輸水管道常見故障分析與解決

　　一、前言
　　輸水管道，主要指水源至凈水廠或凈水廠至配水管網(wǎng)的管道。由于輸水管道負(fù)擔(dān)全系統(tǒng)供水，且壓力較高，所以它的安全運(yùn)行問題始終被從水部門和設(shè)計(jì)部門所重視。
　　輸水管道常見的事故是爆管，引起爆管的原因主要有：溫度應(yīng)力、管材質(zhì)量、施工質(zhì)量、地質(zhì)構(gòu)造和水錘等。管道中的氣囊雖然不能直接造成水錘，但可借助水錘造成危害。本文就如何在輸水管道上設(shè)置排氣閥，避免氣體聚集成氣囊進(jìn)行探討。
　　二、實(shí)例及分析
　　在地形起估地段，要求輸水管道的最高點(diǎn)設(shè)排氣閥，但實(shí)際運(yùn)行中，許多爆管并未發(fā)
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，氣泡流速可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度，各氣泡運(yùn)動(dòng)方向相同，很難聚集成大氣泡。小氣泡沿管壁一定寬度向前流動(dòng)，經(jīng)過最高點(diǎn)排氣閥時(shí)，排氣管直徑內(nèi)的氣泡有條件排出，而其他氣泡靠水流的推力向下游流去。由于管壁處的紊流和流速和切線特性，使一些經(jīng)過排氣管的小氣泡越過排氣孔也向下游流去（見圖二）。越過排氣閥的氣泡順坡而行，運(yùn)動(dòng)方向與氣泡所受浮力的分力方向相反（見圖三），這個(gè)浮力合力產(chǎn)生的阻力，必然使氣泡運(yùn)動(dòng)的速度減慢，后序氣泡容易撞擊前面氣泡而全成大氣泡，大氣泡產(chǎn)生大的浮力。
　　浮力分力α一
　　式中：氣泡受水的浮力（π·
　　水的容重
　　氣泡直徑
　　α管道的俯角
　　氣泡受水流的推力為
　　＇二
　　式中：－－－流速壓強(qiáng)（
　　氣泡最大截面積（π
　　水流速（
　　當(dāng)＝時(shí)，氣泡受力達(dá)到平衡而靜止在管道中。聯(lián)立（）、（）式得
　　α
　　平衡常數(shù)
　　式（）說明，在恒定流條件下，氣泡直徑與管道俯角的正弦成反比。
　　當(dāng)·α?xí)r，氣泡向上移動(dòng)。
　　管道中氣囊的形態(tài)
　　前述氣泡平衡問題時(shí)，假定了氣泡為直徑等于的球形，這只能近似地形容微小氣泡，實(shí)際上當(dāng)氣泡達(dá)到一定體積，且上升到管壁成為氣囊，由于表面張力的的作用，它將以半橢圓形狀存在（見圖四）。隨著氣泡逐漸長大，氣泡的形狀將受水流推力、重力和管道形狀控制，在長度方向伸長較大，在橫向成弓形。
　　根據(jù)模擬測量，氣囊的長與高的關(guān)系為：
　　≈
　　氣囊受力分析及臨界位置
　　根據(jù)水利學(xué)原理，氣囊在管道內(nèi)平衡時(shí)所受水流的推力，等于垂直于水流的截面所受的壓力（見圖五（）），這個(gè)截面為以為高的弓形（見圖（））
　�。А疲ǎ�
　　弓形在積
　　氣囊能引起爆管，是由于快速開關(guān)閥門或水泵起停，使管道出一了大的壓力增值，氣體的可壓縮特性，使應(yīng)力集中到氣囊產(chǎn)生高壓而爆管。
　　根據(jù)一些爆管的經(jīng)驗(yàn)，氣囊高度達(dá)到管徑四分之一是爆管的危險(xiǎn)點(diǎn)，也就是氣囊的臨界點(diǎn)。這時(shí)氣囊的體積和斷面積簡單計(jì)算為：
　　≈π，≈ ……（未完，全文共1733字，當(dāng)前僅顯示1102字，請閱讀下面提示信息。收藏《輸水管道常見故障分析與解決》）