本文探讨了供水管道减压及排气设施的重要性，分析了供水管道中气体和压力的特点，并提出了减压和排气的方法，包括减压阀、减压蓄水池和串联减压等。同时，文章也讨论了合理设计减压系统和排气设备布置的要点，例如选择合适的设备、考虑设备构造和性能、确定排气阀门的安装位置等。最后，文章强调了定期检查和维护减压、排气设备的重要性，以确保供水系统的稳定运行。
引言
供水管道减压和排气设施在供水系统中具有必要性，减压设施用于降低高压水源供水的压力，以适应不同的用水需求，而排气设施用于有效排除供水管道中的空气，确保供水系统的正常运行。
一、 供水管道布置气体和压力特点概述
1.1 气体特点
在供水管道供水工程中，由于水质本身释放出来的气体、水泵机组启停时产生的气体以及供水管道中负压由水泵机组及补气设施吸入的空气等，会将空气带入供水管道中，在水流的作用下，空气逐渐汇聚于容易积聚的部位，从而形成气阻，而气阻会导致供水系统的流量降低，甚至引起爆管，严重影响着供水的稳定性。
1.2 压力特点
供水管道布置中的压力特点与供水系统的水头和水流方向有关。一般来说，供水系统中的压力会随着管道长度的增加而逐渐下降，这是由于管道摩擦和气阻造成了能量损失。另外，管道中的低点位置会产生较高的压力，而高点位置会产生较低的压力。因此，在供水管道布置中需要合理安排管道的高低点，以确保供水系统的压力分布均匀和稳定。
1.3 管道布置的影响
供水管道减压、排气设备布置的合理性直接影响着管道能否稳定运行。合理的管道设备布置可以减少气阻等现象，增加管道的流量，降低能量损失，提高供水系统的利用率和稳定性。例如，在管道的高点位置安装排气阀可以杜绝气阻的产生，增加供水系统的流量。此外，合理选择管道的路径和高低点位置，可以优化供水系统的水头分布。合理选择管道的路径可以避免不必要的弯曲和回旋，减少水流的摩擦阻力， 提高供水系统的流动效率。同时，确定管道的高低点位置能够优化水头分布，确保供水系统各个部分都能够得到充分的水压。合理的水头分布有助于保证供水的稳定性和均衡性，避免出现低水压或高水压的问题。供水管道布置中还需要考虑管道的材质选择和管道直径的确定。合理选择管道材质可以确保管道的耐压性和耐腐蚀性，降低管道的维修和更换成本。而管道直径的确定需要考虑供水系统的流量需求和压力损失， 以保证管道能够满足正常的供水需求。在供水管道布置中，还需要合理设置阀门和流量计等控制装置。阀门的设置便于对供水系统进行控制和调节，以满足不同场景下的供水需求，而流量计的安装可以实时监测供水系统的流量，及时发现异常情况并采取措施进行调整和修复。
二、 供水管道供水减压方法
2.1 减压阀减压
从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。减压阀是一种常见的供水管道减压设备，目前供水系统中常用的减压阀有可调式减压阀、活塞式可调式减压稳压阀、比例式减压阀等。
可调式减压阀根据水力差动控制原理或水力先导控制（由减压先导阀控制主阀）原理，以出口压力的设定值为准，自动调节阀瓣的开启度和流量，实现出 口压力的减压和稳定，并与进口压力的关联度较小，可通过弹簧调节装置对减压阀出口压力进行有效调整。其出口压力在一定范围内可以任意调节，使用方便。
活塞式可调式减压稳压阀依靠本身能量使出口压力稳定在设定值，即出口压力不因进口压力及流量的变化而变化，系统动作平稳、强度高、使用寿命长。
比例式减压阀利用阀体内部活塞两端截面积不同产生的压力差改变阀后的压力，达到减压的目的，比例准确，工作平稳，寿命长，适用温度高，既可减动压，又可减静压，水平、垂直安装均可。
2.2 减压蓄水池（水箱）减压
在供水管道中高压区起始端设置一个蓄水池（水 箱），在进口安装浮球阀等自动控制设备调节蓄水池 （水箱）水位，通过消能原理降低下游管道中的压力。
