输油管道的水击分析解析PPT精品课件
- 格式:ppt
- 大小:456.00 KB
- 文档页数:16
输输油管道系统水击分析与计算陈鑫!鲁传敬李长俊谢军(上海交通大学)(西南石油学院)(上海交通大学)陈鑫鲁传敬等:输油管道系统水击分析与计算,油气储运,!""!,!#(#!)!$%!&。
摘要水击是输油管道系统中经常出现的一种不稳定流现象。
当管内压力由于水力瞬变而发生急剧变化时,如果某高点未出现因压力低于油品的饱和蒸气压而产生的负压汽化现象,则流动为单相流动,但如果出现负压汽化现象,则处于该点的管段内液体的流动就演变成了气液体两相流动,增大了水击分析的难度。
对管内单相流动和含气泡液体两相流动进行了水击分析,认为分析结果可以真实地反映油品在管内流动的规律,并且可以全面用于模拟和分析管道系统的各种工况,确保管道在安全的前提下优化运行。
主题词输油管道气液两相流水击数学模型分析计算随着输油管道向大型化、连续化和管网化的方向发展,输送过程日益复杂。
而且,在流体输送过程中,水击的发生会使管内某点压力过高或过低,使系统设备或性能遭到破坏。
因此,为了保证管道在安全的前提下优化运行,必须从初期的规划设计到后期的运行管理的每个环节,深入全面地掌握管道工况的动态变化规律,对管道系统进行水击分析及其数值模拟是十分重要的。
一、管道系统数学模型!、管元件模型按’()**(*)和+,-.*的推导,对于薄壁管,波速方程〔#〕可以表达为:!/"#!#(#0"#$%"#0&’"#()*!")(#)式中!———波速,123;"#———油品体积弹性系数,45;!#———油品密度,6721$;$———管道外径,1;%———管材弹性模量,45;"———管壁厚度,1;#———系数,取决于管道约束方式;&’———液体内气相体积(在常压下)的百分含量;(———气体常数;)———油品温度,8;*———管内某处绝对压强,45。
(#)单相流动水击基本方程〔!〕运动方程:+#+#,0#+#-0#!##*#,0’3.9$0%!.+:+:/"(!)连续方程:#!#!!(+#*#,0#*#-)0#+#,/"($)能量方程:;(/));-<*!!!!#;*;-/%:+$:!.<="$!#()<)")(=)式中+———油品流速,123;,———距离,1;-———时间,3;’———重力加速度,123!;$———管道倾角,(0);%———摩阻系数;.———管道内径,1;/———油品热容,>2(67·8);!!""!=",上海市闵行区上海交大建工学院1"##""?#班;电话:("!#)@=A=@&A?。
成品油输送管道水击计算分析以及措施摘要:成品油长输管道启输或运行过程中,各类操作导致发生水击现象,引起管道区部超压、液柱分离等现象。
介绍输油管道水击发生的原因,计算分析华南管道压力异常上涨,验证管道发生水击详细情况。
分析管道水击预防措施,自动泄压、水击超前保护,提出各类工况优化。
关键词:成品油输油管道;水击计算分析;水击防护措施.管道水击产生原因和计算.成品油输送过程中,因流量变化、中间站启停下载、泵切换等情况,会使整个水力系统由一个稳定状态过渡到另一个稳定状态。
油品在管道因原有的流体惯性,在工况变化的过程中,液体流速发生改变引起的压力瞬变的过程中,进行能量转换,由原有的动能转变为压能,这就称为水击。
根据茹科夫斯基公式,由于液流速度的瞬时变化所引起的水击压力变化为P=ρa(v0-v),式中ρ为液体密度,kg/m³;a为水击波在该管道中的传播速度,m/s;v0—正常输油时液体流速,m/s;v—突然改变后的液体流速,m/s;管道流速计算公式为v=,式中Q为管道内瞬时流量m³/s;R为管道内径 m。
