fā)油系統作為石油儲運的一局部，在我國經歷了由集中式發(fā)油系統向集散式發(fā)油系統改良的歷程，在自動化水平、技術、功能和規(guī)模等方面都得到了很大提高。而水擊現象作為油庫發(fā)油系統中始終不可防止的重要難題之一，也在逐步獲取更合理的控制措施。在油庫發(fā)油系統中，通常會發(fā)生水擊現象， 一旦發(fā)生水擊現象，將造成嚴重危害。本文即在簡單介紹水擊現象的根底上，主要探討為了控制水擊發(fā)生所采取的優(yōu)化關、安裝泄壓設備以及水擊

2、波攔截等相關措施。 【關鍵詞】油庫發(fā)油 水擊現象 控制措施 1 水擊的危害 通常，在油庫發(fā)油系統中，泵送發(fā)油或高位罐自流發(fā)油時，在出口處的閥門或自動發(fā)油突然關閉的情況下，一般會發(fā)生水擊現象。一旦發(fā)生水擊現象，將造成嚴重危害。我們根據公式 、 可以計算出現水擊現象時水擊波的傳播速度和壓力變化。發(fā)現兩項數值波動很大，有時會非常高，完全可以破壞輸油管道和管件。并且在水擊現象過程中，常常伴隨高頻率、高強度的震動和噪聲。這些噪聲會污染工作環(huán)境，影響人們的正常工作。同時，在油庫發(fā)油系統中，如果因主控閥門關閉不當而產生水擊，不僅會造成閥門滲漏和后面流量計計量精度下降， 還將影響流量計的使用壽命， 甚至損壞流

3、量計。 可見，水擊對油庫發(fā)油系統的影響不容無視，需要采取一定措施，將水擊控制在可承受的限度之內。 2 水擊的控制 經過多年摸索和實踐，總結了一些控制水擊的相關措施。歸納如下： 2.1采取優(yōu)化的關閥方案 目前，油庫發(fā)油系統的主控閥門有很多種，如球閥門、旋塞閥門、電磁閥門、電動閥門、電液閥門等。每種閥門各有其優(yōu)缺點及最優(yōu)適用條件，應謹慎選取。同時，主控閥門的關閥時間、調節(jié)規(guī)律、摩阻損失、機組特性、水擊波速等因素均會對水擊有影響。從理論上來講，延長閥門的關閉和開啟時間就可以有效地控制或減弱水擊。但是，顯然這段時間并非是可以無限延緩的。在20世紀60年代末斯特里特等人創(chuàng)立了“閥門三階段連續(xù)調節(jié)法以延長

4、閥門啟關時間；1970年美國普洛普森創(chuàng)立了“規(guī)定時間的閥調節(jié)，要求在規(guī)定的時間內，完成管道從一種穩(wěn)態(tài)工況向另一種穩(wěn)態(tài)工況過渡，但該過渡時間不能少于水擊波在管道內的往返時間，壓力那么不受限制；1985年美國戈德伯格提出了“閥門脈沖式調節(jié)法，采用屢次脈沖式調節(jié)，消除了三階段連續(xù)調節(jié)法中第一和第三階段的緩慢動作，使完成控制的時間更短，又稱為“快速最優(yōu)閥調節(jié)；2021年我國趙會軍等人提出采用電動球閥在關閉時先快關后慢關，盡量用拋物控制代替線性控制的方案，在控制水擊的實踐中取得了優(yōu)質效果。 目前，不管采用何種關閥方案，其根本思路均是運用計算機進行數值模擬來分析并控制水擊。首先，根據油品和管道的物理條件、

5、選用主控閥門的流量特性及非恒定流運動定律，建立水擊時閥門的根本控制方程： 式中：V管道中油品流速，m/s； t時間，s； 距離，m； 沿程阻力系數， ； P壓力，Pa； D管道直徑，m； 水擊波傳播速度，m/s； g重力加速度，m/s?。 之后，因為控制方程難解，應用特征線法，將其轉化為微分方程： C+： C： 由于管道中油品流速遠小于水擊波傳播速度，因此V可忽略不計。將上述方程簡化為： C+： C： 將簡化后的常微分方程進行差分。 得到： 其中 ， ， ， 。 最終，再根據初始條件和邊界條件求得微分方程的解，得到油庫管道的水擊特定。 根據主控閥門的流量特性和油庫管道的水擊特性，就可以運用計算

