在城市供水管線中，一般在管道拱起的高位都安裝有排氣閥。廣東新會供水股份有限公司有兩個水廠至城區(qū)中心的距離都超過10km，屬長距離、大口徑管道（DN1200）輸水，由于地形地貌復雜，需多處穿越河流、下水道等障礙，沿線共有30多處安裝了排氣閥，閥體材質是灰鑄鐵，內部浮球的材質是工程塑料，由兩個半球粘合而成，粘合縫表面較粗糙，塑料容易老化變形，致使閥座與浮球的密封性較差，球體內部容易進水而失去排氣作用。
沿線安裝的排氣閥已運行多年，期間缺乏維護和保養(yǎng)，銹蝕嚴重，容易導致管道漏水，因此必須對現有的排氣閥進行全面檢修，逐步更換較為技術先進、性能可靠的動力式高速進排氣閥，提高城市供水管網運行的安全可靠性。
1、動力式高速進排氣閥的原理
由于內部浮球的作用，普通進排氣閥都具有充水時排氣、排水時吸氣的功能，但在實際使用過程中，盡管閥體內部設有護筒，可以抵擋高速氣流的沖擊，但在高速排氣狀態(tài)下閥體內部會產生高速的擾動氣流，在此影響下，浮球所受的氣動力大于浮球的重力，浮球就會被高速氣流吹出堵塞排氣閥口，導致大量空氣滯留在管道內，排氣作用得不到發(fā)揮。
動力式高速進排氣閥采用一個特殊的浮球，高速氣流通過浮球時，由于浮球后部表面有顯著的變化，浮球表面上的附面層一般發(fā)展不穩(wěn)定，出現附面層分離，并在物體后形成漩渦尾流，此時物體所受的壓力差阻力很大，并且氣流在浮球的后方由于流通面積的增大，流速變??；根據伯努利方程可知，氣流在浮球后面經過了一個減速、擴壓過程；這樣由于浮球上下部分存在壓力差，浮球就會懸浮在閥體內而不會被高速空氣流吹出。
在實際應用中，因為可以定出被空氣吹出的浮球直徑，而水比空氣更容易移動較大直徑的浮球，將該比率與合適的閥體入口圓錐度配合在一起，射出的沖擊氣流會產生比沖撞力更大的吸拉力，導致浮球向下懸浮，并且隨著射流速度增大，吸拉力也增大，因此任何速度的氣流都可以順利排出，而不會發(fā)生浮球被吹出提前關閉排氣閥的現象。
2、動力式高速進排氣閥的性能與特點
在輸水管道中，排氣閥的排氣量至關重要，如排氣量太少，往往停水以后再次通水時，需要較長時間才能恢復原來的供水能力，排氣量大則可在極短時間內恢復正常供水能力。
動力式高速進排氣閥的排氣量與行業(yè)標準規(guī)定值的對比見表1。
表1、動力式高速進排氣閥的排氣量與行業(yè)標準規(guī)定值的比較
排氣閥口徑 | DN50 | DN80 | DN100 | DN150 | DN200 | DN300 | |
壓差ΔP為0.035Mpa時的 | 行業(yè)標準 | 670 | 2100 | 2900 | 6100 | 11800 | 38000 |
動力式結構 | 900 | 2500 | 4000 | 8100 | 26800 | 47500 | |
壓差ΔP為0.07Mpa時的 | 行業(yè)標準 | 1080 | 2800 | 4850 | 10850 | 18300 | 49400 |
動力式結構 | 1200 | 3600 | 5500 | 14800 | 41000 | 64000 | |
由表1可知，動力式高速進排氣閥達到并遠遠超過了行業(yè)標準要求，在與傳統(tǒng)大口徑進排氣閥的比較中，動力式高速進排氣閥在排氣性能上遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)大口徑進排氣閥，而進氣量可以按照排氣量的80%進行換算，這樣無論是排氣性能還是進氣性能，動力式高速進排氣閥都優(yōu)于傳統(tǒng)高速進排氣閥。
判斷排氣閥的性能優(yōu)劣除對閥門的一般要氣外還有以下3點：①空氣閉閥壓力的大??；②管道中水流溢出時能否將浮球壓住；③在低壓（0.02Mpa）時能否密封不漏水。
對于動力式高速進排氣閥，由于采用了特殊直徑與質量的浮球、合適圓錐角度的閥體入口，結構簡單合理，不會出現浮球運動卡阻現象，經反復試驗表明浮球可在任何水壓下平穩(wěn)關閉窗口；同時采用雙線密封結構確保密封良好，試驗中當低壓為0.018Mpa時浮球就可以緊密壓在閥座上，無滲漏現象。
3、動力式高速進排氣閥的應用
水錘在長距離輸水管道上極具破壞性，因此安裝的排氣閥必須性能可靠，避免管道中存在氣囊而產生直接或間接水錘。. 當輸水管道的管材確定后，水錘的壓力增值ΔP主要隨流速Vo增大而增大，在實際工程設計中可適當降低流速，即通過加大管徑來降低水錘的危害。但如果管道中的氣體不及時排出就會在某些部位聚成氣囊，使流通面積減少，流速加大導致水錘增加，水錘的危害性也就隨之增大，甚至形成危害更大的水氣彌合水錘，所以在局部的關鍵點上要安裝合適的排氣閥，將管道中的氣體在水流前方排出。
根據相關資料，在長距離輸水管道中，建議重點在以下位置安裝進排氣閥：
① 局部最高點——最主要的安裝點，由水力坡度確定。
② 在停泵時有可能出現水柱分離式斷流彌合水錘的部位。
③ 下降坡度變大、變小點——安裝一個復合式排氣閥。
④ 在長距離無折點上升管段——每400m~800m安裝一個高速進排氣閥。
⑤ 在長距離無折點下降管段——每400m~800m安裝一個復合式排氣閥。
⑥ 在長距離水平線——每400m~800m安裝一個復合式排氣閥。
在市政供水管網中，尤其在供水管網的末梢和地勢較高的位置通常積聚有氣團，隨著管道中的氣體不斷析出，氣團不斷增大，對管網的危害隱患就越大，因此在該位置必須安裝進排氣閥裝置。舉個案例：圭峰泵站工程改造，該泵站是供水管網中的二次加壓泵站，供水量為2000m3/h，由城區(qū)北部管網末端供水，供水管徑為DN400，供水壓力為0.18Mpa。按地面高程計算，該處已高出供水廠二級泵房約15m，為節(jié)約運行成本，確定降地池和水泵聯(lián)合供水的模式改為水泵從市政管網直抽加壓供水，考慮可能出現的氣阻影響水泵的運行效率，在水泵的進水總管上安裝一個口徑為DN100的動力式高速進排氣閥，消除了管道中氣阻的影響，確保了高泵站的運行可靠性。
