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青龙县农村人畜饮水工程管道供水中排气阀的应用分析

 论文栏目:给排水论文     更新时间:2016-12-23 14:07:53

  该研究者从2001年开始从事农村饮水工作,从中积累了一定的经验,通过实际工程项目,对农村人畜饮水供水管道内气体的产生原因进行了分析,并对排气阀的原理和特点进行了介绍,介绍了在供水管道中如何布置排气阀,从而说明了排气阀在管道供水中的重要性。

  中图分类号: TU714文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)01(b)-0000-00

  青龙县地处燕山山脉东段,明长城北侧,隶属河北省秦皇岛市,素有“八山一水一分田”之称,属山区农业县,境内山多地少,农户居住比较分散,一般以自然村为单位,择地而居,地形起伏变化较大。因此,输水主管道的排气是工程设计中必须考虑的问题。

  1、工程现状

  我县的农村人畜饮水供水工程,绝大部分自清水池到用水户都选用了重力式自压供水方式。其主要特点是:在适当的地方选择修建高位蓄水池;利用自然地形高差,形成压力,自压供水,避免了二次加压,减小了供水费用。由于农户居住比较分散,一般以自然村为单位,择地而居,只有村部所在地人口相对集中,为提高供水效益,工程设计都要考虑适当扩大供水范围,一般采用联片供水方式。因此,高位蓄水池与村中心有一定的距离,距村部所在地一般为2~4 km,这是因为供水水源主要以地下水、泉水为主,受到地下水文地质条件及泉眼位置的制约。由于主管道沿途的地形起伏,高差变化较大,为了避免管槽挖方过大,在保证一定压力的前提下,管槽均随地形变化而变化,保证挖深到我县最大防冻层(大于1.2米)以下即可。

  2、输水管道中排气不畅存在的工程隐患

  长距离输水管道,由于地形起伏变化,管道的水力坡降大小不一,管内水的流速有急有缓,水流运动造成的掺气以及管道内压力的变化,在输送水过程中溶解的气体会析出并聚集在管道的最高点,从而减小了过水断面,增大了管道的水头损失,加之在运行过程中各种控制闸阀的开启,在管道中会产生气阻的现象,气阻现象严重时,管道输水严重受阻,甚至无法向管网供水。经有关实验证明,其压力升高达2Mpa ,足以破坏一般供水管道。此外值得注意的是,长期在管网中运动的气囊,其体积的大小随所到之处的压力大小变化。这进一步加剧了含气水流的压力波动,造成管道爆裂增多。管道含气危害由含气量的大小、管道构造等等因素有关,其危害可分成显性和隐性两类,排气不畅可能产生如下问题:爆管,造成严重事故;水阻大增;管道压力不稳,接口松动,漏水量增大;管道使用寿命降低,维护管理量增加等。

  3、输水管道内气体产生的原因

  3.1在管道安装完毕后 通水之前,管道内充满了空气。

  3.2管道系统内部水温发生变化,产生空气。

  3.3水在通过管道的一些附件,如阀门、三通、弯头等,由于水压力发生较大变化,会产生气体。

  3.4管道系统的渗漏。

  3.5管道维修、维护时,管道泄水或水锤等工作情况产生的负压进气。

  4、排气阀的原理

  大量的理论研究和一些应用表明,有压供水管道含气较多时,极易发生对管道危害最大的断流弥合水锤,长期使用会使管道寿命缩短,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气问题,解决问题的最重要途径就是排净管道存气,选用能够排净的排气阀。在管网中安装排气阀,可以及时的将管路中的空气排出,致使水中析出的微量空气不会大量集积形成气囊,从而有效的防止水锤产生。从排气阀工作原理可以看出,在给水管网中安装排气阀,是从原理上解决爆管失效事故的一种有效手段。管路当中按规定安装进排气阀,避免管道当中存在气室,产生直接或间接水锤,对输水管道安全至关重要。

  5、排气阀的特点

  5.1快速、大量排气。排气阀孔口采用全尺寸出口、进口具有最大排气、吸气功效。当管道开始进水时,能快速的排出管道中的气体。

  5.2微量排气:当管内注满水时,主浮球会上浮,将排气口封住,运行过程中产生的少量气体,会通过装于排气阀边上的微量排气阀排出,以避免管内气体的聚集。微量排气阀采用杆杠式结构,灵敏的动作快速的排出累积的少量气体且能快速关闭排气口减少水损。

  5.3快速吸气:当管内水流中断或产生负压时,主浮球会自动下落,打开主排气口快速吸入气体,补充到管内,以保护管道不受损坏,达到破坏真空的目的。

  5.4主排气阀和微量排气阀均能自支排气自动密封,消除手动操作的安全隐患。

  5.5采用特殊浮球直径,不管气压多大、气流流速多快也不会吹堵。

  6、排气阀的布置

  根据相关资料,结合相关工程运行、设计实例,在一定距离内和管道的最高点必须安装排气阀,用以排除管道内聚集的气体防止气阻现象发生,保证管道正常输水。因此,在以下位置需要安装进、排气阀 :

  6.1局部最高点?D?D最主要的安装点,由水力坡度确定,而不是由水平基准线确定。

  6.2下降坡度变大、变小点?D?D安装一个微量排气阀;当需要真空保护时,可安装一个复合式排气阀。

  6.4长距离无折点上升管段?D?D每400~800m安装一个高速排气、吸气阀。

  6.5长距离无折点下降管段?D?D每400~800m安装一个多功能复合式排气阀。

  6.6长距离水平管线?D?D每400~800m安装一个多功能复合式排气阀。

  6.7水力控制阀最高点或上游邻近点或减压阀下游,需安装微量排气阀。

  7、结束语

  排气阀在农村管网供水中虽是看似不重要的装置,却在管道供水中起着重要作用,实应广为提倡和宣传,在正常供水的情况下其作用不十分明显,但在首次供水及管道检修重新供水时显的十分重要,如布置不合理将会导致供水困难甚至供水失败,所以,在农村管网供水的设计和施工中应高度重视,合理布局,才能达到设计的供水效果,充分发挥供水工程效益。

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