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)生在高點(diǎn)或低點(diǎn),而是發(fā)生在高點(diǎn)后的下彎管段,甚至低壓管道也發(fā)生此類爆管。黑龍江鶴崗的一段管道爆管就是一個(gè)典型的例子。
鶴崗市屬低山丘陵區(qū),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(xù)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(diǎn)有一排氣閥,但排氣閥后50m處,多次發(fā)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(fā)生過一次爆管。
從這個(gè)例子看,爆管與管中的氣體有關(guān)(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(jìn)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(tài)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(yùn)動(dòng)。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(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P1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(qiáng)(Kg/cm2)
2g10
S-- 氣泡最大截面積(S=1/4πd2)
V-- 水流速(m/s)
當(dāng)P1=P`時(shí),氣泡受力達(dá)到平衡而靜止在管道中。聯(lián)立(1)、 (2)式得
d.Sinα =-----------
10.4p.g
C--平衡常數(shù)
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(dāng)d·Sinα>C時(shí),氣泡向上移動(dòng)。
2.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d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L與高h(yuǎn)的關(guān)系為:
1≈15h
3.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(1)),這個(gè)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(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:
V≈0.5πr3,S≈0.2πr2。
對前例中DN800管道,當(dāng)V=1.0m/s時(shí),所受推力按(5)式計(jì)算:
1.02
p'=------0.2π.402=5.124(Kg)
2g
所受浮力按(1)式計(jì)算
P1=PSin α=0.5π0.43×1000Sinα=100.5Sinα
當(dāng)P`=P1時(shí)
5.214
α =arcSin=-----------=2.92°
100.5
該俯角α與實(shí)測爆管點(diǎn)俯角基本吻合。
三、結(jié)論
1.輸水管道下坡段必須增設(shè)排氣閥,具體位置由式P`=PSinα確定,計(jì)算流速取平均值為宜;
2.管道實(shí)際俯角小于計(jì)算角度時(shí),排氣閥應(yīng)設(shè)在下彎曲線與直線的交點(diǎn)處;
3.為使管內(nèi)氣體盡早排出而不形成氣囊,下彎管線與直管線的交點(diǎn)均應(yīng)設(shè)排氣閥;
4.本文所增設(shè)的排氣閥不能取代最高點(diǎn)排氣閥。
篇2：輸水管道排氣閥增設(shè)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(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)生在高點(diǎn)或低點(diǎn),而是發(fā)生在高點(diǎn)后的下彎管段,甚至低壓管道也發(fā)生此類爆管。黑龍江鶴崗的一段管道爆管就是一個(gè)典型的例子。
鶴崗市屬低山丘陵區(qū),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(xù)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(diǎn)有一排氣閥,但排氣閥后50m處,多次發(fā)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(fā)生過一次爆管。
從這個(gè)例子看,爆管與管中的氣體有關(guān)(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(jìn)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(tài)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(yùn)動(dòng)。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(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P1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(qiáng)(Kg/cm2)
2g10
S-- 氣泡最大截面積(S=1/4πd2)
V-- 水流速(m/s)
當(dāng)P1=P`時(shí),氣泡受力達(dá)到平衡而靜止在管道中。聯(lián)立(1)、 (2)式得
d.Sinα =-----------
10.4p.g
C--平衡常數(shù)
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(dāng)d·Sinα>C時(shí),氣泡向上移動(dòng)。
2.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d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L與高h(yuǎn)的關(guān)系為:
1≈15h
3.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(1)),這個(gè)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(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:
V≈0.5πr3,S≈0.2πr2。
對前例中DN800管道,當(dāng)V=1.0m/s時(shí),所受推力按(5)式計(jì)算:
1.02
p'=------0.2π.402=5.124(Kg)
2g
所受浮力按(1)式計(jì)算
P1=PSin α=0.5π0.43×1000Sinα=100.5Sinα
當(dāng)P`=P1時(shí)
5.214
α =arcSin=-----------=2.92°
100.5
該俯角α與實(shí)測爆管點(diǎn)俯角基本吻合。
三、結(jié)論
1.輸水管道下坡段必須增設(shè)排氣閥,具體位置由式P`=PSinα確定,計(jì)算流速取平均值為宜;
2.管道實(shí)際俯角小于計(jì)算角度時(shí),排氣閥應(yīng)設(shè)在下彎曲線與直線的交點(diǎn)處;
