第３７卷第１５期 ・１１０・ ２ ０ １ １年５月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０】．３７ Ｎｏ．１５ Ｍａｙ． ２０１１ 文章编号：１００９—６８２５（２０１ １）１５一Ｏ１１Ｏ—Ｏ２ 供水管道存气对运行的危害及解决办法 路晓波 摘要：针对目前全国各城市供水管网普遍存在的爆管现象，通过分析管道内水力条件，找出主要爆管原因，并结合气、 水两相流排气机理，分析了传统排气阀的弊端，给出了经济、方便的解决办法及建议，从而减少爆管事故的发生，提高经 济效益和社会效益。 关键词：爆管，断塞流，传统排气阀，气缸式排气阀 中图分类号：ＴＵ９９１．３３ 文献标识码：Ａ １概述 随着城市建设的快速发展，人们生活水平的提高，明显对城 量大小、管道构造以及运行操作等因素有关，带来的后果有以下 几种： 市供水安全更为重视，减少供水管道的爆裂现象，不仅可以减少 漏失水量，提高企业的效益，也是关系到国计民生和供水企业社 会形象的重大问题。 无论国内还是国外，城市供水管道爆管现象非常普遍，造成 ．１）管道存气增加阻力，管道运行压力增大，能耗增加； ２）管道存气直接、间接造成爆管； ３）管道存气可以造成压力不稳、流量的计量和调节失准，管 道控制失稳，安全防护措施失效； 爆管的原因无外乎两个方面：外界因素（非水力因素）和水力因 ４）漏水增加直接带来经济损失； 素。施工意外挖断、地震、地层非均匀沉降、地面超重荷载等外界 因素往往不是供水企业能控制的，这里不做过多讨论，而更多的 爆管则是由于气、水两相非稳定流造成的压力突变引起的，通过 技术手段进行有效的控制，完全可以大幅减少爆管事故的发生， 提高经济效益和社会效益。 ５）长期的压力震荡造成管道接口及管材疲劳，大大降低使用 年限； ６）为了增加安全可靠性，被迫提高管材等级，增加工程造价。 国内外大量理论研究证明，供水管道含气较多时，极易发生 断流弥合水锤，这是一种危害极大的水力现象，会使管道疲劳、寿 命缩短，甚至爆管。如今城市供水管道运行存在的普遍问题是管 道排气问题，如何尽量迅速彻底地排净存气关键是排气阀的设置 ２管道中气、水两相流态分析 为了讨论方便，下面以较平坦的管道为例加以分析。在管道 和选型，而设置位置已经相对成熟，下面重点讨论排气阀的选型。 刚投入使用的注水期间，基本是层状流，即水在管道底部，气在上 ４传统排气阀的弊端和新排气阀的使用 部，气水有平稳的分界面。随着水的不断注满，将发展为波状流， 气阀。这种传统的排气阀，在新管道投入运行时，浮球沉落在护 简托架上，上面的出气口是敞开的，随着注水的过程，气体不断排 过以上分析可知，关键问题在于如何控制断塞流态时的管道压力 出。水不断注入，管内液位不断上升，浮球上浮，当该处的气体全 突变。 部排出，在水的压力下浮球上浮并压紧出气口，使出气口关闭，管 水充满，顶部存在很多不连续的条状气囊随水不断向前运动。通 当稳定投入工作后，绝大多数管道内都是断塞流，即管道下部被 众所周知，在绝大多数的城市供水管道上使用的是浮球式排 ３管道存气原因及其影晌分析 道进入运行状态，即断塞流状态。此时浮球所受向上的托力Ｆ＝ 其中，Ｐ为管道运行压力；ｓ为通气口的面积。经计算，，往 稳定运行的管道，其内部一定存在气、水两相流，那么管道中 Ｐ・Ｓ，的气是怎么来的，一般有以下几种原因：１）由于部分区域停水造 往有几十至几百公斤，当气囊通过排气阀处，由于浮球受几十至 无法下沉打开排气口，至此排气阀已完全失 成进气；２）大用户流量调节过快使管道局部出现负压，从排气阀 几百公斤的Ｆ上托，而其微孔排气量几乎可以忽略不计，这就是传统排 或管道不严处进气；３）溶在水中的气体可以释放；４）在水泵的吸 去排气作用，水管和叶轮处，因负压造成进气和大量气体释放等等。 气阀的弊端。如何在管道运行时（断塞流状态）能顺利将空气排 一种新型的排气阀——气缸式排气阀完全克服了传统排气阀 上面已经分析，管道存气的主要形式是断塞流，气体以不连 出，下面简单介绍一下该产品的优势。