2.3 串联减压
串联减压是一种通过在供水管道中设置多个可调式减压阀来实现减压的方法，这些减压阀按照一定的压力梯度排列，逐级降低管道中的压力 。串联减压系统的优点在于可以灵活调节各级减压阀的开度，以 适应不同压力要求，这种方法适用于供水管道中压力差较大、需要精确控制的情况，如大型工业生产系统和高层建筑等。
三、合理设计减压系统
3.1 合理选择设备
在设计减压系统时，合理选择减压设备是至关重要的一步。首先，需要考虑供水系统的规模和需求，确定减压设备的适用范围。根据实际情况选择合适的减压阀、减压蓄水池或其他减压设备。例如，小型住 宅供水系统只需要简单的减压阀即可进行压力调节， 而大型工业供水系统需要更复杂的减压蓄水池或多级减压系统来满足不同的压力需求。因此，在选择减压设备之前，需要充分了解供水系统的特点和要求，确保选择的设备能够满足系统的压力调节和稳定性要求。其次，需要考虑设备的可靠性和性能稳定性，选择优质的设备品牌和供应商，还要考虑设备的维护保养和使用成本，综合评估设备的性价比，确保选择的设备 能够长期稳定运行 。设备的性能稳定性也是重要的考虑因素，设备应能够平稳调节和控制压力，以确保供水系统始终处于稳定的工作状态。
3.2 设备构造和性能
减压设备的构造和性能对减压系统的效果和稳定性有着重要影响。首先，设备的构造应设计合理，保证流体能够顺畅通过，减小流阻和水头损失。减压阀作为减压系统的核心组件，其内部结构应设计合理要能够平稳调节和控制压力。减压蓄水池的设计应考虑水位调节的稳定性，以确保供水系统能够在不同流量和压力条件下保持平稳运行。其次，设备的性能要符合实际需求。例如，减压阀的调节范围和精度应满足供水系统的压力要求，减压蓄水池的容量和水位 调节范围应能够应对流量和压力波动，以保持系统的稳定性和平衡性 。最后，减压设备还应具备可靠性和耐久性，能够在长时间运行和不同工况下保持正常工作，降低维修和更换的频率和成本。为了确保减压 设备的性能和稳定性，定期的维护和保养是必不可少的。通过定期检查设备的运行状态和性能指标，及时发现并解决潜在的问题，可以保证设备正常工作和其寿命。
四、供水管道排气设备布置
4.1 排气阀门种类及性能分析
4.1.1 手动排气阀门
手动排气阀门是最基本的排气装置，通常采用手动开启或关闭的方式进行操作。其结构简单，安装方便，适用于小型供水管道系统。手动排气阀门的优点在于操作简单，维护方便。但由于需要人工干预，无法实现自动排气，在大型供水系统中使用有一定的局限性。手动排气阀门的优点之一是操作简单，通过手动旋转或移动阀门，可以控制排气通道的开启和关闭。这种简单的操作方式使得用户能够方便地进行排气操作，及时释放管道中的空气，进而维持管道系统的正常运行。手动排气阀门的适用范围有限，由于其结构和操作方式的限制，主要适用于小型供水管道系统或者在特定位置的排气需求。对于大型供水系统或复杂的管道网络，手动排气阀门的数量可能较多，需要投入更多的人力进行排气操作，增加了运维的复杂性和成本。
4.1.2 自动排气阀门
自动排气阀门采用浮球或浮子装置，通过气袋或 弹簧的作用，根据管道内的气液比重差异自动排气。当管道中积聚了大量空气，自动排气阀门会自动打开， 释放空气。其优点在于无须人工干预，可以实现自动 排气，适用于大型供水管道系统。其在大型供水管道系统中尤为重要，因为管道系统中的空气积聚会导致多种问题，如管道堵塞、水泵运行异常和水流不稳定等。自动排气阀门的存在可以有效解决这些问题，提高供水系统的稳定性和性能。需要注意的是，自动排气阀门在使用过程中也存在局限性。例如，在某些特殊情况下，如管道系统中存在较高的压力或温度，或者存在大量气体，自动排气阀门需要配合其他控制装置或辅助设备以实现更好的排气效果。
4.1.3 脉动式排气阀门
