市政供水進排氣閥設置

之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應用案例，現在介紹市政供水進排氣閥設置進排氣閥在南水北調長距離管道供水系統中,在充水時排氣、維修時向管內補氣,正常供水時排出微量氣體.以棗莊市南水北調續建配套工程西線工程管道中進排氣閥的設置以及試運行過程中發生的問題為例,其進排氣閥發揮了重要作用,說明了合理設置進排氣閥的重要性. 一般來說，在管道點上放置大孔“出氣和進氣”閥，這些位置在管道運行期間通常是空氣收集點，因此在那里也應該設置一個小孔“排氣”閥。在可能產生負壓的地方也要設置大孔徑“出氣和進氣”閥，比如管道陡峭下坡的高點，在這里還需要進行壓力瞬變的分析計算。在水力坡度線HGL（Hydraulic Grade Line）附近設置這些空氣閥時需要十分小心，管道壓力的波動會導致HGL附近的水位接近這些空氣閥的高度，引起這些閥門迅速、猛烈地打開和關閉。如果這些位置需要安裝空氣閥時則應考慮這種情況，將這些條件考慮到大孔徑“出氣和進氣”閥的設計中，或者在大孔徑“出氣和進氣”閥下面增加一個中心導向止回閥，包括重力通風口。大孔徑“出氣和進氣”閥的另一個候選位置是管道隔離閥的一側。

小孔“排氣”閥應位于高點，并且平坦長坡上規定間隔不超過500m長，因為這些位置隨時都處在欠壓狀態，在這里安裝一個單體小孔閥就足夠了（如果高度上升很小）。但是大多數小孔閥位置將與大孔徑“排氣和進氣”閥重合，因此下面提出的方法假設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入管道的人孔，必須認識到這些豎向人孔是一個空氣收集器，所以空氣閥應該被安裝在頂部，或者管道上每個人孔的頂部都設置這個空氣閥。 


步驟1：市政供水進排氣閥設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，先計算出管道的橫截面積，然后查詢空氣閥廠家的產品目錄，查找通常標有“出氣和進氣閥性能”的圖表，然后用管道橫截面積計算出每秒標準立方體積中填充期間需要排空的空氣體積，并在廠家圖表上以14kPa壓差查看流出量，以14kPa壓力限制通過閥門的空氣流速，是為了減小對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壓差交點的空氣閥尺寸。因為這是基于通過圓形孔的空氣的速度，所以從一個廠家的圖表中選出的尺寸與另一廠家的圖表沒有區別。實際校驗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）。

如果管道是泵系統的一部分，當泵關閉時，管道內的這部分水會重力流排放，泵起動時要替換的空氣體積可能比初始充水時要大。在這種情況下，需以每秒立方體積的泵流量，檢查這個未充滿區域排氣閥參數。（同樣的方法可用于確定泵站空氣閥的尺寸。） 


步驟2：市政供水進排氣閥設置檢查主閥進氣尺寸 
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥當管道內的水排放時，管道必須進氣以替換排水空間。這種排水通常是卸壓閥打開，或者是其它規范中包括的管道意外破裂的情況，在地震活躍的地區，管道突然斷裂的情況應該包含在現實的設計規范中。在大多數情況下，檢查出水一側的空氣閥是否有能力在重力流下進氣，可以用下公式進行簡單的近似計算：

其中：   C =謝才系數，（鐵管110，混凝土管120，鋼管130，PVC管190）
Q =出水流量=進氣流量，m3/h
S =相鄰管段的坡度
說明：在謝才，海澄威廉和達西公式中，S是指水力坡度線的坡度，而不是管道坡度。對于斜率較大的坡度，水力坡度線和管道坡度差別很大，在重力流進氣流量圖表中，S大值為1（45o）。
D =管道排氣閥內徑，mm 
用流量Q來檢查步驟1中的空氣閥尺寸。為了讓空氣進入管道，進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）。簡化設計起見，請查看制造廠家的圖表，以35 kPa的壓差對應進氣量，如果數值大于步驟1中選用的空氣閥，請考慮減小出水口的尺寸。如果管道穿過河流發生故障，或者可以被重力排入蓄水池，或者穿過活動斷裂帶潛在地發生剪切破壞，則應考慮使用上述等式中的管徑D來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，請使用多個空氣閥，以避免定制非標（即使已編目）空氣閥。多個空氣閥的替代方案是使用其它導向止回閥定向進氣，在這種情況下，這種閥只有一個功能，只進氣不排氣。 


