Page 46 - 2024年第55卷第5期

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图 ６ 典型防水锤型空气阀 Δ Ｈ Ｐｃ ｐ ｒ０ 曲线和 Δ Ｈ ｐｃ２ ? Δ Ｈ ｐｃ１ ｐ ｒ０ 曲线
压进排气孔径、缓冲板排气孔径和和高压微量排气孔径。
实例 １：输水管线全长 ３４．７５ｋｍ，管材为 ＰＣＣＰ，管径 Ｄ ＝ ２．４ｍ，管线高程 Ｚ ≤５０．０ｍ，采用重力
流输水方式，管线末端采用调节阀控制流量。
经水力过渡过程计算分析，通过采用适当的调节阀启闭规律，可将最小水压控制在规范容许的正
压范围内，因此，只需根据输水管线充水和检修排水的需要选择空气阀的类型和进排气孔径。
按照规范和指南 ［３，１６］ ：充水流速＜０．３ｍ，排水最小水压＞ － ４．０ｍ水头，排水流速≤０．６ｍ。由于空
气阀仅在充水和排水期间发挥作用，推荐采用复合式空气阀，进排气流量系数取 Ｃ ＝ Ｃ ＝ ０．７。
ｏｕｔ
ｉｎ
（ １）高压微量排气孔径 根据表 １，取 ＰＣＣＰ管的水击波速 ａ ＝ ８５０ｍ，由式（２０）可得输水管线正
常运行高压微量排气孔径
Ｄ ２ ．４ ２ ．４
ｄ ≤ ＝ ＝ ＝ ０．０２３ｍ
ｍｉｃ
３．５ ａ ３ ．５ ８５０ １０２ ．０４
槡
槡
取规格值 ｄ 为 ＤＮ２０，对应的高压微量排气孔关闭液柱弥合水击压力＜１．０ｍ。
ｍｉｃ
（２）低压进气孔径 由于 ＰＣＣＰ管刚度较大且管线高程接近海平面，当取 Ｃ ＝ ０ ．７、ｍ＝ １ 、Ｚ ≈０
ｉｎ
时，则由式（３２）得满足输水管线检修排水规范 ［３］ 要求的复合式空气阀低压进气孔径
Ｄ ２．４ ２．４
ｄ ＝ ＝ ＝ ＝ ０ ．１３３ｍ
ｉｎ
－ ４
（２１．５ ＋ ９ × １０ Ｚ） ｍＣ ｉｎ ２１．５ ０．７ １７ ．９９
槡
槡
取规格值 ｄ 为 ＤＮ１５０。
ｉｎ
当在管线设置空气阀的位置配置两个空气阀时，即取 ｍ＝ ２ ，由式（３２）可得
Ｄ ２．４ ２．４
ｄ ＝ ＝ ＝ ＝ ０ ．０９４ｍ
ｉｎ － ４
（２１．５ ＋ ９ × １０ Ｚ） ｍＣ ２１．５ ２ × ０．７ ２５．４４
槡 ｉｎ 槡
取规格值 ｄ 为 ＤＮ１５０。
ｉｎ
（３）低压排气孔径 根据 ３．３节分析结论，用式（３２）确定的空气阀进气孔径 ｄ 不仅满足输水管排
ｉｎ
水进气的要求，而且满足输水管充水排气的要求，因此复合式空气阀排气孔径 ｄ ＝ ｄ 。
ｏｕｔ ｉｎ
综上所述，对于该重力流输水管线工程，推荐的复合式空气阀规格为 ＤＮ１５０或者 ２个 ＤＮ１００，高
压微量排气孔径规格为 ＤＮ２０。作为比较，如果按照技术规程 “ＣＥＣＳ１９３：２００５” 建议，则 ｄ ＝ ｄ ＝
ｏｕｔ
ｉｎ
Ｄ?８～Ｄ?５ ＝ ０．３～０．４８ｍ，远远大于本文公式计算值 ｄ ＝ ｄ ＝ ０．１３３ｍ 。
ｏｕｔ ｉｎ
实例 ２：输水管线全长 ５１．５３ｋｍ，管材为 ＰＣＣＰ，管径 Ｄ＝ ２．４ｍ ，管线高程 Ｚ＜５０．０ｍ，采用泵站
加压输水方式。
对于本工程，空气阀不仅需要承担输水管线充水和排水的进排气任务，而且需要承担防止泵站事
故断电时在输水管线发生过低负压和严重液柱液柱弥合水击压力的任务，因此，设计采用在输水管线
设置如图 １所示防水锤型空气阀，其中缓冲板起跳临界压差 Δ ｐ 可在 ９０００～２００００Ｐａ范围内选择。参
ｃｒｉ
考图 ５，可知：低压大排气孔流量系数 Ｃ ＝ ０．５～０．６ ；当缓冲板声速排气或压比 ｐ＞１．８９或 Δ ｐ ≥
ｏｕｔ ｒ ｏｕｔ
９０１７９Ｐａ，则 Ｃ ≈ ０．５３；在 Δ ｐ ＝ ３９０００Ｐａ 或者 Ｈ ＝－ ４ｍ水头时 Ｃ ≈０．４７。此外，充水流速和排
ｍｉｎ ｉｎ ｍｉｎ ｉｎ
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