内蒙古自治区引绰济辽工程是一项从嫩江支流绰尔河引水到西辽河，向沿线城市及工业园区供水的大型引水工程,输水工程全长390.402公里，其中，隧道长173.76公里，PCCP管道长203.83公里，是“十三五”期间实施的172项节水供水重大水利工程之一，也是内蒙古自治区一号水利工程。

  引绰济辽工程PCCP管线段设备采购十一标（空气阀及配套检修球阀）于2021年01月13日发布中标结果公示。

   为什么要安装空气阀？

   空气阀作为输水工程的关键设备,承担着管道充水、正常运行、停机检修的排气和吸气的重任。在正常启停泵、机组切换、动力故障、阀门调节情况时，都将在整个输水系统中产生复杂的水力瞬变现象，因空气阀性能不佳或发生故障，造成的输水管线设备损坏、漏损、爆管、输水效率下降等问题层出不穷，给管线运行带来了风险，也不利于节能降耗。因此空气阀对输水管线是不可缺少的：

   没有高速排气阀的在管线充水时无法排除管内的气体,充水很难顺利完成。

  没有微量排气阀，水中析出的空气无法及时排除，会在管线高处聚集，形成气团，使输水效率降低，严重时可能会导致输水中断。

  没有高速吸气阀，当管线停泵、放空、爆管时，管内产生负压，无法及时吸气，管线将会产生密封破坏、管道崩塌等问题。

   南方阀门在乌东德水电站辅助系统空气阀应用工况图（DN80，PN25）

    空气阀的行业痛点是什么？

    水锤是导致供水管网老化和损坏的主要原因，并最终产生爆管，并可能产生次生灾害，引发公共事件。但人们不知道什么时间、什么地点产生水锤、危害到底有多大。在水锤防护措施中更是忽略了空气阀等水力组件在管网系统中控制瞬态压力的重要性！

    通常管道系统的设计往往侧重于稳态和动态水力模型分析，实际上，瞬态水力模型的分析由于缺少关键控制组件的实验数据，往往将空气阀动态特性理想化。

    现有管网监测点采集频率低，不具备分析功能，无法发现水锤风险，对于空气阀等水力组件的健康状态不清楚。

南方阀门在柳沙加压泵站空气阀工况图

CFD仿真计算

    空气阀通过CFD的仿真分析，可以直观了解到管道运行或水锤发生时，空气阀处的流场变化，能够验证设计的空气阀的结构是否满足特定管线工程的吸排气要求，节流排气功能是否起到防水锤作用。

    示例：空气阀入出口压差为2KPa时，节流塞在下极限位置时图形化分析结果：图1为速度分布云图，图2为速度矢量云图，图3为压力分布云图，图4为阀门内部流场局部流线图。

   空气阀吸排气稳态、瞬态试验

    吸排气性能是空气阀的重要指标，直接决定了管线运行的安全性和输水效率。目前，对大型调水管线研究大多只考虑空气阀的稳态特性，忽略了瞬态条件下的空气阀特性。了解空气阀在不同条件下的性能对于降低管线水锤的风险至关重要。

    下图是东方水谷水力实验室建设的空气阀稳态、瞬态特性试验装置，可以对空气阀的高速排气、节流排气、微量排气和高速吸气进行实验研究。

南方阀门防水锤空气阀运行原理三维动画

空气阀在线监测

    空气阀智能在线监测系统，结合传感器和智能高频采集器、通讯和电源模块，集成水务管网站点管理系统，采集空气阀压力、气液状态、噪声、图片等数据，实现空气阀在线状态监控、水锤分析和告警等功能。

    1、空气阀工作状态的实时监测：自动识别空闲、吸气、大量排气、节流排气以及微量排气等动作，对长时间不排气或者排气性能下降的现象进行预警。 

    2、在线持续采集压力波等高频信号数据，不遗漏空气阀工作状态的监测 。

    3、通过还原压力波形，通过特定算法识别当前空气阀工作状态 。

    4、低功耗设计，支持太阳能、风能等供电方式，可以快速部署应用于野外长距离输水项目。 

    5、配套上层分析系统和移动APP软件，简单易用 。

     引徐济安工程应用的空气阀智能在线监测系统，实现对空气阀组件的在线工作状态监控、远程报告阀门状态和故障报警等功能。

   南方阀门致力于成为国际输配水系统最具竞争力的企业，打造水锤防护行业的中国名片，在产品研发上秉承绿色、环保的设计理念，采用先进的三维建模设计、有限元分析、流体动力学分析、水力过渡过程分析、流固耦合分析等设计优化系统，提高产品质量和技术水平。采用该设计优化系统研制的空气阀已获得PCT专利和美国发明专利，得到众多用户的认可好评，将不断为输配水系统的安全、稳定运行提供保障，让世界更安全更美好。