輸水系統(tǒng)空氣閥在南水北調(diào)中應(yīng)用

                   輸水系統(tǒng)空氣閥在南水北調(diào)中應(yīng)用

                           上海申弘閥門(mén)有限公司
摘要：南水北調(diào)中線(xiàn)工程(北京段)大型管道輸水系統(tǒng)惠南莊一大寧段全長(zhǎng)約56．40 km，泵站加壓
輸水結(jié)合小流量自流，運(yùn)行工況復(fù)雜，壓力變幅大。文中對(duì)長(zhǎng)距離輸水管道空氣閥性能、運(yùn)行方式、
實(shí)物性能測(cè)試等進(jìn)行分析論證，以保證壓力輸水管線(xiàn)安全、可靠、運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：南水北調(diào)中線(xiàn)工程；大型輸水系統(tǒng)；空氣閥；性能測(cè)試；安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行



Analysis on performance and operation of air valve for large-scale water conveyance system of Mid-route
Abstract：The total length of the water conveyance system built up of alarge-·scale pipeline from Huinanzhuang to Daning is al··
most 56．40 km，which is within the Mid—route(Beijing Section)of the South—to-NoAh Water Transfer Project．Under aeompli·cated operation condition with larger pressure fluctuation，the section operates with wamr conveyance pressurized by pumping incombination with gravity flow of alower flow rate．The performance，operating mode and the actual testing of the air valve for thelong—distance water conveyance pipeline are analyzed and demonstrated herein，80 as Io ensure the safe，reliable and hi【Sh effec—tire operation of the pipeline concerned．
Key words：Mid．route of South-to—Noah Water Transfer Project；large·scale water conveyance system；air valve；performancetest；safe and economical operation
1工程概況
南水北調(diào)中線(xiàn)工程(北京段)惠南莊一大寧輸水干線(xiàn)上接惠南莊泵站，下接大寧調(diào)壓池，采用雙排4 m PCCP管，全長(zhǎng)約56．4 km，占南水北調(diào)北京段總干渠長(zhǎng)度的70％。主要建筑物包括輸水干管、壓力隧洞、分水口、連通井、出13閥井、排水等設(shè)施，為大口徑長(zhǎng)距離大流量有壓輸水管道工程。泵站設(shè)計(jì)流量為60 m3／s，當(dāng)流量小于20 m3／s時(shí)采用自流，管線(xiàn)壓力較低；當(dāng)流量在20—60 m3／s范圍運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)泵站加壓輸水，揚(yáng)程變幅26．52—58．20 m達(dá)2．2倍。另外，PCCP管線(xiàn)沿途設(shè)5處分Water Resources and 水口，不同的分流造成管線(xiàn)運(yùn)行工況變化。管線(xiàn)運(yùn)行工況復(fù)雜，壓力變幅大，低工作壓力僅為2 m水頭，要求空氣閥工作適應(yīng)性強(qiáng)，要充分考慮長(zhǎng)距離輸水管道發(fā)生破壞性水錘事故的復(fù)雜性及其特點(diǎn)，在輸水管道初期充水、正常運(yùn)行、事故情況下能否及時(shí)排氣、補(bǔ)氣，對(duì)管道安全運(yùn)行至關(guān)重要。為保證管路的安全穩(wěn)定輸水，根據(jù)線(xiàn)路的地形特點(diǎn)，在管線(xiàn)縱坡起伏變化的高處，過(guò)河下置管道的上下游側(cè)，長(zhǎng)距離南水北調(diào)中線(xiàn)大型輸水系統(tǒng)空氣閥性能與運(yùn)行分析無(wú)折點(diǎn)上升、下降管段及長(zhǎng)距離平直管段，布置一定數(shù)量的空氣閥。

