【正文】 作，為水擊分析應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)?？v觀國內(nèi)外水擊分析及發(fā)展?fàn)顩r [2]，具有如下特點(diǎn)： 2 密閉輸油工藝較之開式輸送具有較大的優(yōu)點(diǎn)，但采用密閉輸油工藝必須解決水擊帶來的一系列問題。但當(dāng)時(shí)由于受到工藝技術(shù)水平以及機(jī)械工業(yè)和計(jì)算機(jī)工業(yè)等發(fā)展的限制，其管道輸送方式和輸送水平較低。 管道輸送的發(fā)展與石 油工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。在密閉輸送過程中，一旦某站停電或操作失誤，就會(huì)在管路中產(chǎn)生較強(qiáng)的正負(fù)壓力波，其危害可能使管道超壓爆裂，或因負(fù)壓產(chǎn)生氣阻斷流。任何原因引起的流速突然變化，都將產(chǎn)生水擊 (或是增壓，或是減壓 )。 水擊實(shí)際上是 一種能量轉(zhuǎn)換：在突然減速的情況下，動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓能 (在管路中表現(xiàn)為壓力升高 )。但是，在密閉的管路系統(tǒng)中，往往由于流體速度的突然改變，引起壓力的急劇升降，當(dāng)升降的壓力波波前通過管路時(shí)，產(chǎn)生一種聲音，猶如用錘子敲擊管子，這就是水擊這個(gè)名稱的由來。對(duì)于長距離輸油管道而言，目前存在著旁接油罐開式輸送和密閉輸送兩種方式 [1]。然后，根據(jù)所建立的模型，采用節(jié)點(diǎn)分析法進(jìn)行管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析，采用特征線法進(jìn)行水擊分析，進(jìn)而采用牛頓一拉夫遜法求解穩(wěn)態(tài)和水擊仿真非線性方程組。為保證管道在安全的前提下優(yōu)化運(yùn)行，從設(shè)計(jì)到運(yùn)行管理的每個(gè)環(huán)節(jié)，必須深入全面地掌握管道工況的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)正好可以實(shí)現(xiàn)這一目的。s operation prehensively and indepth. Computer emulation right achieves this purpose. Hereby, to begin with, in this paper we develop the pipe work39。s safe and optimum running， in every tache from designation to management， we must master the rules of unsteadystate flow of pipe39。 II Abstract In pipeline system， water hammer is one sort of unsteady flow problem caused by some reason, which is of great importance. And water hammer brings about some badly hydraulic transient phenomena that can lead to damage of system39。就此，本文首先建立了油品流經(jīng)油管道、泵、調(diào)節(jié)閥、泄壓閥、阻力件等設(shè)備時(shí)的穩(wěn)定流動(dòng)和發(fā)生水擊時(shí)的管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。 I 摘要 在管道系統(tǒng)中，由某些原因引起的不穩(wěn)定流問題十分重要，水擊是其中的一種表現(xiàn)形式，由它而產(chǎn)生的水力瞬變足以嚴(yán)重到造成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或性能上的破壞。為保證管道在安全的前提下優(yōu)化運(yùn)行，從設(shè)計(jì)到運(yùn)行管理的每個(gè)環(huán)節(jié)，必須深入全面地掌握管道工況的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)正好可以實(shí)現(xiàn)這一目的。然后，根據(jù)所建立的模型，采用節(jié)點(diǎn)分析法進(jìn)行管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析，采用特征線法進(jìn)行水擊分析，進(jìn)而采用牛頓 — 拉夫遜法求解穩(wěn)態(tài)和水擊 仿真非線性方程組。s structure or performance. To ensure pipeline39。s operation to management, we must master the rules of unsteadystate flow of pipe39。s mathematic models of the steadystate flow or water hammer when oil flows via devices which include heated pipes, pumps, relievers, resistances, and so on. Besides, according to the models, we analyze the pipe’s steadystate flow by the nodeanalysis method, and transient flow by the characteristics method. We solve the set of nonlinear equations of simulation of steadystate or transient flow through the NewtonRaphson method. III 目錄 摘要 ................................................................................................................................... I Abstract............................................................................................................................. II ...............................................................................................................................1 研究的目的意義 .................................................................................................1 