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摘 要：介绍了影响乌兰成品油管道输送中压力变化的两个因素及其对管道运行产生的影响。分别对不同油品在乌兰成品油管道新疆段中交替输送时沿线的压力变化规律和管道瞬变流动压力强度做了定性和定量的分析，结合乌兰成品油管道输送过程中的油品的实际参数，提出了人为降低压力变化的控制措施。
关键词：乌兰成品油管道 顺序输送 瞬变压力 控制措施
一、压力变化原因分析及控制措施
1.地形起伏和油品交替输送引起的压力变化及控制措施
乌兰成品油管道内先后出现了3处超过500m 的落差，管道的这一特点会在管道运行过程中产生静压过高、动压过大。管道设计采取的控制措施：①采用变径管，即乌鲁木齐-新堡管径为559mm，新堡-兰州管径为508mm；②局部管段增加壁厚。尽管采取了上述措施但因乌兰成品油管道管道输送工艺采取的是顺序输送，则在正常运行过程中，沿线的压力变化就会频繁、剧烈，并且压力的变化与地形有关。这种水力特点是输送单一油品管道和沿线地形平缓的顺序输送管道所没有的。
2.计算实例
二、人为调整和事故工况引起的瞬变压力变化及控制措施
1.瞬变压力产生原因及危害
在密闭管道输油运行过程中人为调整和事故工况主要体现在引起流量的变化，而流量变化就会引起压力的变化，且流量变化越大，变化时间越短，产生的瞬变压力也越大。归纳乌兰成品油管道因流量突然改变而产生的压力变化有两类：一类是有计划的调整输量或切换流程。对这样的情况可人为地采取措施（如缓开慢关、先开后关）使产生的变化在允许的范围内。另一类是事故引起的流量变化（站场失电、泵机组机械故障造成停运、清管器卡死在管道中、调节阀失灵误关断、干线阀门误关断、管道泄漏），管道流量变化越大，时间越短，产生的瞬变压力波动越剧烈。
2.瞬变压力分析
2.1直接瞬变压力
现对乌兰成品油管道新疆段因瞬变流产生的压力变化做定量分析，根据茹科夫斯基水击理论，可以估算因流速急剧变化引起的直接瞬变压力.在乌兰成品油管道输送汽油时，河西站进站ESD阀门突然关闭，相关参数因阀门瞬间关闭，导致流速变化产生的直接瞬变压力值，在输送柴油时瞬变压力会更大。
2.2管道充裝增加的压力
由于稳态流动时摩阻损失引起的压力迫降的存在，在管道水力瞬变过程中，增压波前峰经过后，管道容积和管内压力还会继续增加即产生管道充装，
当河西站进站ESD阀门突然关闭，阀门上游侧的液体停止流动，产生瞬变增压力，压力波沿管道向上游传播。在压力波沿管道传播过程中，水力坡降的存在，波前峰处的压力与关闭的阀门处压力存在压力差。有压差就会有剩余流动，并造成下游管内压力上升，在的作用下，管壁发生膨胀，液体受到压缩，为流入的液体提供充装容积，并使剩余流动不断减少。考虑摩阻的影响，关闭后阀门上游侧压力的上升可分为两部分：①因突然关闭阀门产生的直接瞬变压力；②因管道充装增加的压力。
压力波的衰减，随着关阀后持续时间的增加，在管道充装作用下，阀门上游侧压力会不断上升，最后达到或接近上游泵站的出站压力。压力波在向上游推进的过程中，所经之处液体仍有剩余流动。随着压力波沿管内传播，所经各点流速变化会小于扰动源处的变化值，并且随压力波传播距离的增加，值会逐渐变小。值小沿线不同管道位置处产生的瞬变压力也会减小。
3.控制措施
为了抑制瞬变流对管道的危害，乌兰成品油管道系统采取了压力调节和压力保护两种方法来保护管道。压力调节的方法主要有变频器调节、进出站选择性保护调节。压力保护的方法主要有高低压压力保护、水击超前保护、高低压泄压保护。
3.1压力开关保护
乌兰成品油管道设有输油主泵机组进口低压、出口高压以及出站高压三种压力保护开关，与主泵机组联锁，当压力达到保护设定值时，保护开关报警，自动停输油主泵对泵机组进行保护。
3.2高低压泄压保护
乌兰成品油管道的进出站均设有泄压系统。当压力高于泄压值时，泄压阀自动开启，将部分油品泄人泄压罐内，降低管道中的压力。
3.3进出站选择性保护调节
乌兰成品油管道进出站选择性保护调节方式分为两种，一种是出站调节阀调节；另一种是变频调节。出站压力调节系统采用出站压力和主泵入口汇管压力调节。在正常情况下，调节系统保证出站压力为设定值，当主泵入口汇管压力低于压力报警设定值时，调节系统自动切换到保护性调节回路，此时以主泵入口汇管压力为被调参数。
3.4水击超前保护
西部成品油管道系统采用停泵和关闭截断的方法进行超前保护，以保护相对薄弱地段的管道。即在某站突然停泵或者干线阀门突然关闭时，由通信系统向调度控制中心传输一个信号，调度控制中心下达水击保护命令，停掉相关站的泵或进出站阀门防止相对薄弱地段的管段超压或高点气化。
3.5人为控制措施
在停电情况下，人为的可采取措施控制瞬变流，一种是降低上游泵站出站压力的设定值，产生一个减压波来抑制向上游传播的增压波；另一种是降低下游泵站出站压力的设定值，向进站方向传播一个增压波来抑制向下游传播的减压波。
