华东某镇供水管网排气措施调查与分析 4页

'华东某镇供水管网排气措施调查与分析1,21,2袁文麒刘遂庆(1同济大学环境科学与工程学院,上海200092;2同济大学污染控制与资源化国家重点实验室,上海200092)摘要对华东某市郊区NQ镇供水管网排气措施、管网中气体的产生量以及管网存气造成的危害进行调查与分析,调查结果表明管网中气体产生量变化规律不明显,排气装置选型和安装位置等方面存在不足,管网存气会造成动力消耗增加和爆管等危害。针对乡镇供水管网排气措施存在的问题提出了相关建议。关键词乡镇供水管网供水桥管气体量测试排气阀选型安装供水管网首次通水或因故停水管道放空后再次表1各管径桥管个数、平均长度和高度使用,管道流量调节过快,水泵吸水管和叶轮内因运管径桥管数量/座桥管平均长度/m桥管平均高度/m行产生的负压,以及水在流动过程中气体的释放,都DN150216.01.5[1]DN200917.62.2能使管道中产生气体。水中的气体随水流运动,DN3002526.72.4在重力和水流冲力共同作用下,聚集在较平缓下坡DN5002131.24.7(对水流而言)段管道顶部,或存在于起伏管道的隆DN6004829.33.4[2]起处。根据对管道爆管原因分析,管道存气诱发DN8001727.75.4[3]水锤是爆管发生的主要因素。此外,管网存气还DN10001135.86.8增加了供水动力消耗。因此,管网中气体的有效排DN14001726.13.6除,对供水管网安全、节能运行具有重要意义。本文DN16001229.75.8以华东某市郊区NQ镇为对象,对供水管网的排气种。桥管形式不同,管道中存气位置以及气体存在状况、管网中气体的产生量以及管网排气不畅造成状态可能不同。根据对桥管形式的调查,该镇供水的危害进行调查与分析,指出目前乡镇供水管网排桥管全部为45°桥管,没有拱形桥管存在。气措施存在的不足,并提出相关建议。1.2排气措施现状1供水管网排气措施现状调查与分析一般认为,供水管网常用的几种排气方式主要NQ镇位于华东东南沿海某市郊区,该镇面积有:深井通气、手动排气阀排气、利用配水支管排气和23[1]约为72km,供水量为12万m/d,服务人口24万。自动排气阀排气。NQ镇供水管网排气措施包括1.1供水桥管现状采用安装手动排气阀和自动排气阀。排气阀的安装由于管道中的气体易在管道的隆起处积聚,因个数为151个,安装率为93.2%。供水管网中,未在此对供水管网中的桥管现状进行调查。该镇现有各所有隆起管道顶端安装排气装置,管网其他部位未设管径桥管162座,各管径桥管数量、平均长度和高度置排气措施。排气阀口径及其个数如表2所示。如表1所示。可以看出,桥管直径为DN150～1600表2排气阀安装口径及个数不等。各管径桥管中,DN600桥管数量最多,为48口径个数口径个数座,占该区域所有桥管数的29.6%;其次为DN300DN5028DN10084桥管,为25座,约为15.3%。DN807DN20032供水桥管的形式主要有拱形桥管和45°桥管两现有已安装的排气阀中,手动排气阀占40.4%,其余为浮球式自动排气阀。手动排气阀是通过在桥“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAJ08B03)。管中连接一个装有手动闸阀的短管,当预计管道中112给水排水Vol136No172010 有气体时将其开启,平时处于关闭状态。浮球式自(即20℃,一个标准大气压时)的气体体积量。积气动排气阀处于正常运行状态。体积桶外的彩钢板防护箱可有效避免太阳直射,防两种排气阀在桥管上的安装位置不同。手动排止体积桶中温度分布不均。气阀安装在桥管顶端水平管段的任意一侧,以便操2.2测试结果及分析3作方便;安装时不考虑桥管中的水流方向。浮球式经测定,通过该桥管的平均流量为:1660.3m/d;自动排气阀安装在桥管顶端水平管段的中间,以免管道中的平均流速为0.27m/s;测试过程中,流量变化遭受人为破坏。情况。运行三阶段中,各季节供水流量变化不大,保2管网中气体产生量测试持在平均值附近。通过桥管的水流流速较低,这有助2.1测试装置及方法于气液分离,使管道中存在的气体聚集到积气桶中。管网中气体产生量测试通过在正常运行的供水对供水管道中气体产生量进行累积测定,计算桥管上安装测试装置,测定供水管道在正常运行过得标准状况下每日进入积气桶中的气体体积量;平程中产生的气体量。测定桥管位于产水能力为均每日进气量与该日平均流量的比值,即为通过单位35000m/d的镇级水厂主输水管线上。管道直径流量水所产生的气体量。根据测定,管道中平均每日DN300,距离水厂管道约500m,桥管长度为72m,进入的气体量为21633L;平均单位流量水产生标准3桥管高度4.7m。