     我國(guó)水資源分布南多北少，與生產(chǎn)力布局不相適應(yīng)。京津華北地區(qū)是我國(guó)水資源供需矛盾為突出的地區(qū)。隨著人口的增加、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源供需矛盾更加突出，并產(chǎn)生了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，不僅制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)正常發(fā)展，甚至影響到國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，實(shí)施跨流域調(diào)水，向京津華北地區(qū)補(bǔ)充水資源已成為一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)，受到了黨和國(guó)家的高度重視和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。九屆全國(guó)人大四次會(huì)議批準(zhǔn)的《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃綱要》要求“加緊南水北調(diào)工程前期工作，‘十五’期間盡早開(kāi)工建設(shè)”。為此，根據(jù)水利部統(tǒng)一部署，長(zhǎng)江水利委員會(huì)組織開(kāi)展了南水北調(diào)中線(xiàn)工程規(guī)劃修訂工作。    本次中線(xiàn)工程規(guī)劃修訂過(guò)程，除進(jìn)行受水區(qū)的需水預(yù)測(cè)外，還針對(duì)中線(xiàn)工程中的一些重大技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展了專(zhuān)題研究，編制了《漢江丹江口水庫(kù)可調(diào)水量研究》《供水調(diào)度與調(diào)蓄研究》《總干渠工程建設(shè)方案研究》《生態(tài)與環(huán)境影響研究》《綜合經(jīng)濟(jì)分析》《水源工程建設(shè)方案比選》等６個(gè)專(zhuān)題報(bào)告。水利部南水北調(diào)規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局于２００１年７～８月組織有關(guān)專(zhuān)家對(duì)這６個(gè)專(zhuān)題進(jìn)行了評(píng)審。評(píng)審意見(jiàn)認(rèn)為，各專(zhuān)題報(bào)告資料翔實(shí)，研究的技術(shù)路線(xiàn)正確，方法科學(xué)合理，工作深度達(dá)到了規(guī)劃階段的要求。同時(shí)，也提出了修改和補(bǔ)充的意見(jiàn)。 

2空氣閥運(yùn)行
(1)初期充水管道運(yùn)行。充水和放空是管路運(yùn)行的兩種極限狀態(tài)，合適的充水流速，可防止空氣閥關(guān)閥水錘及適當(dāng)縮短空管充水時(shí)間，這種充水速度必須是可控的，以便將水擊和浪涌限制在低程度，使水流*充滿(mǎn)管道而沒(méi)有空氣滯留。該工程輸水管線(xiàn)為大口徑長(zhǎng)距離輸水管，初期充水管道能否安全運(yùn)行，其關(guān)鍵是空氣閥的大量排氣孔口要適中。