宁子涵
中国人民解放军93263部队 121000
【摘要】：随着我国社会经济不断发展，各界人士对埋地输油管道不同泄漏特征分析十分重视。在信息化时代背景下，目前我国很多管道运行时间超过10年，部分管道甚至超过20年，已经逐渐接近设计使用年限，这部分管道已进入泄露事故高发地段。受到人为因素、自然因素等方面影响，输油管道出现大面积腐蚀、点群等现象，长时间的腐蚀导致输油管道的壁纸变得十分稀薄，从而导致运输风险增加，一旦到达管道承受极限，会出现管道破裂、失效等现象。从我国管道泄漏情况来看，主要造成管道事故原因由腐蚀失效、材料失效、机械损伤三种组成，这三种互相影响，任何一种原因都会引发重大的安全事故，给社会经济在成严重影响。针对埋地输油管道不同泄漏问题，以下采用Flent数值计算软件对管道的直管、三通管及90度弯管的泄露速度进行模拟及数字技术。
【关键词】：输油管道；泄漏速度；直管；三通管；90度弯管
一、前言
输油管道运输是我国目前为止能源工作不可获取的部分，是建设社会经济的关键点，是运输石油的重要途径。从这里不难看出，输油管理泄漏事故防范工作涉及范围较广，对社会稳定起到重要作用，一旦发生泄漏事故，其所在的城市、地区等会造成爆炸，给人们的财产、生命造成严重损害。在信息化时代背景下，人们生活质量得到提高，更注重于安全和环境保护政府相关部门。要肩负起防范输油管道保护工作，大力宣传《石油天然气管道保护法》，提高广大人民对输油管道的保护意识，为输油管道营造良好的保护环境，确保输油管道工作顺利实施。现阶段针对管道泄漏的计算方式，通常都是对天然气的泄漏方式，对埋地输油管道和泄漏速度计算较少，因此，以下是对埋地输油管道的泄漏速度计算和类型进行分析，从而为管道泄漏防范提供有力支持。
二、小孔泄露模型
小孔泄露模型是以埋地输油管道和架空管线的泄露速度为基础，提出相应的观念和假设，并结合输油管道实际情况进行分析。
小孔泄露过程方程式：∫ dp/ρ+Δ(u 2 /2α)+gΔ Z + F =- W s /m
公式中字母代表的含义： p——流体压力， Pa；
ρ——流体密度， kg/m 3 ；
u——平均流速， m/s；
α——修正系数(层流0.5， 湍流1.0)；
gΔ Z——流体位能变化， J/kg；
F——摩擦损失， J/kg；
m——流体质量， kg；
W S ——流体对外做的轴功， J/kg。该项在管道泄露过程中的影响可以忽略不计。
因此当管道内液体不可压缩公式应该如下：∫ dp/ρ= Δp/ρ
管道泄露因素动能则为：Δ(u 2 /2α)=-Δp/ρ-F-gΔ Z
假如将油管内的因素初始速度定义为0时，摩擦损失F的计算公式侧为：F=C1(-Δp/ρ-gΔ Z)
公式当中的C1——摩擦损失值所占总能力比例，一般在零到1之间。
因此公式1则可以改为:-Δp/ρ-F-gΔ Z=C2(-Δp/ρ-gΔ Z)
其中C2=C1+1
将C0=C2 根号a带入公式5当中，就能够提高管道泄漏的速度和泄漏量的计算公式：
V=C0根号2（Δp/p+gΔ Z） Q=pva=apc根号2（Δp/p+gΔ Z）
其中公式中：v——泄漏速度 m/s；
A——泄漏范围 m 2 ；
Q——泄漏总量 kg/s。
（二）、模型验证
假设整个输油管道长度为10米，直径为200厘米，忽略油管厚度带来的影响，从而提高液体流动的稳定性：设置20厘米的泄漏孔。以输出媒介为基础，密度 ρ =760kg/m 3，运动粘度为4× 10-6 m 2 /s，输送承担压力为p=1.5MPa，输送是温度为 T =50 ℃，通过重力加速为速度用U表示，u=1.5 m/s。油管出口部分和泄漏口部分通常采用OUTFLOW、并且对泄漏孔网格进行加密（数据如图1所示）[1]。
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由图一可以看出，在泄漏就的液体流动速度为6.4m/s，但通过公式V=C0根号2（Δp/p+gΔ Z）的液体流动速度为6.7m/s。两者的误差在4.49%左右，从而满足工程需求[2]。
三、讨论和结果
（一）、泄漏类型分类
当泄漏孔直径为14到190厘米时，其中数据参与和模型验证相同，通过构建不同泄漏孔径下的直管泄漏模型，发现泄漏孔的直径分为是174厘米和20厘米，其流速分布如图2所示。
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根据研究发现，当泄漏孔的直径为20厘米时，孔的直径比为 d / D =20/200=10%<20%，就可以确定为小孔泄漏[3]。当入口速度流动为1.5 m/s时，泄漏孔流动的速度会下降，后端的流动速度最小；当泄漏孔前部分存在较大流速梯度层是，泄漏孔出的流动速度最大，甚至可以达到6.4m/s。因此，从以上不难看出，其流动层次和范围与泄漏孔的直接由较大联系[4]。
（二）、直管泄漏速率计算
通过泄漏孔直径都会采用180、100、10厘米三种类型，输油管道内液体的流动速度通常为1.2到1.6m/s，考虑到不同泄漏类型拥有的泄漏速率不同（如图3所示）。
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从图3可以看出，不同油管泄漏类型的速度个流动速度有很大关系，并且根据以上公式的斜率，也再次验证两者之间的联系。当泄漏孔之间和管道之间逐渐降低时，泄漏速度会呈上升趋势，并且小孔泄漏的速度变化最为明显。当泄漏类型逐渐从小孔泄漏转变到断裂泄漏时，泄漏直接会明显增大，泄漏速度会减少，并和管道内的流速将近[5]。
四、总结
综上所示，由于我国社会经济不断强大，城市人口密度逐渐增大，但埋地输油管理长时间处于土壤环境当中，生存环境极其恶劣，一旦管道被腐蚀发生穿孔等现象，会直接导致输油管泄漏从而引发爆炸等现象，情况十分严重。以上从不同泄漏类型直观泄漏的泄漏速度和流体速度之间的关系进行研究，当小孔泄漏速度最大时，发现其泄漏速度和管道液体流动速度相近，从而为保护我国地埋油管道保护提供有力支持。
参考文献:
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[2] 黄淳鑫,郭勇,刘健,等. 高速铁路影响下的输油管道交流干扰分析与防护研究[J]. 石油和化工设备,2021,24(5):87-90.
[3] 张春元. 多年冻土区输油管道周围融化圈发展过程的数值模拟计算方法[J]. 油气田地面工程,2020,39(11):18-21.
[4] 熊俊楠,曹依帆,孙铭,等. 基于GIS和熵权法的滑坡作用下的长输油气管道易损性评价[J]. 山地学报,2020,38(5):717-725.
[5] 刘少柱,刘志刚,李景昌,等. 从"有"到"优"的应急预案——中国石油天然气股份有限公司管道分公司预案优化[J]. 劳动保护,2020(2):38-40.