压力波在管道传播速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性,其关系为a=,式中E为管材弹性模量,Pa;D为管道内径,m;δ为管壁厚度,m;K为液体的体积弹性系数,Pa;对于一般的钢质管道,压力波在油品中的传播速度大约为1000~1200m/s。
二、成品油输送管道水击分析.管道不满流产生水击现象分析.输油管道启输时,管内油品由静态转变成动态,输油泵启动时,可作为油品状态变化瞬间。
当管道满流的情况下,管内油品因流体惯性,输油泵对油品进行均匀做功,此时油品流速变化小且管道内各处流速相等。
若管道内存有气体,当输油泵对油品做功时,因输油泵出口的气体惯性小,经由输油泵输出的油品速度提升快,同时对管内气体进行压缩,导致管道内油品流速不一致且不可控。
此时管道内油品部分流速快,部分流速慢,当流速不一的油品接触后,两股油品流速发生变化,引起压力瞬变,从而产生水击。
输油管道的水击分析及保护摘要:为了消除发油时管道内的水击现象,本文主要分析原输油管道的水击现象产生原因,产生的基本原理和危害。
对水击分析现象下,结合其水击的特点,通过公式的理论验证,提出相应的水击预防保护措施,以加强输油管道的运用。
关键词:输油管道;水击分析;危害;防护作用;随着各行各业的兴起对液油的需求量增加,因此输油管道系统的应用要求也越来越高,长距离输油管道就显得更加便利了,其主要还是因为输油管道相对于其他输送方式铁路、公路的输油方式相比,管道输油具有运量大、密闭性好、成本低和安全系数高等特点优势,所以输油管道俨然成为石油的主要输送工具之一,未来依旧具有相当大的发展潜力。
目前输油管道主要面临的是管道保护和使用安全上的问题较为重要,本文着重陈述输油管道在长距离输送的管道中液油流速发生急剧变化所引起的压强大幅度波动的现象,管道系统中闸门急剧启闭,使得液体发生流速发生巨大的变化,所产生的水击问题。
从中分析水击产生的危害和采用预防措施,以防止不良事件的发生。
输油管道发展状况管道输送的发展与我国当前的工业的发展有着密不可分的关系,输油管道最早的原油管道是克拉玛依—独山子原油管道,在上个世纪50年代末建成投入使用,是我们工业发展进步的标准。
其次我国在输油管道中也有较大的突破,包括距离上,干线长1858公里,管径813毫米,该管道起于乌鲁木齐王家沟首站,止于兰州末站。
还有其管径上也有重大突破,在日照-仪征原油管道的管径可达到914毫米,设计压力8.5MPa。
从中可以充分说明了输油管道在未来发展的潜力越来越大。
输油管道水击分析水击产生的原因输油管道中的水击,是指液体流速改变引起的压力瞬变,这一变化过程实际是能量之间的转换。
无论哪种原因而引起流速的变化,增压或是减压都将会产生水击,在流速的突然下降所产生的水击对输油管道具有特别大的危险。
这种压强的变换交替,会出现极大的升降值,如果处理不当将导致管道系统发生强烈的振动,受到压强过大的影响而导致管道严重变形甚至爆裂。
输油管道的水击分析水击是指液体在管道中快速流动时产生的压力冲击现象。
对于输油管道来说,水击是一个非常重要的问题,因为水击会对管道造成巨大的冲击力,导致管道破裂甚至爆炸,造成严重的安全事故。
因此,对输油管道的水击进行分析和控制是非常必要的。
首先,我们来了解一下水击的原理。
当液体在管道中由于其中一种原因突然停止或改变流动方向时,会导致液体产生冲击波,产生高压区和低压区。
高压区的压力将超过管道的承受力,导致管道破裂。
