青龍縣農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年開始從事農村飲水工作，從中積累了一定的經驗，通過實際工程項目，對農村人畜飲水供水管道內氣體的產生原因進行了分析，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。

關鍵詞：青龍縣；農村飲水工程；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，隸屬河北省秦皇島市，素有“八山一水一分田”之稱，屬山區農業縣，境內山多地少，農戶居住比較分散，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計中必須考慮的問題。

1、工程現狀

我縣的農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：在適當的地方選擇修建高位蓄水池；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，工程設計都要考慮適當擴大供水范圍，一般采用聯片供水方式。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，管內水的流速有急有緩，水流運動造成的摻氣以及管道內壓力的變化，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，在管道中會產生氣阻的現象，氣阻現象嚴重時，管道輸水嚴重受阻，甚至無法向管網供水。經有關實驗證明，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、管道構造等等因素有關，其危害可分成顯性和隱性兩類，排氣不暢可能產生如下問題：爆管，造成嚴重事故；水阻大增；管道壓力不穩，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、輸水管道內氣體產生的原因

3.1在管道安裝完畢后 通水之前，管道內充滿了空氣。

3.2管道系統內部水溫發生變化，產生空氣。

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

3.4管道系統的滲漏。

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生。從排氣閥工作原理可以看出，在給水管網中安裝排氣閥，是從原理上解決爆管失效事故的一種有效手段。管路當中按規定安裝進排氣閥，避免管道當中存在氣室，產生直接或間接水錘，對輸水管道安全至關重要。

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

5.3快速吸氣：當管內水流中斷或產生負壓時，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，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

根據相關資料，結合相關工程運行、設計實例，在一定距離內和管道的最高點必須安裝排氣閥，用以排除管道內聚集的氣體防止氣阻現象發生，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、結束語

排氣閥在農村管網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，在農村管網供水的設計和施工中應高度重視，合理布局，才能達到設計的供水效果，充分發揮供水工程效益。

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