输水管道排气阀的增设
引水管道排气阀新型安装方式的成功经验
引水管道排气阀新型安装方式的成功经验摘要为了使引水管道排气井不在当地二级公路路面上砌筑，使相应的排气阀安装在公路路面以外，避免路面上安装排气阀并砌筑排气井对公路结构造成的不利影响，同时降低施工难度、节省工程费用、方便管道的运行和维护。
采用支管从主管道上侧引至公路路基外，在公路路基外安装排气阀，并砌筑排气井。
结果表明：这一新型安装方式既有效解决了管道排气问题，又避免破坏公路结构。
关键词引水管道；排气阀；新型安装；支管侧引中图分类号tv75 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2012）64-0037-020 引言榆林神华能源有限责任公司青龙寺煤矿位于府谷县老高川乡境内，其生产生活用水通过一趟ф325×10螺旋焊管引自府谷县水务公司老高川供水站，管道全长16km，敷设方式为地下开槽直埋敷设，该引水管道由国内某资深煤炭设计院设计，由于当地地形较为狭窄，地貌复杂、地质变化较大，地貌主要呈现为：山坡、山谷、道路、农田、沟壑、河道等，安装难度较大，只能沿当地运煤公路路面敷设（于公路路基施工完毕后、路面硬化之前开始安装），管道沿线共设计31座排气井，该公路属二级公路，且该公路属当地主要运煤通道，通行的重型车辆较多，若在路面上安装排气阀并砌筑排气井，会对公路结构造成不利影响，同时管道的运行也存在较大安全隐患。
笔者作为该矿成员之一，负责该管道安装工程的建设工作，与设计院多次进行探讨和可行性研究，对排气井的设置和排气阀的安装方式先后提出2个设计方案，经过反复论证和优缺点对比，最终采用支管侧引的新型安装方式，很好的解决了管道排气问题，值得推广使用。
1 主要配套设施1）管道起始点设有供水泵站一座，安装潜水泵2台，型号为250qj125-51/3，额定流量：125m3/h，扬程51米，功率30kw，电压380v，正常情况下一台运行一台备用，正常供水量125m3/h；2）排气井：管道沿线地形复杂，高低起伏变化较大，尤其横穿公路路基涵管较多，因此在每个高低起伏处均设置排气井，共设置ф1 200mm排气井31座，每个排气井内安装dn100、pn=2.5mpa排气阀1只；3）水锤消除器：dn200、pn=2.5mpa，活塞式，竖向安装，2只；4）泄水井：在管道沿线各低洼、且便于泄水处设置泄水口，泄水口采用ф219无缝管从主管道引出，并砌筑直径ф1 200mm泄水井，共6座；5）闸阀井：每隔2km设置闸阀井1座，共8座；6）计量装置：在供水泵站总出水口和管道终端各安装电磁流量计1台。
压力管道输水的进排气设计与应用
作用而滞 留于管壁甚至逆向流动。因此上坡管道的气
体较易于排出 ，下坡管道的气体则不容易随水流排走。
有压管道内气体的危害是多方面的 ，仅从安全方 面说 ， 气泡实际上是处于运动和压力振荡之中的 ，其 运动和压力振荡反过来又引起水流速度的变化 ，从而 引发气爆 型水锤。供水管 网中发生爆管事故 ，排气不 畅是主要原因 ，在小 口径管道 中，还可能 因气囊阻断 水流 ，造成通水困难 ，增加运行成本 。 在有压输水管道系统设计 中，应该高度重视排气 问题 ，优化线路 、减少存气构 造 ，合 理设置排 （ ） 进 气设备。国外有关专家曾说过 ：对于管道排气不畅的 危险，在工程实践中被大大的低估了。设计工程师应 主动地研究水锤 问题 ，在工程中预先安装包括排气设
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水利水 电技 术 第 ３ ７卷 ２ ０ ０ ６年第 ｌ ２期
压 力 管 道 输 水 的进 排 气 设 计 与 应 用
赵 玺
