摘要：空气阀是输水管道系统常用的防止水击破坏的智能化安全设备。针对目前空气阀水力瞬变数学模型假设气温T为常数及忽略空气阀高度影响的问题,首先基于等熵流动的气动力学理论,提出了新的空气阀进排气基本方程,然后,把空气阀、配套检修阀和连接管用一个具有自动进排气功能的调压室等效,提出了新的空气阀水力瞬变数学模型及其求解算法。与现有空气阀水力瞬变数学模型相比,在不考虑空气阀高度的条件下,新模型计算的最大水压更大,而负压也更低,这意味着以现有模型计算结果作为设计依据存在安全风险。考虑空气阀高度后,计算的输水管最大水压减小,但是负压也更加严重,因为等效调压室内水体对进排气有阻止延缓作用。此外,以空气阀气体为绝热流动所得计算结果作为设计依据是合理的,偏于安全的,因为在这种情况下计算的最大水压较大而最小水压较小。

摘要：空气阀常常安装在输水管检修孔侧壁,进气后部分气体就会存留在检修孔上部产生气垫式压力罐的水击防护作用。据此,提出了水击补气式压力罐装置的设计方法,即利用泵站事故断电产生的水击负压现象,通过真空破坏阀或空气阀给压力罐补气,以防止输水管发生液体汽化现象并削减水击最大压力。然后,建立了水击补气式压力罐水力瞬变数值仿真数学模型。最后,以一个实际输水工程为例,计算比较了分别设置空气阀、空气阀调压室及真空破坏阀补气式压力罐时的水击防护效果,结果表明,补气式压力罐水击防护效果最好。

摘要：【目的】研究多水源高扬程供水工程在断电停泵时的水力过渡特性及其水锤防护措施。【方法】基于一维瞬变流理论和特征线法,对空气阀采用自由气体空穴理论,建立供水系统整体数学模型。针对无防护措施下的断电工况过渡过程计算结果,选择在水泵出口侧和扬水管地面段末端设置快关式逆止阀,在供水管道局部高点设置空气阀的联合水锤防护措施,并进行了空气阀参数的敏感性分析。【结果】在未采取水锤防护措施时,在水泵出口侧发生较大压降且供水管道沿线最低内水压力严重超标。在采取合适的水锤防护措施后,在断电工况下,水泵无反转且泵后最小压力不低于-5m,泵后扬水管最小压力不低于-5m,供水主管最大压力不超过160m,最小压力不低于-5m。【结论】空气阀可对水泵出口侧和供水管道的负压起到很好的控制效果。

摘要：针对空气阀内浮球吹堵问题,建立复合式高速进排气阀模型,设计了一种护筒高度为285,380,440 mm的空气阀,并对阀内湍流流场及其压力进行了模拟研究,计算了空气阀排气量及浮球升力,研究不同高度及进出口压差对空气阀的影响规律。结果表明,在排气过程中,3种护筒高度的空气阀不会发生吹堵现象,确保了空气阀安全运行;在相同高度下,排气压差与排气量成正比,随着高度增加,空气阀的节流通径变小。当压力为70000 Pa时,护筒高度为285 mm的空气阀最大压力为73093.25 Pa,相较于380 mm与440 mm压力增加了228.9,1230.37 Pa。排气压差为100000 Pa时,浮球在护筒高度为380 mm时,向下的力为1427.3 N。

摘要：为了研究进排气流量系数对空气阀控制输水系统瞬变效果的影响,基于瞬变流理论,结合具体算例采用特征线方法,对不同进排气流量系数对传统空气阀控制瞬变压力的效果进行数值模拟计算。结果表明:空气阀控制瞬变负压效果主要受到进气流量系数的影响,不受排气流量系数的影响,进气流量系数越大,空气阀控制瞬变负压的效果越好。空气阀进气流量系数一定时,二次瞬变压力随着排气流量系数的增大而增大。但是,排气流量系数在0.4~1.0范围内变化时,对二次瞬变压力影响不明显,排气流量系数在0.1~0.4范围内变化时,对二次瞬变压力影响更加明显。研究成果可为压力输水系统水力瞬变数值模拟时空气阀进排气流量系数的选择和空气阀合理选型提供理论依据。

摘要：结合工程实例,分析了带局部凸起点的管道系统停泵水锤的特点;基于空气阀和水击泄放阀的工作原理,对比分析了普通空气阀、“快进缓排”防水锤型空气阀和“普通空气阀+水击泄放阀”的水锤防护效果。计算结果表明:与普通空气阀相比,“快进缓排”防水锤型空气阀通过限制升压阶段的排气流速,可以有效减小因排气造成的压力上升,具有更好的水锤防护效果;在弥合水锤首先发生的地点设置水击泄放阀可及时向外释放高压流体,可作为防水锤型空气阀失效后的水锤防护后备措施。

摘要：为了能够有效避免多泵且多分水口输水系统在无防护抽水断电时可能出现较为严重的负水锤带来的危害,建立了全长106.46 km的大型供水工程的数学模型进行系统过渡过程计算,选择空气阀与两阶段液控蝶阀联合防护与单向塔防护2种方案消除其负水锤,在前者远不达理想防护效果后针对后者进行优化.结合工程实际在确定了单向塔的数量、位置以及塔高后,对不同位置单向塔的底面积进行多种方案的对比选取,最终选用塔1#的底面积为28.26 m^(2),塔2#的底面积为176.63 m^(2);为了防止单向塔漏空需要分水口以及供水终端调流阀配合关闭,在确保管道最大压力不超出其承压能力的前提下,创新性地对各分水口调流阀与供水终端调流阀的关闭时间规律进行了效果比较,使输水系统能够更加经济安全地稳定运行,为此类长距离多分水口多泵供水工程的水锤防护提供了优化方向.

摘要：针对长距离低扬程输水工程中单个空气阀的水锤控制距离较短无法有效抑制管内真空等问题,提出了空气阀调压室与空气阀联合防护的新型水锤控制方案,并以某长距离低扬程输水工程为例,对单纯采用空气阀防护以及空气阀调压室与空气阀的联合防护方案开展了水力过渡过程数值模拟与对比分析。结果表明,单纯采用空气阀防护时主管内发生了液柱分离,且因排气过快引发了较大的冲击水锤;而采用空气阀调压室与空气阀联合防护方案不仅能够有效抑制主管内的真空,还可有效缓解排气时引发的冲击水锤,是一种经济且有效的水锤防护措施,可为其他长距离低扬程输水工程的水锤防护提供借鉴。

摘要：空气阀作为长距离有压供水工程重要的水锤防护措施,其合理布置涉及到工程运行安全。本文以水锤分析为基础,在满足管道最大允许负压设计标准的前提下,构建了空气阀布置的理论分析和数值优化框架,明确了空气阀设置位置、间距、数量与管道布置的关系,提出了不同工况下长距离供水管线中设置空气阀应满足的通用准则与相关公式。文中还结合某工程实例,通过数值仿真进行了空气阀布置方案的优化。

摘要：为研究长距离管道输水工程空气阀的配置设计思路及作用,以龙河口引水工程为例,对输水管道中重力流管段和加压输水管段分别采用理论计算和水力过渡过程计算方法进行全面分析。结果表明,在重力流管段末端设置流量调节阀且确定其启闭程序后,管段中空气阀仅需满足充水过程中排气要求即可;加压输水管段中水体汽化压力随空气阀口径增加而增大,减小空气阀口径有利于水锤防护。研究成果对于长距离输水管道空气阀配置具有一定参考价值。