脉动式排气阀门是一种通过水流的脉动实现排气 的装置。它利用水流的冲击力将空气排出管道，适用 于高速流动的供水管道系统。脉动式排气阀门的优点于结构简单，无须额外能源供给，能够自动排气并有效减少系统中的气体积聚。然而，脉动式排气阀门的排气效果受到水流速度和压力的影响，对供水系统的要求较高。脉动式排气阀门的优点之一是结构简单， 通常由一个带有气阀的阀门和一个空气室组成。当水流通过阀门时，水流的冲击力会使气阀打开，将管道中的空气排到空气室中，然后关闭阀门，确保水不会逆流进入管道，因此脉动式排气阀门易于安装和维护。脉动式排气阀门还能够自动排气并有效减少系统中的气体积聚。当管道中积聚了大量空气时，脉动式排气阀门会根据水流的冲击力打开气阀，将空气排出系统， 通过自动排气减小空气对供水系统的影响，提高系统 的稳定性和性能。
4.2 排气阀门安装部位的选择
4.2.1 高点位置
排气阀门通常安装在供水管道的高点位置，因为空气会上升，在管道的较高点安装排气阀门可以更有效地排除空气，并防止空气积聚在管道中造成供水不畅或压力不稳定等问题。选择合适的高点位置是关键， 可以通过测量管道的坡度和高程来确定。在供水系统中，空气往往会汇集在管道的高点处，因为空气的密度较轻，会向上升。如果在高点位置不安装排气阀门，空气将无法顺利排出管道，而积聚在管道中，形成气囊或气阻，导致供水管道内部的有效流通截面减小，水流受阻，降低供水的流量和压力。此外，空气积聚还会导致管道内部的振荡和噪声问题，影响供水系统的正常运行。在实际安装过程中，还应考虑排气阀门的可访问性和维护便捷性。排气阀门应安装于易于观察和操作的位置，设计和选型也需要根据供水系统的特点和需求合理进行。
4.2.2 管道弯头处
管道的弯头处是空气积聚的常见位置，因为水流在弯曲处容易产生水流涡旋，导致空气聚集。在管道的弯头处安装排气阀门可以有效地排除空气，并保持供水系统的正常运行。此外，安装在弯头处也有利于排气阀门的操作和维护。
4.2.3 管道末端
供水管道的末端是另一个常见的空气积聚点。当管道末端没有出水口或出水量较小时，空气会在末端积聚。在管道末端安装排气阀门可以及时排除积聚的空气，确保管道内的正常供水。对于较长的管道系统，可以考虑在多个末端位置安装排气阀门。
4.3 建议
1）在较长的供水管道系统中，建议采用多点排气布置，从保持供水的稳定性。通过在管道的高点、弯 头处、上升段和末端等位置安装排气设备，可以有效地排除空气，并降低空气积聚的可能性。
2）对于较大规模的供水系统，可以考虑采用集中排气布置。在供水管道系统的关键位置或主要管道的起始点、终点等位置安装排气设备，以集中排除空气。集中排气布置可以简化管道布局，降低维护成本，并 确保供水系统的整体排气效果。
3）考虑采用自动排气装置，如自动排气阀门或自动排气器。这些装置可以根据管道内的气液比重差异自动进行排气，无须人工干预。自动排气装置可以实现实时排气，提高排气效率，减少系统维护工作。
4）无论采用何种排气设备布置方案，定期检查和维护都是必不可少的。要定期检查排气设备的工作状态，确保其正常运行和密封性能；清理排气设备周围的杂物和沉积物，保持排气通道的通畅。定期检查和维护可以提高排气设备的可靠性，延长其使用寿命。
5）在供水管道系统中，可以结合阀门系统布置排气设备。例如，在管道的高点位置或弯头处增设手动排气阀门，以方便操作和排气。
五、结语
在供水管道减压、排气设备布置方面，合理选择安装部位以及采用适当的减压、排气设备是确保供水系统 正常运行的重要环节。通过多点排气布置、集中排气布置或结合阀门系统等措施，可以有效地减小水头压力、 排除空气，减少系统故障。定期检查和维护减压、排气设备也是保持其良好运行状态的关键。在实际操作中，需根据具体的供水管道特点和需求，灵活选择布置方 案，以提高排气效果和供水系统的稳定性。
