1、之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應用案例，現在介紹長輸管道氮氣水擊泄壓閥工況分析概述

　　水擊是長輸管道運行中常有的一種現象。一面由于局部條件的改變使運行工況發生變化,另一方面輸送油品的變化也會導致管道內水力狀態發生變化。當突然斷電導致停泵,或閥門的快速啟閉等,都會使管道輸送的穩定狀態遭到破壞。在輸油過程中由于壓力的突變,產生的壓力波值超過了管道允許的彈性值及設備的承壓能力時,就會引起輸油管道和設備的損壞,嚴重時出現爆管事故。長輸管道泄壓閥專為流體集輸管線設計的一種安全泄壓裝置,用于防止管道系統由于瞬變流產生的管網異常壓力波動及水擊壓力對管道系統及設備的破壞,該閥可廣泛用于油、氣、化工產品、漿液、水等介質集輸管道系統,作為管線安全保護裝置。氮氣水擊泄壓閥從控制類型上劃分，有氣瓶控制式和電氣體系控制式兩種。介紹了氮氣式水擊泄壓閥的工作原理。針對氮氣式水擊泄壓閥在使用過程中存在的問題,研制了雙控自力式軸流泄壓閥,應用效果良好。雙控自動式軸流泄壓閥不僅克服了氮氣式水擊泄壓閥的諸多缺點,而且安全系數成倍提高,為長輸管道的安全平穩運行提供了保障。
　　氣瓶控制式氮氣水擊泄壓閥屬于主動泄壓閥，其結構型式如下圖所示，其驅動力為高壓氮氣氣源瓶所提供的壓力。不銹鋼閥門并聯安裝在受珍愛管線上，不銹鋼閥門上游一側與受珍愛的管線相連通，下流一側與泄放管線相連。氣瓶控制式氮氣水擊泄壓閥重要由四部分組成，主閥、管線儀表及附件、溫差平抑瓶和氣源瓶。氣源瓶提供的高壓氮氣，通過管線及控制儀表后進入主閥內腔，控制主閥開啟和關閉。溫差平抑瓶通過管線與主閥氣室腔雷同，一樣平常采用深埋或其他保溫措施，以降低溫度轉變對氣室腔內壓力的影響。 氮氣式水擊泄壓閥是專為流體集輸管線設計的一種安全泄壓裝置，用于快速跟蹤管路壓力的變化并動作, 保護輸油管線安全,防止管道系統由于瞬變流產生的管網異常壓力波動及水擊壓力對管道系統及設備的破壞。水擊泄壓閥的保護自成體系，為一自動閥門。氮氣式水擊泄壓閥是專為流體集輸管線設計的一種安全泄壓裝置，用于快速跟蹤管路壓力的變化并動作, 保護輸油管線安全,防止管道系統由于瞬變流產生的管網異常壓力波動及水擊壓力對管道系統及設備的破壞。水擊泄壓閥的保護自成體系，為一自動閥門。
2、長輸管道氮氣水擊泄壓閥工況分析泄壓閥結構及工作原理
　　上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,泄壓閥(圖1)與受保護的管線并聯連接,其上游側與受保護的管線相通,下游側與水擊泄放管道相連。在投入使用前預先向閥門的柱塞腔內充入確定壓力的氮氣,這樣當管線正常輸送時,在內腔設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閉狀態。當管線發生水擊,異常升壓,超過其柱塞內腔所設定的安全控制壓力時,在壓差的作用下柱塞打開,通過柱塞外腔開始泄壓并報警。當水擊壓力衰減到小于設定安全控制壓力時,柱塞與閥座緩慢平穩貼合,恢復關閉狀態,停止泄放,管線恢復正常輸送。
產品廣泛用于原油、成品油、化工產品、水等介質集輸管道系統，作為管線安全保護裝置；尤其適用于輸送黏稠和含泥沙的原油管網系統，并安裝于泵站入口或出口作為低壓保護閥或高壓保護閥，用于保護站場設備或出口管線。
長輸管道氮氣水擊泄壓閥工況分析性能特點：
1. 自動泄壓：管線壓力大于設定壓力后，閥門自動快速泄放管道超壓壓力。
2. 自動關閉：管線壓力降到設定壓力某一值后，閥門自動平穩復位，防止介質浪費。
3. 壓力信號自動判斷和報警功能：氮氣源壓力低至不足以提供穩定氮氣壓力時，或當設定氮氣壓力高于或低于限制壓力時，壓力傳感器將檢測的信號傳給站控系統顯示報警。
4. 溫度平抑功能：設置埋地氮氣罐，保證冬季或夏季氮氣壓力基本恒定，平抑因大氣溫度變化對氮氣設定壓力的影響 。

3、長輸管道氮氣水擊泄壓閥工況分析水力瞬變分析
　　長輸管線泄壓閥一般安裝在下游泵站的入口處(圖2),用以保護上游泵站。可建立以下模型來分析終端閥門瞬時關閉產生水擊泄壓閥入口處的水力瞬變情況。以管道直徑D=100mm,管道長度L=12000m,上游泵站提供壓頭H0=250m,管道出口壓頭H3=30m,管道內介質流動處于紊流區,m=0.125,f=81.35(s/m3 )1.875,水擊波速a=1000m/s的工況條件為例。在管線終端設置閥門在2s內關閉造成水擊,泄壓閥設置于終端閥門上游附近。
　　首行終端閥門關閉水擊計算。畫x - t網格,將管道等分成十二段(N=12),每段長度為Δx=L/N=1000m,時步Δt=Δx/a=1s。終端閥門關閉產生水擊,水擊特征線方程的差分形式可寫為

