"空氣閥"又稱為"排氣閥"，實(shí)際上它有排氣和吸氣雙向功能，所以它應(yīng)該被稱為"空氣閥"或"通氣閥"。但是習(xí)慣上又叫"排氣閥"，英文名稱：Air Valve,Air Release Valve,Air Vent,Purger等。

1、空氣閥分類

- 空氣閥通常分為"高速排氣閥"、"高速吸氣閥"和"微量排氣閥"三種孔口功能以及它們之間的不同組合如："雙向進(jìn)排氣閥"、"單獨(dú)微量排氣閥"、"單向吸氣閥"-又稱為"真空破壞閥"或"補(bǔ)氣閥"、"注氣微排閥"-即高吸微排閥和復(fù)合式排氣閥等。
- 按照用途，又分為：清水用和污水用空氣閥。
- 按照孔口數(shù)量，又分為：?jiǎn)慰谂艢忾y、雙口排氣閥、三口排氣閥和組合式正負(fù)壓水錘控制閥等。
- 按照工作原理，又分為：二階段空氣閥(即高比例注氣微排閥Two-Stage Air Valve)和三階段空氣閥(Three-Stage Air Valve)等。
- 按照內(nèi)部結(jié)構(gòu)，又分為：傳統(tǒng)式排氣閥、動(dòng)力式高速排氣閥、防水錘排氣閥等。
- 按照微量排氣原理，又分為：浮球直動(dòng)式微量排氣閥、單杠桿式微量排氣閥、雙杠桿式微量排氣閥和卷簾式微量排氣閥等。
- 按照安裝方式，又分為：室內(nèi)安裝式、地上安裝式、井內(nèi)安裝式、埋地安裝式等。

2、空氣閥功能簡(jiǎn)介

  2.1高速排氣閥：Air Valve，Air/Vacuum Valve (US), Air Release Valve (歐洲), 或高速排氣孔口：大孔口，通常25~200mm，一般在15mm以上，又很少達(dá)到200mm以上，該孔口尺寸并不是越大越好，相應(yīng)的，高速排氣量也不是越大越好；它在低壓(或微正壓)下工作，其正常工作壓力在+10Pa~+89kPa(聲速臨界壓力)之間，一般不高于+35kPa(=5psi)。按照美國(guó)水協(xié)AWWAC512《清水用排氣閥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》的定義：Air/Vacuum Valve：一種直接動(dòng)作式、浮球操作型水力機(jī)械裝置，在空管充水時(shí)自動(dòng)大量排氣或管線系統(tǒng)放空時(shí)自動(dòng)大量吸氣；在系統(tǒng)充滿和有壓狀態(tài)下，這種高速進(jìn)排氣閥將保持關(guān)閉而且不會(huì)再開(kāi)啟；但是在出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)會(huì)開(kāi)啟泄放真空(即吸氣破壞真空)。其功能是在微正壓下高速大量排氣。要求閥瓣在高速排氣過(guò)程中不怕吹堵，但是通常怕吹堵，特別是在+10kPa(≈1mH2O)以上壓力的氣流中閥瓣(通常是浮球或浮筒)很容易被高速氣流挾持吹出堵塞孔口。一旦關(guān)閉，就會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于常閉狀態(tài)，其后不會(huì)再打開(kāi)，哪怕充滿氣體也不會(huì)再次開(kāi)啟排氣-只要處于正壓狀態(tài)下。(如果此時(shí)高速排氣閥開(kāi)啟排氣，則會(huì)產(chǎn)生排氣閥關(guān)閥水錘-Air Valve Slam，所以，不允許開(kāi)啟)。
