污水排氣閥智能保護裝置的研究與應用

王興苗

摘 要：排水壓力管線上的排氣閥受污水雜質堵塞、工況變化、排氣閥設備故障等因素影響導致污水泄漏，污水壓力管道一旦有污水泄漏，如在短時間內不能及時發現及故障響應，往往會造成環境污染事故。介紹了一種污水排氣閥智能保護裝置的研究與應用，該裝置能對污水排氣閥運行狀態進行在線實時監視，并在排氣閥污水泄漏時自動關閉時保護閥門，從而杜絕排氣閥污水泄漏事故的發生。

關鍵詞：污水排氣閥；智能保護；太陽能；實時傳輸

污水管道排氣閥易受污水雜質堵塞、總管工況變化等因素影響導致污水泄漏，污水壓力管道一旦有污水泄漏，如在短時間內不能及時發現及進行故障響應，往往會造成環境污染、經濟賠償，因此確保排氣閥的可靠運行是生產運行管理的難點問題。

1 污水管道排氣閥作用及類型

排氣閥是管道系統中必不可少的輔助元件，它廣泛應用于管路上的最高點、彎頭或有閉氣的地方，其作用是排除管內的氣體，消除氣阻對管道排水的影響，其次當管道在運轉時出現停電、停泵等現象時迅速把空氣吸入管內，消除管道負壓力，防止管道振動或破裂。管道上排氣閥的設計規定：一般在起伏不大的平原地區，每公里在最高處設置1-2個排氣閥；在起伏較大的丘陵或山區，在每個起伏的最高點，設置一個排氣閥，排氣閥的規格是原管道直徑的1/8—1/10。

污水排氣閥主要有單口、雙口、復合式三類。近年來，單口、雙口排氣閥因故障率高，運行可靠性低已逐漸被復合式排氣閥所替代，復合式排氣閥其結構及工作原理是當管內開始注水時，塞頭停留在開啟位置，進行大量排氣，當空氣排完時，閥內積水，浮球被浮起，傳動塞頭至關閉位置，停止排氣。當管內污水正常輸送時，如有小量空氣聚集在閥內到一定程度，閥內水位下降，浮球隨之下降，此時空氣由小孔排出。當管內產生負壓時，塞頭迅速開啟，吸入空氣，確保管線完全。

2 污水排氣閥智能保護裝置的研究

2.1 智能保護裝置的功能需求分析

技術人員認真研究可能會造成污水排氣閥泄漏的諸多方面原因，一致認為：該智能保護裝置主要是研究一套排氣閥泄漏污水儲存及故障檢測及排氣閥大量噴水后閥門自動關閉裝置，實現泄漏噴水故障實時監控及報警及遠程閥門控制功能。

2.2 智能保護裝置組成

根據研發設想和系統總體組成，將污水排氣閥智能保護裝置分為污水收集裝置、電動閥門、采集和處理單元、供電模塊。

（1）、污水收集裝置：由引導管、漏水倉和噴水倉三部分組成。引導管一端連接排氣閥，另一端連接漏水倉和噴水倉，漏水倉和噴水倉內分別安裝檢測污水水位的液位觸點開關，并在下方各安裝兩只小口徑電磁閥，控制倉內水位，在噴水倉上方開孔，口徑不小于排氣閥排氣孔尺寸，以不影響排氣閥功能為原則。在漏水、噴水倉內選用了污水專用的不銹鋼浮球，通過液位上升浮球導通功能，收集漏水和噴水報警信息。

（2）、電動閥：采用24V的直流電機電動閥，具備遠程控制接口，實現遠程開啟、關閉功能。

（3）、采集和處理單元：采用DatGPRS-D45監控設備，該設備集成了開關量輸入和輸出、模擬量輸入和輸出以及GPRS無線傳輸功能。主要采集排氣閥泄漏、控制倉溢出、電動閥開閉等信號。

（4）供電模塊：由于污水壓力管地處市效，附近沒有低壓電源可接，因此該保護裝置的電源采用太陽能供電和電池供電的模式。目前太陽能電板設備的應用已經較廣，成本也較低，使用壽命也較長，一般可用5年左右。

3 方案實施

3.1 試點安裝

污水排氣閥智能保護裝置研制后，在污水管道上開展試驗，通過近半年各種工況的功能性測試，該污水排氣閥智能保護裝置達到了漏水、噴水故障報警和排氣閥自動關閉功能，基本滿足設計要求。

3.2 完善功能

根據排氣閥保護裝置試運行出現的問題，我們對污水排氣閥智能保護裝置進行了優化：主要是：調整電動閥門的安裝位置；減輕引導管和積水倉的重量，采用材質較輕的不銹鋼引導管，引導管采用一體式結構，保障污水不外漏等，形成了改進型的污水排氣閥智能保護裝置，并再次試驗。

安裝污水排氣閥智能保護裝置后，實現了排氣閥漏水狀態、溢出狀態、電動閥開閉狀態等信號的24小時實時監控及一旦發生排氣閥泄漏，電動閥自動關閉并發生故障報警信號功能，同時控制中心能實時監控排氣閥的運行信息，試運行近二月來，共發現排氣閥泄漏事件十余次。

3.3 應用推廣

根據兩個監控點的試運行情況，決定推廣污水排氣閥智能保護裝置。

4 總結

針對排氣閥管理和泄漏易引起環境污染的難題、熱點問題，研發出的污水排氣閥智能保護裝置能有效地解決排氣閥泄漏監控管理的難點問題，取得了成效，可避免和減少因污水排氣閥泄漏而引起的各類環境污染、經濟賠償等問題，為提高污水管網安全運行提供了保障，特別是應用于排水公司。

（1）、創新排氣閥管理新觀念，可有效地發現排氣閥泄漏故障。

排水公司的污水排氣閥作為野外設施，具備分布廣、點多的特點，而卻一般分布在河道橋管中央，傳統管理理念以人工巡視為主，排氣閥的故障發現具有一定的偶然性。

（2）、提高排氣閥污水外溢的可控性。

污水排氣閥尤其特殊性，其內部污水特性決定了排氣閥發生泄漏故障的頻率高于其他排氣閥。通過排氣閥的實時監控，能確保污水泄漏在第一時間得到有效控制，減少故障引起的后續問題。

（3）、降低人工巡視成本。

排氣閥運行實時監控功能的實現，可以減少甚至取消排氣閥的人工巡視，降低人工巡視成本，提高了人力資源利用率。

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