排气阀在工程中的应用及对比分析

1、排气阀在工程中的应用及对比分析提要：为了解决管网的一系列事故，提高供水效率，有必要对管道气体进行排放。文章针对这一主题，对管道气体的危害进行了描述，并提出了有效的解决办法。对新一代排气产品智能排气王的性能、功效作了概述。关键字：供水效率、爆管、水锤、排气困扰水工业工作人员的问题有三个：一是城镇供水中，管网供水效率低。引发的主要原因就是管道内有大量未排气体，形成气囊浮于管道上壁，使管道的过流截面变小，有效供水量减少，供水效率低。导致个别县镇的居民打开自来水龙头，先是气体排放，再流出涓涓细流。给居民带来不便的同时，也从一定程度上影响着供水企业的经济效益。笔者就曾听到过类似的抱怨。二是供水管道常见的

2、事故一一爆管。其实，从某种角度来讲，导致爆管的主要原因也和管道内淤积气体有关。管道气体富含氧，附着在管道内壁，对铁管进行氧化，生成铁锈逐渐脱落，导致上管壁变薄，不能再承受相应公称压力，引发爆管。这是长期的氧化反应。由于气囊的存在，快速开关阀门或水泵启停也能引起爆管，这是由于开关阀门或水泵启停改变了介质流速，使管道出现了大的压力增值，气体的可压缩特性，使应力集中到气囊产生高压而爆管。根据对爆管案例的研究，气囊高度达到管径四分之一是爆管的危险点，也就是气囊的临界点。爆管在影响市民用水的同时，也造成了一定的社会影响。这也是供水企业负责人很头痛的问题。三是管道常见的事故水锤。远距离压力输水工程中管线长

3、、流量大，管中流速一般较大，主干管线沿途起伏点多，远距离输水工程中常发生多处水柱分离并造成断流弥合水锤。而水柱分离恰恰是由于管路中某处的压强降到当时水温的汽化压力以下时，液态水发生了汽化。而该气体不被排出，在两水柱再重新弥合时，由于两股水柱间的剧烈碰撞会产生具有直接水锤特征的压力很高的断流空腔再弥合水锤。它的危害可能造成泵房被淹，甚至无人监控管路的长期大量漏水，淹灌大面积良田。综上，纠合病因，全是管道气体惹的祸。管道气体排空，所有问题迎刃而解。为了解决这一水工业一直困扰客户的难题，结合我公司近几年服务于给排水行业的经验，经过反复攻关。我们开发研制了国内最先进的排气阀设备智能排气阀（排气王）。该

4、技术采用了众多新工艺、新材料，增强其动作的可靠性和耐蚀性，该项产品将获得国内同类产品的新突破，这些技术上的创新都处于国际上的超先行列，填补了国内空白。它的主要技术性能体现在：保证管道内气体在水流高速运动时，快速大量排放。在完成大量排气后，持续排出管道内微量析出气体，应排尽排。它利用机械液压原理及流体力学知识，利用浮球浮力的增减变化，通过机械传导控制，来实现阀门的一次排气、二次排气、补气恒压等多种功能，用以根除管网爆管现象的频繁发生，其设计的关键点在于：第一、浮力传动系统的设计浮力传动系统是智能排气阀（排气王）中的最为关键的部件，它的设计好坏直接关系到整个设计的成败。传统的排气阀的浮力系统较为单

5、一，只是一个空心的不锈钢球，它既是传动球也是密封球，随着时间的推移，浮球由于在介质中滚动产生锈蚀或粘附沉淀物导致密封不严，因而产生跑冒滴漏的现象。而由于其密封球面直接接触大气，导致内外压差大，球面密封量大致使浮球一次关闭则永久关闭，无法2次打开，这也是各种传统排气阀形同虚设的症结所在。我们通过动作件和密封性的分离，轻松的解决了此类问题，显著改善浮球的使用寿命而且有利于二次、甚至多次排气功能设置的实现，这种排气阀的使用寿命大大延长，可以说，新的浮力传动系统的研制成功将是该类产品的一个革命性突破。第二、工况排气系统的设计在我国传统的排气阀只具有一次排气功能，其排气量为第一次要求排气量的70%，如果

6、在水中溶解空气析出或其它原因的空气无法排气，致使管网中的空气淤塞，使管道中介质断流，水损增大，甚至造成介质中断。而本项中设计产品采用二次排气的全新概念，将智能排气阀（排气王）的排气功能达到空前强大，不断排除要求的一次排气量，还将阀门前端产生的气体进行二次排放，达到应排尽排，从而保证管网的供介质的高效率。在管道供水中，气水混合物在介质运行中，气泡所受的浮力计算公式如下：分力Pl=PSina式中：p-气泡受水的浮力（P=l/6nd3P）P-水的容重d-气泡直径a-管道的俯角气泡受水流的推力为PV2p/=.S（2）2g10V2式中：流速压强（Kg/cm2）2g10S-气泡最大截面积（S=l/4nd2

