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有效控制油库水击现象的相关措施 　　【摘 要】随着国际石油市场的风云变幻，与石油资源相关的石油储运早已得到各国的重视研究，其自动化程度要求越来越高，系统运行要求越来越完善。而油库发油系统作为石油储运的一部分，在我国经历了由集中式发油系统向集散式发油系统改进的历程，在自动化水平、技术、功能和规模等方面都得到了很大提高。而水击现象――作为油库发油系统中始终不可避免的重要难题之一，也在逐步获取更合理的控制措施。在油库发油系统中，通常会发生水击现象， 一旦发生水击现象，将造成严重危害。本文即在简单介绍水击现象的基础上，主要探讨为了控制水击发生所采取的优化关、安装泄压设备以及水击波拦截等相关措施。 　　【关键词】油库发油 水击现象 控制措施 　　1 水击的危害 　　通常，在油库发油系统中，泵送发油或高位罐自流发油时，在出口处的阀门或自动发油突然关闭的情况下，一般会发生水击现象。一旦发生水击现象，将造成严重危害。我们根据公式 、 可以计算出现水击现象时水击波的传播速度和压力变化。发现两项数值波动很大，有时会非常高，完全可以破坏输油管道和管件。并且在水击现象过程中，常常伴随高频率、高强度的震动和噪声。这些噪声会污染工作环境，影响人们的正常工作。同时，在油库发油系统中，如果因主控阀门关闭不当而产生水击，不仅会造成阀门渗漏和后面流量计计量精度下降， 还将影响流量计的使用寿命， 甚至损坏流量计。 　　可见，水击对油库发油系统的影响不容忽视，需要采取一定措施，将水击控制在可承受的限度之内。 　　2 水击的控制 　　经过多年摸索和实践，总结了一些控制水击的相关措施。归纳如下： 　　2.1采取优化的关阀方案 　　目前，油库发油系统的主控阀门有很多种，如球阀门、旋塞阀门、电磁阀门、电动阀门、电液阀门等。每种阀门各有其优缺点及最优适用条件，应谨慎选取。同时，主控阀门的关阀时间、调节规律、摩阻损失、机组特性、水击波速等因素均会对水击有影响。从理论上来讲，延长阀门的关闭和开启时间就可以有效地控制或减弱水击。但是，显然这段时间并非是可以无限延缓的。在20世纪60年代末斯特里特等人创立了“阀门三阶段连续调节法”以延长阀门启关时间；1970年美国普洛普森创立了“规定时间的阀调节”，要求在规定的时间内，完成管道从一种稳态工况向另一种稳态工况过渡，但该过渡时间不能少于水击波在管道内的往返时间，压力则不受限制；1985年美国戈德伯格提出了“阀门脉冲式调节法”，采用多次脉冲式调节，消除了三阶段连续调节法中第一和第三阶段的缓慢动作，使完成控制的时间更短，又称为“快速最优阀调节”；2009年我国赵会军等人提出采用电动球阀在关闭时先快关后慢关，尽量用抛物控制代替线性控制的方案，在控制水击的实践中取得了优质效果。 　　目前，不管采用何种关阀方案，其基本思路均是运用计算机进行数值模拟来分析并控制水击。首先，根据油品和管道的物理条件（密度、体积模量、管材弹性模量、管道厚度等）、选用主控阀门的流量特性及非恒定流运动定律，建立水击时阀门的基本控制方程： 　　式中：V―管道中油品流速，m/s； 　　t―时间，s； 　　―距离，m； 　　―沿程阻力系数， ； 　　P―压力，Pa； 　　D―管道直径，m； 　　―水击波传播速度，m/s； 　　g―重力加速度，m/s?。 　　之后，因为控制方程难解，应用特征线法，将其转化为微分方程： 　　C+： 　　C―： 　　由于管道中油品流速远小于水击波传播速度，因此V可忽略不计。将上述方程简化为： 　　C+： 　　C―： 　　将简化后的常微分方程进行差分（其中 为水击压头高度； ， 为流量， 为管道过水面积）。 　　得到： 　　其中 ， ， ， 。 　　最终，再根据初始条件（选为恒定流）和边界条件（任意时刻水头等于管道进口处的初始水头）求得微分方程的解，得到油库管道的水击特定。 　　根据主控阀门的流量特性和油库管道的水击特性，就可以运用计算机编程进行数值模拟，得出主控阀门在发油结束时的最优关阀方案，进而有效控制水击。 　　2.2安装一定的泄压设备 　　20世纪90年代，曾采用的泄压设备是气压缓冲罐。工作原理是将气压缓冲罐安装在管道的适当位置，罐内充入适量压缩气体。在发生水击时，高压液体进入缓冲罐，使缓冲罐内空气受压并消耗水击能量。这种泄压方法简单易行，控制水击的效果也不错。但是，这种方法必须保证管道中石油进入缓冲罐内阻力要大，以降低罐内压力升高速度。与此同时，缓冲罐内液体流入管道时却要迅速、流畅。因此，这种方法的使用受到了限制。 　　目前常用的泄压设备有：自动泄压罐和泄压阀。自动泄压罐安装在管道的各泵站。基本原理就是当泵站的入口压力高于设定值时，泵入口泄压阀开启，将部分油品泄入泄压阀，使