　　水擊波傳播到泄壓閥,當壓力高于其開啟壓力時,泄壓閥瞬時打開,泄放管路壓力。此時再進行管路下游閥門瞬時開啟的水擊計算,水擊特征線方程同終端閥門關閉的水擊特征線方程。泄壓閥動作的邊界條件為將特征線方程編制程序(圖3、圖4) ,代入題設條件,運行程序計算泄壓閥入口端水力瞬變(圖5)。

4、長輸管道氮氣水擊泄壓閥工況分析瞬變工況測試
　　泄壓閥瞬變工況按圖6所示流程進行測試。多級離心泵由變頻電機驅動, 揚程335m, 流量155m3 /h,電磁流量計量程250m3 /h,精度110級,壓力變送器量程0～5.0MPa,精度等級0.5,輸出標準電流環信號進入計算機,壓力測試點采用環形取壓〔4〕〔5〕。電氣體系控制式結構相比氣瓶控制式更為復雜，造價相對昂貴，必要外接電源，其結構型式如下圖所示。電氣體系控制式氮氣水擊泄壓閥可實現主動切換氮氣瓶，溫差主動修正補償，超壓報警河南人事考試網，氣源低壓報警，一套控制體系可為多臺不銹鋼閥門供氣等功能，適用于管線主動化程度較高，人煙稀疏地區。水擊泄放閥具有許多突出的特性，這些特征使GA水擊泄放閥成為當今世界上性能可靠、功能齊全和實惠的過壓保護裝置。
操作平穩無震動---GA水擊泄放閥具有*的V形開口閥瓣和差動活塞設計，在任何工作壓力下都能給予可靠的關閉推動力，調節性能，運行平穩（不會產生（自身）關閥水錘）。
　　
　　氮氣式水擊泄壓閥主閥是軸流式結構。團體分為三部分：主閥入口與上游管線相連、主閥內腔氣室與氣室管路及控制儀表相連，主閥出口與泄放管路相連。
　　氮氣水擊泄壓閥在正常工作狀況下，如下圖所示：
　　
　　高壓氮氣源通過氣室管路及控制儀表后對水擊閥內腔氣室添補與設定壓力相稱的體系壓力，主閥閥瓣在體系壓力的作用下與密封元件接觸，從而保持關閉狀況。當管道中產生水擊時，上游管線壓力超過不銹鋼閥門設定壓力，閥瓣被推動并向左移動，水擊閥內腔體積變小，如下圖所示：
　　
　　但因為水擊閥內腔體積的轉變相對于溫差平抑瓶的體積微乎其微，故水擊閥內腔會始終保持體系壓力不變。此時主閥開啟，管線中部分介質被敏捷泄放到泄壓罐中，從而消減水擊壓力峰，而起到珍愛管路與設備的作用。隨著水擊泄放閥的開啟，水擊波的能量得到釋放。當管道壓力降至水擊泄壓閥設定值以下，在體系壓力作用下，主閥閥瓣重新與密封元件接觸北京做網站，實現不銹鋼閥門的關閉過程，恢復到正常工作狀況。

長輸管道氮氣水擊泄壓閥工況分析1.多級離心泵　2、10.止回閥　3、7、9.流程閥　4.電動調節閥 5.電磁流量計　6.壓力變送器　8.被測泄壓閥　11.試驗水池
 
長輸管道氮氣水擊泄壓閥工況分析圖6　瞬變工況測試流程
　　設定泄壓閥的控制壓力。通過變頻器調節電機轉速,使關閥壓力略高于泄壓閥在該控制壓力下的泄放壓力,以保證在快速關斷止回閥時能打開泄壓閥。快速關斷止回閥模擬實際運行中的水擊工況,同時啟動計算機數據采集系統。觀察閥門是否及時泄放,計算機自動記錄閥前的壓力變化情況。為了測試不同壓力下泄壓閥水力變化情況, 在0.8 ～2.2MPa之間基本均勻測試8組數據。由于數據太多,關閥以前及關閥穩定后的部分數據不予分析,將測試結果選取四組擬合成曲線(圖7) 。
　　測試結果表明,在不同的控制壓力下,泄壓閥的大響應時間不超過50個采樣間隔,即響應時間不超過110s。止回閥快速關斷產生水擊增壓,當水擊波向上游傳播到泄壓閥,水擊壓力高于泄壓閥開啟壓力時,泄壓閥響應開啟,開始泄放,管道中的水擊增壓被減弱。泄壓閥開啟時產生的減壓波與止回閥關閉產生的增壓波相疊加,造成管道內壓力的波動變化。當壓力降至低于開啟壓力時泄壓閥關閉。由于泄壓閥的開啟壓力高于管道工作壓力,所以泄壓閥關閉后管道內的壓力高于穩定工作壓力。

1.控制壓力0.8MPa　2.控制壓力1.2MPa　3.控制壓力1.8MPa　4.控制壓力2.2MPa
圖7　試驗測試泄壓閥入口端壓力變化曲線
　　通過對長輸管道泄壓閥進行水力瞬變理論分析計算和試驗測試,兩者結果吻合良好。表明泄壓閥能夠在水擊產生時迅速響應,且泄壓效果明顯,能夠有效保護管道及設備不受水擊的破壞。

5、長輸管道氮氣水擊泄壓閥工況分析結語
　　長輸管道泄壓閥作為專門保護流體集輸管線的安全泄壓裝置,對于防止管道系統受水擊壓力的破壞起著重要的作用。通過對長輸管道泄壓閥進行水力分析和水力瞬變試驗,編程計算得出的理論結果與試驗實際測得的結果相符合,這為掌握泄壓閥對管道水力狀態的影響提供了理論和試驗依據,以使其在工程應用中更好的發揮作用,保護管道及設備。與本產品相關論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護