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動力式高速進排氣閥的性能與應用

更新時間：2024-3-29 11:08:17 信息來源：動力式高速進排氣閥的性能與應用

在城市供水管線中，一般在管道拱起的高位都安裝有排氣閥。廣東新會供水股份有限公司有兩個水廠至城區中心的距離都超過10km，屬長距離、大口徑管道（DN1200）輸水，由于地形地貌復雜，需多處穿越河流、下水道等障礙，沿線共有30多處安裝了排氣閥，閥體材質是灰鑄鐵，內部浮球的材質是工程塑料，由兩個半球粘合而成，粘合縫表面較粗糙，塑料容易老化變形，致使閥座與浮球的密封性較差，球體內部容易進水而失去排氣作用。
沿線安裝的排氣閥已運行多年，期間缺乏維護和保養，銹蝕嚴重，容易導致管道漏水，因此必須對現有的排氣閥進行全面檢修，逐步更換較為技術先進、性能可靠的動力式高速進排氣閥，提高城市供水管網運行的安全可靠性。
1、動力式高速進排氣閥的原理
由于內部浮球的作用，普通進排氣閥都具有充水時排氣、排水時吸氣的功能，但在實際使用過程中，盡管閥體內部設有護筒，可以抵擋高速氣流的沖擊，但在高速排氣狀態下閥體內部會產生高速的擾動氣流，在此影響下，浮球所受的氣動力大于浮球的重力，浮球就會被高速氣流吹出堵塞排氣閥口，導致大量空氣滯留在管道內，排氣作用得不到發揮。
動力式高速進排氣閥采用一個特殊的浮球，高速氣流通過浮球時，由于浮球后部表面有顯著的變化，浮球表面上的附面層一般發展不穩定，出現附面層分離，并在物體后形成漩渦尾流，此時物體所受的壓力差阻力很大，并且氣流在浮球的后方由于流通面積的增大，流速變小；根據伯努利方程可知，氣流在浮球后面經過了一個減速、擴壓過程；這樣由于浮球上下部分存在壓力差，浮球就會懸浮在閥體內而不會被高速空氣流吹出。
在實際應用中，因為可以定出被空氣吹出的浮球直徑，而水比空氣更容易移動較大直徑的浮球，將該比率與合適的閥體入口圓錐度配合在一起，射出的沖擊氣流會產生比沖撞力更大的吸拉力，導致浮球向下懸浮，并且隨著射流速度增大，吸拉力也增大，因此任何速度的氣流都可以順利排出，而不會發生浮球被吹出提前關閉排氣閥的現象。
2、動力式高速進排氣閥的性能與特點
在輸水管道中，排氣閥的排氣量至關重要，如排氣量太少，往往停水以后再次通水時，需要較長時間才能恢復原來的供水能力，排氣量大則可在極短時間內恢復正常供水能力。
動力式高速進排氣閥的排氣量與行業標準規定值的對比見表1。

表1、動力式高速進排氣閥的排氣量與行業標準規定值的比較

排氣閥口徑		DN50	DN80	DN100	DN150	DN200	DN300
壓差ΔP為0.035Mpa時的排氣量/(m3·h負一次方)	行業標準	670	2100	2900	6100	11800	38000
壓差ΔP為0.035Mpa時的排氣量/(m3·h負一次方)	動力式結構	900	2500	4000	8100	26800	47500
壓差ΔP為0.07Mpa時的排氣量/(m3·h負一次方)	行業標準	1080	2800	4850	10850	18300	49400
壓差ΔP為0.07Mpa時的排氣量/(m3·h負一次方)	動力式結構	1200	3600	5500	14800	41000	64000

由表1可知，動力式高速進排氣閥達到并遠遠超過了行業標準要求，在與傳統大口徑進排氣閥的比較中，動力式高速進排氣閥在排氣性能上遠遠優于傳統大口徑進排氣閥，而進氣量可以按照排氣量的80%進行換算，這樣無論是排氣性能還是進氣性能，動力式高速進排氣閥都優于傳統高速進排氣閥。
判斷排氣閥的性能優劣除對閥門的一般要氣外還有以下3點：①空氣閉閥壓力的大小；②管道中水流溢出時能否將浮球壓住；③在低壓（0.02Mpa）時能否密封不漏水。
對于動力式高速進排氣閥，由于采用了特殊直徑與質量的浮球、合適圓錐角度的閥體入口，結構簡單合理，不會出現浮球運動卡阻現象，經反復試驗表明浮球可在任何水壓下平穩關閉窗口；同時采用雙線密封結構確保密封良好，試驗中當低壓為0.018Mpa時浮球就可以緊密壓在閥座上，無滲漏現象。
3、動力式高速進排氣閥的應用
水錘在長距離輸水管道上極具破壞性，因此安裝的排氣閥必須性能可靠，避免管道中存在氣囊而產生直接或間接水錘。. 當輸水管道的管材確定后，水錘的壓力增值ΔP主要隨流速Vo增大而增大，在實際工程設計中可適當降低流速，即通過加大管徑來降低水錘的危害。但如果管道中的氣體不及時排出就會在某些部位聚成氣囊，使流通面積減少，流速加大導致水錘增加，水錘的危害性也就隨之增大，甚至形成危害更大的水氣彌合水錘，所以在局部的關鍵點上要安裝合適的排氣閥，將管道中的氣體在水流前方排出。
根據相關資料，在長距離輸水管道中，建議重點在以下位置安裝進排氣閥：
① 局部較高點——較主要的安裝點，由水力坡度確定。
② 在停泵時有可能出現水柱分離式斷流彌合水錘的部位。
③ 下降坡度變大、變小點——安裝一個復合式排氣閥。
④ 在長距離無折點上升管段——每400m~800m安裝一個高速進排氣閥。
⑤ 在長距離無折點下降管段——每400m~800m安裝一個復合式排氣閥。
⑥ 在長距離水平線——每400m~800m安裝一個復合式排氣閥。
在市政供水管網中，尤其在供水管網的末梢和地勢較高的位置通常積聚有氣團，隨著管道中的氣體不斷析出，氣團不斷增大，對管網的危害隱患就越大，因此在該位置必須安裝進排氣閥裝置。舉個案例：圭峰泵站工程改造，該泵站是供水管網中的二次加壓泵站，供水量為2000m3/h，由城區北部管網末端供水，供水管徑為DN400，供水壓力為0.18Mpa。按地面高程計算，該處已高出供水廠二級泵房約15m，為節約運行成本，確定降地池和水泵聯合供水的模式改為水泵從市政管網直抽加壓供水，考慮可能出現的氣阻影響水泵的運行效率，在水泵的進水總管上安裝一個口徑為DN100的動力式高速進排氣閥，消除了管道中氣阻的影響，確保了高泵站的運行可靠性。

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