上龍：壓力式空氣閥新技術介紹-季能平.pdf

1、Technical innovation and application in multiple scenarios of pressure air valve壓力式空氣閥的技術革新與多場景的運用主講人：季能平上海上龍供水設備有限公司季 能 平上海上龍供水設備有限公司出生：1964年5月5日職稱：教授級高工職務：董事長/總工程師專業：流體力學主講人全國閥門標準化委員會 委員中國工程標準化協會 理事目 錄 一、供水管網的特點 二、供水管線氣阻 三、排氣閥 四、現有排氣閥的主要問題 五、壓力式空氣閥 上龍制造 六、壓力式空氣閥的安裝上海上龍供水設備有限公司一、供水管網的特點1、供水管道經過的地勢不

2、平坦、河網眾多。2、供水水源均由市區的水廠引用穩定水源，向各區縣供應自來水。3、輸水管線的特點:3.1 輸水的壓力損失主要是沿程損失。3.2 沿線的倒虹、頂管和過橋管的數量眾多，需要解決的主要問題是管道排氣。3.3 管線的高低差主要體現在倒虹、頂管和過橋管之間的高程差；有時破管大流量漏損時產生負壓，可能達到水汽分離壓力，不易產生水-汽分離現象。引起彌合水錘。上海上龍供水設備有限公司二、供水管線氣阻由于現有排氣閥的問題（后面介紹），管線起伏處的凝集氣體引起的氣阻可能是主要問題。管線氣阻水損大?。阂话愠霈F在下彎管段，該處最大氣阻水損等于上下水平管之間的高程差H；帶氣水流只有克服這個高程差的阻力，才

3、能流向下游。管線最大總氣阻等于所有下彎高程差的總和。上海上龍供水設備有限公司三、排氣閥排氣閥 對于輸水管線的正常運行，起到至關重要的作用。主要在以下幾個方面發揮作用：空管充水排氣、正常供水時排氣、破管時負壓進氣，任何一種功能出現問題，將對管線正常運行構成危險。上海上龍供水設備有限公司三、排氣閥空管充水排氣問題1）空管充水的排氣問題空管充水時排氣閥是在低壓情況下（35KPa以下）大流量排氣，排氣量與水泵充水量相等。根據水泵的流量-揚程曲線，充水前期揚程較低，流量較大，約為額定流量的1.5倍以上，在充水過程中揚程逐漸升高，流量逐漸減少，直至設定揚程為止。大部分氣體聚集在管線下彎管部位，氣體沿管道上

4、部聚集，有時形成水氣相間的段塞流。（此處應安裝排氣閥）?，F有排氣閥在低壓排氣流量很大時，會出現氣流封堵現象，排氣閥關閉、不排氣；現有排氣閥在水-氣相間段塞流工況時排氣閥自動關閉，從此不能打開排氣，后續來氣不能排除，形成較大的氣阻，如果連續經過幾個下彎管段，水泵揚程將不足于支持整個管線的充水。在空管充水后期，管線壓力升高，充水流量是依靠排氣閥的排氣量來控制，應使管線在排氣結束前的管線水流速度小于0.3m/s，一般控制在0.1m/s0.2m/s。所以，應對排氣閥排氣量進行校核，不能超過上述流量。上海上龍供水設備有限公司三、排氣閥正常供水排氣問題2）正常供水時的排氣問題根據美國標準，一般出廠水中的含

5、氣率為2%（體積比），出廠水進入管道后，隨著壓力逐漸降低，沿氣體管線逐漸釋放，集在管頂，隨波逐流，匯集到管線的下彎處或上突部位。此時需要排氣，尤其是帶壓排氣，即在正常供水壓力情況下的有壓排氣?，F有排氣閥是利用浮球的浮力和重力，實現有壓排氣。但限于浮球重量和體積不能太大，排氣通孔口直徑在0.8mm2.5mm之間，一般為1.6mm，對大口徑管線，其排氣量遠遠不夠，有時還有比重小的垃圾堵塞排氣小孔，造成排氣不暢。此為普遍現象，使管道產生額外的氣阻水損，影響下游的供水壓力，同時增加能耗。上海上龍供水設備有限公司三、排氣閥負壓進氣問題3)負壓進氣問題負壓進氣、破壞真空，是指在管道破管、沖洗等情況下，管道

6、內出現真空時，排氣閥應大量進氣，是現有排氣閥唯一能夠實現的功能。但鑒于平原地區的管線坡度極小，基本是水平管，對于進氣量的要求不高。上海上龍供水設備有限公司四、現有排氣閥現有排氣閥：見右圖分為：整體式、分體式和復合式整體式排氣閥（見圖3、4）：浮球、上閥瓣為啟閉件，可低壓排氣、負壓進氣和帶壓排氣，其中帶壓排氣孔見序號10。分體式排氣閥（見圖1）：大閥門內是浮球為啟閉件，負責低壓排氣和負壓進氣，在小閥門內，浮球+加力杠桿為啟閉件，負責管道有壓排氣。復合式排氣閥（見圖2）：在大閥門內左上設有活門作為啟閉件，在活門中間設有中空的軸，利用浮球+加力杠桿結構，控制活門啟閉，在低壓排氣和負壓進氣時，活門開啟

