青龍縣農(nóng)村人畜飲水工程管道供水中排氣閥的應用分析

董英杰

摘要：本人從2001年開始從事農(nóng)村飲水工作，從中積累了一定的經(jīng)驗，通過實際工程項目，對農(nóng)村人畜飲水供水管道內(nèi)氣體的產(chǎn)生原因進行了分析，并對排氣閥的原理和特點進行了介紹，在供水管道中如何布置排氣閥，從而說明了排氣閥在管道供水中的重要性。

關(guān)鍵詞：青龍縣；農(nóng)村飲水工程；排氣閥的應用；

中圖分類號： TU714文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

青龍縣地處燕山山脈東段，明長城北側(cè)，隸屬河北省秦皇島市，素有“八山一水一分田”之稱，屬山區(qū)農(nóng)業(yè)縣，境內(nèi)山多地少，農(nóng)戶居住比較分散，一般以自然村為單位，擇地而居，地形起伏變化較大。因此，輸水主管道的排氣是工程設(shè)計中必須考慮的問題。

1、工程現(xiàn)狀

我縣的農(nóng)村人畜飲水供水工程，絕大部分自清水池到用水戶都選用了重力式自壓供水方式。其主要特點是：在適當?shù)牡胤竭x擇修建高位蓄水池；利用自然地形高差，形成壓力，自壓供水，避免了二次加壓，減小了供水費用。由于農(nóng)戶居住比較分散，一般以自然村為單位，擇地而居，只有村部所在地人口相對集中，為提高供水效益，工程設(shè)計都要考慮適當擴大供水范圍，一般采用聯(lián)片供水方式。因此，高位蓄水池與村中心有一定的距離，距村部所在地一般為2～4 km，這是因為供水水源主要以地下水、泉水為主，受到地下水文地質(zhì)條件及泉眼位置的制約。由于主管道沿途的地形起伏，高差變化較大，為了避免管槽挖方過大，在保證一定壓力的前提下，管槽均隨地形變化而變化，保證挖深到我縣最大防凍層（大于1.2米）以下即可。

2、輸水管道中排氣不暢存在的工程隱患

長距離輸水管道，由于地形起伏變化，管道的水力坡降大小不一，管內(nèi)水的流速有急有緩，水流運動造成的摻氣以及管道內(nèi)壓力的變化，在輸送水過程中溶解的氣體會析出并聚集在管道的最高點，從而減小了過水斷面，增大了管道的水頭損失，加之在運行過程中各種控制閘閥的開啟，在管道中會產(chǎn)生氣阻的現(xiàn)象，氣阻現(xiàn)象嚴重時，管道輸水嚴重受阻，甚至無法向管網(wǎng)供水。經(jīng)有關(guān)實驗證明，其壓力升高達2Mpa ，足以破壞一般供水管道。此外值得注意的是，長期在管網(wǎng)中運動的氣囊，其體積的大小隨所到之處的壓力大小變化。這進一步加劇了含氣水流的壓力波動，造成管道爆裂增多。管道含氣危害由含氣量的大小、管道構(gòu)造等等因素有關(guān)，其危害可分成顯性和隱性兩類，排氣不暢可能產(chǎn)生如下問題：爆管，造成嚴重事故；水阻大增；管道壓力不穩(wěn)，接口松動，漏水量增大；管道使用壽命降低，維護管理量增加等。

3、輸水管道內(nèi)氣體產(chǎn)生的原因

3.1在管道安裝完畢后 通水之前，管道內(nèi)充滿了空氣。

3.2管道系統(tǒng)內(nèi)部水溫發(fā)生變化，產(chǎn)生空氣。

3.3水在通過管道的一些附件，如閥門、三通、彎頭等，由于水壓力發(fā)生較大變化，會產(chǎn)生氣體。

3.4管道系統(tǒng)的滲漏。

3.5管道維修、維護時，管道泄水或水錘等工作情況產(chǎn)生的負壓進氣。

4、排氣閥的原理

大量的理論研究和一些應用表明，有壓供水管道含氣較多時，極易發(fā)生對管道危害最大的斷流彌合水錘，長期使用會使管道壽命縮短，加大漏失水量，甚至爆管。供水管道爆漏的最大病根就是管道排氣問題，解決問題的最重要途徑就是排凈管道存氣，選用能夠排凈的排氣閥。在管網(wǎng)中安裝排氣閥，可以及時的將管路中的空氣排出，致使水中析出的微量空氣不會大量集積形成氣囊，從而有效的防止水錘產(chǎn)生。從排氣閥工作原理可以看出，在給水管網(wǎng)中安裝排氣閥，是從原理上解決爆管失效事故的一種有效手段。管路當中按規(guī)定安裝進排氣閥，避免管道當中存在氣室，產(chǎn)生直接或間接水錘，對輸水管道安全至關(guān)重要。

5、排氣閥的特點

5.1快速、大量排氣。排氣閥孔口采用全尺寸出口、進口具有最大排氣、吸氣功效。當管道開始進水時，能快速的排出管道中的氣體。

5.2微量排氣：當管內(nèi)注滿水時，主浮球會上浮，將排氣口封住，運行過程中產(chǎn)生的少量氣體，會通過裝于排氣閥邊上的微量排氣閥排出，以避免管內(nèi)氣體的聚集。微量排氣閥采用桿杠式結(jié)構(gòu)，靈敏的動作快速的排出累積的少量氣體且能快速關(guān)閉排氣口減少水損。

5.3快速吸氣：當管內(nèi)水流中斷或產(chǎn)生負壓時，主浮球會自動下落，打開主排氣口快速吸入氣體，補充到管內(nèi)，以保護管道不受損壞，達到破壞真空的目的。

5.4主排氣閥和微量排氣閥均能自支排氣自動密封，消除手動操作的安全隱患。

5.5采用特殊浮球直徑，不管氣壓多大、氣流流速多快也不會吹堵。

6、排氣閥的布置

根據(jù)相關(guān)資料，結(jié)合相關(guān)工程運行、設(shè)計實例，在一定距離內(nèi)和管道的最高點必須安裝排氣閥，用以排除管道內(nèi)聚集的氣體防止氣阻現(xiàn)象發(fā)生，保證管道正常輸水。因此，在以下位置需要安裝進、排氣閥 ：

6.1局部最高點――最主要的安裝點，由水力坡度確定，而不是由水平基準線確定。

6.2下降坡度變大、變小點――安裝一個微量排氣閥；當需要真空保護時，可安裝一個復合式排氣閥。

6.4長距離無折點上升管段――每400～800m安裝一個高速排氣、吸氣閥。

6.5長距離無折點下降管段――每400～800m安裝一個多功能復合式排氣閥。

6.6長距離水平管線――每400～800m安裝一個多功能復合式排氣閥。

6.7水力控制閥最高點或上游鄰近點或減壓閥下游，需安裝微量排氣閥。

7、結(jié)束語

排氣閥在農(nóng)村管網(wǎng)供水中雖是看似不重要的裝置，卻在管道供水中起著重要作用，實應廣為提倡和宣傳，在正常供水的情況下其作用不十分明顯，但在首次供水及管道檢修重新供水時顯的十分重要，如布置不合理將會導致供水困難甚至供水失敗，所以，在農(nóng)村管網(wǎng)供水的設(shè)計和施工中應高度重視，合理布局，才能達到設(shè)計的供水效果，充分發(fā)揮供水工程效益。

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