排氣閥在工程中的應用及對比分析

1、排氣閥在工程中的應用及對比分析提要：為了解決管網(wǎng)的一系列事故，提高供水效率，有必要對管道氣體進行排放。文章針對這一主題，對管道氣體的危害進行了描述，并提出了有效的解決辦法。對新一代排氣產(chǎn)品智能排氣王的性能、功效作了概述。關鍵字：供水效率、爆管、水錘、排氣困擾水工業(yè)工作人員的問題有三個：一是城鎮(zhèn)供水中，管網(wǎng)供水效率低。引發(fā)的主要原因就是管道內(nèi)有大量未排氣體，形成氣囊浮于管道上壁，使管道的過流截面變小，有效供水量減少，供水效率低。導致個別縣鎮(zhèn)的居民打開自來水龍頭，先是氣體排放，再流出涓涓細流。給居民帶來不便的同時，也從一定程度上影響著供水企業(yè)的經(jīng)濟效益。筆者就曾聽到過類似的抱怨。二是供水管道常見的

2、事故一一爆管。其實，從某種角度來講，導致爆管的主要原因也和管道內(nèi)淤積氣體有關。管道氣體富含氧，附著在管道內(nèi)壁，對鐵管進行氧化，生成鐵銹逐漸脫落，導致上管壁變薄，不能再承受相應公稱壓力，引發(fā)爆管。這是長期的氧化反應。由于氣囊的存在，快速開關閥門或水泵啟停也能引起爆管，這是由于開關閥門或水泵啟停改變了介質(zhì)流速，使管道出現(xiàn)了大的壓力增值，氣體的可壓縮特性，使應力集中到氣囊產(chǎn)生高壓而爆管。根據(jù)對爆管案例的研究，氣囊高度達到管徑四分之一是爆管的危險點，也就是氣囊的臨界點。爆管在影響市民用水的同時，也造成了一定的社會影響。這也是供水企業(yè)負責人很頭痛的問題。三是管道常見的事故水錘。遠距離壓力輸水工程中管線長

3、、流量大，管中流速一般較大，主干管線沿途起伏點多，遠距離輸水工程中常發(fā)生多處水柱分離并造成斷流彌合水錘。而水柱分離恰恰是由于管路中某處的壓強降到當時水溫的汽化壓力以下時，液態(tài)水發(fā)生了汽化。而該氣體不被排出，在兩水柱再重新彌合時，由于兩股水柱間的劇烈碰撞會產(chǎn)生具有直接水錘特征的壓力很高的斷流空腔再彌合水錘。它的危害可能造成泵房被淹，甚至無人監(jiān)控管路的長期大量漏水，淹灌大面積良田。綜上，糾合病因，全是管道氣體惹的禍。管道氣體排空，所有問題迎刃而解。為了解決這一水工業(yè)一直困擾客戶的難題，結(jié)合我公司近幾年服務于給排水行業(yè)的經(jīng)驗，經(jīng)過反復攻關。我們開發(fā)研制了國內(nèi)最先進的排氣閥設備智能排氣閥（排氣王）。該

4、技術采用了眾多新工藝、新材料，增強其動作的可靠性和耐蝕性，該項產(chǎn)品將獲得國內(nèi)同類產(chǎn)品的新突破，這些技術上的創(chuàng)新都處于國際上的超先行列，填補了國內(nèi)空白。它的主要技術性能體現(xiàn)在：保證管道內(nèi)氣體在水流高速運動時，快速大量排放。在完成大量排氣后，持續(xù)排出管道內(nèi)微量析出氣體，應排盡排。它利用機械液壓原理及流體力學知識，利用浮球浮力的增減變化，通過機械傳導控制，來實現(xiàn)閥門的一次排氣、二次排氣、補氣恒壓等多種功能，用以根除管網(wǎng)爆管現(xiàn)象的頻繁發(fā)生，其設計的關鍵點在于：第一、浮力傳動系統(tǒng)的設計浮力傳動系統(tǒng)是智能排氣閥（排氣王）中的最為關鍵的部件，它的設計好壞直接關系到整個設計的成敗。傳統(tǒng)的排氣閥的浮力系統(tǒng)較為單