3.為使管內(nèi)氣體盡早排出而不形成氣囊,下彎管線與直管線的交點(diǎn)均應(yīng)設(shè)排氣閥;
4.本文所增設(shè)的排氣閥不能取代最高點(diǎn)排氣閥。
篇3：自來水公司管道維修隊(duì)隊(duì)長個(gè)人先進(jìn)事跡
自來水公司管道維修隊(duì)隊(duì)長個(gè)人先進(jìn)事跡
務(wù)本求實(shí)
愛崗敬業(yè)
勇做行業(yè)排頭兵
----吉林**林業(yè)集團(tuán)**有限公司自來水公司
XXX
XXX同志是吉林延邊林業(yè)集團(tuán)亞光有限公司自來水公司管道維修隊(duì)隊(duì)長。他1984年應(yīng)征入伍;1985年加入中國共產(chǎn)黨;1986年退伍后分配到大石頭林業(yè)局工作;1988年調(diào)入自來水公司當(dāng)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(yè)之心，刻苦鉆研業(yè)務(wù)，以嫻熟的技術(shù)、熱忱的服務(wù)，贏得了干部、職工和廣大用戶的尊敬和贊譽(yù)，被人們親切地譽(yù)為大石頭林區(qū)的“徐虎”，曾多次的被大石頭林業(yè)局評為先進(jìn)生產(chǎn)工作者、行業(yè)能手、崗位標(biāo)兵、九六年被林業(yè)局授予“四學(xué)兩建”標(biāo)兵、九七年度“雙文明”建設(shè)局級標(biāo)兵、“升田”式模范黨員、延邊州優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、九八年度吉林省勞動(dòng)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(shí)地的干勁，由一名管道學(xué)徒工慢慢地成長為一名管道維修骨干，直至現(xiàn)在的管道維修帶頭人----維修隊(duì)隊(duì)長，工作、職位雖然發(fā)生了變化，可他工作的熱忱沒有改變，為用戶服務(wù)的態(tài)度沒有改變，以廠為家、以崗為榮、以苦為樂、實(shí)踐自身價(jià)值，自我奉獻(xiàn)的“升田”精神沒有變，自始至終都堅(jiān)持奮戰(zhàn)在管道維修生產(chǎn)的第一線，每時(shí)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(jīng)常的奔波于大石頭地區(qū)的大街小巷，細(xì)心的查看翻閱公司的管網(wǎng)資料，進(jìn)行對照，全面的掌握全地區(qū)的管網(wǎng)分布及走向，為今后維修工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，十幾個(gè)春秋過去了，公司領(lǐng)導(dǎo)換了幾任，無論哪任領(lǐng)導(dǎo)，哪屆班子安排他干怎樣的工作，多么艱巨的任務(wù)，他都毫無怨言、義務(wù)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(wù)最重的三年、管線在地下已埋設(shè)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(qū)水質(zhì)較差、管線堵塞、腐爛漏水現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，大面的無水戶急劇上升，水量損失嚴(yán)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(yán)重的甲狀腺亢進(jìn)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(zhì)量、搶進(jìn)度，以高度的主人翁責(zé)任感頑強(qiáng)拼搏，晝夜奮戰(zhàn)我們東北地區(qū)地質(zhì)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(yè)的深度均在2--4米之間，在這樣惡劣的生產(chǎn)環(huán)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(yè)，夏天時(shí)還可以，但在入冬和早春時(shí)節(jié)，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(jiān)持工作，沒有因此歇過一天班，現(xiàn)在他的手和腳還有嚴(yán)重凍傷的傷疤。經(jīng)過大家三年來的共同努力，大石頭地區(qū)的供水管網(wǎng)運(yùn)行已趨于正常，無水少水現(xiàn)象基本緩解“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象得到有效控制。
同時(shí)，他還以高超的技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)贏得了廣大用戶的信賴。二0**年七月的一天晚上九點(diǎn)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(huì)有倒塌的危險(xiǎn)，想求XXX幫忙，當(dāng)時(shí)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(gè)小時(shí)，等處理完畢已是下半夜1點(diǎn)多鐘了，用戶看他渾身都濕透了，感動(dòng)的流下了熱淚，并要有所表示，可他卻說：“這都是我們應(yīng)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(jīng)過檢查是自來水進(jìn)戶主管線底部漏水，需要挖地面，老大爺歲數(shù)大了，家中又沒有其他幫手，XXX就自己動(dòng)手一口氣干了兩個(gè)多小時(shí)，終于修好了漏水的管道，并且主動(dòng)平整了地面，感動(dòng)得老大爺一個(gè)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(shù)的同時(shí)，從不放過任何一個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，他謙虛好學(xué)，不懂就問，主動(dòng)拜師求藝，跟著老工人，又系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了水電焊技術(shù)，一次公司接受了兩棟住宅樓上下水工程，任務(wù)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(dòng)利用中午和下午班后時(shí)間，加班加點(diǎn)焊水箱，保證了居民樓給水施工任務(wù)的順利完成。
二00一至二00二年三年間，XXX同志參與和帶領(lǐng)管道維修隊(duì)的全體人員，共為住戶室內(nèi)維修630戶(次)，處理上下水堵塞269戶(次)，樓戶衛(wèi)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(gè)，清淘下水井700多個(gè)，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(qū)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(gè)閥門、接頭、改裝了無數(shù)個(gè)樓房水箱及衛(wèi)生間……但他都不計(jì)較個(gè)人得失，從無怨言，辛勤的耕耘，默默地奉獻(xiàn)，用他自己常說的一句話：“辛苦我一個(gè)，方便千萬家”。踐行著一個(gè)優(yōu)秀共產(chǎn)黨員的無怨無悔的誓言。