（ 山西省万家寨 弓黄工程管理局，山西 太原 ００ １ ） Ｉ ３０２
【 关键词】 有压管道 ；水锤 ；排气；空气阀
后才试图补救。
２ 进排气设 计
２ １ 目前存在的问题和不足 ． 有压管道输 水系统 的进排气设施 是其必不 可少 的重 要组成部分。而我国在有压管道输水工程设计中， 对进 排气问题的研究和重视程度还很不够，缺乏这方面的规 范、 计算手段和工具。以往我国的输水管道工程规模较
不能正常工作时，气体就会集聚在管道系统中。在水
泵输水系统 中发生停泵水锤 时，为了防止低压区水柱
拉断 （ 即冷沸汽化 ） 再弥合引起的严重后果 ，则需 要
迅速补充空气和缓冲。 进入管道的气体虽然同输送液体处于相 同的压强 之下 ， 由于气、液重度差和液体表 面张力 的作用 ， 但 气体总是在管道 内的高处出现 ，这些气泡在重力和水 流冲力的共 同作用下 ，或分散存在于较平缓下坡（ 对水 流而言） 段管道顶部 ，或存在 于起伏管线 的管道隆起 处 ；也可存在于缩径管 、孔板 和未全开的 阀门前等存 气构造处。气泡在管道 内所处的位置，取决于其力的
输水管道并行设计规范
输水管道并行设计规范随着水利部全面解决农村饮水安全问题目标的提出以及各地区国民经济的发展，城市建设规模不断扩大，工业建设速度迅速加快，人民生活水平也随之相应提高，城市工业和生活用水量急剧增加，城市用水的紧张状况日益严重。
故不少城市、工矿企业及农村饮水不得不到数十公里甚至数百公里以外寻找能满足水量、水质要求的新水源，因而长距离输水工程也逐渐增多。
在长距离输水管道设计时存在诸多要解决的问题。
1.管材的选择常用的管材有钢管、球墨铸铁管、预应力混凝土管、玻璃钢管、超高分子量聚乙烯管、预应力钢筒混凝土管(PC-CP)等。
应结合项目区地质情况及受水区要求的保证程度、资金等全方位综合考虑，进行管材优选。
2.水力计算管径的选择可以通过Q=AV来初选管径，然后根据水力计算优化管径。
在水力计算时，一般是按照均匀流计算，普遍采用的公式有：（1）Darcy公式：hf=λlv22gd（2）Chezy公式：V=CRJ（3）Hazen-Williams公式：hf=10.67Q1.852l C1.852hd4.87式中：hf――沿程水头损失（m）；λ――沿程阻力系数；l――管道长度；d――管道计算内径（m）；g――重力加速度（m/s2）；C――谢才系数（m1/2/s）；J――水力坡降；R――水力半径；Q――管道流量（m3/s）；V――流速（m/s）；Ch――海曾・威廉系数。
上述三式中（1）、（2）式不仅适用于管道流，同时也适用于明渠的水力计算。
（3）式的计算参数较少，是一个广泛应用于管网计算的传统公式。
上述三式与管道内壁粗糙程度相关的系数军事影响计算结果的重要参数。
根据近几年长距离输水管道的设计计算，（1）、（3）是应用较多，通过与实际过流能力及水损实测情况比较，（1）式在采用Colebrook-White公式计算出的λ值与商用圆管的阻力吻合最好。
3.连通管的设置与阀门的选择根据规范要求，长距离输水管道宜选用两条管线，以满足检修需要，当其中一条检修时供水量应不少于设计供水量70%，若两条管线并行，应考虑设置2处以上的连通管，在每根连通管处的主管上下侧设置2个闸阀，连通管处设置一个闸阀，共5个闸阀，以达到分段检修目的。
市政给水管道水压试验常见问题及解决办法
市政给水管道水压试验常见问题及解决办法作者：董旭来源：《科学与财富》2016年第05期摘要：供水一直是市政工作的重点之一，如何保障市政供水系统的稳定，让市民们可以全天候用水，这就需要对输水管道进行严格的施工管理，更重要的是在工程结束时，注意对水压的试验，本文探讨了市政供水管道压力试验中常见的问题，并提出了解决措施，希望给水部门可以参考与借鉴。