而低压区的压力则会引起液体的回流和大规模振荡,进一步加剧了水击的破坏力。
水击的产生有多种原因,例如阀门关闭过快、泵机组启停突然、管道泄漏堵塞等。
在输油管道系统中,特别是在泵站、阀室等地方,水击的危险性更大。
因此,对于这些关键的控制节点,应当采取合适的措施来防止水击的发生。
为了分析输油管道的水击现象,通常使用一维流动理论。
该理论假设流体是均匀、定常、不可压缩的,可以采用质量守恒方程和动量守恒方程来描述流动的分布和变化。
在考虑水击问题时,还需要引入一个补偿容器来缓冲液体流动的压力冲击。
补偿容器的作用是通过改变管道系统的远端和近端的液体压力来达到缓冲和稳定液体流动的目的。
补偿容器通常设计为一个封闭的容器,容器中充满了空气或惰性气体。
当液体流速改变时,补偿容器可以通过改变内部气体的体积来平衡液体流动产生的压力冲击。
此外,在设计输油管道系统时,还应注意以下几点来控制水击的发生:1.合理选择管道的材质和尺寸,以保证其足够强度和刚度,能够承受流体的压力冲击。
2.采用合适的阀门和泵机组,以控制流速的变化,避免突然开关或启停造成的压力冲击。
3.在关键节点设置减压阀、隔离阀等,可以分散和缓解水击冲击,降低其对管道系统的影响。
4.定期检查和维护管道系统,及时处理泄漏和堵塞问题,避免因此引起的水击现象。
在实际操作中,水击的分析和控制通常需要使用专业软件进行模拟和计算。
这些软件可以根据管道系统的实际参数和操作条件,模拟液体的流动和压力分布,帮助预测和评估水击的风险,并提供相应的管控措施。
油田管道中的水击现象摘要:液体输送过程中,当稳定状态受到破坏,压力发生瞬变时,会发生水击现象、多泵站长距离的密闭输油管道和高低压注水管道中都有可能发生水击现象。
发生水击的物理原因是液体具有惯性和粘性,其特征是流速和压强发生急剧变化。
根据水击现象的诱发因素,提出了具体的水击的预防措施,即压强自动保护、压强自动调节和液流泄放。
关键词:管道井筒水击破坏原因分析措施一、常见输液管道中的水击现象(1)目前埕岛油田输液管网现状它的主要优点就是:(1)易于外输管理;(2)对设备的要求降低;(3)对一些突发事件能赢取时间。
当然缺点也是非常明显:(1)在外输过程中油温降的比较快;(2)中间环节加多,需要管理人员增加,加大了成本;(3)中间环节多,容易引起一些设备的故障;(4)需要人员对平稳外输进行闸门及时调节,保持大罐液位等。
(2)多泵站长距离的密闭输油管道“从泵到泵”的输送是长输油管线中全线统一的密闭输送系统,即除首末两站外,中间各站的油罐都取消,由泵出口直接泵入下一泵站的入口,是一种较先进的长距离输油方式。
这种输油方式可以减少原油的热耗散,充分利用原油从泵站到下一泵站的剩余能量,可节省大量能源。
现在我们在长距离输油时已采用从泵站到泵站的密闭输油工艺。
目前,海上中心平台“从罐到泵”的外输方式,而且为保证平稳外输、和注水平稳,给离心式外输泵、注水泵加装合适的变频装置。
这样即能保证原油外输、注水平稳,又起到了设备保护和节能的效果。
(3)长距离顺序输送管道顺序输送是指在同一条管道内按一定的顺序连续输送几种油品。
由于管道内存在几种物理性质不同的油品,从而引起管道的水力工况变化比较复杂,特别是当两种不同的油品界面通过离心式输油泵时,会引起泵的运行控制条件发生变化,给管路的安全带来影响。
油品交替完成之后,输油泵又回到正常工作点。
这表明,当输送物质交替时间很短时,输油泵的工作点会大大偏离额定工作点,这种偏离对输油泵的正常工作影响很大,容易引起泵的汽蚀、泵机组的过载和因流量低于允许最小工作流量而停机。