1、概述

　　水擊是長(zhǎng)輸管道運(yùn)行中常有的一種現(xiàn)象。一面由于局部條件的改變使運(yùn)行工況發(fā)生變化,另一方面輸送油品的變化也會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)水力狀態(tài)發(fā)生變化。當(dāng)突然斷電導(dǎo)致停泵,或閥門的快速啟閉等,都會(huì)使管道輸送的穩(wěn)定狀態(tài)遭到破壞。在輸油過(guò)程中由于壓力的突變,產(chǎn)生的壓力波值超過(guò)了管道允許的彈性值及設(shè)備的承壓能力時(shí),就會(huì)引起輸油管道和設(shè)備的損壞,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)爆管事故。長(zhǎng)輸管道泄壓閥專為流體集輸管線設(shè)計(jì)的一種安全泄壓裝置,用于防止管道系統(tǒng)由于瞬變流產(chǎn)生的管網(wǎng)異常壓力波動(dòng)及水擊壓力對(duì)管道系統(tǒng)及設(shè)備的破壞,該閥可廣泛用于油、氣、化工產(chǎn)品、漿液、水等介質(zhì)集輸管道系統(tǒng),作為管線安全保護(hù)裝置。

2、泄壓閥結(jié)構(gòu)及工作原理

　　泄壓閥(圖1)與受保護(hù)的管線并聯(lián)連接,其上游側(cè)與受保護(hù)的管線相通,下游側(cè)與水擊泄放管道相連。在投入使用前預(yù)先向閥門的柱塞腔內(nèi)充入確定壓力的氮?dú)?這樣當(dāng)管線正常輸送時(shí),在內(nèi)腔設(shè)定壓力作用下柱塞緊密的與主閥座貼合,使泄壓閥處于正常關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)管線發(fā)生水擊,異常升壓,超過(guò)其柱塞內(nèi)腔所設(shè)定的安全控制壓力時(shí),在壓差的作用下柱塞打開(kāi),通過(guò)柱塞外腔開(kāi)始泄壓并報(bào)警。當(dāng)水擊壓力衰減到小于設(shè)定安全控制壓力時(shí),柱塞與閥座緩慢平穩(wěn)貼合,恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài),停止泄放,管線恢復(fù)正常輸送。

3、水力瞬變分析

　　長(zhǎng)輸管線泄壓閥一般安裝在下游泵站的入口處(圖2),用以保護(hù)上游泵站�？山�立以下模型來(lái)分析終端閥門瞬時(shí)關(guān)閉產(chǎn)生水擊泄壓閥入口處的水力瞬變情況。以管道直徑D=100mm,管道長(zhǎng)度L=12000m,上游泵站提供壓頭H₀=250m,管道出口壓頭H₃=30m,管道內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)處于紊流區(qū),m=0.125,f=81.35(s/m³ )^1.875,水擊波速a=1000m/s的工況條件為例。在管線終端設(shè)置閥門在2s內(nèi)關(guān)閉造成水擊,泄壓閥設(shè)置于終端閥門上游附近。

　　首先進(jìn)行終端閥門關(guān)閉水擊計(jì)算。畫x - t網(wǎng)格,將管道等分成十二段(N=12),每段長(zhǎng)度為Δx=L/N=1000m,時(shí)步Δt=Δx/a=1s。終端閥門關(guān)閉產(chǎn)生水擊,水擊特征線方程的差分形式可寫為

　　水擊波傳播到泄壓閥,當(dāng)壓力高于其開(kāi)啟壓力時(shí),泄壓閥瞬時(shí)打開(kāi),泄放管路壓力。此時(shí)再進(jìn)行管路下游閥門瞬時(shí)開(kāi)啟的水擊計(jì)算,水擊特征線方程同終端閥門關(guān)閉的水擊特征線方程。泄壓閥動(dòng)作的邊界條件為

　　將特征線方程編制程序(圖3、圖4) ,代入題設(shè)條件,運(yùn)行程序計(jì)算泄壓閥入口端水力瞬變(圖5)。