排氣閥是一種在管道空管充水時(shí)實(shí)現(xiàn)快速排氣且在管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)又能快速進(jìn)氣的裝置,它同時(shí)具備大、小進(jìn)排氣孔,在工作壓力下可排出管道中集結(jié)的微量空氣,主要用于緩解或消除長距離輸水工程因負(fù)壓而造成的斷流彌合水錘[2],已成為長距離輸水工程中重要設(shè)備。

排氣性能是排氣閥的最重要指標(biāo),排氣閥的排氣性能直接決定了在長距離輸水工程中斷流彌合水錘的破壞程度,排氣性能差,不能在短時(shí)間內(nèi)將輸水管道中的空氣排出,將導(dǎo)致輸水管道在水錘作用下斷裂、漲裂,排氣性能優(yōu)良,則有效的緩解和消除水錘破壞,為輸水管道的長周期運(yùn)行提供了有力保障。因此,排氣閥排量測(cè)試裝置是排氣閥生產(chǎn)過程中不可或缺的關(guān)鍵裝置,完整的、符合要求的排氣閥排量測(cè)試裝置不僅是排氣閥生產(chǎn)和質(zhì)量控制的保證,同時(shí),也是排氣閥生產(chǎn)能力的重要象征。

一、排氣閥排量測(cè)試裝置

排氣閥排量測(cè)試裝置的主要流程如圖1所示。

排氣閥排量測(cè)試裝置系統(tǒng)流程示意

該套裝置主要由動(dòng)力系統(tǒng)、穩(wěn)壓裝置、測(cè)試管路、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。動(dòng)力系統(tǒng)(壓縮機(jī))為試驗(yàn)提供介質(zhì)循環(huán),滿足試驗(yàn)需要的流量和壓力;穩(wěn)壓裝置主要目的是讓試驗(yàn)裝置獲得穩(wěn)定的流場(chǎng)(采用空氣儲(chǔ)罐和管道整流器以及足夠長的直管來保證);測(cè)試管路根據(jù)排氣閥的口徑來選擇(通常采用DN200管路或者DN400管路通過變徑滿足不同口徑閥門的試驗(yàn));計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(由流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器、信號(hào)變送器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件等組成)是用來采集、處理、顯示和分析試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù),并形成最終試驗(yàn)報(bào)告;控制系統(tǒng)(電器控制柜)是接受操作指令,完成試驗(yàn)過程[3]。

本裝置主要用于測(cè)量DN300、PN10以下排氣閥的排量試驗(yàn),同時(shí)還能夠進(jìn)行排氣閥的進(jìn)氣量和空氣關(guān)閉閥門試驗(yàn)。

二、設(shè)計(jì)計(jì)算及設(shè)備選型

1、理論排量的計(jì)算

排量計(jì)算可以采用質(zhì)量守恒定律法、孔板流量計(jì)法,這里采用理論排量計(jì)算法。

式中 pd——實(shí)際排放壓力,mpa(絕壓)

pb——背壓,mpa(這里指大氣壓0.1MPa)

k——在排放時(shí)進(jìn)口狀況下的絕熱指數(shù)(空氣取1.4)

vtg——理論計(jì)算排量,kg/h

a——流道面積,mm2

pd——實(shí)際排放壓力,mpa(絕壓)

c——絕熱指數(shù)k的函數(shù),空氣取2.7

m——?dú)怏w的分子量,空氣取29kg/kmol

t——實(shí)際排放溫度,k,取t=293.15k

z——壓縮系數(shù),取z=1

kb——亞臨界流動(dòng)下的理論排量修正系數(shù)(可查GB/T 12241-2005)

2、排量系數(shù)kd的確定

式中 Wtg——理論計(jì)算排量,kg/h

w——標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定排量,kg/h

v——標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定排量,m3/h,可查CJ/T 217-2005

vt——理論計(jì)算排量,m3/h

3、實(shí)際排量

根據(jù)理論計(jì)算的排量、排量系數(shù),將各個(gè)壓差下的排氣閥實(shí)際排量推導(dǎo)出來,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,至少要測(cè)量壓差為0.1MPa的排量。