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上龙：压力式空气阀新技术介绍-季能平.pdf

编号：164084

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1、Technical innovation and application in multiple scenarios of pressure air valve压力式空气阀的技术革新与多场景的运用主讲人：季能平上海上龙供水设备有限公司季能平上海上龙供水设备有限公司出生：1964年5月5日职称：教授级高工职务：董事长/总工程师专业：流体力学主讲人全国阀门标准化委员会委员中国工程标准化协会理事目录一、供水管网的特点二、供水管线气阻三、排气阀四、现有排气阀的主要问题五、压力式空气阀上龙制造六、压力式空气阀的安装上海上龙供水设备有限公司一、供水管网的特点1、供水管道经过的地势不

2、平坦、河网众多。2、供水水源均由市区的水厂引用稳定水源，向各区县供应自来水。3、输水管线的特点:3.1 输水的压力损失主要是沿程损失。3.2 沿线的倒虹、顶管和过桥管的数量众多，需要解决的主要问题是管道排气。3.3 管线的高低差主要体现在倒虹、顶管和过桥管之间的高程差；有时破管大流量漏损时产生负压，可能达到水汽分离压力，不易产生水-汽分离现象。引起弥合水锤。上海上龙供水设备有限公司二、供水管线气阻由于现有排气阀的问题（后面介绍），管线起伏处的凝集气体引起的气阻可能是主要问题。管线气阻水损大小：一般出现在下弯管段，该处最大气阻水损等于上下水平管之间的高程差H；带气水流只有克服这个高程差的阻力，才

3、能流向下游。管线最大总气阻等于所有下弯高程差的总和。上海上龙供水设备有限公司三、排气阀排气阀对于输水管线的正常运行，起到至关重要的作用。主要在以下几个方面发挥作用：空管充水排气、正常供水时排气、破管时负压进气，任何一种功能出现问题，将对管线正常运行构成危险。上海上龙供水设备有限公司三、排气阀空管充水排气问题1）空管充水的排气问题空管充水时排气阀是在低压情况下（35KPa以下）大流量排气，排气量与水泵充水量相等。根据水泵的流量-扬程曲线，充水前期扬程较低，流量较大，约为额定流量的1.5倍以上，在充水过程中扬程逐渐升高，流量逐渐减少，直至设定扬程为止。大部分气体聚集在管线下弯管部位，气体沿管道上

4、部聚集，有时形成水气相间的段塞流。（此处应安装排气阀）。现有排气阀在低压排气流量很大时，会出现气流封堵现象，排气阀关闭、不排气；现有排气阀在水-气相间段塞流工况时排气阀自动关闭，从此不能打开排气，后续来气不能排除，形成较大的气阻，如果连续经过几个下弯管段，水泵扬程将不足于支持整个管线的充水。在空管充水后期，管线压力升高，充水流量是依靠排气阀的排气量来控制，应使管线在排气结束前的管线水流速度小于0.3m/s，一般控制在0.1m/s0.2m/s。所以，应对排气阀排气量进行校核，不能超过上述流量。上海上龙供水设备有限公司三、排气阀正常供水排气问题2）正常供水时的排气问题根据美国标准，一般出厂水中的含

5、气率为2%（体积比），出厂水进入管道后，随着压力逐渐降低，沿气体管线逐渐释放，集在管顶，随波逐流，汇集到管线的下弯处或上突部位。此时需要排气，尤其是带压排气，即在正常供水压力情况下的有压排气。现有排气阀是利用浮球的浮力和重力，实现有压排气。但限于浮球重量和体积不能太大，排气通孔口直径在0.8mm2.5mm之间，一般为1.6mm，对大口径管线，其排气量远远不够，有时还有比重小的垃圾堵塞排气小孔，造成排气不畅。此为普遍现象，使管道产生额外的气阻水损，影响下游的供水压力，同时增加能耗。上海上龙供水设备有限公司三、排气阀负压进气问题3)负压进气问题负压进气、破坏真空，是指在管道破管、冲洗等情况下，管道

