5.1 应用软件：...........................................................................................................................24 5.2 三阶段空气阀与注气微排阀防止弥合水锤的效果比较...................................................24 5.3 关于段塞流及有压下大孔口高速排气与微量排气的效果比较.......................................27 5.4 不吹堵的高速进排气阀对有压大气囊的大孔口高速排气效果.......................................30 5.5 实验证明...............................................................................................................................32 6. 简要的结论..................................................................................................................................... 35
按照用途，又分为：清水用和污水用空气阀。
按照孔口数量，又分为：单口排气阀、双口排气阀、三口排气阀(3-Orifice Anti-Surge Air Valve)和组合式正负压水锤控制阀(Combination Control Valve for Down-Surge and Up-Surge) 等。
1.2.2 高速吸气阀
Air/Vacuum Valve, Vacuum Breaker (US)，Air Intake Valve, Air Admittance Valve (欧洲)， 或高速吸气孔口：大孔口，通常 50～600mm，该孔口尺寸可以说越大越好；在低压（微负压） 下工作（吸气），其正常工作压力在-10Pa~-35kPa 之间，较少高于-1kPa，也很少低于-35kPa。 其功能是在微负压下高速吸气补气，破坏真空；平时在有压下长期处于常闭状态。其关键技术 指标有：孔口尺寸、与负压相关的吸气量、孔口吸气系数、负压开启值、负压灵敏度（负压开 启延后时间-启动延后和全开启所需时间）、流道面积、孔口朝向及其防护等级（防止灰尘堆积 和阻塞）等。通常跟高速排气孔口为同一个物理孔口，即市场上常见的高速进排气阀。共用孔 口带来孔口选型时顾此失彼的天然缺陷。高速进排气阀仅能破坏真空，但是不能抑制空腔弥合 水锤；而单向吸气阀既能破坏真空，又能抑制弥合水锤，其缺点是吸气后无排气措施。注意： 声称的阀门接口尺寸 DN 不一定等同于孔口尺寸，而 AWWA C512 标准要求进排气孔径及其任 何内部流道截面积都不小于公称通径截面积。其孔口尺寸选型由允许负压值和所需吸气量决 定。国产吸气孔口通常缩径 3%～30%，即面积缩小 6%～51%，吸气量也相应地缩小 6%～51%。 高速吸气阀使用频率稀少，但是一旦出现负压，就必须快速打开，它成为管线系统的很重要的 安全保障设备之一。所以欧洲空气阀产品标准 EN 1074-4 有一个负压开启可靠性测试要求 -Long Term Unseating Test-长时间受压后浮球离座试验。高速大孔口的阀瓣很可能在长期受压 后（因阀瓣揳进阀座或橡胶粘黏而）不能轻易离座，即负压保护功能完全丧失，笔者曾有躬亲 体验。所以，负压开启值和负压灵敏度是高速吸气孔口的非常重要的技术指标，其重要性高于 孔口尺寸和吸气量。如图 1-1 所示。
4. 工程实例......................................................................................................................................... 21 5. 几种空气阀的防水锤效果比较..................................................................................................... 24
2. 完美的空气阀设计选型方法......................................................................................................... 19 2.1 安装设计示意图-摘自南非 CATT 论文截图...................................................................... 19 2.2 技术解读 Technical Understanding................................................................................. 19
1. 空气阀简述
“空气阀”又称为“排气阀”，实际上它有排气和吸气双向功能，所以它应该被称为“空气阀” 或“通气阀”。但是习惯上又叫“排气阀”，英文名称：Air Valve, Air Release Valve, Air Vent, Purger 等。
1.1 空气阀分类
空气阀通常分为“高速排气阀”、“高速吸气阀”和“微量排气阀”三种孔口功能以及它们之间的 不同组合如：“双向进排气阀”、“单独微量排气阀”、“单向吸气阀”-又称为“真空破坏阀”或“补气 阀”、“注气微排阀”-即高吸微排阀和复合式排气阀等。
3. 管线空气阀设计选型方法 （暂略）........................................................................................... 20 3.1 微量排气孔口选型计算方法...............................................................................................20 3.2 高速排气孔口选型计算方法...............................................................................................20 3.3 高速吸气孔口选型计算方法...............................................................................................20 3.4 特殊工况特殊孔口选型计算方法.......................................................................................20 3.5 负压水锤防护技术措施.......................................................................................................20 3.6 正压水锤防护技术措施.......................................................................................................20
按照安装方式，又分为：室内安装式、地上安装式、井内安装式、埋地安装式等。
1.2 空气阀功能简介
1.2.1 高速排气阀
Air Valve，Air/Vacuum Valve (US), Air Release Valve (欧洲), 或高速排气孔口：大孔口， 通常 25～200mm，一般在 15mm 以上，又很少达到 200mm 以上，该孔口尺寸并不是越大越 好，相应的，高速排气量也不是越大越好；它在低压（或微正压）下工作，其正常工作压力在 +10Pa～+89kPa（声速临界压力）之间，一般不高于+35kPa（=5psi）。按照美国水协 AWWA C512《清水用排气阀产品标准》的定义：Air/Vacuum Valve：一种直接动作式、浮球操作型水 力机械装置，在空管充水时自动大量排气或管线系统放空时自动大量吸气；在系统充满和有压 状态下，这种高速进排气阀将保持关闭而且不会再开启；但是在出现负压时会开启泄放真空（即 吸气破坏真空）。其功能是在微正压下高速大量排气。要求阀瓣在高速排气过程中不怕吹堵， 但是通常怕吹堵，特别是在+10kPa（≈1mH2O）以上压力的气流中阀瓣（通常是浮球或浮筒） 很容易被高速气流挟持吹出堵塞孔口。一旦关闭，就会长时间处于常闭状态，其后不会再打开， 哪怕充满气体也不会再次开启排气-只要处于正压状态下。（如果此时高速排气阀开启排气，则 会产生排气阀关阀水锤-Air Valve Slam，所以，不允许开启）。如图 1-1 所示。
按照工作原理，又分为：二阶段空气阀（即高比例注气微排阀 Two-Stage Air Valve）和三 阶段空气阀(Three-Stage Air Valve)等。
按照内部结构，又分为：传统式排气阀、动力式高速排气阀、防水锤排气阀等。
按照微量排气原理，又分为：浮球直动式微量排气阀、单杠杆式微量排气阀、双杠杆式微 量排气阀和卷帘式微量排气阀等。
C152 在前言第二点 Special Issues 特别强调：Venting 即排气问题：当选择空气阀型式时， 要注意这种高速进排气阀一旦关闭，就不会在管线充满和有压状态下再开启高速排气；要想在 有压下排气，就需要微量排气阀和复合式排气阀。只有在出现负压时它才会开启。高速排气孔 口的使用频率非常稀少，只有在空管充水时使用，其余绝大部分时间处于常闭状态（但是空管 或无压时则应该处于开启状态-其浮球应该下落，但是不一定都会下落）。其关键技术指标有： 孔口尺寸、与压差相关的排气量、孔口系数、空气吹堵压力、水流最低密封压力、浮球耐压、 浮球比重、浮球密封面圆球度、孔口尺寸与浮球直径之比、阀座密封材料、密封口型式和角度、 孔口朝向及其防护等级（防止灰尘堆积和阻塞）等。其孔径尺寸由空管充水流量（流速）和孔 口压差经计算决定。注意：声称的阀门接口尺寸 DN 不一定等同于孔口尺寸，除非符合 AWWA C512 标准要求。国产排气阀通常缩径 3%～30%，即面积缩小 6%～51%，很少有等通径的。