微量排气阀在长距离输水管线上的应用

安荣云

摘 要：该文对微量排气阀的原理进行了介绍，并对微量排气阀的口径和安装位置选择进行了阐述。最后，通过工程实例证明了微量排气阀对长距离输水管线的安全运行起到重要的作用。

关键词：微量排气阀 口径选择 位置选择

中图分类号：TV672 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0079-01

1 管网中空气的来源

给水管网输水管道中往往会存留空气，在管网的正常运行过程中，这些空气会在管道中聚集。随着空气的不断积累，空气取代了同体积的水流，使得管道有效过流面积逐渐减小，管道阻力大大增加。管内存留空气的主要来源如下：

（1）输送水流中的溶解空气；

（2）吸水池吸水时，产生涡流而吸入的空气；

（3）管网系统存在泄漏口或空气阀，当此处存在负压时，空气便会吸入管道；

（4）管网系统中水的温度的升高，水中的部分溶解空气析出。

2 微量排气阀的工作原理

微量排气阀为管网有压运行过程中负责排除管内聚集的微量空气的阀门，并通过水流对阀内浮球的作用来实现阀门的开启和关闭。当水流充满阀体时，微量排气孔口关闭从而防止管内水的泄漏。随着空气的进入，阀内水被空气代替从而使得其液面逐渐降低，当水流降低至不足以支撑浮球时，浮球下降并使微量排气孔打开，释放聚集的空气。随着空气的排放，水流返回至阀体，作用于浮球，使排气孔口在空气完全排空后关闭。

3 微量排气阀的口径及安装位置的选择

3.1 口径的选择

对于微量排气阀优良特性的发挥，关键的一个环节就是排气孔口的正确选择。确定口径的前提是要确定所需排放的空气量，但由于管内空气来源复杂且难以计算随压力和温度的变化而析出的空气量，所以目前还没有一种确定的排气量计算方法。因此，参考美国标准AWWA M51中提供的资料，根据空气在水中的溶解度曲线，假定空气流量为管内水体积流量的2%。因此，通常采取的方法是按管内空气量等于水流量的2%来计算所需排气流量。

然后，根据前面所得的空气流量和微量排气阀的工作压力，利用美国水厂协会AWWA M51标准中所提供的微量排气阀口径选择方法，并由该标准中相应的表格或图中查得合适的微量排气阀口径。

3.2 安装位置的选择

微量排气阀的安装位置，不仅仅是在管道系统中空气易于聚集的最高点和局部高点，而要根据气泡可能存在的位置不同进行位置选择。因为，正常管网运行过程中，当水流速度足够快时，水流会将聚集于高点的气团携带至管段下坡处某位置。在此位置，气泡受力平衡趋于静止。在管段上坡段和平缓段，当水流不足以沿线移动气团时，气团会停留不前；如果坡度相对较小且管段较长，气团往往会沿管段分散。因此，微量排气阀的安装位置归纳如下：

（1）管道系统的最高点和局部高点，且是最主要的安装点，主要是微量排气阀与高速进排气阀的复合使用，以防止断流弥合水锤的发生；

（2）上、下坡段坡度骤降和骤增点，在必要的点同时安装高速进排气阀；

（3）较长的上升段和下降段；

（4）较长的平缓段；

（5）水泵所在处。

4 工程应用实例

以深圳市梅龙供水工程为例，图1为该供水工程的断面图，由图中可以看出该系统沿线存在两个非常特殊的节点，系统次高节点和节点H6。在这两个点的前端都存大坡度比较大的斜坡，气团易于聚集；而且，一旦发生正常停泵或事故停泵，将有可能造成非常严重的断流空腔弥合水锤。水力计算结果显示，在此两点出现了比较严重的断流弥合水锤。

为此，该供水工程在这两个关键点分别采用了DN150和DN250的注气微排阀。一方面，其中的微量排气阀可以排除管段正常运行过程中积累的空气，减少水流运行过程中气团的积累带来的阻力；另一方面，注气微排阀可有效地防止断流空腔弥合水锤。而且水力分析计算显示，在这两个位置安装注气微排阀后，管段压力波动及升压均大大减弱，非常有效地保护了管线的正常运行。该供水工程在充水试运行时，管线充水顺利，通气流畅；平时输水时运行正常，能够达到设计输水能力。多年来泵站运行正常，一次突然的断电事故也没有产生水锤事故，非常有效地解决了空腔弥合水锤对管段的剧烈破坏。

5 结语

微量排气阀是保证给水管网正常有效运行的不可或缺的装置，越来越具有挑战性的管网维护工作要求我们必须对微量排气阀有更加深刻的认识：

（1）微量排气阀与真空破坏阀组合而成的“注气微排阀”是防止空腔弥合水锤最有效，最经济的选择。

（2）微量排气阀孔口大小，绝对不能仅仅依经验而取，必须依标准经过具体计算得出。因为，孔口过大会使排气速度过快，从而引发新的水锤；过小则会引起排气不畅，阻碍管网的正常运行。

（3）微量排气阀安装位置合适与否直接决定了其性能的发挥。完全相同的阀，安装在了正确的位置则可以保证管道完好无损；一旦安装位置不当，则会导致爆管。

参考文献

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