排气阀在供水管网中的实际运用分析

(整期优先)网络出版时间:2024-06-03
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排气阀在供水管网中的实际运用分析

杨 强

(杭州莱宸科技有限公司,浙江,杭州)

摘要:本文针对供水管网中存在的空气问题及其导致的诸多负面影响,如爆管、能耗增加、管道腐蚀、漏水及计量损失等,提出了在终端点或输配干线上增设排气阀、安装智能水表上游过滤器及纳入水表校准、测试与验证等改进建议。文章通过深入探讨互联网资源和研究文献,明确了排气阀在供水管网中的实际效用,旨在通过科学选型、正确安装及妥善维护,确保管道内气体的有效排放,降低爆管事故风险,促进快速复水,保障供水管道安全运行,从而带来显著的经济效益和社会效益。

关键字:排气阀、价值分析、应对措施

0 引言

随着城市化进程加速及供水需求日益增长,供水管网系统的安全稳定运行对于保障居民生活用水、维护公共基础设施及推动经济社会发展具有至关重要的意义。然而,现实运营中,诸多突发状况频发,如污垢堵塞、管道破裂、空气积聚等问题,不仅严重影响供水服务质量,还造成显著的经济损失与社会影响。本文旨在深入探讨供水管网中排气阀的实际效用,系统分析气体在管网中的危害、排气方式、排气阀的功能及其在防止爆管事故、保障管道安全、提升供水效率、保障计量准确性、减小产销差率等方面的作用,揭示其在保障供水安全、提升运行效率、减少故障损失等方面的积极作用,同时指出其有效应用所面临的挑战及应对策略,为供水行业决策者、管理者与技术人员提供理论支持与实践指导,助力构建更加安全、高效、可靠的现代供水管网体系。

1 供水网络运维中的现象与挑战

长期以来我们的维护团队每日面临着诸多突发状况,如爆管就是非常典型的问题。供水管网爆管的原因多样,包括:前期设计因素,如排气阀设置不合理等设计问题可能导致管网运行不稳定,增加爆管风险。施工质量问题,如基础不稳固、转角处未设支墩、管材质量缺陷等施工问题可能导致管道受力不均或承压能力不足而引发爆管。频繁的管道破裂导致局部供水中断,冲洗过程中管网内的残留水被排空,使得管网系统内部积聚空气。当前终端点并未配备空气阀,空气通常只能经由客户的水龙头排出。为有效应对这些问题,我们提出对现有供水网络在终端点或输配干线上增设排气阀,智能水表上游安装适用的过滤器的方式解决管网空气排放的问题。

2 供水管网中气体的危害与影响

供水管网中积聚的气体对整个系统产生的负面影响:

积聚的气体在水流冲击下可诱发气爆型水锤现象;气体占据管道空间,加大水流阻力,迫使供水系统消耗更多能量以驱动水流;气体中的氧气及其他腐蚀性成分可能与管道材质发生化学反应,导致管道腐蚀和泄漏;管道内气体干扰水流计量设备的正常工作,导致计量偏差。等等,这些危害在运维层面表现为水表自转投诉增多、主干管网络频现爆裂、维修费用上升以及产销差率攀升等问题。

3 供水管网排气方式的分类

供水管道的排气形式大致可分为三类:新管投运时的大规模排气、日常运行中的微量排气、事故断水后的管道排气三类。相比之下,自动排气阀适应各类排气需求,具备自动启闭功能,操作简便,易于管理。对于微量排气,主要依赖自动排气阀即可满足要求。而在事故断水后的管道排气阶段,同样可借助自动排气阀或消防栓进行排气操作。

4 排气阀在供水管道的价值分析

排气阀在供水管道系统中扮演着不可或缺的角色,主要表现在以下:

4.1 排气阀在防止爆管中的价值

消除气爆型水锤效应,排气阀能及时排出管道内的积聚气体,有效抑制气爆型水锤的发生,降低爆管风险;平衡管道压力,减少应力集中,特别是在地形起伏、温度变化较大或水流速度突变的情况下,加剧管道受力不均,增加爆管隐患;防止气囊形成,阻碍水流,增加水流阻力,同时对管道内壁产生持续的压力,导致管道疲劳,加速老化。

4.2 排气阀在提升供水效率方面的价值

减小水流阻力,排气阀通过有效排除管道内气体,释放被占用的空间,降低水流阻力系数,减少泵站的能耗,提升供水系统的整体能效;提高供水连续性与稳定性,避免因气体积聚导致的局部水压下降、流量波动等问题,确保用户端供水的连贯性,提升供水服务质量。

4.3 排气阀在保障计量准确性方面的价值

管道内气体的存在会干扰水流计量设备的正常工作,导致计量数据失真;排气阀的合理设置与有效运行能够减少因气阻导致的水量损失,进而缩小供水系统中的产销差率,提高供水企业的经济效益。

5 排气阀应用中的挑战与应对策略

尽管排气阀在供水管网中具有重要作用,但其功能可能会因多种原因而失效:

5.1 灰尘堵塞与维护不当,应对措施包括定期进行排气阀的清洁与检查,及时修复或更换损坏部件,确保排气阀始终处于良好工作状态。

5.2. 设备选型与安装问题,应对策略包括依据管道条件、流速、压力等因素科学选型,确保排气阀与管网系统匹配度高、运行效果良好。

5.3. 老化与失效,应定期评估排气阀的性能状态,对达到使用寿命或出现明显性能下降的设备进行及时更换,以保持其效能。

综上所述,通过科学管理,克服灰尘堵塞、设备选型与安装不当、老化与失效等挑战可以最大限度地发挥排气阀在供水管网中的关键作用。

6 结论

供水管网内空气的存在可能导致爆管、能耗增加、管道腐蚀、漏水以及计量损失等问题。科学选型、正确安装并妥善维护排气阀,确保管道内气体的有效排放,有利于降低供水管道爆管事故的发生概率,对事故发生后的快速复水具有积极意义,从而保障供水管道的安全运行,为城市供水企业带来显著的经济和社会效益。

  1. 作者:M. F. Al-Mutaz, M. K. El-Sayed 期刊/会议:Journal of Water Supply: Research and Technology - Aqua, Vol. 57, No. 8, 2008
  2. <Water hammer analysis and control in water distribution systems>作者:J. C. Liu, J. Wang, J. Zhai 期刊/会议:Journal of Hydroinformatics, Vol. 9, No. 4, 2007
  3. 《供水管网排气阀设置与维护研究》作者:李明,张华,王志刚 期刊:《给水排水》 年份:2016年第4期
  4. 城市供水管网空气控制技术及其应用》 作者:刘晓东,黄显怀,周涛 期刊:《给水排水》 年份:2013年第1期
  5. 《供水管道排气阀的合理选择与应用》 作者:陈建平,高志勇,王建新 期刊:《建筑科技》 年份:2018年第5期
  6. 《基于水锤效应的供水管道排气阀设置优化研究》 作者:赵立新,马晓燕,张晓梅 期刊:《给水排水工程》 年份:2019年第6期
  7. 《城市供水管网排气阀的故障诊断与维护策略》 作者:孙志强,李丽,刘晓东 期刊:《城市公用事业》 年份:2021年第2期