状况下的气体约1.6mL/m。供水管网运行中确实在桥管上安装积气体积桶、流量计、压力表,如存在气体的产生与积聚,日平均单位水量产生的气图1所示。积气体积桶安装在桥管水平管段水流下体量变化规律不明显。游位置,采用定制的圆形钢筒,并配备带刻度的玻璃3管网存气危害调查与分析管以测定体积桶内液位高度,体积桶外设置彩钢板根据调查,供水管网排气不畅造成的危害主要防护箱,以便对设备进行保护;压力表采用0.4级高有:引发爆管事故、增加动力消耗。精度压力表;流量计采用高精度机械流量计。3.1爆管事故调查与分析FC片区位于NQ镇南部,该片区通过一根DN300管道连接中心区供水管网。该区域管材主要为铸铁管,管径为DN100～300。该区域桥管处安装手动排气阀和浮球式自动排气阀。2005～2008年抢修记录显示此四年的爆管抢修次数分别为5次、7次、13次和15次,该片区爆管抢修次数呈增长趋势。图1气体产生量测试装置管道爆管频率增加的原因除管道材料、外界条测试分三个阶段进行:第一阶段为2008年10～件等因素外,爆管抢修造成气体进入管网,也是造成11月;第二阶段为2009年1～2月;第三阶段为爆管原因之一。管道爆管抢修后,排空管道充水过2009年4～6月。程虽进行排气,但由于该过程中气水相互掺混,现有测试过程中,始终使积气体积桶下端阀门处于的排气措施未能有效排除管道中的气体。气体随水开启状态,以使供水管道在运行过程中所产生的气流动时,由于管道条件的改变而发生聚合形成气团。体在通过积气桶时进入桶内。读取玻璃管液位高管道水流速度的改变造成气团两端压差的变化,对度,以确定钢筒内气体体积量变化,从而测定正常运气体体积产生影响,气体体积的改变又作用于管道行供水管道内气体的体积量。由于气体是可压缩流水流速度,造成管道中压力的急剧升降,从而引发水体,压力、温度的变化都会使气体体积发生改变,因锤造成更高频率的爆管事故。此在测定气体体积量的同时测定该处的压力和温2009年9月对该片区完成桥管排气措施改造度,根据理想气体方程,将气体量折算成标准状况下后,至今爆管事故明显减少,仅发生3起,且均为人给水排水Vol136No172010113 为施工原因。用浮筒杠杆等装置控制气缸内启动膜片动作,从而3.2增加动力消耗调查与分析使排气阀的排气口启闭。该排气阀是全压高速排气H公路沿线一根新投入使用的DN500输水管阀,在任何压力和水流状况下,只要管道中气体进入道。距离水厂约600m处有一座过河桥管,其高为排气阀,就能有效排气,可连续多次大量排气。该排2.8m,长为27.5m。桥管中间设置浮球式自动排气阀因口径大,排气速度高,并且在任何情况下均可气阀,桥管下游设置压力监测系统。运行过程中,该高速排气,大量实践证明,这类排气阀可最大限度地3输水管道的平均流量为8220m/d,水厂至桥管下满足设计要求,对输水管道尤其是大型输水管道顺游监测点平均水头差为4.1m。根据水力计算该管畅排气、防止爆管和运行稳定的作用非常明显。道水头损失过大。经过多次现场踏勘排除了管线阀4.2排气装置安装位置门等因素对水头损失的影响,认为管道排气不畅造目前NQ镇桥管的排气阀安装率为93.2%,并未成水头损失增大。通过工程措施对桥管管道进行有在所有桥管上安装。其中,手动排气阀的安装位置具效排气后,压力水头平均提高了2.5m。有随意性,主要是考虑操作方便,安装在桥管的任意运行过程中由于排气不充分,管道中的气体随水一头;自动排气阀安装在桥管隆起水平管道中间。流在管道隆起处积聚,造成更大的水头损失。水头损由于管道中的气团受到水流推力及浮力的共同失增加的原因为:摩擦压降和重位压降的增加。管道作用,易聚集在下游倾斜下降管段靠近隆起水平管中气体的存在使管道截面减小,水流流速增大,增加段附近。此外,压降主要发生在存气的倾斜下降管了摩擦损失。此外,下降管段中气体的存在造成该管段,因此对倾斜下降管段气体的排除需要特别注意。段静压的减少,下降管段所回收的压能不能完全补偿排气阀安装时,应根据管道中的水流方向进行确定上升管段升举流体所消耗的能量,从而造成重位压降。安装位置,考虑到施工方便,以安装在隆起水平管段4排气措施存在的问题及建议与倾斜下降管段连接处为宜,如图2所示。根据以上的调查与分析,有必要增强供水管网排气措施的建设。针对NQ镇管网排气措施存在的问题,提出以下建议。4.1排气装置类型选择目前,NQ镇所使用的排气装置主要分为两类:图2自动排气阀安装位置手动排气阀和浮球式自动排气阀。手动排气阀的特需要指出的是:排气装置除了在桥管上需要安点是简单、建造成本低,但是它的作用非常有限。当装,在正常的供水管道上也需要安装。