輸水自動排氣閥故障維護

輸水自動排氣閥故障維護輸水管線的改造。該廠的用水取自湘江，從江邊取水泵房到凈化站新鋪設(shè)一條DN500的供水管道，從凈化站到二次加壓泵房，二次加壓泵房到生產(chǎn)區(qū)新鋪設(shè)兩條DN500的供水管道，總長度約為3km。本次改造地形起伏多，輸水管線要穿越整個生活區(qū)，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷發(fā)展，對供水系統(tǒng)的安全性要求越來越高，難度比較大。在電站、灌野、城鎮(zhèn)經(jīng)常可以看到輸水管到了高出安裝有會接管小關(guān)出來，裝上閘閥和排氣閥，看上去也沒啥動靜，排氣閥真的又在運作嗎？能起到什么作用？ 根據(jù)國內(nèi)外對有壓輸水管道氣水兩相流的理論研究和實驗成果,對進排氣閥的結(jié)構(gòu)原理進行分析,論述長距離有壓輸水管路進排氣閥的選型設(shè)計問題.
得名“排氣閥”大家一想便知道是用來排氣的，卻不知排氣閥也是用來進氣的，排氣閥就是用來排除管道里的氣體，和管道真空時進行補氣。輸水管道中存在氣體的危害：

表1.1-1 設(shè)備材料報價表

1.管道產(chǎn)生的危害加大沿程摩阻：氣泡使水的流動體積變大，水與管壁的相對流速加大，即摩阻水頭損失加大，則水泵揚程提高，出水量減少。
2.加大局部阻力：氣泡集聚成為氣囊，使管道流水截面減小，增加了水頭損失，形成氣阻時，甚至水泵不能按設(shè)計流量出水：當(dāng)管道沿程起伏較大，形成多個較大的跌水，多個頂端氣阻高差疊加，接近或達(dá)到水泵揚程時出水困難甚至管道終端出口不出水。
3.造成管道水壓試驗失真：如DN400及以下管道不作漏水量試驗，只以10mill落壓不大于5m為合格時，當(dāng)管道排氣不凈，試壓過程將空氣壓縮，雖然管道漏水量較大，但被大量壓縮空氣體積膨脹所彌補，而表現(xiàn)為壓力降落不大，不能真實反映管道質(zhì)量。

2.輸水自動排氣閥故障維護故障分析改造項目情況比較復(fù)雜，為做好施工圖設(shè)計我設(shè)計人員先后二次到現(xiàn)場進行踏勘，一是查看現(xiàn)場情況確定輸水管線的走向;二是聽取廠里動力處的同志匯報舊輸水管線在使用過程中出現(xiàn)的問題和對本次改造的意見，其中有一點引起了我的高度重視，近幾年管道爆管現(xiàn)象頻繁發(fā)生，平均一個多月爆一次管，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。我到的前一天就有一處管道爆管，全廠停水搶修，我要求到現(xiàn)場看了一下，管材為鑄鐵管，管徑為DN300，爆管現(xiàn)象為承口處裂縫長1m，發(fā)生在二次加壓泵房加壓泵由小泵運行換大泵時。動力處的同志說一周前還爆過一次管，上次爆管和這次情況相似，發(fā)生在全廠停車檢修完畢開泵送水時。輸水管線上的排氣閥，年久失修，沒有及時更換已失去排氣功能，通過對爆管時間和現(xiàn)象的分析，我認(rèn)為是管道排氣不暢，管道內(nèi)有大量氣囊存在，引發(fā)啟泵水錘是爆管的主要原因。二次加壓泵房的水泵沒有變頻設(shè)備，直接啟動開啟速度太快，在大泵換小泵或剛啟泵時，幾秒鐘內(nèi)水泵就能達(dá)到額定壓力和流量,管道內(nèi)的壓力和流速急劇增大，氣體受壓縮后，體積變小，內(nèi)壓升高，水泵口的壓力降低，流量增大，氣體的內(nèi)壓升到一定程度后反膨脹，動量和沖量交替轉(zhuǎn)換，管道中引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象，并以壓力波的形式在管道中傳遞，引起啟泵水錘，終導(dǎo)致爆管。水泵啟動時，管道內(nèi)的流速遠(yuǎn)高于設(shè)計流速，產(chǎn)生啟泵水錘的壓力可高達(dá)2MPa左右，遠(yuǎn)高于試驗壓力，這種連續(xù)波動的動壓破壞力是靜壓的數(shù)倍，舊管道使用年限較長，強度降低，極易發(fā)生爆管。為了避免啟泵水錘引發(fā)的爆管現(xiàn)象再次發(fā)生，本次設(shè)計管道的排氣問題至關(guān)重要。

