摘 要：保證煤礦主供水管道安全可靠運(yùn)行是確保煤礦安全生產(chǎn)的基石。本文主要針對鴛鴦湖礦區(qū)主供水管道復(fù)合式高速排氣閥在運(yùn)行中存在的問題，通過分析、研究制定相應(yīng)的方案，在容易損壞的排氣閥與主管道之間加裝自制的緩沖器，從而解決了排氣閥高維修率的情況，大大提高了排氣閥的使用壽命。

關(guān)鍵詞：煤礦；主供水管道；復(fù)合式高速排氣閥；緩沖器

鴛鴦湖礦區(qū)地處寧夏回族自治區(qū)寧東煤田河?xùn)|規(guī)劃區(qū)內(nèi)，礦區(qū)分布著梅花井煤礦、石槽村煤礦、麥垛山煤礦及紅柳煤礦。橫穿礦區(qū)的黃河水供水工程擔(dān)負(fù)著礦區(qū)生產(chǎn)生活用水的任務(wù)。鴛鴦湖礦區(qū)供水工程的水源采用鴨子蕩水庫的黃河水，經(jīng)過寧東水務(wù)公司的凈化處理后加壓輸送至水務(wù)公司古窯子加壓泵站，通過古梅管路，梅石管路以及石紅管路輸送到礦區(qū)各大煤礦。礦區(qū)主供水管路采用DN800PCCP管，DN200復(fù)合式高速排氣閥，設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力為2.5MPa。從古窯子至紅柳加壓泵站管路總長42.48km。

供水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，或多或少會有少量空氣進(jìn)入管道，同時(shí)，管道內(nèi)的水在常溫下會自然析出部分微量空氣，特別是溫度有變化時(shí)更明顯，由于空氣的可壓縮性，由供水壓力而生成的壓縮空氣囊破裂瞬間產(chǎn)生的體積變化，形成瞬間的局部超高壓將管道或閥門打裂，發(fā)生爆管，對供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行極為不利，也給礦區(qū)的生活生產(chǎn)帶來很大損失。從古窯子至紅柳加壓泵站主管路上安裝了38臺FGP4X系列復(fù)合式高速排氣閥，用于排出系統(tǒng)正常運(yùn)行過程管線中的多余氣體。但是通過2013年至2015年的長期運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)管路排氣閥存在嚴(yán)重的安全隱患，因排氣閥漏水而進(jìn)行的搶修20余次，年平均檢修率在20%左右，其漏水能夠加速閥門井內(nèi)鋼制短節(jié)腐蝕，長時(shí)間漏水造成管路土質(zhì)稀松導(dǎo)致管路下沉，極易引起管路爆管事故，嚴(yán)重威脅管路安全運(yùn)行。

1 復(fù)合式高速排氣閥原理

由于內(nèi)部浮球的作用，普通排氣閥都具有充水時(shí)排氣、排水時(shí)吸氣的功能，但在實(shí)際使用過程中，盡管閥體內(nèi)部設(shè)有護(hù)筒，可以抵擋高速氣流的沖擊，但在高速排氣狀態(tài)下閥體內(nèi)部會產(chǎn)生高速的擾動氣流，在此影響下，浮球所受的氣動力大于浮球的重力，浮球就會被高速氣流吹出堵塞排氣閥口，導(dǎo)致大量空氣滯留在管道內(nèi)，排氣作用得不到發(fā)揮。

復(fù)合式高速排氣閥是利用伯努利理論制造的一種能在氣流下保持全開，當(dāng)實(shí)心水柱上升時(shí)，浮球能夠馬上被浮起并嚴(yán)密封閉排氣口的浮球式排氣閥。排氣閥采用特定的浮球直徑，使得它產(chǎn)生的氣流動力能維持浮球在氣流經(jīng)過時(shí)開啟（浮球），實(shí)心水柱上升時(shí)產(chǎn)生的浮力又能使其浮起，配之入口處以一個(gè)合適角度的圓錐體，可以做到不管氣壓多大，氣流速度多高，排氣口也不會被堵住。

