沒有排氣閥及單閥孔和雙閥孔排氣閥的水錘防護效果比較分析

在地形起伏較大的長距離管道中，排氣閥對水錘防護能起到顯著作用，設計者力求讓排氣閥同時達到減小瞬變負壓和防止瞬變正壓過高的目的。我公司工程師通過算例對不安裝排氣閥、安裝單閥孔排氣閥和安裝雙閥孔排氣閥三種情況進行了瞬變數值模擬計算，通過計算得出以下結論：

1、在不安裝排氣閥的情況下，管道最高點出現瞬變負壓時，由于管道內不能得到補氣，管道內最大瞬變負壓水頭為-13.43m（純數學計算），出現水柱分離（發生汽化）。當水柱分離再彌合時，出現最大瞬變正壓水頭為14.28m。

2、在安裝單閥孔排氣閥的情況下，管道最高點出現瞬變負壓，由于管道內能夠通過排氣閥進行補氣，并隨著排氣閥孔徑的增大，管道內最大瞬變負壓的減小效果越明顯。此時，最大瞬變負壓的減小是由于空氣進入管道，同時也使水柱分離，當進入的空氣通過排氣閥排出管道，水柱分離再彌合時，會出現最大瞬變正壓。隨著排氣閥孔徑的增大，水柱分離再彌合最大瞬變正壓越大。當排氣閥孔徑選為60mm時，管道最高點出最大瞬變負壓水頭為-0.43m，但是最大瞬變正壓水頭達到了38.87。由此可見，單閥孔排氣閥不能同時達到減小瞬變負壓和防止瞬變正壓過高的目的。

3、在安裝雙閥孔排氣閥的情況下，管道最高點出現瞬變負壓，由于管道內通過排氣閥大孔進行補氣，可以將最大瞬變負壓減小到合理范圍內，當進入的空氣通過排氣閥小閥孔排出管道，水柱分離再彌合時，會出現較大瞬變正壓。隨著排氣閥小閥孔孔徑的減小，水柱分離再彌合最大瞬變正壓越小。本文算例中當排氣閥大、小閥孔孔徑分別選為60mm和12mm（即小閥孔孔徑是大閥孔孔徑0.2倍）時，管道最高點出最大瞬變負壓水頭為-0.23m，最大瞬變正壓水頭為8.30。顯然，使用大、小閥孔孔徑合適的雙閥孔排氣閥可以同時達到減小瞬變負壓和防止瞬變正壓過高的目的，而且效果顯著。