Волны повышенного давления
Волны повышенного давления, в том числе гидравлический удар, могут возникать при пуске или аварийном отключении перекачивающих станций, при нештатном срабатывании запорной арматуры, закупорке трубопровода очистными устройствами и т. д. Для защиты нефтепроводов от волн повышенного давления используют различные устройства: регуляторы давления, перепускные устройства, предохранительные клапаны, воздушные колпаки, системы сглаживания волн давления и т. п.
Принцип действия многих устройств для защиты нефтепроводов от волн повышенного давления сходен с принципом действия предохранительного клапана известной в домашнем хозяйстве кастрюли-скороварки. Этот принцип состоит в том, что необходимо отвести (сбросить) часть жидкости в какую-либо специальную емкость, как только давление в трубопроводе превысит максимально допустимое значение.
На рисунке показана одна из простейших конструкций предохранительного клапана пружинного типа (аббревиатура «КП»), устанавливаемого на коммуникациях резервуарных парков НПС, и дана принципиальная схема его действия. Если давление в сечении нефтепровода, в котором установлен клапан, не превышает допустимое значение, отвод к резервуару для частичного отвода нефти перекрыт поршнем. Однако, как только давление в нефтепроводе превысит максимально допустимое значение, пружина клапана сожмется, и диск поршня откроет путь нефти из трубопровода в резервуар. Из-за частичного сброса нефти давление в трубопроводе перестанет увеличиваться и так будет до тех пор, пока оно не уменьшится до допустимых значений.
Более сложное предохранительное устройство представляет собой система сглаживания волн давления, сокращенно ССВД, которая устанавливается перед перекачивающей станцией для того, чтобы защитить участок нефтепровода, лежащий выше станции (по течению), от волн повышенного давления. Такие волны могут возникать, например, при внеплановом отключении станции. Насосы станции останавливаются, скорость потока нефти уменьшается, давление в линии всасывания НПС быстро увеличивается. Это увеличение в виде волны давления начинает распространяться в трубопроводе по направлению к предыдущей станции, что может привести либо к аварийному отключению этой станции, либо даже к разрыву трубы.
В отличие от предохранительных клапанов ССВД реагируют не столько на абсолютную величину превышения давления над предельно допустимым значением, сколько на скорость увеличения давления. Реакция системы на скорость увеличения давления достигается путем включения в гидравлическую схему ССВД газового аккумулятора дроссельным устройством, регулирующим подачу разделительной жидкости из емкости в газовый аккумулятор и, следовательно, скорость сжатия находящегося в нем газа.
В качестве альтернативы ССВД используют насосные агрегаты с регулируемым числом оборотов. Убавляя число оборотов рабочего колеса, снижают давление нагнетания и, как следствие, уменьшают рост давления в линии всасывания перекачивающей станции.