  2.2高速吸氣閥：Air/Vacuum Valve, Vacuum Breaker (US)，Air Intake Valve, Air Admittance Valve (歐洲)，或高速吸氣孔口：大孔口，通常50~600mm，該孔口尺寸可以說(shuō)越大越好；在低壓(微負(fù)壓)下工作(吸氣)，其正常工作壓力在-10Pa~-35kPa 之間，較少高于-1kPa，也很少低于-35kPa。其功能是在微負(fù)壓下高速吸氣補(bǔ)氣，破壞真空；平時(shí)在有壓下長(zhǎng)期處于常閉狀態(tài)。其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)有：孔口尺寸、與負(fù)壓相關(guān)的吸氣量、孔口吸氣系數(shù)、負(fù)壓開(kāi)啟值、負(fù)壓靈敏度(負(fù)壓開(kāi)啟延后時(shí)間-啟動(dòng)延后和全開(kāi)啟所需時(shí)間)、流道面積、孔口朝向及其防護(hù)等級(jí)(防止灰塵堆積和阻塞)等。通常跟高速排氣孔口為同一個(gè)物理孔口，即市場(chǎng)上常見(jiàn)的高速進(jìn)排氣閥。共用孔口帶來(lái)孔口選型時(shí)顧此失彼的天然缺陷。高速進(jìn)排氣閥僅能破壞真空，但是不能抑制空腔彌合水錘；而單向吸氣閥既能破壞真空，又能抑制彌合水錘，其缺點(diǎn)是吸氣后無(wú)排氣措施。
  2.3微量排氣閥：Air Release Valve(美國(guó)), Air Vent(歐洲)，或微量排氣孔口：微小孔口，通常1.0~25mm，一般在1.6~10mm之間；在正壓下間歇性地或連續(xù)地排氣，通常最大排氣壓力達(dá)到聲稱的工作壓力值或額定壓力值；這個(gè)壓力大部分超過(guò)89kPag(相對(duì)壓力)，孔口氣體流速達(dá)到極限值-聲速；因?yàn)榭卓诔叽巛^小，其排氣量被稱為微量或小量。按照AWWA C512的定義：它是，在管線系統(tǒng)充滿和處于運(yùn)行壓力狀態(tài)下，能夠自動(dòng)排除聚集在管線局部高點(diǎn)的小型氣囊的一種水力機(jī)械裝置。其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)有：孔口尺寸、最高排氣壓力、孔口排氣系數(shù)、跟壓力相關(guān)的排氣量、浮球耐壓、浮球比重、接口尺寸和額定壓力等級(jí)等。注意：對(duì)微量排氣閥來(lái)說(shuō)，孔口越大，排氣量越大，對(duì)管路系統(tǒng)排氣越有利，但是其能夠開(kāi)啟的最大工作壓力值越低；工作壓力越高，其孔口越小，排氣量越小，否則，較大尺寸的孔口可能在較高壓力下不能打開(kāi)。美國(guó)流行杠桿式，并且分為單杠桿和雙杠桿，最大杠桿比例達(dá)到4*6=24倍左右，可以做到較大的孔口(通常15mm以下)或者較高的工作壓力(通常2.5MPa以下)；歐洲、以色列和南非則比較傾向于浮球直接動(dòng)作式，不利用杠桿放大，通常孔口較小，或者工作壓力較低。關(guān)于微量排氣孔口的尺寸，AWWA M51列出了1/16"~1"之間的10個(gè)規(guī)格，并給出了比較具體實(shí)用的選型方法；中國(guó)的排氣閥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 217僅指明應(yīng)大于等于1.6mm≈1/16"，太小、太單一，不適用于DN500以上的中大型輸水管線。
  2.4復(fù)合式排氣閥：Combination Air Valve，Triple Function Air Valve，又稱為雙口排氣閥，是上述高速進(jìn)排氣閥和微量排氣閥的機(jī)械組合，有單體式(較小尺寸)和分體式(較大尺寸，DN100~150以上)，通常有二個(gè)孔口，也有套接在一起的構(gòu)成單口三功能空氣閥，具有三個(gè)功能：微正壓下高速排氣、微負(fù)壓下高速吸氣、有壓下微量排氣。