針對(duì)設(shè)置的空氣閥，初期充水的流速控制參考國(guó)外文獻(xiàn)AwwA…， 上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門(mén)、電動(dòng)閥門(mén)、高壓閥門(mén)、中壓閥門(mén)、低壓閥門(mén)、水力控制閥、真空閥門(mén)、襯膠閥門(mén)、襯氟閥門(mén)。管道以等于滿(mǎn)管流速0．3 m／s或更小的速度充水，將不會(huì)發(fā)生由水錘造成的管道破壞。為減少管內(nèi)剩余空氣和避免發(fā)生水錘破壞，任何情況下充水流速不應(yīng)超過(guò)0．6 m／s，充水過(guò)程中需防止高速孔口吹堵。太低流速帶不走管道存氣，不利于管道排氣，也使充水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；太高的流速可能使管道充水速度大于排氣速度，造成氣堵，引起壓力震蕩。惠南莊泵站一大寧調(diào)壓池段初期充水的流速控制在以等于滿(mǎn)管流速0．3 m／s或更小，相當(dāng)于等于滿(mǎn)管流量3．77 m3／s，可通過(guò)控制輸水管道末端閥門(mén)，控制空氣背壓，使其越大充水越慢，更偏于安全。全線(xiàn)進(jìn)行分段充水，使管道順暢排氣，以保證充水速度和效率。
(2)正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)排氣功能。如果管線(xiàn)排氣不暢造成氣堵，在管線(xiàn)正常運(yùn)行及調(diào)節(jié)期間有可能產(chǎn)生破壞性水錘。當(dāng)管道存氣不能排出，會(huì)產(chǎn)生持續(xù)不斷的壓力震蕩，一定量的氣體發(fā)生突然聚積，迅速截?cái)喙艿肋^(guò)水?dāng)嗝妫瑯O易發(fā)生水柱中斷，產(chǎn)生斷流彌合水錘BJ。由于惠南莊泵站需根據(jù)總干渠來(lái)水和北京市用水需求進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，采用變頻調(diào)速變工況交替運(yùn)行，空氣閥的進(jìn)排氣量必須滿(mǎn)足管道在不同工作壓力下的運(yùn)行要求，且工作可靠。惠南莊一大寧段管道高點(diǎn)及較平直段各處空氣閥具有足夠的微量排氣能力，保證管線(xiàn)不因存氣而影響管線(xiàn)的輸水效率、降低輸水能力及增加水頭損失、增大水泵能耗。
(3)事故及檢修狀態(tài)。事故情況及管道檢修排水時(shí)，空氣閥的補(bǔ)氣量要滿(mǎn)足管線(xiàn)負(fù)壓值的限制要求。事故停電或停泵時(shí)防止斷流彌合水錘；事故及檢修放空時(shí)有足夠的高速吸氣能力，保證負(fù)壓值高于一35 kPa并允許快速放空。在管道放空時(shí)，必須大量吸入空氣以置換排出的水體，以防止產(chǎn)生真空和水柱分離。
(4)低壓時(shí)排氣閥工作的可靠性?；菽锨f一大寧110段管線(xiàn)運(yùn)行工況壓力變化較大，隨著該段56．4 kmPCCP管線(xiàn)水面線(xiàn)推移，低壓力設(shè)置點(diǎn)較多，且壓力變化，要求空氣閥在極限低壓力與正常工作壓力間工作可靠，在2 m水頭時(shí)可靠密封。
(5)冬季空氣閥正常工作條件。由于工程地處北方地區(qū)，雖然設(shè)備安裝于閥井內(nèi)，一旦閥體內(nèi)、連接管處結(jié)冰，空氣閥不但失去進(jìn)排氣作用，還容易被凍裂損壞，因此需有可靠的防凍措施，確保在冬季低溫條件空氣閥正常工作。寒冷地區(qū)可參考如下防凍措施：