关键词：给水管道；水压试验；接口；堵板；后背；漏水在给水系统管道铺设完成后，要进行水压测试，测试成功才能达到验收合格标准，才可以投入正常使用。
水压试验是对管道、接口、工程质量的检测。
是工程验收合格前的最后一步。
市政涉及的给水管道材质繁多，通常包括压力管，金属管，塑料有机管这几大类，具体又可以分为很多小类。
在水压试验中，大部分都能达到了合格水平。
但少数市政工程管道会出现达不到技术标准的情况，需要进行修补处理后才能投入使用。
1 市政给水管道水压试验常见问题在水压试验时，可能会出现很多问题。
有些问题会影响正常试压工作的进行，有些问题会影响管道压力参数，造成试压结果不准确，最常见的问题有3种，分别是以下几点：1.1 后背失效，试压管段产生较大位移，试压堵板接口漏水。
1.2 测压管件接口封闭不严，漏水。
1.3 试压器管道空气没有排放完全。
2 市政给水管道水压试验常见问题产生的原因及应对措施针对问题进行的原因分析，及采取的应对措施：2.1 后背失效后背失效是导致水压试验不准确的主要与原因之一，在测试水压前没有进行安全系数计算，或者计算的数值不准确，堵板设计不合格会导致在试验中强大的水压发作用力把试验的后背管道推动，从而发生位移，严重的会出现接口脱离的情况。
有时也会出现管道因受到巨大拉力造成变形断裂的情况。
2.2 管道接口及管件接口等出现漏水在市政给水管道水压测试失败中接口漏水是另一个重要的原因，这样又出现了另一个问题，为什么会出现接口漏水，如何解决？下面介绍一下接口漏水原因和安装注意事项。
长距离输水管线设计
长距离输水管线设计摘要：介绍长距离输水管线的设计原则、设计特点及设计人员在设计过程中应注意的问题。
关键词：长距离；输水管线；设计Design for Long Distance Water PipelineZHANGJingHANYi-chen(CNPC Northeast Refining & Chemical Engineering Co. Ltd. Jilin Design Institute, Jilin132002，China)Abstract: Design principles and characteristics of long distance water pipeline were introduced. Points for attention of designer in designing were expounded.Key words: long distance；water pipeline；design目前越来越多的新建大型工艺装置，按城市统一规划要求远离城镇居民聚居地，从而导致其距水源地较远，需要长距离输水，来保证装置的安全用水。
以下是对长距离输水管线设计的一些体会。
1．长距离管道输水工程的特点输水距离长，沿途地形条件比较复杂，压力流输水管线有升有降，起伏不平。
根据管线布置要求和运行要求，管路需要安装许多附件，如排气阀、泄水阀、连通阀等。
2．长距离输水管道设计2.1长距离输水管线路径选择（1）管线路径应尽量做到线路短，起伏小，土石方少，造价经济，少占农田。
（2）走向和位置应符合城市和工业企业的规划要求，并尽可能沿现有道路和规划道路敷设，便于施工和维护。
（3）应尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要铁路和泄洪地区，并应避开滑坡、塌方以及易发生泥石流和高侵蚀性土壤地区。
（4）管线路径的选择还应考虑近远期结合和分期实施的可能。
2.2长距离输水管道管材的选择合理选择管材对长距离输水工程十分重要，不仅是保证输水管道安全运行的关键，而且还决定工程造价的高低。
