排氣閥管道中空氣的來源與危害

 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)雜的問題，排氣閥作為一個(gè)附屬設(shè)施，其設(shè)計(jì)的合理性對以后管道系統(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。

近年來我國長距離引水工程逐漸增多，輸水管道的排氣問題也越來越引起有關(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管道中空氣的來源與危害

（1）空氣來源

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)和壓力振蕩反過來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。特別對于長距離大、中口徑輸配水管道的排氣問題十分重要，DN600管道對應(yīng)水泵流量2500m3/h，揚(yáng)程提高 lm，每年耗電要8X104kW* h左右。對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， 問題相對要小一些。