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的管道。由于輸水管道負擔全系統供水,且壓力較高,所以它的安全運行問題始終被從水部門和設計部門所重視。
輸水管道常見的事故是爆管,引起爆管的原因主要有:溫度應力、管材質量、施工質量、地質構造和水錘等。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置排氣閥,避免氣體聚集成氣囊進行探討。
二、實例及分析
在地形起估地段,要求輸水管道的最高點設排氣閥,但實際運行中,許多爆管并未發生在高點或低點,而是發生在高點后的下彎管段,甚至低壓管道也發生此類爆管。黑龍江鶴崗的一段管道爆管就是一個典型的例子。
鶴崗市屬低山丘陵區,凈水廠與送水泵站分建,二者相距5公里,凈化水靠重力流送至送水泵站,凈水廠清水池高程210m,送水泵站清水池高程185m,輸水管為DN800連續鑄鐵管,平均流速1.0m/s,泵站前500m有一高崗,高程185(見圖一),高崗的最高點有一排氣閥,但排氣閥后50m處,多次發生爆管事故,后來在爆管處加裝了一雙口排氣閥,幾年來,兩排氣閥間沒再爆管,只在新裝排氣閥后10m處發生過一次爆管。
從這個例子看,爆管與管中的氣體有關(安排氣閥后無爆管)。下面對管道中氣囊的形成過程和它的受力情況進行分析:
1.氣體的聚集及平衡
在正常情況下,管道中的水流可近似地看成是恒定流(壓力、流速、溫度不變)。在這種狀態下,水中的氣體要逐漸地析出,形成大小
不等的氣泡上升到管壁,氣泡按水流流速向前運動。在上坡段,由于浮力的作用,氣泡流速可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度,各氣泡運動方向相同,很難聚集成大氣泡。小氣泡沿管壁一定寬度向前流動,經過最高點排氣閥時,排氣管直徑內的氣泡有條件排出,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,運動方向與氣泡所受浮力的分力P1方向相反(見圖三),這個浮力合力產生的阻力,必然使氣泡運動的速度減慢,后序氣泡容易撞擊前面氣泡而全成大氣泡,大氣泡產生大的浮力。
浮力分力P1=PSinα (1)
式中:p--氣泡受水的浮力(P=1/6π d3·P)
P--水的容重
d--氣泡直徑
α--管道的俯角
氣泡受水流的推力為P`
V2
p'=----- .S (2)
2g10
V2
式中:----- ---流速壓強(Kg/cm2)
2g10
S-- 氣泡最大截面積(S=1/4πd2)
V-- 水流速(m/s)
當P1=P`時,氣泡受力達到平衡而靜止在管道中。聯立(1)、 (2)式得
d.Sinα =-----------
10.4p.g
C--平衡常數
式(3)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d·Sinα>C時,氣泡向上移動。
2.管道中氣囊的形態
前述氣泡平衡問題時,假定了氣泡為直徑等于d的球形,這只能近似地形容微小氣泡,實際上當氣泡達到一定體積,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。
根據模擬測量,氣囊的長L與高h的關系為:
1≈15h
3.氣囊受力分析及臨界位置
根據水利學原理,氣囊在管道內平衡時所受水流的推力,等于垂直于水流的截面所受的壓力(見圖五(1)),這個截面
為以h為高的弓形(見圖5(2))n V2
p'=∑ pi= -----.S (5)
1 2g10
S--弓形在積
氣囊能引起爆管,是由于快速開關閥門或水泵起停,使管道出一了大的壓力增值,氣體的可壓縮特性,使應力集中到氣囊產生高壓而爆管。
根據一些爆管的經驗,氣囊高度達到管徑四分之一是爆管的危險點,也就是氣囊的臨界點。這時氣囊的體積和斷面積簡單計算為:
V≈0.5πr3,S≈0.2πr2。
對前例中DN800管道,當V=1.0m/s時,所受推力按(5)式計算:
1.02
p'=------0.2π.402=5.124(Kg)
2g
所受浮力按(1)式計算
P1=PSin α=0.5π0.43×1000Sinα=100.5Sinα
當P`=P1時
5.214
α =arcSin=-----------=2.92°
100.5
該俯角α與實測爆管點俯角基本吻合。
三、結論
1.輸水管道下坡段必須增設排氣閥,具體位置由式P`=PSinα確定,計算流速取平均值為宜;
2.管道實際俯角小于計算角度時,排氣閥應設在下彎曲線與直線的交點處;
3.為使管內氣體盡早排出而不形成氣囊,下彎管線與直管線的交點均應設排氣閥;
4.本文所增設的排氣閥不能取代最高點排氣閥。
篇2：輸水管道排氣閥增設工程