①閥井內(nèi)墻采取保溫措施，如加襯保
溫板；

②閥井通氣管底部裝設(shè)自動(dòng)復(fù)位拍門(mén)，正常時(shí)處于關(guān)閉位置，排氣時(shí)正向打開(kāi)，吸氣時(shí)逆向打開(kāi)；

③在空氣閥外部設(shè)置金屬防凍罩，在防凍罩與空氣閥之間填充保溫材料，如巖棉等保溫材料，留出排氣口使進(jìn)排氣通道暢通，或直接在閥體及連接管處纏繞保溫材料；

④空氣閥安裝時(shí)盡量使部分總管和集氣腔不被混凝土包封，使總管水流與井中空氣充分進(jìn)行熱交換，保持井內(nèi)溫度；

⑤空氣閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，使空氣閥在關(guān)閉時(shí)上部存留空氣，形成空氣隔層，防止密封副凍結(jié)而無(wú)法動(dòng)作。


3空氣閥常見(jiàn)問(wèn)題處理
(1)高速排氣提前吹堵。在管道初期充水過(guò)程中，高速排氣孔口被高速氣流吹堵提前關(guān)閉導(dǎo)致排氣不*。非動(dòng)力式排氣閥的氣堵關(guān)閥壓力很低，一般為7～14 kPa，吹堵現(xiàn)象非常普遍，大孔口浮球或浮筒在初次充水時(shí)很容易受高速氣流沖擊而被吹堵閥口，從而使大孑L口提前失去高速排氣能力，充水很慢甚至充水失敗。而動(dòng)力式高速進(jìn)排氣閥∞1應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)原理，較高的徑向速度產(chǎn)生低壓，產(chǎn)生吸拉力，且吸拉力的合力大于中心部位氣流沖擊力，氣流速度越大，吸拉力越大。通過(guò)合理的空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算，使氣流通過(guò)空氣閥時(shí)，浮球底部的壓力小于吸拉力而不被吹堵。
(2)低壓密封問(wèn)題。低壓密封不嚴(yán)造成空氣閥漏水是一個(gè)較為普遍且影響嚴(yán)重的問(wèn)題，一般在2／11水頭壓力下排氣部分難于保證密封。低壓密封技術(shù)關(guān)鍵在于浮球的圓度、閥座密封面型式及合適的橡膠硬度。生產(chǎn)高圓度又耐高壓的浮球，采用線(xiàn)密封閥座，產(chǎn)生較高的密封比壓，明顯改善低壓密封性能，使不易老化且在管道出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)能及時(shí)打開(kāi)補(bǔ)氣。要求在20 kPa低壓下測(cè)試密封，好的低壓密封至10 kPa低壓大孔口也能密封。不銹鋼排氣閥用于管道上的高點(diǎn)或閉氣地方，來(lái)排除管內(nèi)氣體來(lái)疏通管道使管道在工作中正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此排氣閥連接有二種（絲扣、法蘭）當(dāng)系統(tǒng)中有空氣時(shí)，氣體聚集在排氣閥的上部，閥內(nèi)氣體聚積，壓力上升，當(dāng)氣體壓力大于系統(tǒng)壓力時(shí)，氣體會(huì)使腔內(nèi)水面下降，浮筒隨水位一起下降，打開(kāi)排氣口；氣體排盡后，水位上升，浮筒也隨之上升，關(guān)閉排氣口。不銹鋼單口排氣閥如擰緊閥體上的閥帽，排氣閥停止排氣，通常情況下，閥帽應(yīng)該處于開(kāi)啟狀態(tài)。也可以跟隔斷閥配套使用，便于排氣閥的檢修其

(3)浮球耐壓?jiǎn)栴}。浮球質(zhì)量不過(guò)關(guān)，產(chǎn)生變形。，復(fù)雜的輸水過(guò)渡過(guò)程可能造成浮球?qū)﹂y座的沖擊，浮球耐壓強(qiáng)度不夠?qū)a(chǎn)生變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破裂進(jìn)水，造成密封不嚴(yán)甚至不能使用。浮球強(qiáng)度試驗(yàn)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)用于小于等于1．0 MPa浮球應(yīng)能承受
i>2．0 MPa的靜水壓；美國(guó)水協(xié)標(biāo)準(zhǔn)AWWA要求，不同規(guī)格的浮球強(qiáng)度試驗(yàn)壓力應(yīng)達(dá)到5．17—6．9 MPa。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)工程的具體情況對(duì)規(guī)定浮球耐壓實(shí)測(cè)壓力值加以限制，并要求在部門(mén)進(jìn)行檢驗(yàn)，保證浮球耐壓質(zhì)量。
(4)高壓微量排氣孔徑問(wèn)題。高壓微量排氣孔口徑偏小，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品微量排氣孑L徑一般為1．6—4 mm，容易堵塞。排氣量與孔口直徑的平方成正比，不能適應(yīng)大型管道正常運(yùn)行的微量排氣要求。改善方法有增多微量排氣閥，在大閥體上預(yù)留有多余的連接口，可備用增加微量排氣閥，增加倒坡斜坡上的分叉支管，與閥體上預(yù)留多余的接口連接，提高微量排氣能力。
(5)運(yùn)行過(guò)程中局部漏水?？諝忾y在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生因水中雜質(zhì)、懸浮物堵塞排氣口而導(dǎo)致漏水或自動(dòng)排氣功能喪失。巡查人員應(yīng)使用小木棍沿排氣閥口四周推動(dòng)浮球，使之活動(dòng)，調(diào)整浮球位置使之密封，嚴(yán)重時(shí)關(guān)閉檢修蝶閥，將空氣閥拆開(kāi)檢修，取出漂浮物，使浮球復(fù)位重新安裝使用。
4性能測(cè)試
近年來(lái)，我國(guó)長(zhǎng)距離有壓輸水管線(xiàn)調(diào)水工程增多，但在工程運(yùn)行過(guò)程中爆管現(xiàn)象屢有發(fā)生，結(jié)論多是管道排氣不暢引起，其主要原因是空氣閥性能與設(shè)備應(yīng)達(dá)到的性能不符。因此，在項(xiàng)目實(shí)施初期進(jìn)行實(shí)物檢測(cè)是優(yōu)選并控制空氣閥性能指標(biāo)的有效措施。