3.輸水自動排氣閥故障維護管道內(nèi)氣體的來源、

運行特點及其危害管道中存有氣體的情況很多，氣體來源主要有兩個方面：1>管網(wǎng)起伏大，停泵或停水管道局部產(chǎn)生真空致使管道從排氣閥或高的用水點吸氣; 2>吸入水泵的天然水體，其溶解空氣的大體積含氣率約為2%(即水中含溶解性氣體約為20L/m3)，研究表明當(dāng)壓力降低到某一值時水中溶解性氣體會以微小氣泡的形式迅速析出，并隨水流運行而聚積成大氣泡或大氣囊。在較長距離的輸管道中，由于設(shè)計流速一般不大，管道中的氣體多以氣囊形式存在于管子上部。在多起伏的管道中，氣囊多存在于管道的凸起點;而在坡度小、較平坦管道中，氣體則以眾多相互獨立的大氣囊形式分散存在。根據(jù)美國水錘專家馬丁教授的研究理論，較平坦的供水管路在充水和運行過程中呈現(xiàn)六種氣液兩相流狀態(tài)。輸水管道充水排氣過程是相當(dāng)復(fù)雜的，一般來說剛開始充水時管道流態(tài)多為層狀流、波狀流、段塞流或環(huán)狀流，排氣較為容易;后期則多呈段塞流、氣團流或泡沫流狀態(tài)，普通排氣裝置就很難排氣了。管道中存在的氣囊的大小、數(shù)量則取決于管道的復(fù)雜程度、管徑大小、充水的速度和方法、排氣措施等。大量的工程實踐表明，管道中存氣囊隨水流動時，對長距離輸水管線帶來了很大危害，

輸水自動排氣閥故障維護主要有以下兩個方面：
1>排氣不暢造成輸水管通水困難，水阻增大,流量達(dá)不到設(shè)計值。坡度不是很大的輸水管在初次通水或檢修后再次通水,管道中水氣相間是必然的,如果排氣不暢，就造成了嚴(yán)重“氣堵”,氣排不出，水流不暢，充水極其困難，尤其是重力流，坡度較小,管徑較大時,更為嚴(yán)重。管道內(nèi)有氣囊存在，氣阻增大，嚴(yán)重時形成“氣堵”，過水?dāng)嗝鏈p小，流量達(dá)不到設(shè)計值。
2>排氣不暢造成通水及運行期間爆管,供水系統(tǒng)無法正常運行。管道中存在的氣囊隨水流動時由于管坡、管壁粗糙度變化以及彎管、變徑各類管道配件而分散聚合，管道內(nèi)流速的變化，極易造成氣囊兩端壓差改變，這種微小壓差變化對于不可壓縮的水來說不會有什么影響，但對于空氣來說影響是極大的，它能引起水流速度的變化和管道中壓力的急劇升降，造成水錘引發(fā)爆管。

4.排氣閥的類型排氣閥是輸水管道上的特殊產(chǎn)品,其性能差極大。目前國內(nèi)常見的排氣閥按結(jié)構(gòu)形式可分為2類，浮球式排氣閥(包括組合式、復(fù)合式、動力復(fù)合式)和氣缸式排氣閥。
了解了管道中氣體的危害就知道排氣閥的重要性了，目前國內(nèi)做的好的有：《給水管道排氣閥》自動排氣閥↵ZP型自動排氣閥廣泛用于分水器、暖氣片、地板采暖、空調(diào)和供水系統(tǒng)。當(dāng)水經(jīng)過排氣閥時，閥內(nèi)的浮筒上升，關(guān)閉排氣孔，阻止水從排氣孔里流出。復(fù)合式排氣閥↵新型給水管道復(fù)合式排氣閥具有自動進排氣功能，是排氣量大、吸氣性能好、大量排氣時，浮球抗吸起壓力高、水密封壓力適用范圍廣的排氣閥。復(fù)合式排氣閥CARX型是我國常用的排氣閥，它在浮球式和浮球杠桿式排氣閥的基礎(chǔ)上組合改進而成?？梢詫⒐艿乐械拇罅靠諝?、 系統(tǒng)運行中的少量氣體，連續(xù)不斷地快速排到外界空氣中?？焖倥艢忾y↵KP排氣閥結(jié)構(gòu)簡單，體積小，排氣量大，在原基礎(chǔ)上進行大量改進使快速排氣閥更。當(dāng)管道空管沖水是實現(xiàn)快速排氣，當(dāng)管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓時又能快速吸氣。全壓高速排氣閥↵QSP型根據(jù)氣缸原理制成的不同于其他進排氣閥的全新裝置，其原理是用浮筒杠桿等控制氣缸內(nèi)氣動膜片動作，從而控制閥體排氣口啟閉，有壓無壓氣體均可高速排出。自動排氣閥進口〔復(fù)合式、快速、微量〕自動排氣閥，*的結(jié)構(gòu)，確保氣體能夠迅速上升到氣室，而液面和浮渣無法到達(dá)放氣口，安全，無需維護持續(xù)無間歇放氣。

