输水自动排气阀故障维护

输水自动排气阀故障维护输水管线的改造。该厂的用水取自湘江，从江边取水泵房到净化站新铺设一条DN500的供水管道，从净化站到二次加压泵房，二次加压泵房到生产区新铺设两条DN500的供水管道，总长度约为3km。本次改造地形起伏多，输水管线要穿越整个生活区，随着生产规模的不断发展，对供水系统的安全性要求越来越高，难度比较大。在电站、灌野、城镇经常可以看到输水管到了高出安装有会接管小关出来，装上闸阀和排气阀，看上去也没啥动静，排气阀真的又在运作吗？能起到什么作用？ 根据国内外对有压输水管道气水两相流的理论研究和实验成果,对进排气阀的结构原理进行分析,论述长距离有压输水管路进排气阀的选型设计问题.
得名“排气阀”大家一想便知道是用来排气的，却不知排气阀也是用来进气的，排气阀就是用来排除管道里的气体，和管道真空时进行补气。输水管道中存在气体的危害：

表1.1-1 设备材料报价表

1.管道产生的危害加大沿程摩阻：气泡使水的流动体积变大，水与管壁的相对流速加大，即摩阻水头损失加大，则水泵扬程提高，出水量减少。
2.加大局部阻力：气泡集聚成为气囊，使管道流水截面减小，增加了水头损失，形成气阻时，甚至水泵不能按设计流量出水：当管道沿程起伏较大，形成多个较大的跌水，多个顶端气阻高差叠加，接近或达到水泵扬程时出水困难甚至管道终端出口不出水。
3.造成管道水压试验失真：如DN400及以下管道不作漏水量试验，只以10mill落压不大于5m为合格时，当管道排气不净，试压过程将空气压缩，虽然管道漏水量较大，但被大量压缩空气体积膨胀所弥补，而表现为压力降落不大，不能真实反映管道质量。

2.输水自动排气阀故障维护故障分析改造项目情况比较复杂，为做好施工图设计我设计人员先后二次到现场进行踏勘，一是查看现场情况确定输水管线的走向;二是听取厂里动力处的同志汇报旧输水管线在使用过程中出现的问题和对本次改造的意见，其中有一点引起了我的高度重视，近几年管道爆管现象频繁发生，平均一个多月爆一次管，严重影响了正常的生产。我到的前一天就有一处管道爆管，全厂停水抢修，我要求到现场看了一下，管材为铸铁管，管径为DN300，爆管现象为承口处裂缝长1m，发生在二次加压泵房加压泵由小泵运行换大泵时。动力处的同志说一周前还爆过一次管，上次爆管和这次情况相似，发生在全厂停车检修完毕开泵送水时。输水管线上的排气阀，年久失修，没有及时更换已失去排气功能，通过对爆管时间和现象的分析，我认为是管道排气不畅，管道内有大量气囊存在，引发启泵水锤是爆管的主要原因。二次加压泵房的水泵没有变频设备，直接启动开启速度太快，在大泵换小泵或刚启泵时，几秒钟内水泵就能达到额定压力和流量,管道内的压力和流速急剧增大，气体受压缩后，体积变小，内压升高，水泵口的压力降低，流量增大，气体的内压升到一定程度后反膨胀，动量和冲量交替转换，管道中引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象，并以压力波的形式在管道中传递，引起启泵水锤，终导致爆管。水泵启动时，管道内的流速远高于设计流速，产生启泵水锤的压力可高达2MPa左右，远高于试验压力，这种连续波动的动压破坏力是静压的数倍，旧管道使用年限较长，强度降低，极易发生爆管。为了避免启泵水锤引发的爆管现象再次发生，本次设计管道的排气问题至关重要。

3.输水自动排气阀故障维护管道内气体的来源、

运行特点及其危害管道中存有气体的情况很多，气体来源主要有两个方面：1>管网起伏大，停泵或停水管道局部产生真空致使管道从排气阀或高的用水点吸气; 2>吸入水泵的天然水体，其溶解空气的大体积含气率约为2%(即水中含溶解性气体约为20L/m3)，研究表明当压力降低到某一值时水中溶解性气体会以微小气泡的形式迅速析出，并随水流运行而聚积成大气泡或大气囊。在较长距离的输管道中，由于设计流速一般不大，管道中的气体多以气囊形式存在于管子上部。在多起伏的管道中，气囊多存在于管道的凸起点;而在坡度小、较平坦管道中，气体则以众多相互独立的大气囊形式分散存在。根据美国水锤专家马丁教授的研究理论，较平坦的供水管路在充水和运行过程中呈现六种气液两相流状态。输水管道充水排气过程是相当复杂的，一般来说刚开始充水时管道流态多为层状流、波状流、段塞流或环状流，排气较为容易;后期则多呈段塞流、气团流或泡沫流状态，普通排气装置就很难排气了。管道中存在的气囊的大小、数量则取决于管道的复杂程度、管径大小、充水的速度和方法、排气措施等。大量的工程实践表明，管道中存气囊随水流动时，对长距离输水管线带来了很大危害，

