田園

摘 要：管道內(nèi)流體運動狀態(tài)驟變產(chǎn)生的水擊現(xiàn)象會造成壓力管道爆裂，致使海底管道原油泄漏，是海洋石油生產(chǎn)作業(yè)中經(jīng)常面臨的現(xiàn)實問題，通過Joukowsky水擊公式推導(dǎo)計算出非正常工況下產(chǎn)生的水擊壓力，評估海底輸油管道的安全運行風險，最終得出需要在海管入口增加壓力安全閥來釋放水擊產(chǎn)生的高壓，對海洋石油平臺海底管道安全生產(chǎn)具有重要作用。

關(guān)鍵詞：水擊；Joukowsky水擊公式；海底管道；壓力安全閥

海底輸油管道在投運和停運、事故工況停車以及調(diào)節(jié)閥動作失靈誤關(guān)閉等操作過程中， 管道內(nèi)原油的流動速度發(fā)生劇烈的變化，引起管道內(nèi)壓強大幅度的波動，從而產(chǎn)生像錘擊一樣作用在管壁、閥門或者其他管道元器件上交替升降的水擊壓強。發(fā)生水擊現(xiàn)象時產(chǎn)生的水擊壓強急劇升高或者下降，有時可達到管道正常工作壓力的幾十倍之高，處理不當則可能會導(dǎo)致管道系統(tǒng)發(fā)生強烈的振動，管道嚴重變形甚至爆裂。據(jù)統(tǒng)計，在實際生產(chǎn)作業(yè)中，由水擊導(dǎo)致的管道系統(tǒng)損壞及管道破裂事故超過系統(tǒng)總破損率的百分之七十以上。因此，對密閉輸送的原油管道進行水擊壓強計算從而提出合理的解決方案是很有必要的。

1 直接水擊壓強和水擊波速理論計算

1.1 直接水擊壓強

經(jīng)典的Joukowsky水擊公式推導(dǎo)如下：如圖一中取長度為的管段進行研究，兩端有1-1和2-2兩個斷面，設(shè)管道中原來的流體流速為，壓強為，流體的密度為，管道橫斷面積為，關(guān)閉閥門使管路發(fā)生水擊，經(jīng)過時間，水擊波由1-1斷面?zhèn)髦?-2斷面，則管段內(nèi)的流速由減小到，壓強由增大到，壓縮后流體密度變?yōu)?，由于管壁發(fā)生膨脹，橫斷面積增大到，時間段內(nèi)水體動量的變化為

3 海管運行水擊保護措施

通過在海管入口關(guān)斷閥下游設(shè)置壓力安全閥向常壓閉式排放罐泄壓，以減輕發(fā)生水擊時高壓對管道的損傷。

參考文獻：

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