管道中设置排气阀的原因与解决方法

    管道在运行过程中，水中的气体将会逸出在管道高起部位积累起来，甚至形成气阻，当管中水流发生波动时，隆起的部位形成的气囊，将不断被压缩、扩张，气体压缩后所产生的压强，要比水被压缩后所产生的压强大几十倍甚至几百倍，此时管道极易发生破裂。

       所以管道设计时设计排气阀，一般在起伏不大的平原地区，挖槽时应人为的将管线设计出起伏，呈循环上升或下降，坡度不小于1/500，每公里在最高处设置1-2个排气阀，在起伏较大的丘陵或山区，应在每个起伏的最高点，设置一个排气阀，排气阀的规格是原管道直径的1/8-1/10。

管道排气阀，在管道中有什么作用，设计师需要注意的事项

 

       a.排气阀应有较大的排气量，当管道空管充水时可在极短的时间内实现快速排气恢复至正常供水能力。
　　b.排气阀在管内有负压产生时，活塞应该可以迅速开启，快速大量吸入外界空气，以保证管线不会因负压而产生损害。且在工作压力下能够将管道中集结的微量空气排出。
　　c.排气阀应有比较高的空气关闭压力，在活塞关闭前的较短时间内，应有足够能力将管道内的空气排放完毕，提高输水效率。
　　d.排气阀的水关闭压力应不大于0.02 MPa，在较低的水压下就可以关闭排气阀，从而避免水的大量涌出。
　　e.排气阀应采用不锈钢浮球(浮桶)作启闭件。
　　f.排气阀阀体上应设有防冲击保护内筒，以防大量排气后高速水流直接冲击浮球(浮桶)而造成浮球(浮桶)的过早损伤。
　　g.对于DN≥100的排气阀采用分体结构，由大量排气阀和自动排气阀组成，以适应管道压力的使用要求。自动排气阀应采用复杠杆机构，使浮球浮力得以大幅度放大，且关闭水位低，水中杂质不易接触密封面，排气口不会被堵塞，其抗堵塞性能可大大提高。同时在高压情况下，由于复杠杆的加力作用，使浮球能和水位同步下降，启闭件不会像传统阀门被高压吸住，从而正常排气。
　　h.对于高流速、频繁启动水泵、口径DN≧100的工况，为减缓水流冲击，排气阀应加装缓冲塞阀。缓冲塞阀应可以防止大量喷水但不影响大量排气，使输水效率不会受到影响，并有效防止水锤发生。

 

输水管道排气阀的增设

 

一、前言
    输水管道，主要指水源至净水厂或净水厂至配水管网的管道。由于输水管道负担全系统供水，且压力较高，所以它的安全运行问题始终被从水部门和设计部门所重视。
    输水管道常见的事故是爆管，引起爆管的原因主要有：温度应力、管材质量、施工质量、地质构造和水锤等。管道中的气囊 虽然不能直接造成水锤，但可借助水锤造成危害。本文就如何在输水管道上设置排气阀，避免气体聚集成气囊进行探讨。
　　二、实例及分析
    在地形起估地段，要求输水管道的最高点设排气阀，但实际运行中，许多爆管并未发生在高点或低点，而是发生在高点后的下弯管段，甚至低压管道也发生此类爆管。黑龙江鹤岗的一段管道爆管就是一个典型的例子。
    鹤岗市属低山丘陵区，净水厂与送水泵站分建，二者相距5公里，净化水靠重力流送至送水泵站，净水厂清水池高程210m，送水泵站清水池高程185m，输水管为DN800连续铸铁管，平均流速1.0m/s，泵站前500m有一高岗，高程185，高岗的最高点有一排气阀，但排气阀后50m处，多次发生爆管事故，后来在爆管处加装了一双口排气阀，几年来，两排气阀间没再爆管，只在新装排气阀后10m处发生过一次爆管。　
    从这个例子看，爆管与管中的气体有关（安排气阀后无爆管）。下面对管道中气囊的形成过程和它的受力情况进行分析：
　　1.气体的聚集及平衡
    在正常情况下，管道中的水流可近似地看成是恒定流（压力、流速、温度不变）。在这种状态下，水中的气体要逐渐地析出，形成大小
    不等的气泡上升到管壁，气泡按水流流速向前运动。在上坡段，由于浮力的作用，气泡流速可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度，各气泡运动方向相同，很难聚集成大气泡。小气泡沿管壁一定宽度向前流动，经过最高点排气阀时，排气管直径内的气泡有条件排出，而其他气泡靠水流的推力向下游流去。由于管壁处的紊流和流速和切线特性，使一些经过排气管的小气泡越过排气孔也向下游流去。
    越过排气阀的气泡顺坡而行，运动方向与气泡所受浮力的分力P1方向相反，这个浮力合力产生的阻力，必然使气泡运动的速度减慢，后序气泡容易撞击前面气泡而全成大气泡，大气泡产生大的浮力。