排氣閥是管道系統水錘防護的有效措施

排氣閥可以防止管道系統中負壓導致的水柱分離及水汽潰滅導致的危害現象，具有構造簡單、投資省、安裝方便等優點。排氣閥的作用是，當氣閥處的管內壓力降到低于大氣壓時，氣閥 打開使空氣進入；當管內水壓增加到大氣壓以上，允許空氣逐漸流出，但不允許液體漏入大氣。對于排氣閥的設置，工程上較為關心其安裝位置、口徑及進排氣系數等對水錘防護效果的影響。

排氣閥的安裝位置，工程上常采用較為保守的布置方式。美國水行業協會(AWWA)給出標 準布置方案：1)局部高點，一般管道的局部高點容易形成真空，在此布置排氣閥可破壞事故停泵等引起的水柱分離；2)坡度變化處，包括上坡管道坡度減小處和下坡管道坡度增大處；3)長距離上、下坡段每隔600m左右布置排氣閥；4)長距離水平段每隔600m布置排氣閥。國內學者研究了排氣閥的適用條件，指出排氣閥適用于凸起部位單一且局部高程等于或接近出水池水位的管道，而對于多峰局部凸起的管線布置，事故停泵后將出現多處水柱分離，排氣閥防護不甚理想。劉志勇等對排氣閥水錘防護特性的主要影響參數進行了分析，認為排氣閥的防護效果受安裝位置和進排氣孔口徑的影響較大。雖然排氣閥布置越多越有助于通過吸氣補氣緩解管道內負壓，但發生水柱彌合時則需要排氣閥盡量少的排氣，因此，排氣閥的布置并不是越密越好。

排氣閥口徑的確定，我國相關的工程規范對此還沒有提供相關的計算公式，只說明依據經驗選取為輸水管道的1/8~1/10，但在管徑大、管線長的大型輸水工程中，僅依靠經驗選擇口徑是不夠的。還有，工程技術人員為偏安全，通常會加大一號排氣閥口徑，這在緩解管道負壓的同時也加劇了水柱彌合時的高壓，在工程上反而是不利的。嚴海軍等對孔口空氣流動理論進行了研究，認為排氣閥孔徑應根據管道的進排氣要求，通過計算來確定，并通過工程實際應用條件和所選產品性能進行復核。

排氣閥的進排氣系數對水錘的防護效果影響較大，國內外學者研究的也比較深入。Lee認為進氣系數較大，則排氣閥防止負壓的能力較強，而排氣系數較大時，由于排氣速度快，“水柱分離再彌合”所形成的水錘是非常危險的，而排氣流量系數較小時，管道內壓力波動周期較大，水力瞬變過程時間較長，但壓力波動幅度小，對“水柱分離再彌合”水錘峰值抑制較好。鄭源等通過實驗研究了排氣閥進排氣流量系數對壓力的影響，指出在保持較高的進氣系數時，盡量降低排氣系數。Wood推薦了排氣閥進排氣系數的取值范圍，而胡建永等認為要根據具體工程來選取進排氣系數。