[发明专利]一种大落差输油管道低洼处水击保护装置及方法

说明书

本发明涉及一种大落差输油管道低洼处水击保护装置及方法，装置由泄压罐体、罐体内一级泄压腔体、二级泄压腔体和三级泄压孔体构成，集高压原油传动泄压、弹性软管膨胀泄压、扩散孔体分段泄压等多种功能为一体，多级泄压消减了大落差输油管道在低洼处产生的巨大动压，防止水击压力波冲击泄压罐体；设计一级泄压腔体，腔体内油压带动活塞运动做功，原油压能转变为活塞动能，实现原油一级泄压；设计二级泄压腔体，腔体内弹性软管膨胀吸收一级泄压后原油的剩余水击能量，实现原油二级泄压；设计三级泄压扩散孔体，分阶段逐步释放原油冲击力，避免对泄压罐体产生冲刷破坏。

技术领域

本发明涉及一种大落差输油管道低洼处水击保护装置及方法，属于原油、成品油长距离管输技术领域。

背景技术

长距离输油管道里程可达数千公里，在经过丘陵、山区等自然屏障时，依大落差地形敷设，导致管内原油流速和压力震荡、低洼处静压过高和动压过大，诱发水击并引起管道和设备振动，严重时造成管道、设备损坏，影响管道安全、平稳运行。

为了消减管输原油在大落差管段低洼处的水击能量，低洼处设置减压站，原油流入站内泄压储罐泄放压力波，避免下游管道系统强烈振动，同时，泄压储罐罐壁和底板承受高压原油的剧烈冲刷，易发生罐壁穿孔和罐底板断裂漏油等事故。

目前，国内外已公开发表的液体输送管道水击保护装置专利主要包括：

1.中国专利CN 101943284B公开了一种针对长输原油管道的水击保护泄压阀，具有高泄放能力、低泄放噪音、结构紧凑的特点，但是流经泄压阀的高压原油进入泄压储罐后，剧烈冲刷罐体，易发生罐壁穿孔等安全事故。

2.美国专利US 6102072发明了一种针对长输液体管道的水击保护止回阀，能够在水击压力波传递至管道设备前快速开关动作，但是该类水击保护阀门仅仅是控制管道与泄压储罐间的流通面积，并没有解决高压液体对泄压储罐的冲击破坏问题。

3.中国专利CN 107850270A提出了一种针对输水管道的水击缓解系统，管道上部开口与压力储罐连通，停泵时将压力储罐内的水向主管道内水流方向高压喷出，延缓管内水的逆流，减缓水击压力波对设备的冲击，然而对于输送原油类危险品的管道，如果采用管道-压力储罐型连接方法和泄压工艺，易发生管道断裂和原油泄漏等安全事故。

4.美国专利US 9353899B2设计了一种针对输水管道的水击识别和防护系统，通过压力储罐释放与水击压力波反方向的压力脉冲，消减水击压力波，该系统中压力储罐位于管道上部，管道上方开口与其连通，管道承受了压力储罐的载重负荷，易发生管道断裂，对于输送原油等危险品的管道，显然输水管道的水击保护工艺流程并不适用。

从以上公开专利检索结果可以看出已有水击保护装置存在的不足主要有：

1.国内外专利针对水击保护阀门的设计重点在于发生水击时提高阀门的开关动作速度，以便在管内液体水击波到达水击保护阀之前全开阀门，高压液体流经水击保护阀门通道进入储罐泄压，并没有解决高压液体对泄压储罐的冲击破坏问题。

2.国内外专利设计的水击保护系统主要针对长距离输水管线，通过释放压力储罐内液体，产生与水击压力波传播方向相反的压力波，消减水击压力，压力储罐通过在管道上部开口与管道连通，管道承受了压力储罐的载重负荷，易发生管道断裂，输水管道的水击保护工艺流程并不适用于输送原油等危险品的管道。因此，目前主要的输油管道水击保护手段仍然是储罐泄压，引起的主要问题是高压原油对泄压储罐的冲刷破坏。

3.现有的水击保护装置不具备多级泄压、小孔泄放、防高压液体冲刷破坏一体化的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大落差输油管道低洼处水击保护装置及方法，从确保低洼处管段和水击保护系统安全、平稳运行的高度出发，进行水击保护装置的结构设计，提出合理的原油泄压方法，在泄压储罐消减管输原油压力时，避免高压原油对罐体的冲刷破坏。