5、一，只是一個空心的不銹鋼球，它既是傳動球也是密封球，隨著時間的推移，浮球由于在介質(zhì)中滾動產(chǎn)生銹蝕或粘附沉淀物導致密封不嚴，因而產(chǎn)生跑冒滴漏的現(xiàn)象。而由于其密封球面直接接觸大氣，導致內(nèi)外壓差大，球面密封量大致使浮球一次關閉則永久關閉，無法2次打開，這也是各種傳統(tǒng)排氣閥形同虛設的癥結(jié)所在。我們通過動作件和密封性的分離，輕松的解決了此類問題，顯著改善浮球的使用壽命而且有利于二次、甚至多次排氣功能設置的實現(xiàn)，這種排氣閥的使用壽命大大延長，可以說，新的浮力傳動系統(tǒng)的研制成功將是該類產(chǎn)品的一個革命性突破。第二、工況排氣系統(tǒng)的設計在我國傳統(tǒng)的排氣閥只具有一次排氣功能，其排氣量為第一次要求排氣量的70%，如果

6、在水中溶解空氣析出或其它原因的空氣無法排氣，致使管網(wǎng)中的空氣淤塞，使管道中介質(zhì)斷流，水損增大，甚至造成介質(zhì)中斷。而本項中設計產(chǎn)品采用二次排氣的全新概念，將智能排氣閥（排氣王）的排氣功能達到空前強大，不斷排除要求的一次排氣量，還將閥門前端產(chǎn)生的氣體進行二次排放，達到應排盡排，從而保證管網(wǎng)的供介質(zhì)的高效率。在管道供水中，氣水混合物在介質(zhì)運行中，氣泡所受的浮力計算公式如下：分力Pl=PSina式中：p-氣泡受水的浮力（P=l/6nd3P）P-水的容重d-氣泡直徑a-管道的俯角氣泡受水流的推力為PV2p/=.S（2）2g10V2式中：流速壓強（Kg/cm2）2g10S-氣泡最大截面積（S=l/4nd2

7、）V-水流速（m/s）當P1=P時，氣泡受力達到平衡而靜止在管道中。聯(lián)立（1）、（2）式得3d.Sina=10.4p.gC-平衡常數(shù)式（3）說明，在恒定流條件下，氣泡直徑與管道俯角的正弦成反比。當dSinaC時，氣泡向上移動。所以，在一般供水管道，隨著管道鋪設的復雜程度的增加，氣體產(chǎn)生的情況也是復雜的。一般的水利調(diào)水工程和市政管網(wǎng)建設中，管道鋪設情況尤其復雜，所以應選用質(zhì)量過硬的排氣閥。以避免過量的氣體產(chǎn)生氣囊，影響供水效率和產(chǎn)生水錘。第三、補氣恒壓系統(tǒng)的設計由于供介質(zhì)的管網(wǎng)在運營中有時會因外界原因中斷，導致介質(zhì)在管網(wǎng)的波峰處被擠壓或中斷，從而容易產(chǎn)生真空或壓力過載，這時就需要往管網(wǎng)中放入高速

8、氣流，在以往的工程設計過程中往往采取設置多個不同功能的產(chǎn)品來滿足工況，不但費時、費力、費用高，而且工作情況極為不穩(wěn)定，時常誤動作，本產(chǎn)品在設計的過程中完善了幾項功能，使之完成工程設計過程中應預設的全部功能。我們再來看傳統(tǒng)的排氣閥產(chǎn)品。早在很多年前，就有排氣閥這種產(chǎn)品，最早是單筒式排氣閥，這種產(chǎn)品只能進行一次排氣，就關閉閥門，遠遠不能滿足管道內(nèi)的排氣要求。于是復合式排氣閥應運而生，這種產(chǎn)品主要由浮球進行主排氣口的啟閉，用浮球連接一個連桿，通過杠桿運動完成二次排氣口的啟閉。它的二次排氣有兩種方式：一種是由一個橡膠塞堵住口徑很小的排氣口，一種是由一個截面來關閉排氣口。由于閥門在關閉瞬間受壓很大，在二

