Гидравлический удар

При мгновенном перекрытии потока жидкости в трубопроводе возникает волна давления, которая распространяется со скоростью звука.

Суть гидравлического удара состоит в том, что стационарное течение жидкости в трубопроводе нарушается путем резкого закрытия (или открытия) задвижки, включения (или отключения) насоса и т.д., в результате чего происходит резкое торможение (или ускорение) потока и ударное сжатие ее частиц.

Скорость распространения волн гидравлического удара в нефтепроводах близка к значению 1000м/с, а изменение скорости течения на 1 м/с вызывает изменение давления примерно на 9,0 атм.

Необходимо считаться с разрушительной силой гидравлического удара. В трубопроводах, транспортирующих нефть никогда не устанавливают краны, быстро перекрывающие сечение трубопровода, а наоборот, применяют вентильные задвижки, дающие медленное перекрытие сечения и обеспечивающие безопасную остановку потока жидкости. В ряде случаев на перекачивающих станциях применяют специальные устройства, призванные защищать трубопровод от последствий гидравлического удара. Например, на линиях всасывания НПС устанавливают гасители гидравлического удара на случай, если станция внезапно отключится и давление перед ней начнет повышаться. Принцип действия гасителей гидравлического удара состоит в отводе части жидкости из трубопровода в специальный резервуар для снижения темпа нарастания давления. На линиях нагнетания НПС устанавливают системы автоматического регулирования, одна из задач которых состоит в защите станций от ударных волн давления, распространяющихся вверх по потоку и приходящихся вверх по потоку и приходящих с предыдущего участка.

Волны гидравлического удара, генерируемые в нефтепроводах резкими изменениями скорости потока, могут распространяться на значительные расстояния, постепенно затухая вследствие диссипации механической энергии за счет сил вязкого трения. Наибольшую опасность волны повышенного давления представляют для тех участков трубопровода, где и без того существовало достаточно высокое статическое давление. Такие участки находятся вблизи перекачивающих станций, а также в наиболее низких сечениях трубопровода. При отражении волны гидравлического удара от закрытого сечения трубопровода или отвода ΔР волны удваивается, что еще больше способствует возникновению аварийной ситуации.

Но и волны снижения давления могут вызвать опасные явления. В наиболее высоких сечениях нефтепровода могут возникать парогазовые скопления, которые при возврате к стационарному режиму возникают далеко не сразу. При этом они значительно уменьшают расход перекачки и вызывают повышенную вибрацию трубопровода.