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的管道。由于輸水管道負擔全系統供水,且壓力較高,所以它的安全運行問題始終被從水部門和設計部門所重視。
輸水管道常見的事故是爆管,引起爆管的原因主要有:溫度應力、管材質量、施工質量、地質構造和水錘等。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置排氣閥,避免氣體聚集成氣囊進行探討。
二、實例及分析
在地形起估地段,要求輸水管道的最高點設排氣閥,但實際運行中,許多爆管并未發生在高點或低點,而是發生在高點后的下彎管段,甚至低壓管道也發生此類爆管。黑龍江鶴崗的一段管道爆管就是一個典型的例子。
鶴崗市屬低山丘陵區,凈水廠與送水泵站分建,二者相距5公里,凈化水靠重力流送至送水泵站,凈水廠清水池高程210m,送水泵站清水池高程185m,輸水管為DN800連續鑄鐵管,平均流速1.0m/s,泵站前500m有一高崗,高程185(見圖一),高崗的最高點有一排氣閥,但排氣閥后50m處,多次發生爆管事故,后來在爆管處加裝了一雙口排氣閥,幾年來,兩排氣閥間沒再爆管,只在新裝排氣閥后10m處發生過一次爆管。
從這個例子看,爆管與管中的氣體有關(安排氣閥后無爆管)。下面對管道中氣囊的形成過程和它的受力情況進行分析:
1.氣體的聚集及平衡
在正常情況下,管道中的水流可近似地看成是恒定流(壓力、流速、溫度不變)。在這種狀態下,水中的氣體要逐漸地析出,形成大小
不等的氣泡上升到管壁,氣泡按水流流速向前運動。在上坡段,由于浮力的作用,氣泡流速可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度,各氣泡運動方向相同,很難聚集成大氣泡。小氣泡沿管壁一定寬度向前流動,經過最高點排氣閥時,排氣管直徑內的氣泡有條件排出,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,運動方向與氣泡所受浮力的分力P1方向相反(見圖三),這個浮力合力產生的阻力,必然使氣泡運動的速度減慢,后序氣泡容易撞擊前面氣泡而全成大氣泡,大氣泡產生大的浮力。
浮力分力P1=PSinα (1)
式中:p--氣泡受水的浮力(P=1/6π d3·P)
P--水的容重
d--氣泡直徑
α--管道的俯角
氣泡受水流的推力為P`
V2
p'=----- .S (2)
2g10
V2
式中:----- ---流速壓強(Kg/cm2)
2g10
S-- 氣泡最大截面積(S=1/4πd2)
V-- 水流速(m/s)
當P1=P`時,氣泡受力達到平衡而靜止在管道中。聯立(1)、 (2)式得
d.Sinα =-----------
10.4p.g
C--平衡常數
式(3)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d·Sinα>C時,氣泡向上移動。
2.管道中氣囊的形態
前述氣泡平衡問題時,假定了氣泡為直徑等于d的球形,這只能近似地形容微小氣泡,實際上當氣泡達到一定體積,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。
根據模擬測量,氣囊的長L與高h的關系為:
1≈15h
3.氣囊受力分析及臨界位置
根據水利學原理,氣囊在管道內平衡時所受水流的推力,等于垂直于水流的截面所受的壓力(見圖五(1)),這個截面
為以h為高的弓形(見圖5(2))n V2
p'=∑ pi= -----.S (5)
1 2g10
S--弓形在積
氣囊能引起爆管,是由于快速開關閥門或水泵起停,使管道出一了大的壓力增值,氣體的可壓縮特性,使應力集中到氣囊產生高壓而爆管。
根據一些爆管的經驗,氣囊高度達到管徑四分之一是爆管的危險點,也就是氣囊的臨界點。這時氣囊的體積和斷面積簡單計算為:
V≈0.5πr3,S≈0.2πr2。
對前例中DN800管道,當V=1.0m/s時,所受推力按(5)式計算:
1.02
p'=------0.2π.402=5.124(Kg)
2g
所受浮力按(1)式計算
P1=PSin α=0.5π0.43×1000Sinα=100.5Sinα
當P`=P1時
5.214
α =arcSin=-----------=2.92°
100.5
該俯角α與實測爆管點俯角基本吻合。
三、結論
1.輸水管道下坡段必須增設排氣閥,具體位置由式P`=PSinα確定,計算流速取平均值為宜;
2.管道實際俯角小于計算角度時,排氣閥應設在下彎曲線與直線的交點處;
3.為使管內氣體盡早排出而不形成氣囊,下彎管線與直管線的交點均應設排氣閥;
4.本文所增設的排氣閥不能取代最高點排氣閥。
篇3：自來水公司管道維修隊隊長個人先進事跡
自來水公司管道維修隊隊長個人先進事跡
務本求實
愛崗敬業
勇做行業排頭兵
