市政供水進(jìn)排氣閥設(shè)置

之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應(yīng)用案例，現(xiàn)在介紹市政供水進(jìn)排氣閥設(shè)置進(jìn)排氣閥在南水北調(diào)長(zhǎng)距離管道供水系統(tǒng)中,在充水時(shí)排氣、維修時(shí)向管內(nèi)補(bǔ)氣,正常供水時(shí)排出微量氣體.以棗莊市南水北調(diào)續(xù)建配套工程西線(xiàn)工程管道中進(jìn)排氣閥的設(shè)置以及試運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題為例,其進(jìn)排氣閥發(fā)揮了重要作用,說(shuō)明了合理設(shè)置進(jìn)排氣閥的重要性. 一般來(lái)說(shuō)，在管道點(diǎn)上放置大孔“出氣和進(jìn)氣”閥，這些位置在管道運(yùn)行期間通常是空氣收集點(diǎn)，因此在那里也應(yīng)該設(shè)置一個(gè)小孔“排氣”閥。在可能產(chǎn)生負(fù)壓的地方也要設(shè)置大孔徑“出氣和進(jìn)氣”閥，比如管道陡峭下坡的高點(diǎn)，在這里還需要進(jìn)行壓力瞬變的分析計(jì)算。在水力坡度線(xiàn)HGL（Hydraulic Grade Line）附近設(shè)置這些空氣閥時(shí)需要十分小心，管道壓力的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致HGL附近的水位接近這些空氣閥的高度，引起這些閥門(mén)迅速、猛烈地打開(kāi)和關(guān)閉。如果這些位置需要安裝空氣閥時(shí)則應(yīng)考慮這種情況，將這些條件考慮到大孔徑“出氣和進(jìn)氣”閥的設(shè)計(jì)中，或者在大孔徑“出氣和進(jìn)氣”閥下面增加一個(gè)中心導(dǎo)向止回閥，包括重力通風(fēng)口。大孔徑“出氣和進(jìn)氣”閥的另一個(gè)候選位置是管道隔離閥的一側(cè)。

小孔“排氣”閥應(yīng)位于高點(diǎn)，并且平坦長(zhǎng)坡上規(guī)定間隔不超過(guò)500m長(zhǎng)，因?yàn)檫@些位置隨時(shí)都處在欠壓狀態(tài)，在這里安裝一個(gè)單體小孔閥就足夠了（如果高度上升很?。?。但是大多數(shù)小孔閥位置將與大孔徑“排氣和進(jìn)氣”閥重合，因此下面提出的方法假設(shè)需要首先確定空氣閥的位置和尺寸。在直徑較大的原水主管中留有許多可進(jìn)入管道的人孔，必須認(rèn)識(shí)到這些豎向人孔是一個(gè)空氣收集器，所以空氣閥應(yīng)該被安裝在頂部，或者管道上每個(gè)人孔的頂部都設(shè)置這個(gè)空氣閥。 


步驟1：市政供水進(jìn)排氣閥設(shè)置確定主空氣閥的出氣量 
是將管道的充水大流速限制在0.25 m/s，先計(jì)算出管道的橫截面積，然后查詢(xún)空氣閥廠(chǎng)家的產(chǎn)品目錄，查找通常標(biāo)有“出氣和進(jìn)氣閥性能”的圖表，然后用管道橫截面積計(jì)算出每秒標(biāo)準(zhǔn)立方體積中填充期間需要排空的空氣體積，并在廠(chǎng)家圖表上以14kPa壓差查看流出量，以14kPa壓力限制通過(guò)閥門(mén)的空氣流速，是為了減小對(duì)管道中空氣的壓縮以及意外壓力瞬變的影響，選擇接近空氣流速和14kPa壓差交點(diǎn)的空氣閥尺寸。因?yàn)檫@是基于通過(guò)圓形孔的空氣的速度，所以從一個(gè)廠(chǎng)家的圖表中選出的尺寸與另一廠(chǎng)家的圖表沒(méi)有區(qū)別。實(shí)際校驗(yàn)所選擇的空氣閥尺寸是主管道直徑的1/12。（例如，DN1200管道選用DN100的空氣閥）。

如果管道是泵系統(tǒng)的一部分，當(dāng)泵關(guān)閉時(shí)，管道內(nèi)的這部分水會(huì)重力流排放，泵起動(dòng)時(shí)要替換的空氣體積可能比初始充水時(shí)要大。在這種情況下，需以每秒立方體積的泵流量，檢查這個(gè)未充滿(mǎn)區(qū)域排氣閥參數(shù)。（同樣的方法可用于確定泵站空氣閥的尺寸。） 


