《液体管道瞬变流理论及应用》在总结国内外研究成果的基础上,从生产实际中所涉及的瞬变流问题出发,结合作者多年的研究成果,着重讲述瞬变流的基本理论及其工程应用。主要内容包括瞬变流基本理论、泵及泵站分析、液柱分离和弥合水击、弥合水击数学模型及数值解法、管网系统分析、瞬变流在堵塞检测中的应用、瞬变流在泄漏检测中的应用、长距离输油管道的水力瞬变分析。
《液体管道瞬变流理论及应用》可供流体力学、油气储运工程等相关专业的本科、硕士、博士研究生学习使用,也可供从事液体管道瞬变流工作的科研、教学、设计人员参考。
我国长距离油气输送管道总长度超过了10万千米。近年来,分布在地形复杂、地势起伏较大地区的长输管线工程逐年增多,这种情况在我国西北和西南地区尤为突出,如中缅原油管道、兰成原油管道等。此类工程管线长、地形起伏大,在泵站启停、泵机组调速、各中间站的流程切换或分输站的启停、事故工况停机、调节阀动作失灵及误关闭、管道被打孔盗油、清管器堵塞、冻堵等过程中造成的瞬变流过程会造成水锤危害,严重的会产生液柱分离和弥合水锤。一方面,液柱分离造成的低压可能使管道失稳变形;另一方面,弥合水锤造成的高压可能击破管道,影响管道的安全运行。
本书着眼于液体管道瞬变流分析,结合笔者多年的理论研究成果及丰富的工程实践经验,在原有理论及实践基础上进行完善与拓新,力求反映国内外液体管道瞬变流研究领域的新理论、新方法。在理论方面,本书将瞬变流理论、管网的瞬变流分析、泵及泵站分析进行了更详尽的阐述及完善,增加了对弥合水击数学模型及数值解法方面的分析;在应用方面,本书详细阐述了瞬变流理论在管道泄漏检测、管道堵塞检测以及停输再启动等中的应用。
成都信息工程大学文丹丹编写了第二章及第五章部分内容,中国石油北京油气调控中心杨毅编写了第三章部分内容,中国石油天然气与管道分公司张红兵编写了第八章部分内容,中国石油西南管道公司黄立宇编写了第九章部分内容,西南石油大学研究生朱淑君、冷俊、刘刚、王迪、张璐对本书的编写做出了贡献,在此表示感谢。
本书在编写过程中得到了中央财政支持地方高校发展专项资金“石油与天然气工程国家一级学科”项目和国家安全生产监督管理总局项目“大落差输油管道断流空腔弥合水锤的危害及其防护技术研究”(sichuan-0013-2016AQ)的资助以及西南石油大学石油与天然气工程学院的大力支持,谨致谢忱。
由于编者水平有限,本书在内容选择和编写上难免有不妥之处,敬请读者批评指正。
第一章 绪论
第一节 研究的目的及意义
第二节 研究现状和发展动态
第二章 瞬变流基本理论
第一节 瞬变流分析基本方程
第二节 瞬变流方程的数值解法
第三节 边界条件的建立和求解
第三章 泵及泵站分析
第一节 离心泵及其特性
第二节 泵站分析
第三节 泵站的运行控制
第四节 泵站的水力瞬变
第四章 液柱分离和弥合水锤
第一节 气体释放
第二节 液柱分离和断流空腔
第三节 断流空腔与弥合水锤升压的关系
第四节 完全断流型空腔弥合水锤的形成过程分析
第五节 断流空腔弥合水锤的防护措施
第六节 小结
第五章 断流空腔弥合水锤数学模型及数值解法
第一节 断流空腔弥合水锤数学模型
第二节 断流空腔弥合水锤的数值模拟
第三节 断流空腔弥合水锤工程实例分析
第六章 管网系统分析
第一节 管网的稳态流动分析
第二节 管网的瞬态流动分析
第七章 瞬变流在管道堵塞检测中的应用
第一节 基于瞬态压力信号分析的堵塞检测
第二节 基于小波变换的信号分析方法
第三节 基于小波变换的堵塞点识别技术
第四节 应用实例分析
第八章 瞬变流在泄漏检测中的应用
第一节 基于瞬态模型的泄漏检测方法
第二节 基于瞬态负压波的泄漏检测方法
第九章 长距离输油管道水力瞬变分析
第一节 水力瞬变分析软件介绍
第二节 基于SPS的原油管道停输再启动分析
第三节 基于TLNET的原油管道泄漏量分析
参考文献