输水管道排气阀的增设
输水管道排气阀的增设随着现代城市的不断发展，城市供水系统也在不断完善和发展。
而水管道排气阀作为重要的组成部分，在城市输水系统中起着至关重要的作用。
为了更好地保证水管道输送水的质量和效率，增设排气阀已经成为一种常见的做法。
下面本篇论文将就输水管道排气阀的增设进行深入探讨。
一、输水管道排气阀的作用1.1 排水和消除空气输水管道中常常存在着气体和水的混合物。
当输水管道开始供水时，水会逐渐充满整个管道，而气体则会聚集在管道的高位。
如果管道中存在气体，就会影响供水的效率，同时还会产生噪声和水流动时的震动。
此时，必须通过排气阀来排放气体，消除管道中的空气，保证管道中的水流畅通无阻。
1.2 减少水压变化当两个相互连通的管道在某个断面连接时，就会形成一个“水锤”效应。
当调节阀或泵的工作状态改变时，就会产生远高于正常工作水压的冲击波，导致管道的压力变化。
这种变化可引起管道破裂或泵的损坏，通过增设排气阀能够有效地减少水压变化，保证管道的安全运营。
二、排气阀的类型2.1 手动排气阀全手动排气阀通常设有放气口和芯阀，通过人工操作来排放气体。
其连通件采用铜、钢、铸铁等材质，由于操作简单容易操作，仍然是一种常见的排气阀。
2.2 自动排气阀自动排气阀是一种能自动排放气体的排气设备，采用普通铸铁、铜、不锈钢、塑料等材质制造，具有排气能力强、操作方便、安装灵活等优点。
自动排气阀设有浮球及阀体，当管道的气体浓度达到一定极限时，浮球上升，排气阀自动开启，将管道中的气体排放出去。
2.3 可调式排气阀可调式排气阀由浮球、气阀芯以及排气管组成，多用于需要排气的管道、设备以及容器的顶部。
它可以通过调整排气量的调节装置来逐步排除管道中的气体，保持管道的良好状态和安全。
三、排气阀的选择3.1 选择排气阀的类型根据排气策略，得出排气效率、时间、管道的大小、气体性质等条件，应根据具体情况选择不同类型的管道排气阀。
如果管道长度较短，气体排放量不大，那么可以选择手动排气阀；如果管道长度较长，管道水平程度较低，排气量大，应选择自动排气阀；如果气体排放量较大，或者气体易于聚集在管道高处，应选择可调式排气阀，以保证排气效率和灵活性。
长距离输水管渠道工程技术
一、长距离输水管渠道工程技术（一）输水工艺1、输水方式包括无压重力输水、有压重力输水、加压输水、重力和加压组合输水等。
2、设计时可根据下列条件，通过技术经济比较后，确定输水方式：（1）有良好的卫生防护条件，输水过程中保证所输送的水不受污染；（2）输水量稳定可靠；（3）调度方便；（4）运行安全可靠，维护管理方便。
3、当高差足够、地形适宜时且输送原水水量较大时，可采用明渠输水方式。
当输水量较小时，不宜采用明渠输水方式。
当采用明渠输水方式时，输水线路的选择应尽量避免人类生活和生产活动造成水质污染，且应有卫生防护措施，应计算输水过程中渗漏、蒸发等水量损失。
4、当高差足够、距离较长，在地形适宜时可采用无压重力暗渠输水方式。
（1）采用无压暗渠输水时，应设置检查井和通气设施。
当采用管径或当量直径小于700mm的圆形断面时，检查井间距不宜大于200m；当管径或当量直径大于700mm时，不宜大于400m。
必要时还应设置跌水井或水位控制措施。
（2）通气井或兼有通气作用的检查井，其井盖应考虑通气的可靠性，不宜采用普通不透气井盖。
（3）明渠和无压暗渠输水方式的流量调节应通过管渠首端控制，宜根据流量调节响应时间和用水情况，合理设置相应的调节构筑物或其他措施。
5、在一般情况下，当有足够的可利用输水地形高差时，宜优先选择有压重力输水方式。
（1）选择重力输水时，应充分利用地形高差，使输送设计流量时所采用的管径最小，以求得最佳经济效益。
