排氣閥在工程中應(yīng)用及對比分析

1、排氣閥在工程中的應(yīng)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(jìn)行排放。文章針對這一主題，對管道氣體的危害進(jìn)行了描述，并 提出了有效的解決辦法。對新一代排氣產(chǎn)品一一智能排氣王的性能、 功 效作了概述。關(guān)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(dǎo)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(xì)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(jì)效益。筆者就曾聽到過類似的抱怨

2、。二是供水管道常見的事故一一爆管。其實，從某種角度來講，導(dǎo)致 爆管的主要原因也和管道內(nèi)淤積氣體有關(guān)。 管道氣體富含氧，附著在管 道內(nèi)壁，對鐵管進(jìn)行氧化，生成鐵銹逐漸脫落，導(dǎo)致上管壁變薄，不能 再承受相應(yīng)公稱壓力，引發(fā)爆管。這是長期的氧化反應(yīng)。由于氣囊的存在，快速開關(guān)閥門或水泵啟停也能引起爆管，這是由 于開關(guān)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(yīng)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(dá)到管徑四分之一是爆管的危險點(diǎn)，也就是氣囊的 臨界點(diǎn)。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(fù)責(zé)人很頭痛的問題。三是管道常見

3、的事故一一水錘。遠(yuǎn)距離壓力輸水工程中管線長、流 量大，管中流速一般較大，主干管線沿途起伏點(diǎn)多，遠(yuǎn)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(qiáng)降到當(dāng)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(wù) 于給排水行業(yè)的經(jīng)驗，經(jīng)過反復(fù)攻關(guān)。

4、 我們開發(fā)研制了國內(nèi)最先進(jìn)的排 氣閥設(shè)備一一智能排氣閥（排氣王）。該技術(shù)采用了眾多新工藝、新材 料，增強(qiáng)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(shù)上的創(chuàng)新都處于國際上的超先行列，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。 它的主要技術(shù)性能體現(xiàn)在：保證管道內(nèi)氣體在水流高速運(yùn)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(yīng)排盡排。 它利用機(jī)械液壓原理及流體力學(xué)知識，利用浮球浮力的增減變化，通過 機(jī)械傳導(dǎo)控制，來實現(xiàn)閥門的一次排氣、二次排氣、補(bǔ)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(shè)計的關(guān)鍵點(diǎn)在于：第一、浮力傳動系統(tǒng)的設(shè)計浮力傳動系統(tǒng)是智能排氣閥（排氣王）中的

5、最為關(guān)鍵的部件，它的 設(shè)計好壞直接關(guān)系到整個設(shè)計的成敗。傳統(tǒng)的排氣閥的浮力系統(tǒng)較為單 一，只是一個空心的不銹鋼球，它既是傳動球也是密圭寸球，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(dǎo)致密封不嚴(yán)，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(dǎo)致內(nèi)外壓 差大，球面密封量大致使浮球一次關(guān)閉則永久關(guān)閉，無法2次打開，這也是各種傳統(tǒng)排氣閥形同虛設(shè)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(shè)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

6、。第二、工況排氣系統(tǒng)的設(shè)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(shè)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(dá)到空前強(qiáng)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(jìn)行二次排放，達(dá)到應(yīng)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(yùn)行中，氣泡所受的浮力計算公 式如下：分力P仁PS in a （1）式中:p-氣泡受水的浮力（P=1/6 n d3 P）P-水的容重d-氣泡直徑a -

7、管道的俯角氣泡受水流的推力為P'V2P / =- .S （2）2g10V2式中： 流速壓強(qiáng)（Kg/cm2）2g10S-氣泡最大截面積（S=1/4 n d2）V-水流速（m/s）當(dāng)P1 = P'時，氣泡受力達(dá)到平衡而靜止在管道中。聯(lián)立（1）、（ 2） 式得3d.Sin a =C-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(dāng)d Sin a >C時，氣泡向上移動。所以，在一般供水管道，隨著管道 鋪設(shè)的復(fù)雜程度的增加，氣體產(chǎn)生的情況也是復(fù)雜的。一般的水利調(diào)水 工程和市政管網(wǎng)建設(shè)中，管道鋪設(shè)情況尤其復(fù)雜，所以應(yīng)選用質(zhì)量過硬 的排氣閥。以避免過量的氣體產(chǎn)生