步驟2：市政供水進(jìn)排氣閥設(shè)置檢查主閥進(jìn)氣尺寸 
上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥當(dāng)管道內(nèi)的水排放時(shí)，管道必須進(jìn)氣以替換排水空間。這種排水通常是卸壓閥打開(kāi)，或者是其它規(guī)范中包括的管道意外破裂的情況，在地震活躍的地區(qū)，管道突然斷裂的情況應(yīng)該包含在現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)范中。在大多數(shù)情況下，檢查出水一側(cè)的空氣閥是否有能力在重力流下進(jìn)氣，可以用下公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的近似計(jì)算：

其中：   C =謝才系數(shù)，（鐵管110，混凝土管120，鋼管130，PVC管190）
Q =出水流量=進(jìn)氣流量，m3/h
S =相鄰管段的坡度
說(shuō)明：在謝才，海澄威廉和達(dá)西公式中，S是指水力坡度線(xiàn)的坡度，而不是管道坡度。對(duì)于斜率較大的坡度，水力坡度線(xiàn)和管道坡度差別很大，在重力流進(jìn)氣流量圖表中，S大值為1（45o）。
D =管道排氣閥內(nèi)徑，mm 
用流量Q來(lái)檢查步驟1中的空氣閥尺寸。為了讓空氣進(jìn)入管道，進(jìn)氣速度受到空氣聲速的限制，而且隨壓力和溫度的變化而變化，大壓力值約為48 kPa（0.5kgf/cm2）。簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)起見(jiàn)，請(qǐng)查看制造廠(chǎng)家的圖表，以35 kPa的壓差對(duì)應(yīng)進(jìn)氣量，如果數(shù)值大于步驟1中選用的空氣閥，請(qǐng)考慮減小出水口的尺寸。如果管道穿過(guò)河流發(fā)生故障，或者可以被重力排入蓄水池，或者穿過(guò)活動(dòng)斷裂帶潛在地發(fā)生剪切破壞，則應(yīng)考慮使用上述等式中的管徑D來(lái)確定真空釋放的旁路空氣閥。在這種情況下，如果的空氣閥尺寸大于200mm或甚至250mm，請(qǐng)使用多個(gè)空氣閥，以避免定制非標(biāo)（即使已編目）空氣閥。多個(gè)空氣閥的替代方案是使用其它導(dǎo)向止回閥定向進(jìn)氣，在這種情況下，這種閥只有一個(gè)功能，只進(jìn)氣不排氣。 


步驟3：市政供水進(jìn)排氣閥設(shè)置排氣閥尺寸

夾帶在水中的空氣會(huì)隨著壓力的降低和溫度的升高而從溶液中排出，解決每個(gè)問(wèn)題不能省錢(qián)，小孔排氣閥尺寸是壓力下管道空氣排出的關(guān)鍵，而不是主閥體的尺寸，孔徑尺寸是壓力釋放空氣體積的基礎(chǔ)，確定這一點(diǎn)有兩種簡(jiǎn)單的方法。
種方法是預(yù)設(shè)在高點(diǎn)排出的空氣量是管道中水量的2%，這種方法沒(méi)有考慮閥之間的間距或閥之間的壓力差。通過(guò)管道截面積乘以流速來(lái)確定每分鐘內(nèi)流動(dòng)的水量，其中的2%可以被認(rèn)為是設(shè)計(jì)排氣量。
第二種方法需要花一些時(shí)間，假設(shè)沿整個(gè)管道長(zhǎng)度上溫度升高，以此確定從液體中排出的空氣量，甚至可以在每個(gè)排氣閥位置確定該值，一個(gè)普遍的假設(shè)是每公里溫度上升0.35oC。該方法需要對(duì)壓力溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行外推，有時(shí)結(jié)果可能不比上述2%假設(shè)更準(zhǔn)確。如果您有足夠的設(shè)計(jì)時(shí)間可以繼續(xù)計(jì)算。 
使用同類(lèi)空氣閥廠(chǎng)家的產(chǎn)品樣本可以找到一個(gè)標(biāo)有“”小孔尺寸表“的圖表，查找排氣量并與工作（非試驗(yàn)壓力）壓力進(jìn)行比較，然后選擇小孔尺寸和匹配的空氣閥尺寸。需要注意的是，廠(chǎng)家為了控制裝配和庫(kù)存成本會(huì)限制組合閥小孔排氣的規(guī)格數(shù)量。因此，每個(gè)管道空氣閥站位置都需要重新選擇每個(gè)廠(chǎng)家的閥體和小孔口尺寸。另外，我們通常是在大設(shè)計(jì)條件下設(shè)計(jì)管道，在這種情況下選擇的小孔口尺寸在一般條件較低流速下將會(huì)太大，建議采用空氣閥的小孔徑尺寸。如果在管道運(yùn)行中排氣相當(dāng)恒定，可以采用更大的空氣閥來(lái)替換，可以給出一個(gè)管道站位置排氣流量和壓力設(shè)計(jì)參數(shù)的表格，通過(guò)步驟1和2確定閥體尺寸。上述內(nèi)容為大多數(shù)原水和供水管道提出了一些空氣閥的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，，在不影響管道完整性的前提下可以顯著降低這種安裝和設(shè)計(jì)耗費(fèi)。首先，對(duì)管道業(yè)主的維修人員來(lái)說(shuō)，他們不希望儲(chǔ)備和修理許多尺寸和類(lèi)型的空氣閥，考慮到管道的運(yùn)行狀況可能永遠(yuǎn)都不會(huì)達(dá)到終的設(shè)計(jì)條件，因此建議如下：



