给排水管道工程技术-水锤消除器的作用

给水附件指给水管道上的调节水量、水压、控制水流方向以及断流后便于管道、仪器和设备检修用的各种阀门。具体包括：闸阀、止回阀、球阀、安全阀、浮球阀、水锤消除器、过滤器、减压孔板等。

1.2.2.1　阀门

阀门是用以连接、关闭和调节液体、气体或蒸汽流量的设备，是市政管道系统的重要组成部分。在自来水管网的运行中，阀门起着对流体介质的开通、截断和调节流量、压力和改变流向的控制作用，阀门的这些作用是保证管网中自来水畅通输配，以及配合管网维修改造施工的必要条件，因此阀门的功能实现，将直接影响正常供水和安全供水，关系到自来水公司的服务质量。

图1.2.12　UPVC给水配件

安装阀门的位置，一是在管线分支处，二是在较长管线上，三是穿越障碍物时。因阀门的阻力大，价格昂贵，所以阀门的数量应保持调节灵活的前提下尽可能的少。

配水干管上装设阀门的距离一般为400～1000m，且不应超过三条配水支管，主要管线和次要管线交接处的阀门常设在次要管线上。阀门一般设在配水支管的下游，以便关闭阀门时不影响支管的供水。在支管上也应设阀门，配水支管上的阀门间距不应隔断5个以上消火栓。承接消火栓的水管上要接阀门。

阀门的口径一般和水管的直径相同，但当管径较大阀门价格较高时，为降低造价可安装0.8倍水管直径的阀门。

1.闸阀

用闸板作启闭件并沿阀座轴线垂直方向移动，以实现启闭动作的阀门。闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，闸阀只能做全开和全关，不能做调节和节流。因为当闸阀处于半开位置时，闸板会受流体冲蚀和冲击而使密封面破坏，还会产生振动和噪声。

闸阀的主要优点是流道通畅，流体阻力小，启闭扭矩小；主要缺点是密封面易擦伤，启闭时间较长，体形和重量较大。闸阀在管道上的应用很广泛，适于制造成大口径阀门。按密封面配置可分为楔式闸板式闸阀和平行闸板式闸阀。按阀杆的螺纹位置划分，可分为明杆闸阀和暗杆闸阀两种。明杆是阀门启闭时，阀杆随之升降，因此易掌握阀门启闭程度，适宜于安装在泵站内。暗杆适用于安装和操作空间受到限制之处，否则当阀门开启时因阀杆上升而妨碍工作，图1.2.13为明杆式阀门。

大口径的阀门，在手工开启或关闭时，很费时间，劳动强度也大。所以直径较大的阀门有齿轮传动装置，并在闸板两侧接以旁通阀，以减小水压差，便于启闭。开启阀门时先开旁通阀，关闭阀门时则后关旁通阀。或者应用电动阀门以便于启闭。安装在长距离输水管上的电动阀门，应限定开启和闭合的时间，以免因启闭过快而出现水锤现象使水管损坏。

2.蝶阀

蝶阀（图1.2.14）的作用和一般阀门相同。但结构简单，开启方便，旋转90°就可全开或全关。蝶阀宽度较一般阀门为小，但闸板全开时占据上下、游管道的位置，因此不能紧贴楔式和平行式阀门旁安装。蝶阀可用在中、低压管线上，例如水处理构筑物和泵站内。

图1.2.13　明杆式闸阀

图1.2.14　蝶阀

1.2.2.2　止回阀

止回阀又称单向阀，它用来限制水流朝一个方向流动。一般安装在水泵出水管，用户接管和水塔进水管处，以防止水的倒流。通常，流体在压力作用下使阀门的阀瓣开启，并从进口侧流向出口侧。当进口侧压力低于出口侧时，阀瓣在流体压力和本身重力的作用下自动地将通道关闭，阻止流体逆流，避免事故的发生。按阀瓣运动方式不同，止回阀主要分为升降式、旋启式和蝶式3类，如图1.2.15所示。

止回阀安装和使用时应注意以下几点：

（1）升降式止回阀应安装在水平方向的管道上，旋启式止回阀既可安装在水平管道上，又可安装在垂直管道上。

图1.2.15　止回阀

1—阀瓣；2—阀体；3—蝶板

（2）安装止回阀要使阀体上标注的箭头与水流方向一致，不可倒装。

（3）大口径水管上应采用多瓣止回阀或缓闭止回阀，使各瓣的关闭时间错开或缓慢关闭，以减轻水锤的破坏作用。

1.2.2.3　水锤消除设备

水锤是供水装置中常见的一种物理现象，它在供水装置管路中的破坏力是惊人的，对管网的安全平稳运行是十分有害的，容易造成爆管事故。水锤的消除通常可以采用以下一些设备。

1.采用恒压控制设备

采用自动控制系统，通过对管网压力的检测，反馈控制水泵的开、停和转速调节，控制流量，进而使压力维持一定水平，可以通过控制微机设定机泵供水压力，保持恒压供水，避免了过大的压力波动，使产生水锤的概率减小。