6、機編程進行數值模擬，得出主控閥門在發(fā)油結束時的最優(yōu)關閥方案，進而有效控制水擊。 2.2安裝一定的泄壓設備 20世紀90年代，曾采用的泄壓設備是氣壓緩沖罐。工作原理是將氣壓緩沖罐安裝在管道的適當位置，罐內充入適量壓縮氣體。在發(fā)生水擊時，高壓液體進入緩沖罐，使緩沖罐內空氣受壓并消耗水擊能量。這種泄壓方法簡單易行，控制水擊的效果也不錯。但是，這種方法必須保證管道中石油進入緩沖罐內阻力要大，以降低罐內壓力升高速度。與此同時，緩沖罐內液體流入管道時卻要迅速、流暢。因此，這種方法的使用受到了限制。 目前常用的泄壓設備有：自動泄壓罐和泄壓閥。自動泄壓罐安裝在管道的各泵站。根本原理就是當泵站的入口壓力高于設定

7、值時，泵入口泄壓閥開啟，將局部油品泄入泄壓閥，使泵站入口壓力降至正常值；當泵站的入口壓力低于設定值時，泵站出口泄壓閥開啟，局部油品流至泵站入口，將泵站入口壓力提升到正常值。當進出站壓力恢復到正常設定值時，泄壓閥自動關閉，從而保證了管道的平安運行。 另外，還有一些小技巧。可在管道中加一段纏繞性軟管， 有利于水擊能量的釋放。如在加油槍后纏繞軟管，雖然加油槍的開關時間很短， 但是水擊卻不嚴重，就是應用這個原理。 2.3 水擊波攔截 根據水擊現象形成的原理，可以直接采取水擊波攔截來消除水擊。具體實施方案就是在發(fā)生水擊的上下游站采取局部停泵的方法制造新的水擊波，利用新的水擊波與原水擊波疊加后相互抵消的原

8、理，使水擊波受到攔截，從而到達消除或減弱水擊的危害。但是，采用這種方法關鍵是要準確判斷水擊，適時向水擊發(fā)生的上下游泵站發(fā)出相關指令，技術性要求較高。往往，在何時并且制造的新水擊波強度如何都關系著這種方法的效果。因此，雖然此種方法理論上可以完全消除水擊，但在實際應用上還是存在著一定誤差。通常，在管道實際運行中，我們是將水擊波攔截技術編入SCADA系統中，依靠其功能自動進行事故識別，對各泵站的主泵等設備直接下發(fā)操作指令，及時消除水擊危害。 2.4其他措施 可以在油庫發(fā)油系統中的每個硬件設備上采取相應措施，力求減緩或消除水擊。例如，為了降低油品流速，進而降低水擊壓力，可以適當增大管道直徑，做到人為控

9、制油品流速。在我國石油庫設計標準中有明確規(guī)定，油品的裝車流量不宜小于30 m3/h，但裝車流速不得大于4.5 m/s，所以一般管道直徑宜在DN80150mm。 為了延緩閥門的啟、關時間，可以選擇合理的管道管徑、管長和管線布置。為了減緩水擊波傳播速度，可以采用彈性模量較小的管材。 另外，針對我國目前技術相對落后、但具有廣闊開展前景的成品油管道順序輸送來說，為了消除或減緩水擊，可以按油品的物理和化學性質相接近的程度來安排輸送順序，減小初始混油段內油品的密度梯度，從而減小油品界面通過離心式輸液泵時的壓力變化。假設密度差較大的兩種油品不可防止同管道輸送，可在二者中間增加隔離液，以到達油品界面通過離心式輸液泵時壓力變化減小的目的。 不管是以上哪種方法，在實際運用過程中均存在著局限性。雖然我們致力于消除水擊，但是不能因為刻意消除水擊，而破壞油庫發(fā)油系統的整體協調運行。 4結語 在實際的應用過程中，不管油庫發(fā)油系統無論是正常運行的，還是因事故發(fā)生引起流量變化，管系內油品的流速均會發(fā)生變化，均有引起水擊的可能。一旦發(fā)生水擊，輕那么使管件松動，管道震動扭曲，重那么損毀管道設備，發(fā)生事故。因此，對油庫發(fā)油系統的水擊要給予足夠的重視。預防為主，防治結合。經常校核系統中發(fā)生直接水擊處的平安程度，并采取適當的措施消除或減緩水擊的發(fā)生。 參考文獻： 【1】 倪昊煜.水擊理論研究.鄭州大學，2004.