排氣閥是一種在管道空管充水時(shí)實(shí)現(xiàn)快速排氣且在管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)又能快速進(jìn)氣的裝置,它同時(shí)具備大、小進(jìn)排氣孔,在工作壓力下可排出管道中集結(jié)的微量空氣,主要用于緩解或消除長(zhǎng)距離輸水工程因負(fù)壓而造成的斷流彌合水錘[2],已成為長(zhǎng)距離輸水工程中重要設(shè)備。

排氣性能是排氣閥的最重要指標(biāo),排氣閥的排氣性能直接決定了在長(zhǎng)距離輸水工程中斷流彌合水錘的破壞程度,排氣性能差,不能在短時(shí)間內(nèi)將輸水管道中的空氣排出,將導(dǎo)致輸水管道在水錘作用下斷裂、漲裂,排氣性能優(yōu)良,則有效的緩解和消除水錘破壞,為輸水管道的長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了有力保障。因此,排氣閥排量測(cè)試裝置是排氣閥生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的關(guān)鍵裝置,完整的、符合要求的排氣閥排量測(cè)試裝置不僅是排氣閥生產(chǎn)和質(zhì)量控制的保證,同時(shí),也是排氣閥生產(chǎn)能力的重要象征。

一、排氣閥排量測(cè)試裝置

排氣閥排量測(cè)試裝置的主要流程如圖1所示。

排氣閥排量測(cè)試裝置系統(tǒng)流程示意

該套裝置主要由動(dòng)力系統(tǒng)、穩(wěn)壓裝置、測(cè)試管路、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。動(dòng)力系統(tǒng)(壓縮機(jī))為試驗(yàn)提供介質(zhì)循環(huán),滿足試驗(yàn)需要的流量和壓力;穩(wěn)壓裝置主要目的是讓試驗(yàn)裝置獲得穩(wěn)定的流場(chǎng)(采用空氣儲(chǔ)罐和管道整流器以及足夠長(zhǎng)的直管來(lái)保證);測(cè)試管路根據(jù)排氣閥的口徑來(lái)選擇(通常采用DN200管路或者DN400管路通過(guò)變徑滿足不同口徑閥門的試驗(yàn));計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(由流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器、信號(hào)變送器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件等組成)是用來(lái)采集、處理、顯示和分析試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù),并形成最終試驗(yàn)報(bào)告;控制系統(tǒng)(電器控制柜)是接受操作指令,完成試驗(yàn)過(guò)程[3]。

本裝置主要用于測(cè)量DN300、PN10以下排氣閥的排量試驗(yàn),同時(shí)還能夠進(jìn)行排氣閥的進(jìn)氣量和空氣關(guān)閉閥門試驗(yàn)。

二、設(shè)計(jì)計(jì)算及設(shè)備選型

1、理論排量的計(jì)算

排量計(jì)算可以采用質(zhì)量守恒定律法、孔板流量計(jì)法,這里采用理論排量計(jì)算法。

式中 pd——實(shí)際排放壓力,mpa(絕壓)

pb——背壓,mpa(這里指大氣壓0.1MPa)

k——在排放時(shí)進(jìn)口狀況下的絕熱指數(shù)(空氣取1.4)

vtg——理論計(jì)算排量,kg/h

a——流道面積,mm2

pd——實(shí)際排放壓力,mpa(絕壓)

c——絕熱指數(shù)k的函數(shù),空氣取2.7

m——?dú)怏w的分子量,空氣取29kg/kmol

t——實(shí)際排放溫度,k,取t=293.15k

z——壓縮系數(shù),取z=1

kb——亞臨界流動(dòng)下的理論排量修正系數(shù)(可查GB/T 12241-2005)

2、排量系數(shù)kd的確定

式中 Wtg——理論計(jì)算排量,kg/h

w——標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定排量,kg/h

v——標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定排量,m3/h,可查CJ/T 217-2005

vt——理論計(jì)算排量,m3/h

3、實(shí)際排量

根據(jù)理論計(jì)算的排量、排量系數(shù),將各個(gè)壓差下的排氣閥實(shí)際排量推導(dǎo)出來(lái),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,至少要測(cè)量壓差為0.1MPa的排量。