 市政供水進(jìn)排氣閥設(shè)置
1.       對(duì)于原水管道，在所有位置都選擇一個(gè)尺寸的空氣閥。
2.       每米管道直徑對(duì)應(yīng)的主空氣閥直徑為83mm。
3.       都使用“組合式空氣閥”。
4.       市場(chǎng)上小孔徑的小孔排氣閥。
5.       僅使用有現(xiàn)貨的空氣閥尺寸。


細(xì)節(jié)決定成敗

如前所述，人孔比任何其他類(lèi)型的出口收集的空氣都要多得多，因此，應(yīng)在任何緊鄰垂直出口的地方設(shè)置排氣閥。如果需要方便進(jìn)入管道，在空氣閥組和人孔法蘭（或隔離閥）之間可以安裝溝槽卡箍連接器或其他易于拆卸的管道連接器。
當(dāng)然，如果設(shè)計(jì)中考慮到了管道的全部操作，那么空氣閥組件將會(huì)按預(yù)期工作。設(shè)計(jì)工程師通常按照可以預(yù)見(jiàn)的“”或負(fù)荷條件設(shè)計(jì)管道，但幾乎沒(méi)有任何管道會(huì)在情況下運(yùn)行，而包括排氣閥在內(nèi)的附件通常也被設(shè)計(jì)用于管道預(yù)計(jì)的操作極限，多年的操作遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)負(fù)荷可能會(huì)導(dǎo)致空氣閥運(yùn)行失效，當(dāng)然，如果真正需要在條件下運(yùn)行，它們也將無(wú)法動(dòng)作。替代方案是根據(jù)一段時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)再計(jì)算用于運(yùn)行工況的連接（接管）的尺寸，確定近期正常運(yùn)行工況下更小的排氣閥。當(dāng)工況穩(wěn)定時(shí)可更換和小空氣閥連接的法蘭。



1：排氣閥應(yīng)有較大的排氣量，當(dāng)管道空管充水時(shí)可在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速排氣恢復(fù)至正常供水能力。
2：排氣閥在管內(nèi)有負(fù)壓產(chǎn)生時(shí)，活塞應(yīng)該可以迅速開(kāi)啟，快速大量吸入外界空氣，以保證管線(xiàn)不會(huì)因負(fù)壓而產(chǎn)生損害。且在工作壓力下能夠?qū)⒐艿乐屑Y(jié)的微量空氣排出。
　　3：排氣閥應(yīng)有比較高的空氣關(guān)閉壓力，在活塞關(guān)閉前的較短時(shí)間內(nèi)，應(yīng)有足夠能力將管道內(nèi)的空氣排放完畢，提高輸水效率。
　　4：排氣閥的水關(guān)閉壓力應(yīng)不大于0.02 MPa，在較低的水壓下就可以關(guān)閉排氣閥，從而避免水的大量涌出。
　　5：排氣閥應(yīng)采用不銹鋼浮球(浮桶)作啟閉件。
　　6：排氣閥閥體上應(yīng)設(shè)有防沖擊保護(hù)內(nèi)筒，以防大量排氣后高速水流直接沖擊浮球(浮桶)而造成浮球(浮桶)的過(guò)早損傷。
　　7：對(duì)于DN≥100的排氣閥采用分體結(jié)構(gòu)，由大量排氣閥和自動(dòng)排氣閥組成，以適應(yīng)管道壓力的使用要求。自動(dòng)排氣閥應(yīng)采用復(fù)杠桿機(jī)構(gòu)，使浮球浮力得以大幅度放大，且關(guān)閉水位低，水中雜質(zhì)不易接觸密封面，排氣口不會(huì)被堵塞，其抗堵塞性能可大大提高。同時(shí)在高壓情況下，由于復(fù)杠桿的加力作用，使浮球能和水位同步下降，啟閉件不會(huì)像傳統(tǒng)閥門(mén)被高壓吸住，從而正常排氣。
　　8：對(duì)于高流速、頻繁啟動(dòng)水泵、口徑DN≧100的工況，為減緩水流沖擊，排氣閥應(yīng)加裝緩沖塞閥。緩沖塞閥應(yīng)可以防止大量噴水但不影響大量排氣，使輸水效率不會(huì)受到影響，并有效防止水錘發(fā)生.與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組?