7、；在有壓排氣時，活門關閉，有壓氣體依靠中間軸孔排出。以上排氣閥，有壓排氣的排氣孔均為小孔，均為微量排氣。圖1-分體式排氣閥圖3-整體式排氣閥圖2-復合式排氣閥圖4-整體式排氣閥 結構圖上海上龍供水設備有限公司四、目前排氣閥為什么會吹堵目前排氣閥存在以下2個問題：見右圖5 1、大排氣有閉閥現象 目前排氣閥在管道有壓情況下排氣時，由于上面出口處的壓力與大氣壓相同，排氣閥內部的壓力大于大氣壓，在排氣過程中，由于內外壓力差作用下，對浮球形成向上升力，在升力大于浮球重力時，浮球被向上吹起關閉不排氣，造成閉閥，且在關閉后內外壓力差進一步加大，不能再次自動打開。該閉閥現象在當前所有排氣閥上均會發生。2、在管

8、道正常壓力情況下，排氣很小，不能有效排氣。3、可靠性低，抗低溫性能不好。圖5 整體式緩沖排氣閥結構圖上海上龍供水設備有限公司五、壓力式空氣閥 結構和工作原理壓力式空氣閥（上龍 專利產品）結構（見圖1和圖2）和工作原理壓力式空氣閥（排氣閥），在上部增加一個活塞（件16），與排氣閥閥瓣（件8）聯動，利用水力控制原理和浮球先導開關為主要手段，實現帶壓大流量排氣，不發生閉閥，大幅度提高了排氣可靠性。浮球先導開關（件6），主要是利用管道自身的壓力作為動力，利用水力控制原理，進行壓力排氣。當閥內聚集到一定量氣體時，閥內水位下降，浮球在重力作用下，與上口的先導閥口脫開，閥內帶壓氣體經過先導閥口進入活塞上腔，

9、使上腔中的壓力升高，從而推動活塞向下運動，推開排氣閥的閥瓣，對外排氣。該功能可實現壓力排氣功能，使排氣閥不產生閉閥現象。對外排氣后，閥內的氣體減少，液位上升，浮球浮力增加，使浮球上升，使先導閥口重新關閉，使活塞上腔降低（通過13小排氣節流裝置），排氣閥閥瓣重新關閉。壓力式空氣閥分兩大類型：.1、單通道壓力式空氣閥（見圖1），以壓力排氣為主，真空破壞進氣為輔；進排氣的通道面積較小，造價相對較低。2、雙通道壓力式排氣閥（見圖2），以真空破壞進氣為主，兼顧壓力排氣。進氣通道面積較大，排氣通道面積相等較小，造價相對較高。圖2-雙通道壓力式空氣閥（適合大坡度管排氣）圖1-單通道壓力式空氣閥（適合水平管排

10、氣）上海上龍供水設備有限公司上海上龍供水設備有限公司五、壓力式空氣閥 結構和材料單通道壓力式空氣閥 零件和材料表2（對照圖3）序號名稱材料序號名稱材質1試驗裝置不銹鋼組件13小排氣節流裝置304不銹鋼2浮套304不銹鋼14壓力感應器1Cr17Ni2不銹鋼3浮球304不銹鋼15閥蓋QT450-104內保溫層PPR塑料16感應活塞304不銹鋼5閥體QT450-1017活塞密封圈三元乙丙橡膠6浮球先導閥口304不銹鋼18活塞缸套304不銹鋼+PTFE涂層7排氣閥瓣304不銹鋼19吊環螺母4.8級鍍鋅8橡膠閥座304不銹鋼+三元乙丙橡膠20鎖緊螺栓201不銹鋼9閥蓋支架QT450-10球墨鑄鐵21閥蓋

11、支架密封圈三元乙丙橡膠10排氣罩碳鋼-噴塑11閥軸304不銹鋼12支架銅軸承H68圖3-單通道壓力式空氣閥上海上龍供水設備有限公司五、壓力式空氣閥 結構和材料雙通道壓力式空氣閥 零件和材料表2（對照圖4）序號名稱材料序號名稱材質1試驗裝置不銹鋼組件13小排氣節流裝置304不銹鋼2浮套304不銹鋼14壓力感應器1Cr17Ni2不銹鋼3浮球304不銹鋼15閥蓋QT450-104內保溫層PPR塑料16感應活塞304不銹鋼5閥體QT450-1017活塞密封圈三元乙丙橡膠6浮球先導閥口304不銹鋼18活塞缸套304不銹鋼+PTFE涂層7排氣閥瓣304不銹鋼19吊環螺母4.8級鍍鋅8橡膠閥座304不銹鋼+