試驗(yàn)臺(tái)模擬測(cè)試的主要內(nèi)容及參數(shù)如下。
(1)主閥體強(qiáng)度試驗(yàn)：試驗(yàn)壓力為大允許工作壓力的1．5倍。在空氣閥處于充滿(mǎn)水在關(guān)閉狀態(tài)且進(jìn)口封閉的情況下加壓，持續(xù)規(guī)定的時(shí)間，殼體不變形不滲漏。
(2)浮球強(qiáng)度試驗(yàn)：國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)是用于小于等于
1．0 MPa浮球應(yīng)承受壓力I>2．0 MPa，美國(guó)水協(xié)標(biāo)準(zhǔn)AWWA要求不同規(guī)格的浮球強(qiáng)度試驗(yàn)壓力應(yīng)達(dá)到5．17—6．9 MPa。試驗(yàn)時(shí)將浮球放入密封的試壓罐中，處于充滿(mǎn)水并在密閉情況下加壓至規(guī)定壓力，持續(xù)規(guī)定的時(shí)間，浮球無(wú)變形、無(wú)向內(nèi)滲漏現(xiàn)象。本工程要求浮球耐壓≥3．0 MPa。
(3)密封性能試驗(yàn)：密封試驗(yàn)壓力為大允許工水利水電技術(shù)第40卷2009年第12期戚蘭英，等∥南水北調(diào)中線(xiàn)大型輸水系統(tǒng)空氣閥性能與運(yùn)行分析作壓力的1．1倍，在空氣閥處于充滿(mǎn)水并處于關(guān)閉情況下，試驗(yàn)持續(xù)規(guī)定的時(shí)間，密封面不得有泄漏。
(4)低壓密封試驗(yàn)：在空氣閥處于充滿(mǎn)水并處于關(guān)閉情況下，向閥內(nèi)加壓至20 kPa，浮球分別在3600范圍轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度位置，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)分別測(cè)試，空氣閥應(yīng)緊密關(guān)閉，密封面不得有泄漏。
(5)大孔口進(jìn)、排氣量：空氣閥在各種壓力狀態(tài)下測(cè)試其排氣能力，如35 kPa、60 kPa等壓力下測(cè)量大孔口排氣能力。
(6)微量排氣量：空氣閥在0．02～1．0 MPa壓力下測(cè)試微量排氣能力。
(7)開(kāi)閉閥靈活性試驗(yàn)：閥門(mén)在動(dòng)作過(guò)程中開(kāi)閉靈活可靠，無(wú)卡阻現(xiàn)象。其他試驗(yàn)包括：大排氣工況下起球壓力、水關(guān)閉壓力、低開(kāi)閥力及低開(kāi)啟負(fù)壓值，水氣相間工況是否能連續(xù)大量排氣等，通過(guò)以上試驗(yàn)繪制進(jìn)、排氣性能曲線(xiàn)。
     目前國(guó)內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)能力有限，一般可檢測(cè)口徑DN200以下的空氣閥，且不能檢測(cè)所有項(xiàng)目?？趶教?，檢測(cè)存在空壓機(jī)容量、壓力罐容積、配套設(shè)施及儀器性能等問(wèn)題，某些工況的性能檢測(cè)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)。隨著我國(guó)大型引調(diào)水工程規(guī)劃實(shí)施，大口空氣閥的需求增加，人們對(duì)供水管道的含氣、產(chǎn)生氣堵、影響輸水效率、產(chǎn)生水錘甚至爆管等問(wèn)題高度重視，要從根本上解決供水工程安全可靠、運(yùn)行，國(guó)內(nèi)應(yīng)加大試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)手段的技術(shù)及裝備投入。