9、次排氣口關閉很嚴密的情況下，就需要閥體內(nèi)很大的負壓才能再次開啟。但有流速的介質(zhì)不會使氣體大量聚積于排氣口，就隨水流到了下一處。所以無論是哪種情況，二次排氣口都很難再進行開啟，所以復合式排氣閥從本質(zhì)上也不能解決二次排氣和持續(xù)排氣的問題。所以，智能排氣閥（排氣王）和傳統(tǒng)的排氣閥是結(jié)構(gòu)上的本質(zhì)區(qū)別導致了性能的優(yōu)勢。GWP-100智能排氣閥（排氣王）的結(jié)構(gòu)圖：一、減震消音器：減震消音器在閥蓋和壓座之間，在管道進行大量排氣時，改變氣體流向，減弱氣體的瞬間能量，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橄暺鲃幽埽乐归y門過早關閉，從而排凈管道內(nèi)大量氣體。傳統(tǒng)閥門是沒有這個運動部件的。二、膜片式排氣王：膜片式排氣王安裝在智能排氣閥上端。

10、它區(qū)別于傳統(tǒng)排氣閥的單筒、雙筒結(jié)構(gòu)，改變僅用浮球作為運動部件的排氣閥構(gòu)造。采用應力集中原理，利用膜片運動完成排氣閥的啟閉，是國內(nèi)首創(chuàng)的排氣閥點啟閉方式。這個技術點能夠保證閥門在管道析出微量氣體時打開，做到真正的持續(xù)排氣，應排盡排。三、導桿控制運動部件的運動行程，使運動面和密封面絕對分離，從而保證密封面始終不受介質(zhì)侵蝕，提升密封效果。傳統(tǒng)排氣閥由于浮球運動沒有行程軌跡，在受到氣體沖擊時，浮球在閥體內(nèi)撞擊閥丫內(nèi)壁，浮球表面受損，關閉時球體和排氣口不能切合，導致關閉不嚴。四、閥體鑲?cè)胧娇招沫h(huán)，在排氣口關閉時迎合運動部件，主動貼合，關閉嚴密的同時，利于排氣口的再次開啟。傳統(tǒng)排氣閥無此結(jié)構(gòu)件。五、浮筒采

11、用航空材質(zhì)，強度大，且密度小，在保證關閉嚴密的同時，能夠順利進行微量排氣。傳統(tǒng)排氣閥還在使用橡膠件。智能排氣閥（排氣王）的技術參數(shù)為：密封機構(gòu)：膜片式密封結(jié)構(gòu)和特殊球面的鑲?cè)胧矫芊?。傳動機構(gòu)：膜片式傳動和機械導向傳動。公稱通徑：DN50500mm。工作壓力（MPa）：1.0-4.0。閥體耐壓（MPa）：1.5倍公稱壓力值。密封實驗（MPa）：1.1倍公稱壓力值。I.d-ir?吸氣圖(1BAR約0.1MPa)壓力(BAR)自動排氣圖（1BAb0iMPa）AutomaticExhaustingChart(1BARequal0.1MPa)智能排氣閥（排氣王）的排氣、吸氣圖:排氣圏（R紅20.00010.00020001.000,2O0:%100片000.10.20.30.40.50.60.70,8UVE)|楣150mm125mm100mm80mm50mmA./I一”一-/H一一嚴-/!Z/r-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1050mm80mm100mm125mm150mm0-100-200-1,000-2,000-10.000-20.000(qAE)N爛順便再談一下排氣閥的安裝位置，大冢在習慣上認為排氣閥只需安裝在管道最高點，事實上，僅在管道最高點安裝排氣閥是不夠的。排氣閥應安裝在以下幾個地方：輸水管道下坡段，由于水的流動有一定速度，會帶動氣泡