12、三元乙丙橡膠20鎖緊螺栓201不銹鋼9閥蓋支架QT450-10球墨鑄鐵21閥蓋支架密封圈三元乙丙橡膠10排氣罩碳鋼22大進氣閥座三元乙丙橡膠+304不銹鋼11閥軸304不銹鋼23大進氣大閥瓣QT450-10+304不銹鋼12支架銅軸承H68圖4-雙通道壓力式空氣閥上海上龍供水設備有限公司五、壓力式空氣閥 特點1、單排氣空氣閥 特點有壓排氣、水氣相間排氣，滿足管道充水過程中，段塞流、氣團流和有壓管段排氣要求，適用于上坡管、水平管、下坡管排氣。微量排氣，滿足管道正常運行階段釋放氣體的間隙性排放，防止管道氣阻現象適量的吸氣，滿足坡度小于1/1000的管道進氣。適合管道中間段的排氣。圖2-單排氣空氣閥

13、（適合小坡度管）上海上龍供水設備有限公司單通道系列進排氣閥的進氣量和排氣量上海上龍供水設備有限公司五、壓力式空氣閥 功能 特點2、進排氣空氣閥 具備下列功能：低壓大量排氣：滿足管道充水前期、中期的低壓大流量排氣要求。壓力排氣：管道充水后期、正常供水期間的帶壓排氣，最高排氣壓力1.0MPa水氣相間排氣，滿足管道充水后期，段塞流、氣團流的間斷性排氣要求。微量排氣，滿足管道正常運行階段釋放的少量氣體，防止管道氣阻現象。緩沖作用，在充水結束之前時，隨著排氣流量增大，排氣壓差增加（約0.1MPa），大閥瓣低壓排氣自動關閉，自動轉化為小閥瓣壓力排氣，排氣流量將由原100%自動變為約1015%，從而起到緩沖

14、作用。大幅度降低了沖擊水錘壓升，即快又安全。大量吸氣，該類空氣閥流通面積不小于公稱通徑，滿足管道負壓情況下的空氣補充的需要。圖4-雙通道壓力式空氣閥（適合大坡度管）上海上龍供水設備有限公司雙通道進排氣閥的進氣量和排氣量上海上龍供水設備有限公司五、壓力式空氣閥 特點3、壓力式空氣閥 特點具備低壓大排氣、高壓大排氣、高壓小排氣、真空大進氣功能，同時具備緩沖關閉功能；在整個充水排氣過程中不會產生閉閥現象。尤其對于現有排氣閥難以解決的輸水管道段塞流排氣、間隙性排氣問題，也得到了很好地解決。該類產品已經2015年開始在上海威立雅浦東水司、上海浦茂水司、上海城投水司、江蘇南通水司、山東棗莊水司、杭州蕭山水

15、司、江蘇溧陽水司等國內其他水司的管網上普遍應用了近8年，較為滿意，平均故障率維持在萬分之幾的水平。是適用于管網進排氣，能解決很多難點、痛點問題的空氣閥。能有效降低供水功耗，對降低管網漏損率有直接積極影響。圖5-壓力式空氣閥上海上龍供水設備有限公司實際案例案例1：江蘇南通水司崇川區遠水管道排氣閥2010年實裝，時至今日，未發生氣阻現象，檢修后空管通水時無需專人負責排氣，通水效率提升30%以上。案例2：上海城投水司2009年一段23公里長管道，無論如何加壓，水壓始終上不去，遠端不出水。經季總及當時的水司總工一起分析研判，確定氣阻特別大。之前，他們已經試用了國內外近11個品牌的排氣閥，始終未能解決排

16、氣問題。最后試用我們的排氣閥，徹底解決氣阻問題。排氣閥至今仍在正常工作，未接到報修申請。上海上龍供水設備有限公司六、壓力式空氣閥 安裝尺寸空氣閥應垂直安裝，下口設置閘閥，其不垂直度應小于3，對于污水管道，在空氣閥進口處應加裝過濾器。圖8-壓力式空氣閥安裝（清水管道）公稱尺寸DN接管長D閘閥長C過濾器長B單通道進排氣閥閥高 H DPQ4X型雙通道進排氣閥閥高HSPQ4X型50150180203500-65150190218500-80150205250500500100150230300500550150150270345635670200150295415635860/650250150330525635-3001503556256351150/890圖9-壓力式空氣閥安裝（污水管道）空氣閥安裝尺寸表mm上海上龍供水設備有限公司關注上龍供水官方公眾號了解更多產品信息季能平電話：13331826697微信：jnp13331826697Thank you！攤位號：門口23號攤