8、氣囊，影響供水效率和產(chǎn)生水錘。第三、補(bǔ)氣恒壓系統(tǒng)的設(shè)計由于供介質(zhì)的管網(wǎng)在運(yùn)營中有時會因外界原因中斷，導(dǎo)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)中放入高速氣流，在以往的工程設(shè)計過程中往往采取設(shè)置多個不 同功能的產(chǎn)品來滿足工況，不但費(fèi)時、費(fèi)力、費(fèi)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(shè)計的過程中完善了幾項功能，使之 完成工程設(shè)計過程中應(yīng)預(yù)設(shè)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(jìn)行一次排氣，就關(guān)閉閥門， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足管道內(nèi)的排氣要求。于是復(fù)合式排氣閥應(yīng)運(yùn)而生，這種產(chǎn) 品主要

9、由浮球進(jìn)行主排氣口的啟閉， 用浮球連接一個連桿，通過杠桿運(yùn) 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(guān)閉排氣口。由于閥 門在關(guān)閉瞬間受壓很大，在二次排氣口關(guān)閉很嚴(yán)密的情況下， 就需要閥 體內(nèi)很大的負(fù)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(jìn)行開啟，所以復(fù)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(dǎo)致了性能的優(yōu)勢。GWP-100智能排氣閥（排氣王）的結(jié)構(gòu)圖：減震消音器：減震消音

10、器在閥蓋和壓座之間，在管道進(jìn)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?能，防止閥門過早關(guān)閉，從而排凈管道內(nèi)大量氣體。傳統(tǒng)閥門是沒 有這個運(yùn)動部件的。膜片式排氣王：膜片式排氣王安裝在智能排氣閥上端。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(yùn)動部件的排氣 閥構(gòu)造。采用應(yīng)力集中原理，利用膜片運(yùn)動完成排氣閥的啟閉，是 國內(nèi)首創(chuàng)的排氣閥點(diǎn)啟閉方式。這個技術(shù)點(diǎn)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(yīng)排盡排。三、導(dǎo)桿控制運(yùn)動部件的運(yùn)動行程，使運(yùn)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(yùn)動沒有行程軌跡，

11、在受到氣體沖擊時，浮球在閥體內(nèi)撞擊閥內(nèi)壁，浮球表面受損，關(guān)閉時球體和排氣口不能切合，導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)。四、閥體鑲?cè)胧娇招沫h(huán)，在排氣口關(guān)閉時迎合運(yùn)動部件，主動貼合，關(guān)閉嚴(yán)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、浮筒采用航空材質(zhì)，強(qiáng)度大，且密度小，在保證關(guān)閉嚴(yán)密的同時,能夠順利進(jìn)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(shù)參數(shù)為： 密封機(jī)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(jī)構(gòu)：膜片式傳動和機(jī)械導(dǎo)向傳動。公稱通徑：DN50 500mm。工作壓力（MPa）: 。閥體耐壓（MPa）: 1.5倍公稱壓力值。1密封實驗（MPa）: 1.1倍公稱壓力值。智能排氣閥（排氣王）的排氣、吸氣圖：自動排氣圖 M0->MPa | Automatic Exhausting Chart （1 BAR equal O.iMPaJ排吧圖jQJMPaJ呢氣 30 <1BARQ.1MPJ備致騎云壓力忙負(fù)冃）順便再談一下排氣閥的安裝位置,大家在習(xí)慣上認(rèn)為排氣閥只需安裝在管道最高點(diǎn)，事實上，僅在管道最高點(diǎn)安裝排氣閥是不夠的。排氣 閥應(yīng)安裝在以下幾個地方:1.輸水管道下坡段，由于水的流動有一定速度，會帶動氣泡經(jīng)過最高排氣口，向下游