对于人为调整和事故工况引起瞬变流的控制，主要依赖于压力调节和压力保护。压力调节主要针对可控瞬变流；而压力保护主要针对不可控瞬变流。除了从程序设计的角度自动控制瞬变流外，调度员可以人为干预和控制瞬变流，能够有效地弥补设计程序和设备自身的缺陷。
关键词：乌兰成品油管道 顺序输送 瞬变压力 控制措施
一、压力变化原因分析及控制措施
1.地形起伏和油品交替输送引起的压力变化及控制措施
乌兰成品油管道内先后出现了3处超过500m 的落差，管道的这一特点会在管道运行过程中产生静压过高、动压过大。管道设计采取的控制措施：①采用变径管，即乌鲁木齐-新堡管径为559mm，新堡-兰州管径为508mm；②局部管段增加壁厚。尽管采取了上述措施但因乌兰成品油管道管道输送工艺采取的是顺序输送，则在正常运行过程中，沿线的压力变化就会频繁、剧烈，并且压力的变化与地形有关。这种水力特点是输送单一油品管道和沿线地形平缓的顺序输送管道所没有的。
2.计算实例
二、人为调整和事故工况引起的瞬变压力变化及控制措施
1.瞬变压力产生原因及危害
在密闭管道输油运行过程中人为调整和事故工况主要体现在引起流量的变化，而流量变化就会引起压力的变化，且流量变化越大，变化时间越短，产生的瞬变压力也越大。归纳乌兰成品油管道因流量突然改变而产生的压力变化有两类：一类是有计划的调整输量或切换流程。对这样的情况可人为地采取措施（如缓开慢关、先开后关）使产生的变化在允许的范围内。另一类是事故引起的流量变化（站场失电、泵机组机械故障造成停运、清管器卡死在管道中、调节阀失灵误关断、干线阀门误关断、管道泄漏），管道流量变化越大，时间越短，产生的瞬变压力波动越剧烈。
2.瞬变压力分析
2.1直接瞬变压力
现对乌兰成品油管道新疆段因瞬变流产生的压力变化做定量分析，根据茹科夫斯基水击理论，可以估算因流速急剧变化引起的直接瞬变压力.在乌兰成品油管道输送汽油时，河西站进站ESD阀门突然关闭，相关参数因阀门瞬间关闭，导致流速变化产生的直接瞬变压力值，在输送柴油时瞬变压力会更大。
2.2管道充裝增加的压力
由于稳态流动时摩阻损失引起的压力迫降的存在，在管道水力瞬变过程中，增压波前峰经过后，管道容积和管内压力还会继续增加即产生管道充装，
当河西站进站ESD阀门突然关闭，阀门上游侧的液体停止流动，产生瞬变增压力，压力波沿管道向上游传播。在压力波沿管道传播过程中，水力坡降的存在，波前峰处的压力与关闭的阀门处压力存在压力差。有压差就会有剩余流动，并造成下游管内压力上升，在的作用下，管壁发生膨胀，液体受到压缩，为流入的液体提供充装容积，并使剩余流动不断减少。考虑摩阻的影响，关闭后阀门上游侧压力的上升可分为两部分：①因突然关闭阀门产生的直接瞬变压力；②因管道充装增加的压力。
压力波的衰减，随着关阀后持续时间的增加，在管道充装作用下，阀门上游侧压力会不断上升，最后达到或接近上游泵站的出站压力。压力波在向上游推进的过程中，所经之处液体仍有剩余流动。随着压力波沿管内传播，所经各点流速变化会小于扰动源处的变化值，并且随压力波传播距离的增加，值会逐渐变小。值小沿线不同管道位置处产生的瞬变压力也会减小。
3.控制措施
为了抑制瞬变流对管道的危害，乌兰成品油管道系统采取了压力调节和压力保护两种方法来保护管道。压力调节的方法主要有变频器调节、进出站选择性保护调节。压力保护的方法主要有高低压压力保护、水击超前保护、高低压泄压保护。
3.1压力开关保护
乌兰成品油管道设有输油主泵机组进口低压、出口高压以及出站高压三种压力保护开关，与主泵机组联锁，当压力达到保护设定值时，保护开关报警，自动停输油主泵对泵机组进行保护。
3.2高低压泄压保护
乌兰成品油管道的进出站均设有泄压系统。当压力高于泄压值时，泄压阀自动开启，将部分油品泄人泄压罐内，降低管道中的压力。
3.3进出站选择性保护调节
乌兰成品油管道进出站选择性保护调节方式分为两种，一种是出站调节阀调节；另一种是变频调节。出站压力调节系统采用出站压力和主泵入口汇管压力调节。在正常情况下，调节系统保证出站压力为设定值，当主泵入口汇管压力低于压力报警设定值时，调节系统自动切换到保护性调节回路，此时以主泵入口汇管压力为被调参数。
3.4水击超前保护
西部成品油管道系统采用停泵和关闭截断的方法进行超前保护，以保护相对薄弱地段的管道。即在某站突然停泵或者干线阀门突然关闭时，由通信系统向调度控制中心传输一个信号，调度控制中心下达水击保护命令，停掉相关站的泵或进出站阀门防止相对薄弱地段的管段超压或高点气化。
3.5人为控制措施
在停电情况下，人为的可采取措施控制瞬变流，一种是降低上游泵站出站压力的设定值，产生一个减压波来抑制向上游传播的增压波；另一种是降低下游泵站出站压力的设定值，向进站方向传播一个增压波来抑制向下游传播的减压波。
对于人为调整和事故工况引起瞬变流的控制，主要依赖于压力调节和压力保护。压力调节主要针对可控瞬变流；而压力保护主要针对不可控瞬变流。除了从程序设计的角度自动控制瞬变流外，调度员可以人为干预和控制瞬变流，能够有效地弥补设计程序和设备自身的缺陷。