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .................................................................................................1 研究目標(biāo)及內(nèi)容 .................................................................................................3 .......................................................................................4 波速方程 .............................................................................................................4 管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)方程 .............................................................................................4 非管元件基本方程 .............................................................................................6 .............................................................................................12 穩(wěn)定流動(dòng)方程組的建立 ...................................................................................12 NewtonRaphson 法 .........................................................................................15 .............................................................................................16 特征線法 ...........................................................................................................16 瞬變流動(dòng)時(shí)方程組的建立 ...............................................................................20 小結(jié) .................................................................................................................................23 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................24 1 成品油管道水擊危害及預(yù)防措施 李善浩 （浙江海洋學(xué)院 石化學(xué)院，浙江 舟山 314004） [摘要 ] 在管道系統(tǒng)中，由某些原因引起的 不穩(wěn)定流問題十分重要，水擊是其中的一種表現(xiàn)形式，由它而產(chǎn)生的水力瞬變足以嚴(yán)重到造成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或性能上的破壞。就此，本文首先建立了油品流經(jīng)油管道、泵、調(diào)節(jié)閥、泄壓閥、阻力件等設(shè)備時(shí)的穩(wěn)定流動(dòng)和發(fā)生水擊時(shí)的管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。 [關(guān)鍵詞 ] 水擊 ； 數(shù)學(xué)模型 ； 節(jié)點(diǎn)分析法 ； 特征線法 ； 牛頓 拉夫遜法 在原油及成品油的輸送過程中，管道占有極其重要的地位。與開式輸送相比，密閉輸送具有節(jié)能降耗，便于統(tǒng)一調(diào)度管理的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在水擊這名稱的名義擴(kuò)大了，它包括了所有的壓力瞬變過程在內(nèi)。在突然加速的情況下，壓能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能（表現(xiàn)為壓力下降 )。 水擊現(xiàn)象及其危害性是密閉輸送工藝中的一個(gè)重要問題。因此，開展對(duì)密閉輸油管道水擊分析及其應(yīng)用的研究，有利于管道系統(tǒng)的安全保護(hù)，有利于管道系統(tǒng)的調(diào)度管理?，F(xiàn)代管道運(yùn)輸始于十九世紀(jì)中頁，但真正具有現(xiàn)代化規(guī)模的長距離輸油管道則始于第二次世界大戰(zhàn)，此后才得到進(jìn)一步發(fā)展。自從六十年代以來，國內(nèi)外輸油管道得到了迅速發(fā)展，管道設(shè)備向著大型化，管理向著自動(dòng)化方向發(fā)展，并不斷采用新工藝。管道內(nèi)水 擊分析的歷史可以上溯到十九世紀(jì)初期。但是，由于水擊分析的復(fù)雜性和受到當(dāng)時(shí)客觀條件的制約，具體應(yīng)用卻是很有限的。 Streeter、 Wryly的工作第一次應(yīng)用了計(jì)算機(jī)分析復(fù)雜的水擊問題，在工程設(shè)計(jì)中把水擊分析作為正常設(shè)計(jì)程序的起點(diǎn)。就水擊分析的主要方法而言，主要有：分析法，圖解法和數(shù)值法。缺點(diǎn)是線性化非線性項(xiàng)帶來了較大的誤差。 (2)把水擊方程用圖解表示出來。 圖解法對(duì)摩阻在系統(tǒng)中的影響可作適當(dāng)考慮，并能夠處理非常困難的邊界條件。但圖解法 有許多缺點(diǎn)，它要求使用圖解法的人研究大量的做圖方法，這影響了它的適應(yīng)范圍。 數(shù)值法 數(shù)值法又分特征線法、顯式差分法、隱式差分法、有限元法等。它采用直接有限差分法對(duì)水擊基本偏微分方程進(jìn)行積分。 由于采用了有限差分法，為了保證結(jié)果的精確性，模擬分析時(shí)間間隔不宜 取得過大。 目前世界上許多大型石油公司都投入了大量人力物力，研制出了管道水擊分析的設(shè)計(jì)和管理軟件，極大地提高了他們的設(shè)計(jì)和管理水平，并加強(qiáng)了他們?cè)趪H市場上的競爭地位。在其開發(fā)的各類管道仿真軟件中 ，用于輸油管道離線仿真軟件為 TLNET 和 INTERACTⅡ [5]。該軟件已有十多年的使用歷史，由于使用了成熟的數(shù)值求解技術(shù)，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定。