输水自动排气阀故障维护主要有以下两个方面：
1>排气不畅造成输水管通水困难，水阻增大,流量达不到设计值。坡度不是很大的输水管在初次通水或检修后再次通水,管道中水气相间是必然的,如果排气不畅，就造成了严重“气堵”,气排不出，水流不畅，充水极其困难，尤其是重力流，坡度较小,管径较大时,更为严重。管道内有气囊存在，气阻增大，严重时形成“气堵”，过水断面减小，流量达不到设计值。
2>排气不畅造成通水及运行期间爆管,供水系统无法正常运行。管道中存在的气囊随水流动时由于管坡、管壁粗糙度变化以及弯管、变径各类管道配件而分散聚合，管道内流速的变化，极易造成气囊两端压差改变，这种微小压差变化对于不可压缩的水来说不会有什么影响，但对于空气来说影响是极大的，它能引起水流速度的变化和管道中压力的急剧升降，造成水锤引发爆管。

4.排气阀的类型排气阀是输水管道上的特殊产品,其性能差极大。目前国内常见的排气阀按结构形式可分为2类，浮球式排气阀(包括组合式、复合式、动力复合式)和气缸式排气阀。
了解了管道中气体的危害就知道排气阀的重要性了，目前国内做的好的有：《给水管道排气阀》自动排气阀↵ZP型自动排气阀广泛用于分水器、暖气片、地板采暖、空调和供水系统。当水经过排气阀时，阀内的浮筒上升，关闭排气孔，阻止水从排气孔里流出。复合式排气阀↵新型给水管道复合式排气阀具有自动进排气功能，是排气量大、吸气性能好、大量排气时，浮球抗吸起压力高、水密封压力适用范围广的排气阀。复合式排气阀CARX型是我国常用的排气阀，它在浮球式和浮球杠杆式排气阀的基础上组合改进而成。可以将管道中的大量空气、 系统运行中的少量气体，连续不断地快速排到外界空气中。快速排气阀↵KP排气阀结构简单，体积小，排气量大，在原基础上进行大量改进使快速排气阀更。当管道空管冲水是实现快速排气，当管道内产生负压时又能快速吸气。全压高速排气阀↵QSP型根据气缸原理制成的不同于其他进排气阀的全新装置，其原理是用浮筒杠杆等控制气缸内气动膜片动作，从而控制阀体排气口启闭，有压无压气体均可高速排出。自动排气阀进口〔复合式、快速、微量〕自动排气阀，*的结构，确保气体能够迅速上升到气室，而液面和浮渣无法到达放气口，安全，无需维护持续无间歇放气。

4.1输水自动排气阀故障维护浮球式排气阀浮球式排气阀在其阀体内护筒上有一浮球，在阀体内无水时，浮球落入护筒，排气口打开排气，有水时，浮球浮起堵住排气口，封住水流。该类型的排气阀结构简单，但有以下技术缺陷：
1>水气相间时大排气口仅能排出段气体,不能连续排气。输水管道坡度不大时，管道中大多是一段水一段气的段塞流状态，浮球式排气阀的浮力仅几公斤重，而排完段气体，水就把浮球托起，第二段气体即有压力,假定压力为0.2PMa，气体对浮球的托力等于排气口面积乘管道内压力,计算可得DN100排气阀托球力约150kg，DN300排气阀托球力约1400kg，故大排气口不可能再自动开启排气，在段塞流状态中失去排气功能。
2>小排气口径一般为3～5mm，仅能微量排气如果大排气口性能不好,仅靠微孔排气，对于大管径输水管是极危险的。
3>运行时不动作,浮球易因贴粘而失效。

4.2输水自动排气阀故障维护气缸式排气阀气缸式排气阀是利用浮筒杠杆等控制气缸内气动膜片动作，从而使阀体上大、小排气口启闭，是全压高速排气阀，该阀在任何压力和水流状态下，只要管路中的气体进入排气阀，排气阀就开启大、小排气口排气。当水进入排气阀内，大、小排气口即关闭,不漏水。或者说该阀能做到见气即高速排出，见水即关闭，可连续多次的大量排气。这类排气阀结构上的主要特点是：大、小排气口或仅大排气口的有效排气口径不小于排气阀公称直径的70%～80%，排气口径大，排气速度快，且在任何情况下均可高速排气。一般设计者在选择排气阀时是以排气阀的公称直径计算排气量的。气缸式排气阀则完满足设计要求,真正起到防止管道出现水锤和爆管的作用。

自动排气阀技术要求
(1)自动排气阀采用一体式结构设计，阀门由阀座、阀盖、浮芯、阀座、防尘盖等零件组成。
（2）自动排气阀在工作压力范围内能正常工作，即当阀腔内介质为水时阀门关闭，当阀腔内介质为气体是，阀门开启排气。
（3）在管内有负压产生时能快速补入空气，避免由于负压而产生的损害现象。
（4）管线运行时自动排气阀能及时排出水中析出的有压气体，能有效防止管线运行期间管道局部位置形成气囊。
（5）自动排气阀具有工作范围内的承压能力，静水压强度试验时能承受 1.5 倍公称压力。
（6）自动排气阀的水关闭压力不大于 0.02MPa。
（7）自动排气阀启闭灵活，工作过程中不会出现卡阻现象。
（8）连接方式为螺纹连接，安装简单。
输水自动排气阀故障维护主要零部件材质
序号 零件名称  材质
1     阀座     ZG20Cr13
2     阀盖    PA(增强尼龙)
3    浮芯     PP(聚丙烯)
4   密封垫   EPDM(三元乙丙橡胶)
5    阀座     H62
6   防尘盖   06Cr19Ni10

5.排气阀的选择及安装本工程输水管线有压力流、有重力流、有坡度大的、有坡度小的，管道内气体的运行状态比较复杂，应当选用一种排气阀在任何状态都能有效地排出管道内的气体。