某工程采用岸邊取水，水泵供水能力為1000~3800m2/h，水泵P點至A點的管道為原有爬坡管道，管材為鋼管，A點至預(yù)沉池為新建輸水管道，采用兩根聚乙烯鋼骨架復(fù)合管，并聯(lián)埋地或穿隧道敷設(shè)，管道外徑802mm，內(nèi)徑766mm，壁厚18mm。輸水管道起端A點至末端預(yù)沉池高差為9.65m，管道長度2925 m，管道坡降0.0033，管道的粗糙系數(shù)0.01，管道前端穿過障礙，有一處下彎反坡點，其他管段順一個坡度穿越隧道至預(yù)沉池，整條管路有兩個局部凸點A、B點，停泵時從A點至預(yù)沉池之間的管路中水流將按重力流泄空，詳見圖1。

圖1 某工程輸水管道示意圖

為保證A點至預(yù)沉池之間的管道在重力流泄空下不出現(xiàn)負(fù)壓工況，需要在A、B處設(shè)置進(jìn)排氣閥，并使進(jìn)排氣閥的進(jìn)氣量不小于管道的排水量。如果按公式Q=8.83×(JD5)?計算，其中，D的單位按m計，則進(jìn)氣量Qq=938m3/h，將該值代入推導(dǎo)出的管道內(nèi)徑d=0.47 m，表明在該水力坡度下DN500的輸水管就可以滿足該輸水量，說明Q=8.83×(JD5)?所給公式有誤。需按本文提出的公式Qq=Q=0.2785ChJ0.54d2.63計算進(jìn)排氣閥的進(jìn)氣量Qq=0.278 5×150×0.00330.54×0.7662.63=0.947(m3/s)=3409 m3/h。

根據(jù)CJ/T 217—2005的規(guī)定，選擇進(jìn)排氣閥的口徑時，需將進(jìn)氣量換算成排氣量，其中進(jìn)氣量按排氣量的80%計，則本工程的排氣量Qq=3409/0.8=4261(m3/h)。原設(shè)計按Q=8.83×(JD5)?中△P=0.035 MPa，查CJ/T 217—2005附錄A的曲線圖(見圖2)，選DN150的進(jìn)排氣閥即可滿足排氣量要求。因此，在A、B兩點各安裝了1個DN150的進(jìn)排氣閥。但在管道充水試壓后，通過管道未端的放空閥放空時，A點下游管段在2min內(nèi)就吸癟了，這時進(jìn)排氣閥有尖利的嘯叫聲，說明進(jìn)排氣閥的進(jìn)氣量已達(dá)到極限了，進(jìn)排氣閥口徑偏小。

圖2 復(fù)合式高速進(jìn)排氣閥排氣量曲線

由此可見，不同材質(zhì)的輸水管道△P不同，不能都按鋼管的△P=0.035MPa選擇進(jìn)排氣閥。為保護(hù)輸水管道在突然停泵、重力排空時不被吸癟，根據(jù)表3，外徑802 mm的聚乙烯鋼骨架復(fù)合管的△P為0.008MPa，應(yīng)按該值來選進(jìn)排氣閥，查CJ/T 217-2005附錄A，DN300的進(jìn)排氣閥可以滿足要求。由圖1可知輸水管道有A、B兩個凸點，停泵時存在水柱分離的工況，為避免出現(xiàn)彌合水錘損壞管道，采取的補救措施為拆除原A、B兩點DN150的進(jìn)排氣閥，原位替換為DN300的三階段空氣閥，實現(xiàn)快進(jìn)緩排。安裝三階段空氣閥后再進(jìn)行試驗，管道未出現(xiàn)負(fù)壓變形。當(dāng)然選擇進(jìn)排氣閥還要核實排氣工況時的排氣量，按排氣量和進(jìn)氣量的較大值選擇滿足工況要求的口徑。