5國(guó)內(nèi)外空氣閥應(yīng)用
國(guó)外對(duì)空氣閥特別是大口徑空氣閥研究起步較早，研制開(kāi)發(fā)的種類(lèi)繁多，并制定了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了產(chǎn)品的規(guī)范化，產(chǎn)品不斷更新，的結(jié)構(gòu)型式和優(yōu)良的進(jìn)排氣性能，可滿(mǎn)足不同工程規(guī)模的需求，其中包括技術(shù)較的南非、美國(guó)、以色列、日本及德國(guó)產(chǎn)品。技術(shù)，制造加工工藝水平較高，但對(duì)于大口徑空氣閥的制造能力不盡相同，一般制造DN250規(guī)格以下的廠(chǎng)商較多，對(duì)于具有大VI徑空氣閥DN300以上產(chǎn)品制造能力的廠(chǎng)商為數(shù)不多。具有制造能力的廠(chǎng)商有多年生產(chǎn)DN300以上口徑空氣閥工程應(yīng)用實(shí)例，設(shè)備性能隨工程應(yīng)用得以驗(yàn)證。國(guó)內(nèi)空氣閥應(yīng)用與國(guó)外相比存在差距，我國(guó)部分空氣閥應(yīng)用存在如下問(wèn)題。
(1)排氣閥不能正常排氣，形同虛設(shè)，或某些工萬(wàn)方數(shù)據(jù)戚蘭英，等∥南水北調(diào)中線(xiàn)大型輸水系統(tǒng)空氣閥性能與運(yùn)行分析程因密封漏水而將檢修閥關(guān)閉，空氣閥起不到排氣作用。
(2)充水速度慢。在規(guī)定的充水流速下管道排氣不暢，水流受阻，使管道充水速度大幅度降低。每次充水需要?dú)v時(shí)數(shù)天甚至數(shù)月，效率低。
(3)管線(xiàn)集氣，占據(jù)輸水?dāng)嗝妫Ｄ昀墼潞瑲廨斔幢恢匾暎斔芰Υ蠓档?，能源浪費(fèi)驚人。如圖1工程示例所示水面線(xiàn)，正常輸水水泵加壓至90 m可將水加壓輸送至水池，但由于氣囊影響水泵高揚(yáng)程達(dá)105 m，增加15 m氣阻水頭損失，且水泵不能運(yùn)行在設(shè)計(jì)工況，效率降低，使能耗大大增加，嚴(yán)重時(shí)水流*阻塞。
圖1 管道氣阻影響輸水效率
(4)不重視微量排氣能力。在管線(xiàn)正常運(yùn)行時(shí)，復(fù)合式空氣閥*靠微量排氣，某些空氣閥微量排氣孔口尺寸及其排氣能力明顯達(dá)不到實(shí)際設(shè)備能力，設(shè)備只注明高速排氣孔口的尺寸，在排氣過(guò)程中高速排氣孔口一旦關(guān)閉，有壓狀態(tài)下微量排氣孔不能發(fā)揮作用，管線(xiàn)上聚集的氣體無(wú)法有效排出，增加管道阻力，降低了輸水能力，增加耗能，甚至無(wú)法排氣，引
起危及工程安全的事故爆管產(chǎn)生。
(5)氣流吹堵問(wèn)題。充水時(shí)大孑L口被高速氣流提前吹堵，管線(xiàn)不能充分排氣，造成運(yùn)行初期管道含氣輸水，使工程的實(shí)際輸水能力與設(shè)計(jì)通水能力相差較大。
(6)產(chǎn)生啟泵水錘或爆管。當(dāng)啟動(dòng)水泵，如果管道排氣不暢，引起管道內(nèi)氣囊的壓力急劇上升，根據(jù)直接水錘理論計(jì)算公式，若流速變化l m／s，水錘升壓可達(dá)近100 m水柱，如果水錘壓力足夠大，就可能發(fā)生爆管。另外，管道初期充水時(shí)，必須控制水流速度，如果排氣速度低于充水流速，管道中的氣囊就會(huì)處于被壓縮狀態(tài)，因此，控制水流速度也是降低水錘減小爆管的關(guān)鍵措施。
    目前有關(guān)空氣閥規(guī)范可指導(dǎo)實(shí)際工程設(shè)計(jì)，具有通用性，但針對(duì)大中型輸水工程不具體，不能準(zhǔn)確說(shuō)明空氣閥的多種功能，還沒(méi)有統(tǒng)一的空氣閥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。隨著近年大型輸水工程不斷增加，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)許多的進(jìn)排氣閥技術(shù)，并消化吸收，推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)空氣閥產(chǎn)品的科技進(jìn)步，使空氣閥的技術(shù)水平不斷提高，一些企業(yè)已試制性能優(yōu)良的大口徑空氣閥，但需要可靠的性能檢測(cè)及工程實(shí)際驗(yàn)證。