（2）重力输水管道的最大流速不宜大于3m/s。
当流速大于3m/s时，应经过水锤分析计算设置减压消能装置和其他水锤防护措施。
（3）当重力输水管道进口端水位变化较大时，应加装减压消能装置。
（4）当重力输水管道在较低流量运行工况下产生较大富余水头时，也应加装减压消能装置。
6、当没有可利用的输水地形高差时，可选用水泵加压输水方式。
7、当水泵加压总扬程不大于90m，且输水距离不大于50km时，宜采用单级加压方式。
浅议供水管道中排气阀的设置及注意事项
浅议供水管道中排气阀的设置及注意事项海丰供水工程设计有限公司尚喜权摘要：排气阀对保障供水管道系统的正常运行，降低动力费用起着极其重要的作用，因此必须首先了解供水管道中气体产生的原因，对管道的危害；其次要了解排气阀的工作原理，种类及各种排气阀适用条件，以保证能正确选用和使用排气阀，排除安全事故隐患，确保供水管道安全平稳运行。
关健词：排气阀工作原理种类安装位置选型供水管道中的排气阀，是保证供水管道安全运行的重要设备，一般设在供水管道最高点或闭气的地方，其主要作用为：当管道正常运行时，将积聚在管道内高处的气体，或管道因突然停电.停泵造成负压时，正常排气或进气，使管道运行正常。
一、排气阀的工作原理当供水管道运行时，管道中的气体一般会聚集在管道的最高处，因此排气阀一般都安装在管道最高处，当供水管道运行时，管内气体进入排气阀阀体内部后，气体会聚集在排气阀阀腔的上部，随着阀内气体的增多，压力上升，当气体压力大于管道压力时，气体会使阀腔内水面下降，此时浮筒会随着水位一起下降，打开排气口；当气体排尽后，水位上升，浮筒也随之上升，此时排气口关闭。
当系统中产生负压时，阀腔中水面下降，排气口打开，由于此时外界大气压力比系统压力大，所以大气通过排气口进入系统，以防止负压的危害。
二、管道内产生气体的原因1、管道施工完毕通水前，管道内积存的气体。
2、水泵运行时，水泵运转时带入的大量空气。
3、水泵工作时因泵前泵后压力调节变化较大而产生气体。
4、当管道系统因突然停泵形成负压通过排气阀进入的空气。
5、管道因维修停水而进入的空气。
三、管道存气的危害1、在一般情况下，水中约含2VOL%的溶解空气，在输水过程中，这些空气由水中不断地释放出来，聚集在管线的高点处，形成空气袋，使输水变得困难，系统的输水能力可因此下降约5-15%，由于供水管道中存在气体，严重时会形成气阻，使管道过流断面减小，使过水量减小，另外由于过流断面减少，增加水头损失，水泵能耗将增加0.11～0.13，使管道运行费用增大。
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输水管道排气阀的增设
尚庆海王庆民一、前言
输水管道，主要指水源至净水厂或净水厂至配水管网的管道。
由于输水管道负担全系统供水，且压力较高，所以它的安全运行问题始终被从水部门和设计部门所重视。
输水管道常见的事故是爆管，引起爆管的原因主要有：温度应力、管材质量、施工质量、地质构造和水锤等。
管道中的气囊虽然不能直接造成水锤，但可借助水锤造成危害。
本文就如何在输水管道上设置排气阀，避免气体聚集成气囊进行探讨。
二、实例及分析
在地形起估地段，要求输水管道的最高点设排气阀，但实际运行中，许多爆管并未发生在高点或低点，而是发生在高点后的下弯管段，甚至低压管道也发生此类爆管。
黑龙江鹤岗的一段管道爆管就是一个典型的例子。
鹤岗市属低山丘陵区，净水厂与送水泵站分建，二者相距5公里，净化水靠重力流送至送水泵站，净水厂清水池高程210m，送水泵站清水池高程185m，输水管为DN800连续铸铁管，平均流速1.0m/s，泵站前500m有一高岗，高程185（见图一），高岗的最高点有一排气阀，但排气阀后50m处，多次发生爆管事故，后来在爆管处加装了一双口排气阀，几年来，两排气阀间没再爆管，只在新装排气阀后10m处发生过一次爆管。
