排氣閥管道中空氣的來(lái)源與危害

 在給水管道設(shè)計(jì)中，管道的排氣是一個(gè)非常重要且復(fù)雜的問(wèn)題，排氣閥作為一個(gè)附屬設(shè)施，其設(shè)計(jì)的合理性對(duì)以后管道系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和水泵的動(dòng)力消耗有重要影響。設(shè)計(jì)不合理時(shí)，嚴(yán)重者可引起水柱分離，產(chǎn)生巨大的壓力，破壞管道。

近年來(lái)我國(guó)長(zhǎng)距離引水工程逐漸增多，輸水管道的排氣問(wèn)題也越來(lái)越引起有關(guān)管道工程師和水力學(xué)專家的重視。許多閥門生產(chǎn)廠家和研制部門正加快進(jìn)行排氣閥新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。新產(chǎn)品、新技術(shù)的廣泛應(yīng)用能極大降低工程系統(tǒng)中的危險(xiǎn)和破壞作用，為工程的安 全運(yùn)行提供保障。

23.2.2管道中空氣的來(lái)源與危害

（1）空氣來(lái)源

①直接進(jìn)氣：初始未充水的管道或管道使用中放空時(shí)的進(jìn)氣。

②自由狀態(tài)空氣的進(jìn)氣。如管道進(jìn)口，負(fù)壓管道系統(tǒng)或設(shè)備封閉不嚴(yán)，以及當(dāng)管道系統(tǒng)中形成負(fù)壓時(shí)空氣從排氣閥、排氣管等處進(jìn)人的空氣。

③溶解在水中釋放出來(lái)的空氣。清水中溶解的空氣有2%，污水中有3%。

（2）輸水管道內(nèi)的氣體運(yùn)動(dòng)

進(jìn)入管道的氣體雖然同輸送液體處于相同的壓強(qiáng)之下。但由于氣、液重度差和液體表面張力的作用， 氣體一般會(huì)出現(xiàn)在管道內(nèi)的制高點(diǎn)，這些微小氣泡聚集在一起逐漸形成大氣泡甚至氣包。這些氣包在重力和水流沖力的共同作用下，它們或分散存在于較平緩 下坡（對(duì)水流而言）段管道頂部，或存在于起伏管線的管道凸起處。氣包在管道內(nèi)所處的位置，取決于其力的平衡條件。當(dāng)氣包重度差的管軸向分力同水流方向一致時(shí)，氣包隨水流方向前進(jìn)；反之，氣包則受摩擦力作用而滯留于管壁甚至逆向流動(dòng)。因此上坡管道的氣體較易于排出，下坡管道的氣體則不易隨水流排走。

（3）產(chǎn)生的危害

①加大沿程摩阻氣泡使水的流動(dòng)體積變大， 水與管壁的相對(duì)流速加大，即摩阻水頭損失加大，則水栗揚(yáng)程提高，出水量減少。

②加大局部阻力氣泡集聚成為氣囊，使管道流水截面減少，增加了水頭損失，形成氣阻時(shí)，甚至水泵不能按設(shè)計(jì)流量出水；當(dāng)管道沿程起伏較大，形成多個(gè)較大的跌水，多個(gè)頂端氣阻高差疊加，接近或達(dá)到水泵揚(yáng)程時(shí)出水困難，甚至管道終端出口不出水。

③造成管道水壓試驗(yàn)失真如DJV400及以下管道不做漏水量試驗(yàn)，只以lOmin落壓不大于5m時(shí)為合格，當(dāng)管道排氣不凈，試壓過(guò)程將空氣壓縮，雖然管道漏水量較大，但被大量壓縮空氣體積膨脹所彌補(bǔ)，而表現(xiàn)為壓力降落不大，不能真實(shí)反映管道密封性能。

綜上所述，輸水管道在充水或排水時(shí)，要排出或吸人相同體積的氣體；正常輸水過(guò)程中需要排出帶入管道的微量氣體或因壓力和溫度變化析出的氣體。當(dāng)缺乏必要的排氣設(shè)施、排氣閥選型不合理、排氣閥布置不當(dāng)或排氣閥不能正常工作時(shí)，氣體就會(huì)集聚在管 道系統(tǒng)中。這些氣體在管道水流發(fā)生非正常調(diào)節(jié)工況時(shí)，如輸水系統(tǒng)發(fā)生事故停泵、輸水管道系統(tǒng)切換、 控制調(diào)節(jié)閥誤操作等，輕則會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，重則會(huì)使管道輸水系統(tǒng)遭到破壞。

管道內(nèi)積存氣體對(duì)系統(tǒng)的危害是多方面的。首先會(huì)影響管道安全運(yùn)行，氣包實(shí)際上是處于運(yùn)動(dòng)和壓力振蕩之中的，其運(yùn)動(dòng)和壓力振蕩反過(guò)來(lái)又引起水流速度的變化，從而引發(fā)氣爆型水錘。供水管網(wǎng)中發(fā)生爆管事故，排氣不暢是主要原因。其次，在小直徑輸水 管道中，由于附著于管壁的氣泡或氣囊縮減了管道過(guò)水?dāng)嗝嫔踔磷钄嗨鳎瑴p小輸水流量，影響需水戶正常生產(chǎn)和生活用水，同時(shí)還會(huì)增加運(yùn)行成本。特別對(duì)于長(zhǎng)距離大、中口徑輸配水管道的排氣問(wèn)題十分重要，DN600管道對(duì)應(yīng)水泵流量2500m3/h，揚(yáng)程提高 lm，每年耗電要8X104kW* h左右。對(duì)于短距離小口徑輸配管道，由于流速快，出口多，安全系數(shù)大， 問(wèn)題相對(duì)要小一些。