4.1輸水自動排氣閥故障維護浮球式排氣閥浮球式排氣閥在其閥體內(nèi)護筒上有一浮球，在閥體內(nèi)無水時，浮球落入護筒，排氣口打開排氣，有水時，浮球浮起堵住排氣口，封住水流。該類型的排氣閥結(jié)構(gòu)簡單，但有以下技術(shù)缺陷：
1>水氣相間時大排氣口僅能排出段氣體,不能連續(xù)排氣。輸水管道坡度不大時，管道中大多是一段水一段氣的段塞流狀態(tài)，浮球式排氣閥的浮力僅幾公斤重，而排完段氣體，水就把浮球托起，第二段氣體即有壓力,假定壓力為0.2PMa，氣體對浮球的托力等于排氣口面積乘管道內(nèi)壓力,計算可得DN100排氣閥托球力約150kg，DN300排氣閥托球力約1400kg，故大排氣口不可能再自動開啟排氣，在段塞流狀態(tài)中失去排氣功能。
2>小排氣口徑一般為3～5mm，僅能微量排氣如果大排氣口性能不好,僅靠微孔排氣，對于大管徑輸水管是極危險的。
3>運行時不動作,浮球易因貼粘而失效。

4.2輸水自動排氣閥故障維護氣缸式排氣閥氣缸式排氣閥是利用浮筒杠桿等控制氣缸內(nèi)氣動膜片動作，從而使閥體上大、小排氣口啟閉，是全壓高速排氣閥，該閥在任何壓力和水流狀態(tài)下，只要管路中的氣體進入排氣閥，排氣閥就開啟大、小排氣口排氣。當(dāng)水進入排氣閥內(nèi)，大、小排氣口即關(guān)閉,不漏水?；蛘哒f該閥能做到見氣即高速排出，見水即關(guān)閉，可連續(xù)多次的大量排氣。這類排氣閥結(jié)構(gòu)上的主要特點是：大、小排氣口或僅大排氣口的有效排氣口徑不小于排氣閥公稱直徑的70%～80%，排氣口徑大，排氣速度快，且在任何情況下均可高速排氣。一般設(shè)計者在選擇排氣閥時是以排氣閥的公稱直徑計算排氣量的。氣缸式排氣閥則完滿足設(shè)計要求,真正起到防止管道出現(xiàn)水錘和爆管的作用。

自動排氣閥技術(shù)要求
(1)自動排氣閥采用一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計，閥門由閥座、閥蓋、浮芯、閥座、防塵蓋等零件組成。
（2）自動排氣閥在工作壓力范圍內(nèi)能正常工作，即當(dāng)閥腔內(nèi)介質(zhì)為水時閥門關(guān)閉，當(dāng)閥腔內(nèi)介質(zhì)為氣體是，閥門開啟排氣。
（3）在管內(nèi)有負(fù)壓產(chǎn)生時能快速補入空氣，避免由于負(fù)壓而產(chǎn)生的損害現(xiàn)象。
（4）管線運行時自動排氣閥能及時排出水中析出的有壓氣體，能有效防止管線運行期間管道局部位置形成氣囊。
（5）自動排氣閥具有工作范圍內(nèi)的承壓能力，靜水壓強度試驗時能承受 1.5 倍公稱壓力。
（6）自動排氣閥的水關(guān)閉壓力不大于 0.02MPa。
（7）自動排氣閥啟閉靈活，工作過程中不會出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。
（8）連接方式為螺紋連接，安裝簡單。
輸水自動排氣閥故障維護主要零部件材質(zhì)
序號 零件名稱  材質(zhì)
1     閥座     ZG20Cr13
2     閥蓋    PA(增強尼龍)
3    浮芯     PP(聚丙烯)
4   密封墊   EPDM(三元乙丙橡膠)
5    閥座     H62
6   防塵蓋   06Cr19Ni10

5.排氣閥的選擇及安裝本工程輸水管線有壓力流、有重力流、有坡度大的、有坡度小的，管道內(nèi)氣體的運行狀態(tài)比較復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)選用一種排氣閥在任何狀態(tài)都能有效地排出管道內(nèi)的氣體。