高速进排气阀是什么？其性能分析与应用
发布时间：2022-06-10 08:37:36 来源：网络 点击：
在城市供水管线中，一般在管道拱起的高位都安装有排气阀。某供水公司两个水厂至城区中心的距离都超过10km，属长距离、大口径管道（DN1200）输水，由于地形地貌复杂，需多处穿越河流、下水道等障碍，沿线共有30多处安装了排气阀，阀体材质是灰铸铁，内部浮球的材质是工程塑料，由两个半球粘合而成，粘合缝表面较粗糙，塑料容易老化变形，致使阀座与浮球的密封性较差，球体内部容易进水而失去排气作用。沿线安装的排气阀已运行多年，期间缺乏维护和保养，锈蚀严重，容易导致管道漏水，因此必须对现有的排气阀进行全面检修，逐步更换较为技术先进、性能可靠的动力式高速进排气阀，提高城市供水管网运行的安全可靠性。
一、高速进排气阀的原理
由于内部浮球的作用，普通进排气阀都具有充水时排气、排水时吸气的功能，但在实际使用过程中，尽管阀体内部设有护筒，可以抵挡高速气流的冲击，但在高速排气状态下阀体内部会产生高速的扰动气流，在此影响下，浮球所受的气动力大于浮球的重力，浮球就会被高速气流吹出堵塞排气阀口，导致大量空气滞留在管道内，排气作用得不到发挥。
动力式高速进排气阀采用一个特殊的浮球，高速气流通过浮球时，由于浮球后部表面有显著的变化，浮球表面上的附面层一般发展不稳定，出现附面层分离，并在物体后形成漩涡尾流，此时物体所受的压力差阻力很大，并且气流在浮球的后方由于流通面积的增大，流速变小；根据伯努利方程可知，气流在浮球后面经过了一个减速、扩压过程；这样由于浮球上下部分存在压力差，浮球就会悬浮在阀体内而不会被高速空气流吹出。
在实际应用中，因为可以定出被空气吹出的浮球直径，而水比空气更容易移动较大直径的浮球，将该比率与合适的阀体入口圆锥度配合在一起，射出的冲击气流会产生比冲撞力更大的吸拉力，导致浮球向下悬浮，并且随着射流速度增大，吸拉力也增大，因此任何速度的气流都可以顺利排出，而不会发生浮球被吹出提前关闭排气阀的现象。
二、高速进排气阀的性能与特点
在输水管道中，排气阀的排气量至关重要，如排气量太少，往往停水以后再次通水时，需要较长时间才能恢复原来的供水能力，排气量大则可在短时间内恢复正常供水能力。高速进排气阀可达到并远远超过了行业标准要求，在与传统大口径进排气阀的比较中，动力式高速进排气阀在排气性能上远远优于传统大口径进排气阀，而进气量可以按照排气量的80%进行换算，这样无论是排气性能还是进气性能，动力式高速进排气阀都优于传统高速进排气阀。
判断排气阀的性能优劣除对阀门的一般要气外还有以下3点：①空气闭阀压力的大小；②管道中水流溢出时能否将浮球压住；③在低压（0.02Mpa）时能否密封不漏水。
对于动力式高速进排气阀，由于采用了特殊直径与质量的浮球、合适圆锥角度的阀体入口，结构简单合理，不会出现浮球运动卡阻现象，经反复试验表明浮球可在任何水压下平稳关闭窗口；同时采用双线密封结构确保密封良好，试验中当低压为0.018Mpa时浮球就可以紧密压在阀座上，无渗漏现象。
三、高速进排气阀的应用
水锤在长距离输水管道上极具破坏性，因此安装的排气阀必须性能可靠，避免管道中存在气囊而产生直接或间接水锤。当输水管道的管材确定后，水锤的压力增值ΔP主要随流速Vo增大而增大，在实际工程设计中可适当降低流速，即通过加大管径来降低水锤的危害。但如果管道中的气体不及时排出就会在某些部位聚成气囊，使流通面积减少，流速加大导致水锤增加，水锤的危害性也就随之增大，甚至形成危害更大的水气弥合水锤，所以在局部的关键点上要安装合适的排气阀，将管道中的气体在水流前方排出。
根据相关资料，在长距离输水管道中，建议重点在以下位置安装进排气阀：
① 局部较高点——较主要的安装点，由水力坡度确定。
② 在停泵时有可能出现水柱分离式断流弥合水锤的部位。
③ 下降坡度变大、变小点——安装一个复合式排气阀。
④ 在长距离无折点上升管段——每400m~800m安装一个高速进排气阀。
⑤ 在长距离无折点下降管段——每400m~800m安装一个复合式排气阀。
在市政供水管网中，尤其在供水管网的末梢和地势较高的位置通常积聚有气团，随着管道中的气体不断析出，气团不断增大，对管网的危害隐患就越大，因此在该位置必须安装进排气阀装置。举个案例：某泵站工程改造，该泵站是供水管网中的二次加压泵站，供水量为2000m3/h，由城区北部管网末端供水，供水管径为DN400，供水压力为0.18Mpa。按地面高程计算，该处已高出供水厂二级泵房约15m，为节约运行成本，确定降地池和水泵联合供水的模式改为水泵从市政管网直抽加压供水，考虑可能出现的气阻影响水泵的运行效率，在水泵的进水总管上安装一个口径为DN100的动力式高速进排气阀，消除了管道中气阻的影响，确保了高泵站的运行可靠性。
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