輸水工程排氣閥設置間距及口徑計算案例分析

以某大型多支線輸水工程的供水支線為例，該支線長約8.0km，隧洞段長約1.5km，玻璃鋼管段長約6.5km，水錘波速α=500m/s，最高工作壓力50.8m，允許的最大水錘壓力按1.25倍最高工作壓力控制。管線設計流量90萬m3/d，采用玻璃鋼管，管徑為3.0m，流速為1.47m/s，管段總體平緩，坡度約為0.2‰。初步設計階段管線中部和尾部各設置泄水閥1處，泄水閥直徑1000mm；設置7組排氣閥，間距均為1000m，第一組設置在隧洞出口附近，均為組合式排氣閥，口徑均為200mm，每組4個閥門。

首先對排氣閥間距進行評估。該工程管線布置平緩，坡度近似為α＝0.2‰，根據排氣閥設置間距公式，臨界流速Vc＝2.98m/s。而該工程的管道供水流速為1.47m/s僅約為臨界流速的一半，水流輸送氣體的能力不足。從理論分析的結果看，初步設計時設置間距的選取偏大，建議在現有排氣閥設置基礎上，于相鄰排氣閥中間位置再增設1組排氣閥。

再對排氣閥的口徑進行評估。該工程采用的組合式排氣閥兼具低壓進排氣和高壓微量排氣的作用。根據大口徑排氣閥進排氣孔口尺寸的計算公司及公式，可得管道充水要求的排氣口徑Dout＝212mm，管道放水要求的進氣口徑為Dout＝339mm。從理論分析的結果看，初步設計時每組設置4個直徑200mm（當量直徑600mm）的排氣閥可以滿足充放水工況對進排氣的要求，且有較大余量。在目前設計基礎上建議每組設置3個直徑200mm（當量直徑346mm）的排氣閥即可滿足要求。