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管道內(nèi)氣體的來源、運行特點及其危害管道中存有氣體的情況很多，氣體來源主要有兩個方面：1>管網(wǎng)起伏大，停泵或停水管道局部產(chǎn)生真空致使管道從排氣閥或高的用水點吸氣; 2>吸入水泵的天然水體，其溶解空氣的大體積含氣率約為2%(即水中含溶解性氣體約為20L/m3)，研究表明當壓力降低到某一值時水中溶解性氣體會以微小氣泡的形式迅速析出，并隨水流運行而聚積成大氣泡或大氣囊。在較長距離的輸管道中，由于設計流速一般不大，管道中的氣體多以氣囊形式存在于管子上部。在多起伏的管道中，氣囊多存在于管道的凸起點;而在坡度小、較平坦管道中，氣體則以眾多相互獨立的大氣囊形式分散存在。根據(jù)美國著名水錘專家馬丁教授的研究理論，較平坦的供水管路在充水和運行過程中呈現(xiàn)六種氣液兩相流狀態(tài)。輸水管道充水排氣過程是相當復雜的，一般來說剛開始充水時管道流態(tài)多為層狀流、波狀流、段塞流或環(huán)狀流，排氣較為容易;后期則多呈段塞流、氣團流或泡沫流狀態(tài)，普通排氣裝置就很難排氣了。管道中存在的氣囊的大小、數(shù)量則取決于管道的復雜程度、管徑大小、充水的速度和方法、排氣措施等。
障分析改造項目情況比較復雜，為做好施工圖設計我設計人員先后二次到現(xiàn)場進行踏勘，一是查看現(xiàn)場情況確定輸水管線的走向;二是聽取廠里動力處的同志匯報舊輸水管線在使用過程中出現(xiàn)的問題和對本次改造的意見，其中雙扣排氣閥有一點引起了我的高度重視，近幾年管道爆管現(xiàn)象頻繁發(fā)生，平均一個多月爆一次管，嚴重影響了正常的生產(chǎn)。我到的前一天就有一處管道爆管，全廠停水搶修，我要求到現(xiàn)場看了一下，管材為鑄鐵管，管徑為DN300，爆管現(xiàn)象為承口處裂縫長1m，發(fā)生在二次加壓泵房加壓泵由小泵運行換大泵時。動力處的同志說一周前還爆過一次管，上次爆管和這次情況相似，發(fā)生在全廠停車檢修完畢開泵送水時。輸水管線上的排氣閥，年久失修，沒有及時更換已失去排氣功能，通過對爆管時間和現(xiàn)象的分析，我認為是管道排氣不暢，管道內(nèi)有大量氣囊存在，引發(fā)啟泵水錘是爆管的主要原因。
二次加壓泵房的水泵沒有變頻設備，直接啟動開啟速度太快，在大泵換小泵或剛啟泵時，幾秒鐘內(nèi)水泵就能達到額定壓力和流量,管道內(nèi)的壓力和流速急劇增大，氣體受壓縮后，體積變小，內(nèi)壓升高，水泵口的壓力降低，流量增大，氣體的內(nèi)壓升到一定程度后反膨脹，動量和沖量交替轉(zhuǎn)換，復合式排氣閥管道中引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象，并以壓力波的形式在管道中傳遞，引起啟泵水錘，終導致爆管。水泵啟動時，管道內(nèi)的流速遠高于設計流速，產(chǎn)生啟泵水錘的壓力可高達2MPa左右，遠高于試驗壓力，這種連續(xù)波動的動壓破壞力是靜壓的數(shù)倍，舊管道使用年限較長，強度降低，極易發(fā)生爆管。為了避免啟泵水錘引發(fā)的爆管現(xiàn)象再次發(fā)生，本次設計管道的排氣問題至關重要。
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