没有排气阀及单阀孔和双阀孔排气阀的水锤防护效果比较分析

在地形起伏较大的长距离管道中，排气阀对水锤防护能起到显著作用，设计者力求让排气阀同时达到减小瞬变负压和防止瞬变正压过高的目的。我公司工程师通过算例对不安装排气阀、安装单阀孔排气阀和安装双阀孔排气阀三种情况进行了瞬变数值模拟计算，通过计算得出以下结论：

1、在不安装排气阀的情况下，管道最高点出现瞬变负压时，由于管道内不能得到补气，管道内最大瞬变负压水头为-13.43m（纯数学计算），出现水柱分离（发生汽化）。当水柱分离再弥合时，出现最大瞬变正压水头为14.28m。

2、在安装单阀孔排气阀的情况下，管道最高点出现瞬变负压，由于管道内能够通过排气阀进行补气，并随着排气阀孔径的增大，管道内最大瞬变负压的减小效果越明显。此时，最大瞬变负压的减小是由于空气进入管道，同时也使水柱分离，当进入的空气通过排气阀排出管道，水柱分离再弥合时，会出现最大瞬变正压。随着排气阀孔径的增大，水柱分离再弥合最大瞬变正压越大。当排气阀孔径选为60mm时，管道最高点出最大瞬变负压水头为-0.43m，但是最大瞬变正压水头达到了38.87。由此可见，单阀孔排气阀不能同时达到减小瞬变负压和防止瞬变正压过高的目的。

3、在安装双阀孔排气阀的情况下，管道最高点出现瞬变负压，由于管道内通过排气阀大孔进行补气，可以将最大瞬变负压减小到合理范围内，当进入的空气通过排气阀小阀孔排出管道，水柱分离再弥合时，会出现较大瞬变正压。随着排气阀小阀孔孔径的减小，水柱分离再弥合最大瞬变正压越小。本文算例中当排气阀大、小阀孔孔径分别选为60mm和12mm（即小阀孔孔径是大阀孔孔径0.2倍）时，管道最高点出最大瞬变负压水头为-0.23m，最大瞬变正压水头为8.30。显然，使用大、小阀孔孔径合适的双阀孔排气阀可以同时达到减小瞬变负压和防止瞬变正压过高的目的，而且效果显著。