污水排氣閥智能保護(hù)裝置的研究與應(yīng)用

王興苗

摘 要：排水壓力管線上的排氣閥受污水雜質(zhì)堵塞、工況變化、排氣閥設(shè)備故障等因素影響導(dǎo)致污水泄漏，污水壓力管道一旦有污水泄漏，如在短時(shí)間內(nèi)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及故障響應(yīng)，往往會(huì)造成環(huán)境污染事故。介紹了一種污水排氣閥智能保護(hù)裝置的研究與應(yīng)用，該裝置能對(duì)污水排氣閥運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)視，并在排氣閥污水泄漏時(shí)自動(dòng)關(guān)閉時(shí)保護(hù)閥門，從而杜絕排氣閥污水泄漏事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：污水排氣閥；智能保護(hù)；太陽能；實(shí)時(shí)傳輸

污水管道排氣閥易受污水雜質(zhì)堵塞、總管工況變化等因素影響導(dǎo)致污水泄漏，污水壓力管道一旦有污水泄漏，如在短時(shí)間內(nèi)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及進(jìn)行故障響應(yīng)，往往會(huì)造成環(huán)境污染、經(jīng)濟(jì)賠償，因此確保排氣閥的可靠運(yùn)行是生產(chǎn)運(yùn)行管理的難點(diǎn)問題。

1 污水管道排氣閥作用及類型

排氣閥是管道系統(tǒng)中必不可少的輔助元件，它廣泛應(yīng)用于管路上的最高點(diǎn)、彎頭或有閉氣的地方，其作用是排除管內(nèi)的氣體，消除氣阻對(duì)管道排水的影響，其次當(dāng)管道在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)停電、停泵等現(xiàn)象時(shí)迅速把空氣吸入管內(nèi)，消除管道負(fù)壓力，防止管道振動(dòng)或破裂。管道上排氣閥的設(shè)計(jì)規(guī)定：一般在起伏不大的平原地區(qū)，每公里在最高處設(shè)置1-2個(gè)排氣閥；在起伏較大的丘陵或山區(qū)，在每個(gè)起伏的最高點(diǎn)，設(shè)置一個(gè)排氣閥，排氣閥的規(guī)格是原管道直徑的1/8—1/10。

污水排氣閥主要有單口、雙口、復(fù)合式三類。近年來，單口、雙口排氣閥因故障率高，運(yùn)行可靠性低已逐漸被復(fù)合式排氣閥所替代，復(fù)合式排氣閥其結(jié)構(gòu)及工作原理是當(dāng)管內(nèi)開始注水時(shí)，塞頭停留在開啟位置，進(jìn)行大量排氣，當(dāng)空氣排完時(shí)，閥內(nèi)積水，浮球被浮起，傳動(dòng)塞頭至關(guān)閉位置，停止排氣。當(dāng)管內(nèi)污水正常輸送時(shí)，如有小量空氣聚集在閥內(nèi)到一定程度，閥內(nèi)水位下降，浮球隨之下降，此時(shí)空氣由小孔排出。當(dāng)管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)，塞頭迅速開啟，吸入空氣，確保管線完全。

2 污水排氣閥智能保護(hù)裝置的研究

2.1 智能保護(hù)裝置的功能需求分析

技術(shù)人員認(rèn)真研究可能會(huì)造成污水排氣閥泄漏的諸多方面原因，一致認(rèn)為：該智能保護(hù)裝置主要是研究一套排氣閥泄漏污水儲(chǔ)存及故障檢測(cè)及排氣閥大量噴水后閥門自動(dòng)關(guān)閉裝置，實(shí)現(xiàn)泄漏噴水故障實(shí)時(shí)監(jiān)控及報(bào)警及遠(yuǎn)程閥門控制功能。

2.2 智能保護(hù)裝置組成

根據(jù)研發(fā)設(shè)想和系統(tǒng)總體組成，將污水排氣閥智能保護(hù)裝置分為污水收集裝置、電動(dòng)閥門、采集和處理單元、供電模塊。