   綜上所述，國(guó)內(nèi)應(yīng)加大科技投入，以完善規(guī)范該類(lèi)產(chǎn)品，制定統(tǒng)一的空氣閥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，包括基本類(lèi)型、應(yīng)用條件、壓力等級(jí)、規(guī)格、部件材質(zhì)、性能指標(biāo)、試驗(yàn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等，建立規(guī)范的具有性的試驗(yàn)測(cè)試裝置，便于工程實(shí)施過(guò)程中選擇適用、性能優(yōu)良、價(jià)格合理的產(chǎn)品。
6能耗估算
長(zhǎng)距離壓力輸水管道工程在正常運(yùn)行時(shí)因地形高程和外界氣候的變化，其壓力和溫度不斷變化，接近水力坡度線(xiàn)的局部高點(diǎn)水中溶解的空氣很容易釋放，一旦釋放不容易回到水溶液中，因沒(méi)有明顯的空氣來(lái)源，工程技術(shù)人員誤認(rèn)為管道系統(tǒng)中不會(huì)有太多的空氣，忽視管中的空氣對(duì)運(yùn)行的影響，只在關(guān)鍵的局部或高點(diǎn)安裝空氣閥，未認(rèn)識(shí)到管道排氣是一個(gè)復(fù)雜的綜合性問(wèn)題。對(duì)于長(zhǎng)距離大流量有壓輸水管道工程，必須科學(xué)地選擇空氣閥的型式，合理布置，才能獲得滿(mǎn)意的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。
    南水北調(diào)中線(xiàn)為大型泵站加壓輸水系統(tǒng)，水泵單機(jī)容量大，一旦輸水管路形成氣囊堵塞，水泵揚(yáng)程可能大幅度增大，將影響輸水效率。由于年運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，將消耗大量的額外能量，增加能耗。如因留存氣囊導(dǎo)致水泵揚(yáng)程額外增加l m水頭，按單管輸水流量30 m3／s，輸水流量降低10％，即雙管共輸水54m3／s，按電費(fèi)o．5形(kW·h)，逐年遞增5％計(jì)，年運(yùn)行時(shí)間7 300 h，10年累計(jì)增加電費(fèi)約為623kW，1年電費(fèi)約227萬(wàn)元，10年累計(jì)增加電費(fèi)將達(dá)2855萬(wàn)元。因此，由于氣堵使管道阻力增加1 m，如圖2所示累計(jì)運(yùn)行費(fèi)用大大增加，且對(duì)管線(xiàn)輸水能力產(chǎn)生影響，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此不能忽視管線(xiàn)正常運(yùn)行時(shí)的微量排氣的關(guān)鍵作用，加強(qiáng)微量排氣能力，既對(duì)管線(xiàn)的安全運(yùn)行起到保護(hù)作用，排出輸水管中空氣，降低水擊危險(xiǎn)，又節(jié)省了電能，提高了輸水效率，可取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