从这个例子看，爆管与管中的气体有关（安排气阀后无爆管）。
下面对管道中气囊的形成过程和它的受力情况进行分
析：
1.气体的聚集及平衡
在正常情况下，管道中的水流可近似地看成是恒定流（压力、流速、温度不变）。
在这种状态下，水中的气体要逐渐地析出，形成大小
不等的气泡上升到管壁，气泡按水流流速向前运动。
在上坡段，由于浮力的作用，气泡流速可能大于水流速。
因管壁有一定粗糙度，各气泡运动方向相同，很难聚集成大气泡。
小气泡沿管壁一定宽度向前流动，经过最高点排气阀时，排气管直径内的气泡有条件排出，而其他气泡靠水流的推力向下游流去。
由于管壁处的紊流和流速和切线特性，使一些经过排气管的小气泡越过排气孔也向下游流去（见图二）。
越过排气阀的气泡顺坡而行，运动方向与气泡所受浮力的分力P1方向相反（见图三），这个浮力合力产生的阻力，必然使气泡运动的速度减慢，后序气泡容易撞击前面气泡而全成大气泡，大气泡产生大的浮力。
浮力分力P1=PSinα(1)
式中：p--气泡受水的浮力（P=1/6πd3·P)
P--水的容重
d--气泡直径
α--管道的俯角
气泡受水流的推力为P` V2
p＇=-----.S(2)
2g10
V2
式中：-----－－－流速压强（Kg/cm2) 2g10
S--气泡最大截面积（S=1/4πd2)
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
3
d.Sinα=-----------
10.4p.g
C--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d·SinαC时，气泡向上移动。
2.管道中气囊的形态
前述气泡平衡问题时，假定了气泡为直径等于d的球形，这只能近似地形容微小气泡，实际上当气泡达到一定体积，且上升到管壁成为气囊，由于表面张力的的作用，它将以半椭圆形状存在（见图四）。
随着气泡逐渐长大，气泡的形状将受水流推力、重力和管道形状控制，在长度方向伸长较大，在横向成弓形。
根据模拟测量，气囊的长L与高h的关系为：
1≈15h
3.气囊受力分析及临界位置
根据水利学原理，气囊在管道内平衡时所受水流的推力，等于垂直于水流的截面所受的压力（见图五（1）），这个截面为以h为高的弓形（见图5（2））
nV2
p＇=∑pi=-----.S（5）
12g10
S--弓形在积
气囊能引起爆管，是由于快速开关阀门或水泵起停，使管道出一了大的压力增值，气体的可压缩特性，使应力集中到气囊产生高压而爆管。
根据一些爆管的经验，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。
这时气囊的体积和断面
积简单计算为：
V≈0.5πr3，S≈0.2πr2。
对前例中DN800管道，当V=1.0m/s时，所受推力按（5）式计算：
1.02
p＇＝------0.2π.402=5.124(Kg)
2g
所受浮力按（1）式计算
P1=PSinα=0.5π0.43×1000Sinα=100.5Sinα当P`=P1时
5.214
α=arcSin=-----------=2.92°
100.5
该俯角α与实测爆管点俯角基本吻合。
三、结论
1.输水管道下坡段必须增设排气阀，具体位置由式P`=PSinα确定，计算流速取平均值为宜；
2.管道实际俯角小于计算角度时，排气阀应设在下弯曲线与直线的交点处；
3.为使管内气体尽早排出而不形成气囊，下弯管线与直管线的交点均应设排气阀；
4.本文所增设的排气阀不能取代最高点排气阀。