  2.5注氣微排閥：2-Stage Air Valve, Combination Vacuum Relief and Air Release Valve,又稱為"高吸微排閥"，或者"真空破壞與微量排氣復(fù)合閥"，"高進(jìn)小排閥"：屬于一種進(jìn)排氣能力(流量)雙向嚴(yán)重不平衡的通氣閥，進(jìn)排氣孔口直徑比例達(dá)到1.4:1~200:1(即孔口面積或流量之比達(dá)到2:1~40,000:1)，具有高比例的進(jìn)排氣差異性能夠抑制空腔彌合水錘。其功能是：微負(fù)壓下高速吸氣，破壞真空；恢復(fù)正壓時(shí)不能高速排氣、但能微量緩慢排氣，能夠在瞬態(tài)過(guò)程中瞬時(shí)截留氣囊使之暫留在吸氣閥節(jié)點(diǎn)附近，作為彈性氣囊，就近地、瞬時(shí)地吸納瞬態(tài)的水柱彌合所產(chǎn)生的撞擊能量。其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)有：吸氣口徑、微量排氣口徑、進(jìn)排氣孔口直徑比例、負(fù)壓開(kāi)啟值、負(fù)壓靈敏度(負(fù)壓開(kāi)啟延后時(shí)間和全開(kāi)啟延后時(shí)間)、孔口吸氣系數(shù)、進(jìn)排氣流量數(shù)據(jù)或者曲線、接口尺寸和公稱壓力等。高速吸氣后形成的臨時(shí)氣囊通常聚集在空氣閥安裝井頸部(頸部尺寸越大，氣囊占用主管的空間越小，故要求安裝頸適當(dāng)加大)，它會(huì)在瞬態(tài)平息后的幾十秒至幾十分鐘時(shí)間內(nèi)被微量排氣閥緩慢排除。通常，在發(fā)生瞬態(tài)過(guò)程之后，系統(tǒng)一般會(huì)停下來(lái)，而不會(huì)立即重新啟動(dòng)，有足夠的時(shí)間讓微量排氣閥排除臨時(shí)留存氣囊；即使系統(tǒng)沒(méi)有停頓，微量排氣閥也照樣排氣，(主要位于頸部而偏離主管道的)臨時(shí)留存氣囊不會(huì)對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成長(zhǎng)時(shí)間氣阻。
  2.6(帶緩沖碟片式)三階段空氣閥：3-Stage Air Valve，大約20多年前由南非發(fā)明，10多年前以色列跟進(jìn)，最近國(guó)內(nèi)有個(gè)別仿造。其著名的CATT-Controlled Air Transfer Technology-"受控的換氣通氣技術(shù)"曾被認(rèn)為是空氣閥技術(shù)的重大進(jìn)步。發(fā)明者-南非科研人員在其長(zhǎng)達(dá)50頁(yè)的技術(shù)論文里面，以國(guó)際視野，高屋建瓴地對(duì)全世界的各種排氣閥評(píng)頭論足，幾乎全盤(pán)否定，言語(yǔ)犀利，針砭行業(yè)時(shí)弊；調(diào)查有據(jù)，多有驚人之語(yǔ)(當(dāng)然也難免有夸大其詞、貶低對(duì)手之嫌)。它是一種單孔口(南非)或雙孔口(以色列)復(fù)合式排氣閥，吸氣大孔口和排氣大孔口也是同一個(gè)物理孔口，其孔口尺寸等同于或接近公稱通徑，大孔口下方第一塊浮體是一塊動(dòng)態(tài)開(kāi)孔閥瓣(中心開(kāi)孔或圓平面環(huán)形均布多個(gè)開(kāi)孔，即所謂的"緩沖碟盤(pán)")，其等效孔徑大約為大孔口尺寸的1/4~1/6，或稱為中孔口，但是仍遠(yuǎn)大于微量排氣孔口。在空管充水或水柱彌合高速排氣過(guò)程中孔口壓差逐步增大至達(dá)到一個(gè)所謂的開(kāi)關(guān)值(Switch Value ≈ 2kPa~7kPa)時(shí)，動(dòng)態(tài)閥瓣(即緩沖盤(pán)片)起跳，堵塞大孔口使之變?yōu)橹锌卓冢�排氣流量由高轉(zhuǎn)為中，大幅降低，孔口壓差繼續(xù)增大，從而降低空管充水流量(即充水速度)；或降低相向水柱的彌合速度，以期瞬時(shí)截留部分氣囊作為臨時(shí)彈性體，就近瞬時(shí)吸納彌合水錘，達(dá)到安全中速充水或抑制彌合水錘的目的。聽(tīng)起來(lái)似乎完美無(wú)缺，但是存在一個(gè)固有的自相矛盾：所謂的中孔口尺寸大了不行、小了也不行；緩沖盤(pán)片起跳壓力低了不行、高了也不行。