----吉林**林業集團**有限公司自來水公司
XXX
XXX同志是吉林延邊林業集團亞光有限公司自來水公司管道維修隊隊長。他1984年應征入伍;1985年加入中國共產黨;1986年退伍后分配到大石頭林業局工作;1988年調入自來水公司當上了一名管道維修工，在十余年的工作中，他以一顆豢豢的愛崗敬業之心，刻苦鉆研業務，以嫻熟的技術、熱忱的服務，贏得了干部、職工和廣大用戶的尊敬和贊譽，被人們親切地譽為大石頭林區的“徐虎”，曾多次的被大石頭林業局評為先進生產工作者、行業能手、崗位標兵、九六年被林業局授予“四學兩建”標兵、九七年度“雙文明”建設局級標兵、“升田”式模范黨員、延邊州優秀共產黨員、九八年度吉林省勞動模范。
豐碩的收獲里包含有多少辛勤耕耘。十幾年來，XXX同志以契而不舍的精神，腳踏實地的干勁，由一名管道學徒工慢慢地成長為一名管道維修骨干，直至現在的管道維修帶頭人----維修隊隊長，工作、職位雖然發生了變化，可他工作的熱忱沒有改變，為用戶服務的態度沒有改變，以廠為家、以崗為榮、以苦為樂、實踐自身價值，自我奉獻的“升田”精神沒有變，自始至終都堅持奮戰在管道維修生產的第一線，每時每刻都舍不得放下手中那把使用多年的管鉗，他熱愛管道維修工作，管道維修同樣也離不開他，為了更好的工作，他經常的奔波于大石頭地區的大街小巷，細心的查看翻閱公司的管網資料，進行對照，全面的掌握全地區的管網分布及走向，為今后維修工作奠定了堅實的基礎，十幾個春秋過去了，公司領導換了幾任，無論哪任領導，哪屆班子安排他干怎樣的工作，多么艱巨的任務，他都毫無怨言、義務返顧、竭盡全力、出色地完成。
二0**年至二0--年的三年里，可以說是自來水公司自1979年組建以來工程量最大、維修任務最重的三年、管線在地下已埋設二十年之久，且多為鑄鐵管線，使用壽命將至，加之大石頭地區水質較差、管線堵塞、腐爛漏水現象相當嚴重，大面的無水戶急劇上升，水量損失嚴重，面對如此巨大的壓力。XXX沒有被眼前的困難所下倒，而是忍著嚴重的甲狀腺亢進的疾病，揣著藥片，毅然地帶著公司全體管道工投入到維修施工中，他們抓安全、保質量、搶進度，以高度的主人翁責任感頑強拼搏，晝夜奮戰我們東北地區地質疏松，地下水位高，含沙量大，易出水，容易塌方，而地下管道作業的深度均在2--4米之間，在這樣惡劣的生產環境下，XXX同志總是沖在前，搶在前，干在前，有的地段積水很深，但為了早日完成工程，他和管道工一起跳入水中，帶水作業，夏天時還可以，但在入冬和早春時節，冰水刺骨，站在水中其滋味可想而知，一天下來手腳都被凍壞了，但XXX都忍著堅持工作，沒有因此歇過一天班，現在他的手和腳還有嚴重凍傷的傷疤。經過大家三年來的共同努力，大石頭地區的供水管網運行已趨于正常，無水少水現象基本緩解“跑、冒、滴、漏”現象得到有效控制。
同時，他還以高超的技術和優質的服務贏得了廣大用戶的信賴。二0**年七月的一天晚上九點多鐘，天下著大雨，一位用戶急急忙忙地跑到XXX家，說家中管道斷裂，加上下雨房屋會有倒塌的危險，想求XXX幫忙，當時他正患感冒，可二話沒說，拿起工具就走，到用戶家一邊住外掏水，一邊挖坑，堵漏，更換零件，一干就是幾個小時，等處理完畢已是下半夜1點多鐘了，用戶看他渾身都濕透了，感動的流下了熱淚，并要有所表示，可他卻說：“這都是我們應該做的。”
還有一次，XXX正在家中吃午飯，一位年近七旬的老大爺慕名找到他家，說家里的自來水壞了，滿屋都是水，XXX一聽放下飯碗就跟老大爺去了，經過檢查是自來水進戶主管線底部漏水，需要挖地面，老大爺歲數大了，家中又沒有其他幫手，XXX就自己動手一口氣干了兩個多小時，終于修好了漏水的管道，并且主動平整了地面，感動得老大爺一個勁地道謝。
XXX同志在熟練地掌握上下水管道安裝維修和工程施工技術的同時，從不放過任何一個學習的機會，他謙虛好學，不懂就問，主動拜師求藝，跟著老工人，又系統地學習了水電焊技術，一次公司接受了兩棟住宅樓上下水工程，任務繁重，樓頂水箱既大又笨重、需要用水電焊，公司只有一名電焊工忙不過來，XXX同志就主動利用中午和下午班后時間，加班加點焊水箱，保證了居民樓給水施工任務的順利完成。
二00一至二00二年三年間，XXX同志參與和帶領管道維修隊的全體人員，共為住戶室內維修630戶(次)，處理上下水堵塞269戶(次)，樓戶衛生間漏水105戶，室外管道閥門維修273處，上下管線接頭110次，刷樓房水箱140個，清淘下水井700多個，平房上水安裝21棟，受到了廣大用戶的普遍好評。
XXX同志就是以這種精神，這種毅力一干就是十幾年。
十幾年來，他的足跡踏遍了大石頭地區的家家戶戶，維修了大大小小的所有上下水管道，更換了成千上萬個閥門、接頭、改裝了無數個樓房水箱及衛生間……但他都不計較個人得失，從無怨言，辛勤的耕耘，默默地奉獻，用他自己常說的一句話：“辛苦我一個，方便千萬家”。踐行著一個優秀共產黨員的無怨無悔的誓言。