 國(guó)家批準(zhǔn)的《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》，再次對(duì)工程總體布局進(jìn)行了深入研究論證，東線(xiàn)、中線(xiàn)和西線(xiàn)三條調(diào)水線(xiàn)路。 通過(guò)三條調(diào)水線(xiàn)路與長(zhǎng)江、黃河、淮河和海河四大江河的相互聯(lián)通，可逐步構(gòu)成以“四橫三縱”為主體的總體布局，有利于實(shí)現(xiàn)我國(guó)水資源南北調(diào)配、東西互濟(jì)的合理配置格局，具有重大的戰(zhàn)略意義。要從根本上緩解黃淮海流域、膠東地區(qū)和西北內(nèi)陸河部分地區(qū)的缺水 問(wèn)題，三條調(diào)水線(xiàn)路都需要建設(shè)。  



     東線(xiàn)工程將利用江蘇省已有的江水北調(diào)工程，逐步擴(kuò)大調(diào)水規(guī)模并延長(zhǎng)輸水線(xiàn)路。東線(xiàn)工程從長(zhǎng)江下游揚(yáng)州江都抽引長(zhǎng)江水，利用京杭大運(yùn)河及與其平行的河道逐級(jí)提水北送，并連接起調(diào)蓄作用的洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖。出東平湖后分兩路輸水：一路向北，在位山附近經(jīng)隧洞穿過(guò)黃河；另一路向東，通過(guò)膠東地區(qū)輸水干線(xiàn)經(jīng)濟(jì)南輸水到煙臺(tái)、威海。 規(guī)劃分三期實(shí)施。 

      中線(xiàn)工程將從加壩擴(kuò)容后的丹江口水庫(kù)陶岔渠首閘引水，沿規(guī)劃線(xiàn)路開(kāi)挖渠道輸水，沿唐白河流域西側(cè)過(guò)長(zhǎng)江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口后，經(jīng)黃淮海平原西部邊緣在鄭州以西孤柏嘴處穿過(guò)黃河，繼續(xù)沿京廣鐵路西側(cè)北上，可基本自流到北京、天津。規(guī)劃分兩 期實(shí)施。   

      西線(xiàn)工程將在長(zhǎng)江上游通天河、支流雅礱江和大渡河上游筑壩建庫(kù)，開(kāi)鑿穿過(guò)長(zhǎng)江與黃河的分水嶺巴顏喀拉山的輸水隧洞，調(diào)長(zhǎng)江水入黃河上游。西線(xiàn)工程的供水目標(biāo)主要是解決涉及青、甘、寧、內(nèi)蒙古、陜、晉等6?。ㄗ灾螀^(qū)）黃河上中游地區(qū)和渭河關(guān)中平原的缺水問(wèn)題。結(jié)合興建黃河干流上的骨干水利樞紐工程，還可以向鄰近黃河流域的甘肅河西走廊 地區(qū)供水，必要時(shí)也可相機(jī)向黃河下游補(bǔ)水。規(guī)劃分三期實(shí)施。   

      規(guī)劃的東線(xiàn)、中線(xiàn)和西線(xiàn)到2050年調(diào)水總規(guī)模為448億立方米，其中東線(xiàn)148億立方米，中線(xiàn)130億立方米，西線(xiàn)170億立方米。整個(gè)工程將根據(jù)實(shí)際情況分期實(shí)施。 

7結(jié)語(yǔ)
針對(duì)國(guó)內(nèi)空氣閥市場(chǎng)現(xiàn)狀，國(guó)家應(yīng)加大科技投入，檢測(cè)技術(shù)及裝備的投入，建立規(guī)范的具有性的性能測(cè)試裝置，為工程的安全可靠提供高性能的規(guī)范化產(chǎn)品，從根本上解決輸水系統(tǒng)安全可靠、運(yùn)行等問(wèn)題。與本文相關(guān)的論文有：油氣改革拉升閥門(mén)行業(yè)
參考文獻(xiàn)：
[1] AwwA．Concrete Pressure Pipe[M]．USA：AWWA，1995．
【2] 金錐，姜乃昌，汪興華，等．停泵水錘及其防護(hù)[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004：14—
[3] 劉宇峰，劉涌．動(dòng)力式高速進(jìn)排氣閥的性能與應(yīng)用[J]．中國(guó)給水排水，2007，(10)．