因?yàn)椋涸诳展艹渌畷r(shí)要求中孔口尺寸較大-比1/4~1/6略大，起跳孔口壓差較高(約20kPa以上，不要被過(guò)早吹堵)；而水柱彌合時(shí)要求中孔口尺寸較小-約1/10以下，起跳孔口壓差較低(500Pa以下-盡量多截留氣囊)，二者之間沒(méi)有折中值。詳見(jiàn)論文：三階段空氣閥的缺點(diǎn)-The Disadvantages of 3-Stage Air Valve-它是由廠家自己的技術(shù)人員撰寫(xiě)的，也算是有自知之明。(廠家是在找到另一個(gè)更先進(jìn)的替代產(chǎn)品之后，才公開(kāi)了自己原產(chǎn)品的缺點(diǎn))。得出基本的結(jié)論：三階段空氣閥有深層次的不易被發(fā)覺(jué)的較大缺陷，要么空管充水很慢、要么彌合水錘較高，二者無(wú)法兼顧。它其實(shí)是一個(gè)堪稱畫(huà)蛇添足的產(chǎn)品：排氣閥本來(lái)怕吹堵，好不容易實(shí)現(xiàn)了(動(dòng)力式)不怕吹堵，又故意回到原點(diǎn)-讓其吹堵；但是吹堵之后并沒(méi)有解決相關(guān)問(wèn)題。著名的水錘分析軟件新版核心軟件主要程序員-美國(guó)肯塔基大學(xué)的Srini教授也曾當(dāng)面首肯并再次確認(rèn)了上述觀點(diǎn)。可謂"英雄所見(jiàn)略同"。
  2.7氣缸式排氣閥：中國(guó)發(fā)明專利，也只有中國(guó)特有。其快速排氣能力特別強(qiáng)大(以前曾經(jīng)強(qiáng)調(diào)全孔口全壓高速排氣-不管壓力多高，逢氣就排，而且全孔口開(kāi)啟)，是解決段塞流和空管充水問(wèn)題的能手，能顯著提高空管充水效率，排氣干凈徹底，排氣效果世無(wú)其匹。由此，它否定幾乎所有的其他型式的排氣閥，傲視同儕，普天之下唯我獨(dú)尊。特別強(qiáng)調(diào)高速排氣，尤其是在有壓(全壓條件)下全孔口高速排氣，認(rèn)為大小孔口都必須在有壓下(全壓范圍內(nèi))逢氣就排，否則就無(wú)法應(yīng)付"具有普遍性"的段塞流式的管流水力狀態(tài)，管路必然排氣不凈，大量存氣，從而引發(fā)"氣爆式水錘"和可能的爆管事故。后期的二代氣缸式則強(qiáng)調(diào)恒速緩沖排氣，似乎不再?gòu)?qiáng)調(diào)全壓全孔口高速排氣了。可能是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了有壓下大孔口高速排氣的危害性：正壓下，大孔口高速排氣會(huì)導(dǎo)致管路內(nèi)水流速度的突然變化：對(duì)鋼管而言，在水錘波速a=1000m/s的情況下，Δh=Δv*a/g≈Δv*1000/10=100*Δv，就是說(shuō)，當(dāng)管路內(nèi)流速Δv變化1m/s時(shí)，水錘升壓Δh=100m；而大孔口高速排氣可能導(dǎo)致管路流速變化量達(dá)到1~3m/s，水錘升壓將達(dá)到100~300m，可能導(dǎo)致爆管。有壓下大孔口高速排氣的后果是產(chǎn)生空氣閥自身關(guān)閥水錘(Air Slam)，后果是嚴(yán)重的，應(yīng)不允許。這其實(shí)應(yīng)該是一個(gè)行業(yè)內(nèi)的常識(shí)：大孔口在有壓下不能高速排氣。管內(nèi)空氣果然應(yīng)該排除，但高速排氣過(guò)程產(chǎn)生水錘卻得不償失。過(guò)分強(qiáng)調(diào)排氣的重要性，尤其是高速排氣的重要性，卻忽略了自身在高速排氣的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的水錘-空氣閥關(guān)閥水錘-air slam，是一個(gè)顧此失彼、得不償失的不當(dāng)舉措。

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