气缸式排气阕的工作 续的多个或气囊存在于管顶，其长度和占过水断面面积取决 的不足，这里不再赘述，仅将其优点总结如下： 于气体含量、管径大小及管道纵断面条件等。气囊在管顶随水流 原理在相关资料均能查阅到，１）对有压气体，无论处于哪种流态，均可高速排出；２）密封盖 运动过程中，易在转弯、变径、凸起、阀门等处产生聚集，并产生压 力震荡。管道中水流速度和方向具有很大的随机性，气囊运动引 板与浮筒分开，即控制机构与执行机构分开，浮筒起落时不受排 可避免传统排气阀跑水不起球或高速气流 起的压力突变将在很大程度上取决于水流速度变化的剧烈程度。 气口高速气流的影响，３）不存在卡球问题；４）快开缓闭、排气彻 国外发达国家做过相关实验，其压力升高可高达几百米水柱，一 带起浮球的常见故障；消除水锤。 般供水管道无法承受如此高压，往往造成爆管。此外，由于空气 底，易于压缩，故长期在管网中运动的气囊的体积大小随所到之处的 对管道的冲击。 由于气缸式排气阀能够在有压条件下有气即排，遇水即关， 压力大小变化，这更进一步加剧了含气水流的压力波动，增加了 因此可以真正起到排气作用。５推广气缸式排气阀。大大降低爆管事故发生 气缸式排气阀问世已久，为什么没有得到广泛推广使用，关键 由此可见管道含气的危害是显而易见的，其危害程度与含气 收稿日期：２０１１－０１’３Ｏ 作者简介：路晓波（１９６３一），男，工程师，长治市供水总公司，山西长治０４６０００ 第３７卷第１５期 ２ ０ ｌ １年５月 文章编号：１００９—６８２５（２０１１）１５－０１１１—０２ 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．１５ Ｍａｙ． ２０１１ ・１１１・ 浅谈毛细管网辐射采暖制冷系统应用 仝小鹏 摘要：主要介绍了毛细管网辐射采暖制冷系统的特点、前景与优势、施工工艺及施工中应注意的若干问题，并归纳了施 工中的一些技术要求及规定，以期为推广毛细管网辐射采暖制冷系统的应用奠定基础。 关键词：毛细管网，辐射，采暖制冷，施工工艺 中图分类号：ＴＵ８３２．１６ 文献标识码：Ａ 耐压能力很高，不易被破坏、不会发生漏水。５）漏水容易查找。 Ｏ 引言 一旦漏水很容易发现并查找到 毛细管网对于供水温度的要求：夏季１８℃高温冷水供冷，冬 毛细管网是与装饰层结合安装的，季３５℃热水供暖的特性，更为直接利用可再生能源提供了便利 漏水点，因为流量很小漏水也不会发生大的水淹事故造成重大损 条件，一般地下水８０ ｍ深处的温度为ｌ６℃～２０℃，而自然界中 失。６）不需要专业工人和专业工具就可以修复。毛细管网是由 Ｒ原料制造，发现毛细管漏水，从漏水点剪断，用打火机等工具 更有很多可直接利用的可再生能源等待我们去开发、利用，无疑 ＰＰ—热熔焊死即可，几百根毛细管并联，一根去掉不会影响效果。 毛细管网是高效的换热器，换热能力大、换热均匀，因此可用于辐 射采暖制冷。毛细管网仅仅是个产品，使用要因地制宜，发挥其 ２施工工艺 自身优点，并通过合理措施避免其应用的局限性。 施工准备一绝热层敷设一确定管线走向一毛细管网敷设固 目前各大城市高级酒店、办公大楼等已广泛使用，西安市曲 定一管网试压一填充层敷设一面层／装饰层施工一系统试运行调 江池各大酒店、宾馆等高级民用建筑已陆续采用。毛细管网安装 试一交竣工验收。 在顶棚、地面或墙面，均匀散布能量，就像皮肤中的毛细血管一样 ２．１施工条件要求 柔和地调节室温，不会出现局部区域过热或过冷，无噪声和强风 １）设计施工图纸和有关技术文件齐全；２）有完善的施工方 感，无灰尘、细菌污染，夏天享受林荫般的凉爽，冬天享受阳光般 案，并已完成技术交底；３）施工现场具有供水和供电条件，考虑到 的温馨，不会口干舌燥，避免引起病态建筑综合症，同时省去了空 管网用材不宜露天暴晒等要求，应有储放材料的临时设施；４）毛 调清洗带来的大笔额外维护费用。 细管网换热器施工环境温度不宜低于５ ｏｃ，若在低于０ ｏＣ的环境 下施工时，现场应采取升温措施；５）土建专业已完成墙面内粉刷， １ 毛细管网的主要特点及用途 外门已安装完毕，并已将地面清理干净，厨房、卫生间应做 １）结构特点：毛细管网是集分水式结构，具有换热面积大、壁 外窗、６）相关电气预埋等工程已完成。 