7、）V-水流速（m/s）当P1=P时，气泡受力达到平衡而静止在管道中。联立（1）、（2）式得3d.Sina=10.4p.gC-平衡常数式（3）说明，在恒定流条件下，气泡直径与管道俯角的正弦成反比。当dSinaC时，气泡向上移动。所以，在一般供水管道，随着管道铺设的复杂程度的增加，气体产生的情况也是复杂的。一般的水利调水工程和市政管网建设中，管道铺设情况尤其复杂，所以应选用质量过硬的排气阀。以避免过量的气体产生气囊，影响供水效率和产生水锤。第三、补气恒压系统的设计由于供介质的管网在运营中有时会因外界原因中断，导致介质在管网的波峰处被挤压或中断，从而容易产生真空或压力过载，这时就需要往管网中放入高速

8、气流，在以往的工程设计过程中往往采取设置多个不同功能的产品来满足工况，不但费时、费力、费用高，而且工作情况极为不稳定，时常误动作，本产品在设计的过程中完善了几项功能，使之完成工程设计过程中应预设的全部功能。我们再来看传统的排气阀产品。早在很多年前，就有排气阀这种产品，最早是单筒式排气阀，这种产品只能进行一次排气，就关闭阀门，远远不能满足管道内的排气要求。于是复合式排气阀应运而生，这种产品主要由浮球进行主排气口的启闭，用浮球连接一个连杆，通过杠杆运动完成二次排气口的启闭。它的二次排气有两种方式：一种是由一个橡胶塞堵住口径很小的排气口，一种是由一个截面来关闭排气口。由于阀门在关闭瞬间受压很大，在二

9、次排气口关闭很严密的情况下，就需要阀体内很大的负压才能再次开启。但有流速的介质不会使气体大量聚积于排气口，就随水流到了下一处。所以无论是哪种情况，二次排气口都很难再进行开启，所以复合式排气阀从本质上也不能解决二次排气和持续排气的问题。所以，智能排气阀（排气王）和传统的排气阀是结构上的本质区别导致了性能的优势。GWP-100智能排气阀（排气王）的结构图：一、减震消音器：减震消音器在阀盖和压座之间，在管道进行大量排气时，改变气体流向，减弱气体的瞬间能量，使之转变为消声器动能，防止阀门过早关闭，从而排净管道内大量气体。传统阀门是没有这个运动部件的。二、膜片式排气王：膜片式排气王安装在智能排气阀上端。

10、它区别于传统排气阀的单筒、双筒结构，改变仅用浮球作为运动部件的排气阀构造。采用应力集中原理，利用膜片运动完成排气阀的启闭，是国内首创的排气阀点启闭方式。这个技术点能够保证阀门在管道析出微量气体时打开，做到真正的持续排气，应排尽排。三、导杆控制运动部件的运动行程，使运动面和密封面绝对分离，从而保证密封面始终不受介质侵蚀，提升密封效果。传统排气阀由于浮球运动没有行程轨迹，在受到气体冲击时，浮球在阀体内撞击阀丫内壁，浮球表面受损，关闭时球体和排气口不能切合，导致关闭不严。四、阀体镶入式空心环，在排气口关闭时迎合运动部件，主动贴合，关闭严密的同时，利于排气口的再次开启。传统排气阀无此结构件。五、浮筒采

11、用航空材质，强度大，且密度小，在保证关闭严密的同时，能够顺利进行微量排气。传统排气阀还在使用橡胶件。智能排气阀（排气王）的技术参数为：密封机构：膜片式密封结构和特殊球面的镶入式密封。传动机构：膜片式传动和机械导向传动。公称通径：DN50500mm。工作压力（MPa）：1.0-4.0。阀体耐压（MPa）：1.5倍公称压力值。密封实验（MPa）：1.1倍公称压力值。I.d-ir?吸气图(1BAR约0.1MPa)压力(BAR)自动排气图（1BAb0iMPa）AutomaticExhaustingChart(1BARequal0.1MPa)智能排气阀（排气王）的排气、吸气图:排气圏（R紅20.00010.00020001.000,2O0:%100片000.10.20.30.40.50.60.70,8UVE)|楣150mm125mm100mm80mm50mmA./I一”一-/H一一严-/!Z/r-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1050mm80mm100mm125mm150mm0-100-200-1,000-2,000-10.000-20.000(qAE)N爛顺便再谈一下排气阀的安装位置，大冢在习惯上认为排气阀只需安装在管道最高点，事实上，仅在管道最高点安装排气阀是不够的。排气阀应安装在以下几个地方：输水管道下坡段，由于水的流动有一定速度，会带动气泡