排气阀是管道系统水锤防护的有效措施

排气阀可以防止管道系统中负压导致的水柱分离及水汽溃灭导致的危害现象，具有构造简单、投资省、安装方便等优点。排气阀的作用是，当气阀处的管内压力降到低于大气压时，气阀 打开使空气进入；当管内水压增加到大气压以上，允许空气逐渐流出，但不允许液体漏入大气。对于排气阀的设置，工程上较为关心其安装位置、口径及进排气系数等对水锤防护效果的影响。

排气阀的安装位置，工程上常采用较为保守的布置方式。美国水行业协会(AWWA)给出标 准布置方案：1)局部高点，一般管道的局部高点容易形成真空，在此布置排气阀可破坏事故停泵等引起的水柱分离；2)坡度变化处，包括上坡管道坡度减小处和下坡管道坡度增大处；3)长距离上、下坡段每隔600m左右布置排气阀；4)长距离水平段每隔600m布置排气阀。国内学者研究了排气阀的适用条件，指出排气阀适用于凸起部位单一且局部高程等于或接近出水池水位的管道，而对于多峰局部凸起的管线布置，事故停泵后将出现多处水柱分离，排气阀防护不甚理想。刘志勇等对排气阀水锤防护特性的主要影响参数进行了分析，认为排气阀的防护效果受安装位置和进排气孔口径的影响较大。虽然排气阀布置越多越有助于通过吸气补气缓解管道内负压，但发生水柱弥合时则需要排气阀尽量少的排气，因此，排气阀的布置并不是越密越好。

排气阀口径的确定，我国相关的工程规范对此还没有提供相关的计算公式，只说明依据经验选取为输水管道的1/8~1/10，但在管径大、管线长的大型输水工程中，仅依靠经验选择口径是不够的。还有，工程技术人员为偏安全，通常会加大一号排气阀口径，这在缓解管道负压的同时也加剧了水柱弥合时的高压，在工程上反而是不利的。严等对孔口空气流动理论进行了研究，认为排气阀孔径应根据管道的进排气要求，通过计算来确定，并通过工程实际应用条件和所选产品性能进行复核。

排气阀的进排气系数对水锤的防护效果影响较大，国内外学者研究的也比较深入。Lee认为进气系数较大，则排气阀防止负压的能力较强，而排气系数较大时，由于排气速度快，“水柱分离再弥合”所形成的水锤是非常危险的，而排气流量系数较小时，管道内压力波动周期较大，水力瞬变过程时间较长，但压力波动幅度小，对“水柱分离再弥合”水锤峰值抑制较好。郑源等通过实验研究了排气阀进排气流量系数对压力的影响，指出在保持较高的进气系数时，尽量降低排气系数。Wood推荐了排气阀进排气系数的取值范围，而胡建永等认为要根据具体工程来选取进排气系数。