6、内出现真空时，排气阀应大量进气，是现有排气阀唯一能够实现的功能。但鉴于平原地区的管线坡度极小，基本是水平管，对于进气量的要求不高。上海上龙供水设备有限公司四、现有排气阀现有排气阀：见右图分为：整体式、分体式和复合式整体式排气阀（见图3、4）：浮球、上阀瓣为启闭件，可低压排气、负压进气和带压排气，其中带压排气孔见序号10。分体式排气阀（见图1）：大阀门内是浮球为启闭件，负责低压排气和负压进气，在小阀门内，浮球+加力杠杆为启闭件，负责管道有压排气。复合式排气阀（见图2）：在大阀门内左上设有活门作为启闭件，在活门中间设有中空的轴，利用浮球+加力杠杆结构，控制活门启闭，在低压排气和负压进气时，活门开启

7、；在有压排气时，活门关闭，有压气体依靠中间轴孔排出。以上排气阀，有压排气的排气孔均为小孔，均为微量排气。图1-分体式排气阀图3-整体式排气阀图2-复合式排气阀图4-整体式排气阀结构图上海上龙供水设备有限公司四、目前排气阀为什么会吹堵目前排气阀存在以下2个问题：见右图5 1、大排气有闭阀现象目前排气阀在管道有压情况下排气时，由于上面出口处的压力与大气压相同，排气阀内部的压力大于大气压，在排气过程中，由于内外压力差作用下，对浮球形成向上升力，在升力大于浮球重力时，浮球被向上吹起关闭不排气，造成闭阀，且在关闭后内外压力差进一步加大，不能再次自动打开。该闭阀现象在当前所有排气阀上均会发生。2、在管

8、道正常压力情况下，排气很小，不能有效排气。3、可靠性低，抗低温性能不好。图5 整体式缓冲排气阀结构图上海上龙供水设备有限公司五、压力式空气阀结构和工作原理压力式空气阀（上龙专利产品）结构（见图1和图2）和工作原理压力式空气阀（排气阀），在上部增加一个活塞（件16），与排气阀阀瓣（件8）联动，利用水力控制原理和浮球先导开关为主要手段，实现带压大流量排气，不发生闭阀，大幅度提高了排气可靠性。浮球先导开关（件6），主要是利用管道自身的压力作为动力，利用水力控制原理，进行压力排气。当阀内聚集到一定量气体时，阀内水位下降，浮球在重力作用下，与上口的先导阀口脱开，阀内带压气体经过先导阀口进入活塞上腔，

9、使上腔中的压力升高，从而推动活塞向下运动，推开排气阀的阀瓣，对外排气。该功能可实现压力排气功能，使排气阀不产生闭阀现象。对外排气后，阀内的气体减少，液位上升，浮球浮力增加，使浮球上升，使先导阀口重新关闭，使活塞上腔降低（通过13小排气节流装置），排气阀阀瓣重新关闭。压力式空气阀分两大类型：.1、单通道压力式空气阀（见图1），以压力排气为主，真空破坏进气为辅；进排气的通道面积较小，造价相对较低。2、双通道压力式排气阀（见图2），以真空破坏进气为主，兼顾压力排气。进气通道面积较大，排气通道面积相等较小，造价相对较高。图2-双通道压力式空气阀（适合大坡度管排气）图1-单通道压力式空气阀（适合水平管排

10、气）上海上龙供水设备有限公司上海上龙供水设备有限公司五、压力式空气阀结构和材料单通道压力式空气阀零件和材料表2（对照图3）序号名称材料序号名称材质1试验装置不锈钢组件13小排气节流装置304不锈钢2浮套304不锈钢14压力感应器1Cr17Ni2不锈钢3浮球304不锈钢15阀盖QT450-104内保温层PPR塑料16感应活塞304不锈钢5阀体QT450-1017活塞密封圈三元乙丙橡胶6浮球先导阀口304不锈钢18活塞缸套304不锈钢+PTFE涂层7排气阀瓣304不锈钢19吊环螺母4.8级镀锌8橡胶阀座304不锈钢+三元乙丙橡胶20锁紧螺栓201不锈钢9阀盖支架QT450-10球墨铸铁21阀盖

11、支架密封圈三元乙丙橡胶10排气罩碳钢-喷塑11阀轴304不锈钢12支架铜轴承H68图3-单通道压力式空气阀上海上龙供水设备有限公司五、压力式空气阀结构和材料双通道压力式空气阀零件和材料表2（对照图4）序号名称材料序号名称材质1试验装置不锈钢组件13小排气节流装置304不锈钢2浮套304不锈钢14压力感应器1Cr17Ni2不锈钢3浮球304不锈钢15阀盖QT450-104内保温层PPR塑料16感应活塞304不锈钢5阀体QT450-1017活塞密封圈三元乙丙橡胶6浮球先导阀口304不锈钢18活塞缸套304不锈钢+PTFE涂层7排气阀瓣304不锈钢19吊环螺母4.8级镀锌8橡胶阀座304不锈钢+

