1、概述

　　水击是长输管道运行中常有的一种现象。一面由于局部条件的改变使运行工况发生变化,另一方面输送油品的变化也会导致管道内水力状态发生变化。当突然断电导致停泵,或阀门的快速启闭等,都会使管道输送的稳定状态遭到破坏。在输油过程中由于压力的突变,产生的压力波值超过了管道允许的弹性值及设备的承压能力时,就会引起输油管道和设备的损坏,严重时出现爆管事故。长输管道泄压阀专为流体集输管线设计的一种安全泄压装置,用于防止管道系统由于瞬变流产生的管网异常压力波动及水击压力对管道系统及设备的破坏,该阀可广泛用于油、气、化工产品、浆液、水等介质集输管道系统,作为管线安全保护装置。

2、泄压阀结构及工作原理

　　泄压阀(图1)与受保护的管线并联连接,其上游侧与受保护的管线相通,下游侧与水击泄放管道相连。在投入使用前预先向阀门的柱塞腔内充入确定压力的氮气,这样当管线正常输送时,在内腔设定压力作用下柱塞紧密的与主阀座贴合,使泄压阀处于正常关闭状态。当管线发生水击,异常升压,超过其柱塞内腔所设定的安全控制压力时,在压差的作用下柱塞打开,通过柱塞外腔开始泄压并报警。当水击压力衰减到小于设定安全控制压力时,柱塞与阀座缓慢平稳贴合,恢复关闭状态,停止泄放,管线恢复正常输送。

3、水力瞬变分析

　　长输管线泄压阀一般安装在下游泵站的入口处(图2),用以保护上游泵站。可建立以下模型来分析终端阀门瞬时关闭产生水击泄压阀入口处的水力瞬变情况。以管道直径D=100mm,管道长度L=12000m,上游泵站提供压头H₀=250m,管道出口压头H₃=30m,管道内介质流动处于紊流区,m=0.125,f=81.35(s/m³ )^1.875,水击波速a=1000m/s的工况条件为例。在管线终端设置阀门在2s内关闭造成水击,泄压阀设置于终端阀门上游附近。

　　前提完成移动终端用户气动气动阀门闭合水击来计算。画x - t网格,将管等分成十三段(N=12),每段厚度为Δx=L/N=1000m,时步Δt=Δx/a=1s。移动终端用户气动气动阀门闭合会产生水击,水击本质特征线式子的差分主要形式可写为

　　水击波媒体传播到泄压阀,当有工作有压力超过其开起有工作有压力时,泄压阀瞬时拉开,泄放液压聚氨酯保温管有工作有压力。这时再完成液压聚氨酯保温管中上游伐门瞬时开起的水击核算,水击显著特点线方程式式同末端伐门倒闭的水击显著特点线方程式式。泄压阀的动作的边缘状态为

　　将特点线式子建制程度(图3、图4) ,代入题设的条件,操作程度计算方法泄压阀出入口端反击式水轮机瞬变(图5)。