（1）、污水收集裝置：由引導(dǎo)管、漏水倉和噴水倉三部分組成。引導(dǎo)管一端連接排氣閥，另一端連接漏水倉和噴水倉，漏水倉和噴水倉內(nèi)分別安裝檢測(cè)污水水位的液位觸點(diǎn)開關(guān)，并在下方各安裝兩只小口徑電磁閥，控制倉內(nèi)水位，在噴水倉上方開孔，口徑不小于排氣閥排氣孔尺寸，以不影響排氣閥功能為原則。在漏水、噴水倉內(nèi)選用了污水專用的不銹鋼浮球，通過液位上升浮球?qū)üδ?，收集漏水和噴水?bào)警信息。

（2）、電動(dòng)閥：采用24V的直流電機(jī)電動(dòng)閥，具備遠(yuǎn)程控制接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開啟、關(guān)閉功能。

（3）、采集和處理單元：采用DatGPRS-D45監(jiān)控設(shè)備，該設(shè)備集成了開關(guān)量輸入和輸出、模擬量輸入和輸出以及GPRS無線傳輸功能。主要采集排氣閥泄漏、控制倉溢出、電動(dòng)閥開閉等信號(hào)。

（4）供電模塊：由于污水壓力管地處市效，附近沒有低壓電源可接，因此該保護(hù)裝置的電源采用太陽能供電和電池供電的模式。目前太陽能電板設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)較廣，成本也較低，使用壽命也較長，一般可用5年左右。

3 方案實(shí)施

3.1 試點(diǎn)安裝

污水排氣閥智能保護(hù)裝置研制后，在污水管道上開展試驗(yàn)，通過近半年各種工況的功能性測(cè)試，該污水排氣閥智能保護(hù)裝置達(dá)到了漏水、噴水故障報(bào)警和排氣閥自動(dòng)關(guān)閉功能，基本滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 完善功能

根據(jù)排氣閥保護(hù)裝置試運(yùn)行出現(xiàn)的問題，我們對(duì)污水排氣閥智能保護(hù)裝置進(jìn)行了優(yōu)化：主要是：調(diào)整電動(dòng)閥門的安裝位置；減輕引導(dǎo)管和積水倉的重量，采用材質(zhì)較輕的不銹鋼引導(dǎo)管，引導(dǎo)管采用一體式結(jié)構(gòu)，保障污水不外漏等，形成了改進(jìn)型的污水排氣閥智能保護(hù)裝置，并再次試驗(yàn)。

安裝污水排氣閥智能保護(hù)裝置后，實(shí)現(xiàn)了排氣閥漏水狀態(tài)、溢出狀態(tài)、電動(dòng)閥開閉狀態(tài)等信號(hào)的24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控及一旦發(fā)生排氣閥泄漏，電動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉并發(fā)生故障報(bào)警信號(hào)功能，同時(shí)控制中心能實(shí)時(shí)監(jiān)控排氣閥的運(yùn)行信息，試運(yùn)行近二月來，共發(fā)現(xiàn)排氣閥泄漏事件十余次。

3.3 應(yīng)用推廣

根據(jù)兩個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的試運(yùn)行情況，決定推廣污水排氣閥智能保護(hù)裝置。

4 總結(jié)

針對(duì)排氣閥管理和泄漏易引起環(huán)境污染的難題、熱點(diǎn)問題，研發(fā)出的污水排氣閥智能保護(hù)裝置能有效地解決排氣閥泄漏監(jiān)控管理的難點(diǎn)問題，取得了成效，可避免和減少因污水排氣閥泄漏而引起的各類環(huán)境污染、經(jīng)濟(jì)賠償?shù)葐栴}，為提高污水管網(wǎng)安全運(yùn)行提供了保障，特別是應(yīng)用于排水公司。

（1）、創(chuàng)新排氣閥管理新觀念，可有效地發(fā)現(xiàn)排氣閥泄漏故障。

排水公司的污水排氣閥作為野外設(shè)施，具備分布廣、點(diǎn)多的特點(diǎn)，而卻一般分布在河道橋管中央，傳統(tǒng)管理理念以人工巡視為主，排氣閥的故障發(fā)現(xiàn)具有一定的偶然性。

（2）、提高排氣閥污水外溢的可控性。

污水排氣閥尤其特殊性，其內(nèi)部污水特性決定了排氣閥發(fā)生泄漏故障的頻率高于其他排氣閥。通過排氣閥的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能確保污水泄漏在第一時(shí)間得到有效控制，減少故障引起的后續(xù)問題。

（3）、降低人工巡視成本。

排氣閥運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)，可以減少甚至取消排氣閥的人工巡視，降低人工巡視成本，提高了人力資源利用率。

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