12、三元乙丙橡胶20锁紧螺栓201不锈钢9阀盖支架QT450-10球墨铸铁21阀盖支架密封圈三元乙丙橡胶10排气罩碳钢22大进气阀座三元乙丙橡胶+304不锈钢11阀轴304不锈钢23大进气大阀瓣QT450-10+304不锈钢12支架铜轴承H68图4-双通道压力式空气阀上海上龙供水设备有限公司五、压力式空气阀特点1、单排气空气阀特点有压排气、水气相间排气，满足管道充水过程中，段塞流、气团流和有压管段排气要求，适用于上坡管、水平管、下坡管排气。微量排气，满足管道正常运行阶段释放气体的间隙性排放，防止管道气阻现象适量的吸气，满足坡度小于1/1000的管道进气。适合管道中间段的排气。图2-单排气空气阀

13、（适合小坡度管）上海上龙供水设备有限公司单通道系列进排气阀的进气量和排气量上海上龙供水设备有限公司五、压力式空气阀功能特点2、进排气空气阀具备下列功能：低压大量排气：满足管道充水前期、中期的低压大流量排气要求。压力排气：管道充水后期、正常供水期间的带压排气，最高排气压力1.0MPa水气相间排气，满足管道充水后期，段塞流、气团流的间断性排气要求。微量排气，满足管道正常运行阶段释放的少量气体，防止管道气阻现象。缓冲作用，在充水结束之前时，随着排气流量增大，排气压差增加（约0.1MPa），大阀瓣低压排气自动关闭，自动转化为小阀瓣压力排气，排气流量将由原100%自动变为约1015%，从而起到缓冲

14、作用。大幅度降低了冲击水锤压升，即快又安全。大量吸气，该类空气阀流通面积不小于公称通径，满足管道负压情况下的空气补充的需要。图4-双通道压力式空气阀（适合大坡度管）上海上龙供水设备有限公司双通道进排气阀的进气量和排气量上海上龙供水设备有限公司五、压力式空气阀特点3、压力式空气阀特点具备低压大排气、高压大排气、高压小排气、真空大进气功能，同时具备缓冲关闭功能；在整个充水排气过程中不会产生闭阀现象。尤其对于现有排气阀难以解决的输水管道段塞流排气、间隙性排气问题，也得到了很好地解决。该类产品已经2015年开始在上海威立雅浦东水司、上海浦茂水司、上海城投水司、江苏南通水司、山东枣庄水司、杭州萧山水

15、司、江苏溧阳水司等国内其他水司的管网上普遍应用了近8年，较为满意，平均故障率维持在万分之几的水平。是适用于管网进排气，能解决很多难点、痛点问题的空气阀。能有效降低供水功耗，对降低管网漏损率有直接积极影响。图5-压力式空气阀上海上龙供水设备有限公司实际案例案例1：江苏南通水司崇川区远水管道排气阀2010年实装，时至今日，未发生气阻现象，检修后空管通水时无需专人负责排气，通水效率提升30%以上。案例2：上海城投水司2009年一段23公里长管道，无论如何加压，水压始终上不去，远端不出水。经季总及当时的水司总工一起分析研判，确定气阻特别大。之前，他们已经试用了国内外近11个品牌的排气阀，始终未能解决排

16、气问题。最后试用我们的排气阀，彻底解决气阻问题。排气阀至今仍在正常工作，未接到报修申请。上海上龙供水设备有限公司六、压力式空气阀安装尺寸空气阀应垂直安装，下口设置闸阀，其不垂直度应小于3，对于污水管道，在空气阀进口处应加装过滤器。图8-压力式空气阀安装（清水管道）公称尺寸DN接管长D闸阀长C过滤器长B单通道进排气阀阀高 H DPQ4X型双通道进排气阀阀高HSPQ4X型5000050055056356702005860/6502501150/890图9-压力式空气阀安装（污水管道）空气阀安装尺寸表mm上海上龙供水设备有限公司关注上龙供水官方公众号了解更多产品信息季能平电话：微信：jnpThank you！摊位号：门口23号摊

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