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鄭州中力泵閥制造有限公司是國內專業生產泵閥的制造商,主要生產MD型礦用耐磨多級離心泵、DF型礦用煤礦用耐腐多級離心泵、DF(P)、MD(P)型自平衡型多級離心泵!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012-11-08
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排氣閥在輸水管道的增設問題探討

來源:本站整理 | 點擊: | 錄入時間:2014/2/12

輸水管道,主要指水源至凈水廠或凈水廠至配水管網的管道。由于輸水管道負擔全系統供水,且壓力較高,所以它的安全運行問題始終被從水部門和設計部門所重視輸水管道常見的事故是爆管,引起爆管的原因主要有:溫度應力、管材質量、施工質量、地質構造和水錘等。管道中的氣囊雖然不能直接造成水錘,但可借助水錘造成危害。本文就如何在輸水管道上設置排氣閥,避免氣體聚集成氣囊進行探討。

    二、實例及分析在地形起估地段,要求輸水管道的最高點設排氣閥,但實際運行中,許多爆管并未發生在高點或低點,而是發生在高點后的下彎管段,甚至低壓管道也發生此類爆管。黑龍江鶴崗的一段管道爆管就是一個典型的例子。鶴崗市屬低山丘陵區,凈水廠與送水泵站分建,二者相距5公里,凈化水靠重力流送至送水泵站,凈水廠清水池高程210m,送水泵站清水池高程185m,輸水管為dn800連續鑄鐵管,平均流速1.0m/s,泵站前500m有一高崗,高程185(見圖一),高崗的最高點有一排氣閥,但排氣閥后50m處,多次發生爆管事故,后來在爆管處加裝了一雙口排氣閥,幾年來,兩排氣閥間沒再爆管,只在新裝排氣閥后10m處發生過一次爆管!倪@個例子看,爆管與管中的氣體有關(安排氣閥后無爆管)。

    下面對管道中氣囊的形成過程和它的受力情況進行分析:1.氣體的聚集及平衡在正常情況下,管道中的水流可近似地看成是恒定流(壓力、流速、溫度不變)。在這種狀態下,水中的氣體要逐漸地析出,形成大小不等的氣泡上升到管壁,氣泡按水流流速向前運動。在上坡段,由于浮力的作用,氣泡流速可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度,各氣泡運動方向相同,很難聚集成大氣泡。小氣泡沿管壁一定寬度向前流動,經過最高點排氣閥時,排氣管直徑內的氣泡有條件排出,而其他氣泡靠水流的推力向下游流去。由于管壁處的紊流和流速和切線特性,使一些經過排氣管的小氣泡越過排氣孔也向下游流去越過排氣閥的氣泡順坡而行,運動方向與氣泡所受浮力的分力p1方向相反,這個浮力合力產生的阻力,必然使氣泡運動的速度減慢,后序氣泡容易撞擊前面氣泡而全成大氣泡,大氣泡產生大的浮力。浮力分力p1=psinα (1)TD\\QXK168式中:p--氣泡受水的浮力(p=1/6π d3·p)p--水的容重vo=B#8d--氣泡直徑/bv-Fsa3~fα--管道的俯角:CWfL}|[[Z氣泡受水流的推力為p  v2T1D'cU -9p'=----- .s (2)SX+=$ h%  式中:----- ---流速壓強(kg/cm2) X_kS| Nfb^.=51?.,
    s-- 氣泡最大截面積(s=1/4πd2)/v-- 水流速(m/s)0n*當p1=p`時,氣泡受力達到平衡而靜止在管道中。聯立(1)、 (2)d.sinα10.4p.gLtWPY_=11c--平衡常數QeJSC,@.式(3)說明,在恒定流條下,氣泡直徑與管道俯角的正弦成反比。當d·sinα>c時,氣泡向上移動。2.管道中氣囊的形態前述氣泡平衡問題時,假定了氣泡為直徑等于d的球形,這只能近似地形容微小氣泡,實際上當氣泡達到一定體積,且上升到管壁成為氣囊,由于表面張力的的作用,它將以半橢圓形狀存在。隨著氣泡逐漸長大,氣泡的形狀將受水流推力、重力和管道形狀控制,在長度方向伸長較大,在橫向成弓形根據模擬測量,氣囊的長l與高h的關系為1≈15hvi3.氣囊受力分析及臨界位置A|H+h根據水利學原理,氣囊在管道內平衡時所受水流的推力,等于垂直于水流的截面所受的壓力,這個截面為以h為高的弓形Vn v2 L]Mp'=∑ pi= -----.s (5)1 2g10z..7| |xls--弓形在積氣囊能引起爆管,是由于快速開關閥門或水泵起停,使管道出一了大的壓力增值,氣體的可壓縮特性,使應力集中到氣囊產生高壓而爆管。根據一些爆管的經驗,氣囊高度達到管徑四分之一是爆管的危險點,也就是氣囊的臨界點。這時氣囊的體積和斷面積簡單計算為:v≈0.5πr3,s≈0.2πr2。-2ts018^0對前例中dn800管道,當v=1.0m/s時,所受推力按(5)式計算:VDaoK1.02Dj-qKEUi6p'=------0.2π.402=5.124(kg)*2g所受浮力按(1)式計算ap1=psin α=0.5π0.43×1000sinα=100.5sinα當p`=p1時?5.214K&t%α =arcsin=-----------=2.92°100.5NEQO該俯角α與實測爆管點俯角基本吻合。

    三、結論1.輸水管道下坡段必須增設排氣閥,具體位置由式p`=psinα確定,計算流速取平均值為宜2.管道實際俯角小于計算角度時,排氣閥應設在下彎曲線與直線的交點處;3.為使管內氣體盡早排出而不形成氣囊,下彎管線與直管線的交點均應設排氣閥;4.本文所增設的排氣閥不能取代最高點排氣閥。

 
鄭州中力泵閥制造有限公司
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