步驟3：市政供水進排氣閥設置排氣閥尺寸

夾帶在水中的空氣會隨著壓力的降低和溫度的升高而從溶液中排出，解決每個問題不能省錢，小孔排氣閥尺寸是壓力下管道空氣排出的關鍵，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，確定這一點有兩種簡單的方法。
種方法是預設在高點排出的空氣量是管道中水量的2%，這種方法沒有考慮閥之間的間距或閥之間的壓力差。通過管道截面積乘以流速來確定每分鐘內流動的水量，其中的2%可以被認為是設計排氣量。
第二種方法需要花一些時間，假設沿整個管道長度上溫度升高，以此確定從液體中排出的空氣量，甚至可以在每個排氣閥位置確定該值，一個普遍的假設是每公里溫度上升0.35oC。該方法需要對壓力溫度數據進行外推，有時結果可能不比上述2%假設更準確。如果您有足夠的設計時間可以繼續計算。 
使用同類空氣閥廠家的產品樣本可以找到一個標有“”小孔尺寸表“的圖表，查找排氣量并與工作（非試驗壓力）壓力進行比較，然后選擇小孔尺寸和匹配的空氣閥尺寸。需要注意的是，廠家為了控制裝配和庫存成本會限制組合閥小孔排氣的規格數量。因此，每個管道空氣閥站位置都需要重新選擇每個廠家的閥體和小孔口尺寸。另外，我們通常是在大設計條件下設計管道，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太大，建議采用空氣閥的小孔徑尺寸。如果在管道運行中排氣相當恒定，可以采用更大的空氣閥來替換，可以給出一個管道站位置排氣流量和壓力設計參數的表格，通過步驟1和2確定閥體尺寸。上述內容為大多數原水和供水管道提出了一些空氣閥的簡化設計，，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計耗費。首先，對管道業主的維修人員來說，他們不希望儲備和修理許多尺寸和類型的空氣閥，考慮到管道的運行狀況可能永遠都不會達到終的設計條件，因此建議如下：



 市政供水進排氣閥設置
1.       對于原水管道，在所有位置都選擇一個尺寸的空氣閥。
2.       每米管道直徑對應的主空氣閥直徑為83mm。
3.       都使用“組合式空氣閥”。
4.       市場上小孔徑的小孔排氣閥。
5.       僅使用有現貨的空氣閥尺寸。


細節決定成敗

如前所述，人孔比任何其他類型的出口收集的空氣都要多得多，因此，應在任何緊鄰垂直出口的地方設置排氣閥。如果需要方便進入管道，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。
當然，如果設計中考慮到了管道的全部操作，那么空氣閥組件將會按預期工作。設計工程師通常按照可以預見的“”或負荷條件設計管道，但幾乎沒有任何管道會在情況下運行，而包括排氣閥在內的附件通常也被設計用于管道預計的操作極限，多年的操作遠低于設計負荷可能會導致空氣閥運行失效，當然，如果真正需要在條件下運行，它們也將無法動作。替代方案是根據一段時間的運行參數再計算用于運行工況的連接（接管）的尺寸，確定近期正常運行工況下更小的排氣閥。當工況穩定時可更換和小空氣閥連接的法蘭。



1：排氣閥應有較大的排氣量，當管道空管充水時可在極短的時間內實現快速排氣恢復至正常供水能力。
2：排氣閥在管內有負壓產生時，活塞應該可以迅速開啟，快速大量吸入外界空氣，以保證管線不會因負壓而產生損害。且在工作壓力下能夠將管道中集結的微量空氣排出。
　　3：排氣閥應有比較高的空氣關閉壓力，在活塞關閉前的較短時間內，應有足夠能力將管道內的空氣排放完畢，提高輸水效率。
　　4：排氣閥的水關閉壓力應不大于0.02 MPa，在較低的水壓下就可以關閉排氣閥，從而避免水的大量涌出。
　　5：排氣閥應采用不銹鋼浮球(浮桶)作啟閉件。
　　6：排氣閥閥體上應設有防沖擊保護內筒，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)的過早損傷。
　　7：對于DN≥100的排氣閥采用分體結構，由大量排氣閥和自動排氣閥組成，以適應管道壓力的使用要求。自動排氣閥應采用復杠桿機構，使浮球浮力得以大幅度放大，且關閉水位低，水中雜質不易接觸密封面，排氣口不會被堵塞，其抗堵塞性能可大大提高。同時在高壓情況下，由于復杠桿的加力作用，使浮球能和水位同步下降，啟閉件不會像傳統閥門被高壓吸住，從而正常排氣。
　　8：對于高流速、頻繁啟動水泵、口徑DN≧100的工況，為減緩水流沖擊，排氣閥應加裝緩沖塞閥。緩沖塞閥應可以防止大量噴水但不影響大量排氣，使輸水效率不會受到影響，并有效防止水錘發生.與本文相關的論文：自力式煤氣調壓閥組?