水廠輸水管道排氣閥的增設(shè)實(shí)例及分析

輸水管道，主要指水源至凈水廠或凈水廠至配水管網(wǎng)的管道。由于輸水管道負(fù)擔(dān)全系統(tǒng)供水，且壓力較高，所以它的安全運(yùn)行問(wèn)題始終被從水部門和設(shè)計(jì)部門所重視。輸水管道常見(jiàn)的事故是爆管，引起爆管的原因主要有：溫度應(yīng)力、管材質(zhì)量、施工質(zhì)量、地質(zhì)構(gòu)造和水錘等。管道中的氣囊雖然不能直接造成水錘，但可借助水錘造成危害。本文就如何在輸水管道上設(shè)置排氣閥，避免氣體聚集成氣囊進(jìn)行探討。

在地形起估地段，要求輸水管道的最高點(diǎn)設(shè)排氣閥，但實(shí)際運(yùn)行中，許多爆管并未發(fā)生在高點(diǎn)或低點(diǎn)，而是發(fā)生在高點(diǎn)后的下彎管段，甚至低壓管道也發(fā)生此類爆管。某市的一段管道爆管就是一個(gè)典型的例子。該市屬低山丘陵區(qū)，凈水廠與送水泵站分建，二者相距5公里，凈化水靠重力流送至送水泵站，凈水廠清水池高程210m，送水泵站清水池高程185m，輸水管為DN800連續(xù)鑄鐵管，平均流速1.0m/s，泵站前500m有一高崗，高程185m，高崗的最高點(diǎn)有一排氣閥，但排氣閥后50m處，多次發(fā)生爆管事故，后來(lái)在爆管處加裝了一雙口排氣閥，幾年來(lái)，兩排氣閥間沒(méi)再爆管，只在新裝排氣閥后10m處發(fā)生過(guò)一次爆管。從這個(gè)例子看，爆管與管中的氣體有關(guān)（安排氣閥后無(wú)爆管）。下面對(duì)管道中氣囊的形成過(guò)程和它的受力情況進(jìn)行分析：

在正常情況下，管道中的水流可近似地看成是恒定流（壓力、流速、溫度不變）。在這種狀態(tài)下，水中的氣體要逐漸地析出，形成大小不等的氣泡上升到管壁，氣泡按水流流速向前運(yùn)動(dòng)。在上坡段，由于浮力的作用，氣泡流可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度，各氣泡運(yùn)動(dòng)方向相同，很難聚集成大氣泡。小氣泡沿管壁一定寬度向前流動(dòng)，經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)排氣閥時(shí)，排氣管直徑內(nèi)的氣泡有條件排出，而其他氣泡靠水流的推力向下游流去。由于管壁處的紊流和流速和切線特性，使一些經(jīng)過(guò)排氣管的小氣泡越過(guò)排氣孔也向下游流去。越過(guò)排氣閥的氣泡順坡而行，運(yùn)動(dòng)方向與氣泡所受浮力的分力P1方向相反，這個(gè)浮力合力產(chǎn)生的阻力，必然使氣泡運(yùn)動(dòng)的速度減慢，后序氣泡容易撞擊前面氣泡而全成大氣泡，大氣泡產(chǎn)生大的浮力。

我公司技術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及結(jié)合該實(shí)際案列總結(jié)出結(jié)論為：

1.輸水管道下坡段必須增設(shè)排氣閥，具體位置由式P`=PSinα確定，計(jì)算流速取平均值為宜；

2.管道實(shí)際俯角小于計(jì)算角度時(shí)，排氣閥應(yīng)設(shè)在下彎曲線與直線的交點(diǎn)處；

3.為使管內(nèi)氣體盡早排出而不形成氣囊，下彎管線與直管線的交點(diǎn)均應(yīng)設(shè)排氣閥；

4.本文所增設(shè)的排氣閥不能取代最高點(diǎn)排氣閥。