

一条几公里长的输水管线首次充水,施工方为了赶进度把进水阀开得很大。高点的排气阀先是呼呼地往外喷气,声音越来越尖,紧接着「砰」的一声,管线和阀门井一起震了一下。事后检查,有一处柔性接头被拉出了位移。问题不在排气阀坏了,而在于空气排得太快、水柱冲到阀口时大孔瞬间关死,水流的动能一下子变成了压力冲击。复合式排气阀要处理的,正是这类充水、运行、放空各阶段都会遇到的空气问题。
一只阀,对付三种工况
复合式排气阀把大孔进排气和小孔微量排气放在同一只阀或同一组阀里,按管道所处的阶段分工:
充水阶段:管内压力接近大气压,大量空气需要在短时间内排出,大孔全开放气;水到达阀腔后,大浮球上浮关闭大孔。
运行阶段:管道带压,大孔被管内压力压紧不会打开,水中析出的少量空气聚集到阀腔顶部,由小浮球控制的小孔间歇排出。
放空与负压阶段:管道放水检修,或停泵时管内出现低于大气压的状态,大浮球随液面下落,大孔打开让空气进入,避免管道被吸扁、接口被吸脱,也让放水顺畅。
很多人只把它当作「排气」设备,其实第三种工况下的进气能力同样重要,大口径薄壁钢管和塑料管尤其依赖它。
第一个要点:排得快不等于排得好
充水时,如果大孔排气没有任何节制,管内空气排得越快,水柱推进速度就越快。水柱到达阀口的一瞬间,大孔关闭,高速水流被突然截停,就会在局部产生明显的压力冲击,开头那一幕就是这样发生的。
针对这个问题,一些复合式排气阀设计了防冲击结构:排气前期大孔正常放气,当排气速度过高、阀内外压差增大到一定程度时,一个节流装置自动动作,把排气通道缩小,让水柱在到达前先减速,关闭时的冲击随之减轻。这类型号常被称为防水锤型或三阶段型复合式排气阀。长距离、高落差、充水速度难以控制的管线,可以优先考虑。
当然,更直接的办法仍然是控制充水速度。按设计文件分段、缓慢充水,比任何阀门结构都更能降低风险。
第二个要点:大浮球不能被气流提前吹关
排气速度很高时,气流本身会对大浮球产生向上的托力。如果浮球和阀腔设计不合理,水还没到,浮球就先被气流托起把大孔堵住,剩下的空气只能靠小孔慢慢排,管道高点会长时间残留气袋。质量较好的复合式排气阀会通过导流结构和浮球护罩,使浮球在规定的排气压差范围内保持打开。选型时可以向厂家了解该型号在充水排气时允许的压差范围。
第三个要点:进气能力决定负压保护效果
停泵、断电或爆管时,管线高点可能出现负压,甚至发生水柱分离,水柱重新弥合时产生的冲击压力非常大。复合式排气阀在负压时及时进气,可以缓和这一过程。所以对长距离、地形起伏大的管线,排气阀口径要同时按充水排气量和负压进气量来核算,并结合水锤分析确定设置位置,而不是简单地按管径的某个比例来套。
一体式和组合式
一体式:一个阀体内装大小两个浮球机构,结构紧凑,安装方便,市政给水中口径不太大的管线用得较多。
组合式:由一只大口径快速进排气阀和一只小孔自动排气阀通过三通组合而成,各自独立维修,大口径管线上较常见。
污水和含杂质介质的管线,需要选择浮球与液面保持较大距离、便于冲洗的污水型复合式排气阀,否则漂浮物和油污很快会让浮球失灵。
设在哪里,要看管线纵断面
复合式排气阀的位置,应在管线纵断面图上确定,而不是在现场凭感觉找「看起来高」的地方。除了明显的峰点,缓坡转陡坡的转折处、长距离下坡段的起点,都是停泵时容易出现负压的位置;泵站出水管的高位和大型阀门下游,也常需要设置。长直管段即使没有明显起伏,也要按设计间距布置,防止施工误差形成的小拱存气。水锤防护要求较高的管线,排气阀的位置和型式要与调压塔、空气罐等防护设施一起在水锤分析中统筹,不宜孤立选定。
首次充水的操作顺序
充水前逐一确认各排气阀下方的隔离阀处于全开状态,排气口没有被包装物、泥土堵塞。随后以较低流量开始充水,沿线安排人员监听各高点的排气声:排气声由强转弱、随后有少量水喷出并停止,说明该点已排完。全线充满后稳定一段时间,让残留空气继续聚集排出,再按规程分级升压试验。试压结束后检查各排气阀有无持续滴漏,必要时拆检清理。
运行期间的维护
复合式排气阀长期处于满水状态,大孔密封平时不动作,一旦需要进气却可能因水垢粘连而打不开。可以结合管线计划性停水,观察放水时大孔能否正常进气;日常巡检则留意小孔是否仍有间歇排气,排气口周围是否有水渍和锈迹,寒冷地区还要检查阀门井的保温和排水。
选型要准备的信息
管道材质、管径、工作压力,管线纵断面和高点位置;
充水方式和计划充水速度,放空方式;
是否做过停泵水锤分析,负压出现的位置和程度;
介质:清水、原水还是污水,是否含砂;
安装条件:阀门井内还是地面,井内是否可能积水;
是否需要防冲击功能,密封泄漏验收以试验报告为准。
参数常见范围
下表为行业常见可选范围,进排气能力要按管线条件另行核算,所列内容以技术协议、铭牌和试验报告为准。
常见问题
1. 充水末期复合式排气阀附近管道震一下,怎么缓解?这是水柱到达后大孔突然关闭造成的冲击。首先要降低充水速度,分段充水;长期存在这类风险的管线,可以选用带防冲击节流功能的复合式排气阀。
2. 一体式和组合式复合式排气阀怎么选?口径不大、安装空间有限的市政管线常用一体式;大口径管线或希望大小孔分别维修的场合,组合式更方便。两者功能相近,关键在于进排气能力是否满足要求。
3. 复合式排气阀的口径能不能按管径的固定比例选?经验比例只能作为粗略参考。更稳妥的做法是按充水速度核算排气量、按负压工况核算进气量,再结合水锤分析确定口径和位置。
4. 复合式排气阀装在阀门井里要注意什么?井内可能积水时,排气阀在负压进气的瞬间会把井里的脏水吸进管道,对供水管道影响尤其大。应做好阀门井排水,或者把进排气口接管引到井外高于积水面的位置。
5. 复合式排气阀能用在污水压力管道上吗?可以,但要选污水专用型。污水型阀体较高,浮球远离液面上的漂浮物,并设有冲洗接口,普通清水型用在污水管上容易被油污和杂物卡住。
6. 复合式排气阀下面的隔离阀,平时应该开还是关?必须保持常开,否则排气阀形同虚设。隔离阀只在检修排气阀时关闭,检修完毕要及时打开,并在巡检中确认状态。
7. 新管线投运后,复合式排气阀需要重点检查什么?充水和冲洗过程中,管道里的砂石、焊渣可能进入阀腔。投运后应检查大小孔密封面是否有杂物、是否存在持续滴漏,浮球动作是否灵活,发现问题及时清理。
阀天流体控制(江苏)有限公司可按管线条件、充水方式和介质配套复合式排气阀,参数与结构以技术协议、铭牌为准,泄漏量以试验报告为准。