2 復(fù)合式高速排氣閥高故障率分析

通過對故障排氣閥維修發(fā)現(xiàn)，各種要因中浮球變形、破裂，無法封水占75%，內(nèi)部連桿、護(hù)筒損壞占16%，環(huán)境影響7%及其他因素2%。浮球存在多處變形情況，頂部凹陷嚴(yán)重，使得密封墊不能有效密封，在長時(shí)間使用中能導(dǎo)致排氣閥漏水；小部分排氣閥內(nèi)連桿、護(hù)筒有變形損壞，不能有效保障排氣閥內(nèi)浮球在充水過程中的垂直運(yùn)動，無法達(dá)到封水效果。結(jié)合排氣閥運(yùn)行的實(shí)際工況條件分析，可能存在以下缺陷：主管路運(yùn)行在最高壓力1.5MPa左右時(shí)，運(yùn)行壓力較大，且管路距離長，在啟、停泵狀態(tài)下，管路中水流狀態(tài)突然發(fā)生劇烈變化，產(chǎn)生瞬間大于正常運(yùn)行壓力的局部壓力，水流氣流在排氣閥處形成較大的水錘沖擊，使排氣閥內(nèi)部浮球及連桿受到不可逆的沖擊破壞，排氣閥無法正常封水。

3 改造方案

復(fù)合式高速排氣閥頻繁故障的原因可能是主管路進(jìn)入閥體內(nèi)部的瞬間壓差太大造成的，要消除這種不利的運(yùn)行條件，應(yīng)在主管路T接至排氣閥DN200的支管上加裝一個(gè)緩沖裝置，通過緩沖裝置的水氣混合介質(zhì)的壓力整體下降，進(jìn)入閥體后既不會破壞閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)而且正常實(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣的功能，保證管路安全運(yùn)行。

根據(jù)科學(xué)合理，簡單可行，經(jīng)濟(jì)適用的原則，緩沖裝置的制作方法如下：

①切割與排氣閥通徑相同的鋼管200mm，切割三塊厚度5mm、直徑略小于排氣閥3-5mm的圓形鋼板。②將三塊鋼板上面打孔，孔徑10mm，孔距15mm，為保證排氣效果，每塊板上打孔的數(shù)量不少于40個(gè)；③將三塊鋼板等距焊接在鋼管內(nèi)，在鋼管兩側(cè)焊接DN200法蘭盤，進(jìn)行防腐刷漆后，排氣閥緩沖器制作完成。

4 方案實(shí)用性評價(jià)

經(jīng)過制作完成的DN200復(fù)合式高速排氣閥緩沖器，安裝在石柳DN800 PCCP管58#樁的排氣閥上，此處排氣閥因?yàn)楦∏?、護(hù)筒被損壞而更換過閥體。經(jīng)現(xiàn)場觀察，排氣閥在安裝緩沖器之前受到管路最大沖擊壓力為0.92MPa，安裝緩沖器之后受到管路最大沖擊壓力0.58MPa。通過安裝排氣閥緩沖器，排氣閥所受管路最大沖擊壓力有明顯降低，并且排氣閥在排氣過程中，內(nèi)部浮球與護(hù)筒的撞擊聲音明顯減小，確實(shí)能夠有效減少開停泵時(shí)管內(nèi)氣水混合介質(zhì)對排氣閥的劇烈沖擊作用，保護(hù)浮球、護(hù)筒不受破壞。

2014年6月24日，工作人員對石柳DN800 PCCP管58#樁加裝緩沖器的排氣閥進(jìn)行了效果檢查，排氣閥在安裝緩沖器運(yùn)行半年后，閥體內(nèi)部浮球、護(hù)筒仍完好無損，排氣閥無漏水現(xiàn)象，可正常運(yùn)行。

2014年下半年至2015年上半年先后對古梅管路、梅石管路及石紅管路幾處排氣閥檢修率高的地點(diǎn)均加裝了緩沖器，加裝緩沖器后的排氣閥運(yùn)行正常，沒有再出現(xiàn)漏水維修的狀況。

5 結(jié)語

經(jīng)過本次技術(shù)改造，徹底解決了鴛鴦湖礦區(qū)供水工程中主管路上復(fù)合式高速排氣閥高維修率的情況；通過研究制定排氣閥緩沖器的制作安裝方案，有效地保護(hù)了排氣閥的“心臟”，降低了對管路運(yùn)營維護(hù)檢修成本，為礦區(qū)的安全供水打下了良好基礎(chǔ)。

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作者簡介：楊考（1988-），男，漢族，陜西安康人，2011年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)（給水排水方向），工學(xué)學(xué)士，助理工程師，主要從事供水技術(shù)、運(yùn)行和設(shè)備管理工作。