薄导热性好、换热均匀、水力损失小的特点，决定了毛细管网是一 完闭水试验，并经过验收；种高效的换热器。“面大壁薄”是毛细管网用于热交换的核心优 ２．２确定管线 １）根据设计图纸要求，确定管路走向。尽可能减少弯曲，达 点。２）材料特点：制作毛细管网的原料是ＰＰ—Ｒ，ＰＥ—ＲＴ等可热塑 检修维护方便。２）安装前根据图纸准确标示出主管 性塑料，可热熔成型，绿色环保，同时具有耐高温、耐高压、耐腐蚀 到走向合理，毛细管网敷设区域及预留部位。 的特点，因此有广泛的推广应用领域，是理想的高效换热器。３） 敷设方向、使用特点：毛细管网薄、柔、轻，因此安装方便、覆盖层可以薄，铺 ２．３毛细管网敷设固定 装面积可以大，所以可以有效利用低品位能源，实现节能和舒适 １）毛细管网应按事先标记的位置和走向敷设，按放线部位设 主管应平、直、牢，将毛细管网固定在保温层或敷设层面上， 效果。４）耐压能力强。毛细管网虽然毛细管管壁薄，但是耐压能 管卡，力很强，因为管道耐压是与直径的平方成反比的，所以毛细管网 敷设应平直，敷设时不得有死折现象。 在于大家没有真正认识到断塞流排气机理和传统排气阀的弊端， 参考文献： 还未注意到在管道运行期间，传统排气阀实际上未起到排气作 ［１］ 杨装置不起作用所致。要想解决该问题，适当安装气缸式排气阀是 既方便有效又经济合理的办法。 钦，严煦世．给水工程［Ｍ］．北京：中国建筑出版社，２００９． 用。我国城市管网普遍存在爆管严重和漏水的问题，这均是排气 ［２］ 于必录．水力过度过程［Ｄ］．武汉：武汉水力电力学院， １９８４． Ｔｈｅ ｈａｚａｒｄ ｏｆ ｔｒａｐｐｅｄ ｇａｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ－ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｓ ｏｎ ｉｔｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＬＵ Ｘｉａｏ．ｂｏ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｆａｃｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｉｓ ｃｏｍｍｏｎ ｉｎ ｕｒｂａｎ ｗａｔｅｒ—ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｆｉｎｄｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｉｐｅ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｒａｉｎ ｖａｌｖｅ ｂｙ ｃｏｎ— ｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｅｘｈａｕｓｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｇａｓ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｂｅｎｅｆｉｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｉｐｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ，ｓｌｕｇ ｆｌｏｗ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｘｈａｕｓｔｉｎｇ ｖａｌｖｅ，ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｅｘｈａｕｓｔｉｎｇ ｖａｌｖｅ 收稿日期：２０１１—０２—１０ 作者简介：仝小鹏（１９７３．），男，正程师，一级建造师，陕西建工集团设备安装工程有限公司二分公司，陕西西安７１００６５