根据工程经[4]管道内气体呈多个气团存在时,手动排气阀在排出第验,对于平坦管道,坡度≤D/1000时,应每隔一个气团关闭后,不再具备排气功能,而此时管道中仍0.5～1km设置一处排气装置;坡度≤D/100时,应可能存在大量气体。因此,这类排气阀建议不宜使用。每隔1～1.5km设置一处排气装置;坡度再大时,当水流流入浮球式自动排气阀后,浮球浮起顶可考虑1.5～3km设置一处排气装置;当坡度大于托排气孔,阻止水流从排气孔流出,排气孔关闭。供D/10时,可仅在高点处设置排气装置;多起伏管道,水管网运行过程中,当水流携带气体再次进入排气应在各高点处设置排气阀。阀时,虽然排气阀中浮球不再受浮力作用,但由于管5结论道内外压差,浮球将继续顶托排气孔,排气阀功能可本文对NQ镇供水管网排气措施进行调查与分能失效。微孔排气口直径很小,虽然可能在少量气析,对管网中产生的气体量进行了测定,根据调查结体进入排气阀时浮球跌落进行排气,但其排气效率果指出管网排气中存在的不足,并提出了相关建议。有限,对于大口径管道仍然十分危险。(1)该镇供水管网排气措施采用在供水桥管上针对浮球式自动排气阀存在的问题,目前国内安装排气阀,桥管排气阀安装率为93.2%;桥管排常见的另一类自动排气阀为气缸式排气阀。它是利气阀选用类型为手动排气阀和浮球式自动排气阀。114给水排水Vol136No172010 PCCP管用于长距离输水工程的探讨张亚平张洪光(中国建筑科学研究院,北京100013)摘要目前国内长距离输水工程中已多次使用直径3000～4000mmPCCP管,在设计方面存在许多问题值得探讨。列举了PCCP管用于长距离输水工程时需要特别注意的设计内容,探讨了管道试压方法、试验管段的划分和采用阀门替代管段两端堵头等问题。关键词长距离输水PCCP管水压试验试验管段阀门水锤预应力钢筒混凝土管道(PCCP管)已在我国一一些经验供设计同行参考。些大型输水工程中得到广泛应用,如南水北调中线1管道工程的设计内容北京段应急供水工程采用2根直径4000mm的管道工程设计除参考建设部“市政公用工程设PCCP管80km,山西万家寨引黄连接段给水工程计文件编制深度规定”外,还应注意以下几点:使用直径3000mm的PCCP管43.2km,深圳东部(1)在长距离PCCP管输水工程中,由于工程引水工程使用直径2600mm的PCCP管17.3km,地质条件复杂,管件均是工厂化机制产品,PCCP管哈尔滨磨盘山引水工程使用直径2200mm的具有半柔性接口、管件大、管材重等自身特点,因此,PCCP管134km,辽宁大伙房水库输水(二期)工程对设计图纸的质量提出了更高的要求。设计工程师使用直径3200mm的PCCP管道。必须给出技术可行、经济合理的设计方案,并对管件虽然PCCP管在国内已经得到一些应用,但几供应商、施工单位、运营单位提出明确、具体的要求乎每个设计单位都是在探索中前进。在一些特大型才能满足工程的实际需要。输水工程设计及施工过程中,水压试验管段划分和用设计工程师不仅要根据工程的具体情况绘出输阀门作为打压堵头等一些实际做法不符合《给水排水水管线总平面图、纵断面图、局部详图、附属构筑物管道工程施工及验收规范》(GB50268—2008)要详图、机械设备安装图等,还要再给出详尽的材料明求。为了大家少走弯路,满足工程实际需要,现总结细表。也就是不但要在管道纵断面和平面图上给出(2)根据对管网中气体产生量的测试,供水管参考文献网运行过程中确实存在气体的产生与积聚;标准状31杨玉思,张世昌,付林.有压供水管道中气囊运动的危害与防护.况下,产生的气体量约为1.6mL/m水流;日平均中国给水排水,2002,18(9):32～33单位水量产生的气体量变化较大,规律性不明显。2米海蓉.长距离压力输水管道排起问题的研究.黑龙江水利科技,(3)供水管网排气不畅造成的主要危害有引发2006,34(3):67～71爆管事故,动力消耗增加。因此,供水管网的有效排3张玉先,陈欣,张硕,等.常州市大口径输水钢管爆管原因与对策研究.给水排水,2006,32(7):89～93气,对管网安全、经济运行具有重要意义。4张彦平,气缸式排气阀在输水管线改造中的应用.中国给水排水,(4)手动排气阀建议不宜使用;根据对浮球式2007,23(4):23～25自动排气阀结构分析,该类型排气阀不具良好的¤通讯处:200092上海市杨浦区密云路528弄博士生4排气作用,建议更改其他类型的自动排气阀;排气号楼140424室阀的安装位置应根据水流方向进行确定,以使其电话:13818463285更有效地排除气体;平坦管道的排气措施也应引起E2mail:blueround@163.com重视。收稿日期:2009210220给水排水Vol136No172010115'