[发明专利]一种防水击无能耗自补气压力罐和方法及压力罐设计方法

说明书

本发明涉及一种防水击无能耗自补气压力罐和方法及压力罐设计方法，包括：安装在容易发生水击的输水管上的连接管，所述的连接管与直径大于输水管的竖直安装的压力罐底部连接，所述的压力罐顶部封闭，在压力罐内或压力罐侧壁设置气口，所述的气口通过通气管与通气阀门连接。本发明通过将气口设置在压力罐中下部的方式，一旦压力罐内水位高于气口，压力罐内气体就不能通过气口排出压力罐并形成气垫。在水击发生的时候，这个气垫能够起到类似弹簧的作用，将水击产生的震荡降到最低，避免水击对管道系统的破坏。本发明还在气口上设置了通气阀门，在水击发生时，就能够自动向气室补气，避免了由于气室中空气消失而造成严重的水击破坏。

技术领域

本发明涉及一种防水击无能耗自补气压力罐和方法及压力罐设计方法，是一种水工设施和方法，是一种管道安全设施和方法以及压力罐的设计方法。

背景技术

泵站输水系统事故断电时，随着机组转速的迅速下降，甚至反向飞逸，输水管道中发生水击现象，水流将发生反向流动，如果水压降低到液体汽化压力，将产生液柱分离现象，稍后，随着液柱的弥合形成巨大的冲击水压，可能导致机组损坏和爆管事故。

压力罐是加压输水系统水击危害防护的常用设备。在一般情况下，压力罐的上部是压缩气体，下部是液体，其底部孔口与输水管道T型连接。当输水管道发生水击，随着管道水压的升高，液体由管道流入压力罐，气体压缩，以消减管道水压的升高，防止爆管事故的发生；然后，随着管道水压的下降，罐内气体膨胀，压力罐给管道补水，以防止管道水压降低到液体汽化压力，发生液柱分离现象。

压力罐中气体会溶解在液体中，随着罐内液体的流出，气体会损失，而流入罐内的新液体又会使罐内气体溶解，因此，在采用压力罐时需要考虑为压力罐及时补气，或者使压力罐内气体与液体隔离以防止气体损失。

目前输水工程中采用的压力罐可划分为三种类型，空压机自动补气式压力罐（常规压力罐），气囊式压力罐，隔膜式压力罐。空压机自动补气式压力罐由压力罐、空压机及附属自动化系统组成，当罐内气体溶解在液体中损失后，空压机自动启动为压力罐补气。气囊式压力罐是在罐体内加装了一个气囊，以使得罐内气体与液体隔离，可以避免气体溶解在液体中的损失，优点是在预先充气后无需配套空压机及附属自动化系统补气，缺点是这种新型的气囊式压力罐价格较高，目前大约为10万元/m³，并且罐内气囊需要定期更换，更换代价较大。隔膜式压力罐是在罐内加装了一个隔膜，以使得罐内气体与液体隔离，与气囊式压力罐比较，投资较少，但隔膜接口故障率高，可靠性较差。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种防水击无能耗自补气压力罐和方法及压力罐设计方法。所述的自补气压力罐和方法充分利用管道水击的特点，在压力罐的顶部设置永久的空气垫，并利用通气阀门给压力罐自动补气，不仅无需配套空压机及附属自动化系统，而且无需在罐体内加装昂贵的气囊，投资少，可靠性高。

本发明的目的是这样实现的：一种防水击无能耗自补气压力罐，包括：安装在容易发生水击的输水管上的连接管，所述的连接管与直径大于输水管的竖直安装的压力罐底部连接，所述的压力罐顶部封闭，在压力罐内或压力罐侧壁设置气口，所述的气口通过通气管与通气阀门连接。

进一步的，所述的气口设置在压力罐内或压力罐侧壁接近底部的三分之一至二分之一处。

进一步的，所述的通气管是一段穿过压力罐顶部的竖直管，所述的竖直管底部为所述的气口，顶部设置通气阀门。

进一步的，所述的通气管包括一段与设置在压力罐侧壁与所述的气口连接的水平管，所述的水平管与一段立管连接，所述的立管末端设置通气阀门。

进一步的，所述的通气阀门是空气阀或真空破坏阀。

一种使用上述压力罐的压力罐防水击无能耗自补气方法，所述方法包括如下过程：