[發明專利]一種提高進排氣閥的排氣能力的實現方法

有效

• 申請號: 201811293375.6
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109163101B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 吳建華;郭偉奇;王麗
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: F16K1/14
• 分類號: F16K1/14;F16K1/32;F16K1/54;F16K47/02;G06F30/20
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 焦海峰

本發明公開一種提高進排氣閥的排氣能力的實現方法，基于進排氣閥流線數學模型的建立，針對供水系統進行理論排氣量計算、常規進排氣閥型號、規格的確定并計算排氣流量系數；設計同規格進排氣流道為流線型的變截面進排氣閥，在排氣性能測試平臺上測試、記錄并計算實際排氣量及排氣流量系數。試驗證明變截面進排氣閥排氣能力明顯提高，這樣滿足排氣要求的前提下可減小其口徑和數量，降低投資，提高內元件的抗汽蝕性能，延長使用壽命，解決了進排氣閥選型不當造成的爆管事故；首次提出并驗證了進排氣閥內外壓差不同，其排氣流量系數也不相同的觀點，為我國供水行業選型標準的完善及生產技術標準的制定提供依據，對保障管道安全運行具有重要意義。

技術領域

本發明屬于進排氣閥的選型領域，具體涉及一種提高進排氣閥的排氣能力的實現方法。

背景技術

進排氣閥研究始于15世紀60年代左右，近年來，國內外學者從進排氣閥的數學模型、防護效果、特性參數和選型規則等方面做了深入研究，大量的研究表明，正確地設計、選擇和安裝進排氣閥是保障長距離輸水管線初次充水、事故停機充分進排氣的有效解決辦法之一。進排氣閥具有構造簡單、造價低、安裝方便、不受安裝條件限制等優點，我國目前常見的進排氣閥按功能和其運行形式分為3類：高壓微量排氣閥、低壓高速進排氣閥以及復合(組合)式進排氣閥。復合式進排氣閥同時具有高壓微量排氣閥和低壓大量進排氣閥的功能，為防止充水速度過快產生水錘，很多復合式進排氣閥設有防水錘組件，具備快開緩閉功能及配件。帶有緩沖機構的進排氣閥，可以避免浮球被氣流吹起而使進排氣閥突然失去排氣能力，從而減小因進排氣閥突然關閉造成的高壓水錘帶來的爆管事故發生。由于進排氣閥的計算誤差、選型不當致使管線進排氣不暢從而造成的爆管事故屢見不鮮。例如西北某市泵站輸水管線，管長12km，管徑DN1150，最大靜壓39m水柱，管道上安裝3種不同類型的浮球式排氣閥，通水運行40天爆管3次，后來實驗發現，選用的浮球式排氣閥排氣量嚴重不足。據統計華北某大城市一年爆管400多次，西北某市年爆管900多次。因此，如何使進排氣閥具有更為充分的進排氣量是防止事故發生的重要研究方向。

復合式進排氣閥是目前最理想的管路水錘防護閥。大孔口大量進排氣，小孔口微量排氣是復合式進排氣閥的基本功能，浮球結構是其主要構件，正常情況下浮球座在浮球托盤上。空管充水時，空氣沿著浮球托盤底部向上，從浮球四周通過閥座后排向大氣，實現大量排氣功能，快速大量排氣到設定壓力后，再緩慢排放剩余全部微量氣體；空氣排完后，水進入閥體，浮球在水的浮力下浮起關閉大孔口，小排氣口繼續排氣。管道放空或爆管泄水時，浮球迅速下落，及時吸進空氣，破壞管道真空，當有水柱彌合時，緩沖板提前關閉，截流大部分空氣在管道內，閥門少量排氣，通過空氣隔斷，防止水柱彌合，從而消除彌合水錘。關閉過程中，由于大小排氣孔的壓力作用不同，大氣孔的浮球先頂起關閉，然后再關閉小孔，延緩全閉過程，緩和水柱再彌合時的壓力上升。

根據Wylie和Streeter等人及后繼者完善研究，可知進排氣閥的進排氣能力取決于管內外壓差、氣體溫度。其本質是滿足壓力管路安全運行的進排氣要求，因此在壓力管道開機、正常運行和事故狀態下，進排氣閥必須靈活實現進排氣功能，這一點是進排氣閥設計的根本技術要求。

因此，在進排氣閥進排氣流道絕熱過程、等溫過程、多變過程分析的基礎上，研究流道截面積、氣流速度、質量流量、壓力、和溫度和馬赫數的變化規律，才能使得復合式進排氣閥進排氣流道進排氣功能的實現更加充分，進而防護管線安全。

管線的安全運行依賴于管線內空氣的持續排出。管路中存氣有多項危害，其一，降低輸水效率，引起輸水中斷；其二，導致管線產生水錘、氣爆，威脅水泵、閥門、管線、計量儀表的運行安全，甚至危及人身安全；其三，引起水表、壓力表等計量器具產生測量誤差；其四，引起管道和設備的腐蝕和汽蝕等等。其中，液柱分離現象是管道水錘最不利的工況。因此，輸水管路的進排氣設計越來越引起有關水錘專家和工程設計者的重視。