2.采用泄压保护设备

（1）水锤消除器。水锤消除器（图1.2.16）能在无须阻止流体流动的情况下，有效地消除各类流体在传输系统可能产生的水锤和浪涌发生的不规则水击波震荡，从而达到消除具有破坏性的冲击波，起到保护之目的。

水锤消除器的内部有一密闭的容气腔，下端为一活塞，当冲击波传入水锤消除器时，水击波作用于活塞上，活塞将往容气腔方向运动。活塞运动的行程与容气腔内的气体压力、水击波大小有关，活塞在一定压力的气体和不规则水击双重作用下，做上下运动，形成一个动态的平衡，这样就有效地消除了不规则的水击波震荡。(www.xing528.com)

（2）泄压保护阀（图1.2.17）。该设备安装在管道的任何位置，和水锤消除器工作原理一样，只是设定的动作压力是高压，当管路中压力高于设定保护值时，排水口会自动打开泄压。

图1.2.16　水锤消除器

1—压力表；2—吊环；3—注气栓总成；4—六角头螺栓；5—客体盖；6—“O”型密封圈；7—壳体；8—上活塞盘；9—密封环；10—下活塞盘

图1.2.17　泄压保护阀

1—调节螺钉；2—调节弹簧；3—阀盖；4—薄膜；5—阀体；6—阀瓣

3.采用控制流速设备

（1）采用水力控制阀，一种采用液压装置控制开关的阀门，一般安装于水泵出口，该阀利用机泵出口与管网的压力差实现自动启闭，阀门上一般装有活塞缸或膜片室控制阀板启闭速度，通过缓闭来减小停泵水锤冲击，从而有效消除水锤。

（2）采用快闭式止回阀，该阀结构是在快闭阀板前采用导流结构，停泵时，阀板同时关闭，依靠快闭阀板支撑住回流水柱，使其没有冲击位移，从而避免产生停泵水锤。

4.安装排气阀

在管路中各峰点安装可靠的排气阀也是必不可少的措施。

1.2.2.4　消火栓

消火栓有地上消火栓和地下消火栓。地上消火栓适用于气温较高的地方，地下消火栓适用于较寒冷的地区。

地上式消火栓（图1.2.18），一般布置在交叉路口消防车可以驶近的地方，并涂以红色标志，适用于不冰冻地区，或不影响城市交通和市容的地区。地下式消火栓（图1.2.19）用于冬季气温较低的地区，须安装在阀门井内，不影响市容和交通，但使用不如地上式方便。

图1.2.18　地上式消火栓（单位：mm）

1—SS100/65地上式消火栓；2—闸阀；3—弯管底座；4—法兰接管；5—短管甲；6—短管乙；7—铸铁管；8—圆形立式闸阀井；9—混凝土支墩；10—砖砌支墩

图1.2.19　地下式消火栓（单位：mm）

1—SA100/65地下式消火栓；2—闸阀；3—弯管底座；4—闸阀套管；5—短管甲；6—短管乙；7—铸铁管；8—井盖；9—支座；10—砖砌井室；11—混凝土支墩

1.2.2.5　排气阀和泄水阀

1.排气阀

管道在运行过程中，水中的气体将会逸出在管道高起部位积累起来，甚至形成气阻，当管中水流发生波动时，隆起的部位形成的气囊，将不断被压缩、扩张，气体压缩后所产生的压强，要比水被压缩后所产生的压强大几十倍甚至几百倍，此时管道极易发生破裂。这就需要在管网中设置排气阀，如图1.2.20所示。

排气阀安装在管线的隆起部分，使管线投产时或检修后通水时，管内空气可经此阀排出。长距离输水管一般随地形起伏敷设，在高处设排气阀。排气阀分单口和双口两种。单口排气阀用在直径小于300mm的水管上，口径为水管直径的1/2～1/5。双口排气阀口径可按水管直径的1/8～1/10选用，装在直径400mm以上的水管上。排气阀放在单独的阀门井内，也可和其他配件合用一个阀门井。

2.泄水阀

为了排除管道内沉积物或检修放空及满足管道消毒冲洗排水要求，在管道下凹处及阀门间管段最低处，施工时应预留泄水口，用以安装泄水阀（图1.2.21）。确定泄水点时，要考虑好泄水的排放方向，一般将其排入附近的干渠、河道内，不宜将泄水通向污水渠，以免污水倒灌污染水源。

图1.2.20　排气阀（单位：mm）

1—排气阀；2—阀门；3—排气丁字管

图1.2.21　泄水阀

泄水阀和排水管的直径，由所需放空时间决定。放空时间可按一定工作水头下孔口出流公式计算。为加速排水，可根据需要同时安装进气管或进气阀。水平横管宜有0.002～0.005的坡度坡向泄水阀。