當我們提出這個問題的時候，幾乎所有的工程技術都會給出正確答案，那就是：“不一定”或者“不對”。但是在實際當中，有很多設計人員或者工程技術人員則會更偏向選擇“偏安全”的做法，即將空氣閥的口徑增加一號，感覺這樣會更加安全。當然這樣的做法符合供應商的思路，他們甚至在一些技術討論的場合提示：如果全程加上空氣閥，那管線就是一個明渠，系統當然就是安全的。（誰見過有壓的明渠？）

這種“安全”的考慮值得我們對空氣閥的作用進行深入的討論。

近期爆管頻發，空氣閥的應用在現階段被提到一個較高的認識水平，絕大多數工程技術人員認可并了解了空氣閥的重要作用。加上各個供應商家們帶有技術成份的商業宣傳，使得該種閥門的被重視程度空前提高。以至于慢慢出現了“過熱”的情況。我們會發覺空氣閥的口徑越選越大，布置也越來越密，比如：在西北的某一輸水項目當中，在60公里左右的管線當中，竟裝有120臺之多大型的空氣閥。與其說這是技術上的保守，還不如說這是商業上的成功。因此，現實的情況可能需要有更科學的認識，讓“過熱”的情緒理智下來。　

一．   關于空氣閥

關于空氣閥結構說明，詳見本書的有關章節。由于在不斷的技術交流當中仍然發現現在的工程技術人員在這方面存在較明顯的缺失，還是需要在這里再次簡單地提及一下。

空氣閥分為兩種型式：

l         低壓進排氣，我們所謂的空氣的口徑基本上是在說空氣閥的這一部分。

低壓進排氣閥的特點是：僅在管道低壓狀態下工作。具體一點地說就是：空管充水時，管道泄水需要進氣時，管道出現負壓時……，由于排氣量較大，因此口徑都較大。而它的另外一個特點則往往會被人們忽視，即在正常的有壓供水過程當中，它是常閉的，并不排氣也不進氣。如果管線長年帶壓運行，不泄水，沒有因破裂等原因產生負壓，這種閥門就會長期地保持關閉，處于不工作的狀態。

l   高壓微量排氣，這種閥門排氣孔很小，這是因為要保證有壓管道內析

出空氣的不斷排放，因為壓力的關系，孔徑必須做得很小，管內帶壓的空氣才會排出，這是空氣閥的“浮力原理”（詳見空氣閥有關章節）；在有壓管道當中，平時我們聽到的排氣聲音就是來自于這種閥門，該種閥門會長時間工作，只要管道當中有析出氣體，它就需要工作，就會發出排氣的“聲音”。它的特點則是：工作時間長，口徑小（一般為DN15~DN20）。由于口徑小，在較大的管徑系統當中對進氣的貢獻不大，因此其進氣功能往往被忽略中，因此名稱當中一般不提進排氣，而只稱為排氣閥。

兩種排氣各有各的功能，低壓進排氣只負責低壓狀態下大量空氣的進出：

空管充水時，將空管內的空氣及時排出；管道出現負壓時，大量進氣以防止負壓的出現。高壓微量排氣則在正常輸水過程當中及時排入少量的析出氣體，保障管線內不集氣，減緩輸水能耗隨時間的增高量，防止因氣囊所產生的一些安全隱患。

為了方便與工程上的統一，人們往往將兩種閥門組合在一起，既有低壓進排氣部分，也有高壓微量排氣部分。兩者統一，因此稱為組合式空氣閥，或者復合式空氣閥（combination air valve），也有俗稱為雙孔排氣的。同時具有兩種功能，但是此時空氣閥的口徑則全由低壓進排氣閥決定，與高壓微量排氣部分無關，再大口徑的復合式空氣其高壓微量排放部分的過氣孔徑也是一樣的。 

二． 空氣閥的選型計算

低壓進排氣空氣閥與高壓微量排氣空氣閥的計算是不同的，詳見本書相關章節。其不同主要源于工況的不同。因此，在實際的理論計算當中，兩種空氣閥是分別計算的，然后在根據實際工況，作一些調整，再將兩者合二為一放在某個位置，好在空氣的性質比較簡單（如：比水輕，氣流皆向上走等），二者計算之后的位置有很多在理論上可以妥協的地方，工程當中也都認可——工程現場畢竟不是水力實驗室，不用太過理論較真，安裝工作也可以因為閥門種類的盡量單一而比較簡單。

而我們關注的“水錘”計算當中，其實主要指低壓進排氣部分，這是因為“水柱分離”與“水柱彌合”的過程皆在低壓下完成：“水柱分離”會帶來負壓，而“水柱彌合”的初始段則是在低壓狀態下大量的氣體排放。極端工況下瞬變流的過程其實與應用于正常輸水工況下的高壓微量排氣閥幾無關系。這是一個概念問題，需要明確。尤其在理論計算方面，需要技術人員思維明析。因為有幾次看到一些“高資質”名牌下的水錘分析，關于這點問題幾乎是混亂的，并不知道何時“大孔”工作，又何時“小孔”工作，這樣所得結論當然離實際情況南轅北轍，大相徑庭。 

三．  防水錘理論簡述

關于本項內容，在本書的相關章節也有重復描述。空氣閥在水錘當中的討論在國內外的學術資料皆可以找到。本章希望通過簡單的圖示來具體說明空氣閥在水錘當中的應用。

圖中所示一簡單的供水系統，系統有一個明顯的“膝部”，即次高點。我們以次高點來探討空氣閥的防水錘的理論。圖中，水由水泵泵至末端高位水池，藍色線為管道，上方紅色虛線為供水壓力線。

當水泵突然事故關停之后，系統的壓力線會產生波動，以水泵站處為起點，波動一定是先下降后下升的規律。在下降過程當中，水壓線有可能降低至次高點之下，形成負壓，即產生所謂的“水柱分離”現象。

一旦出現水柱分離現象，次高點處的空氣閥會就大量補氣，以避免負壓的產生。

但是隨之而來“水柱彌合”，會使該點的壓力值劇增。

該種工況下，次高點處的空氣閥盡管可以避免管道內部產生真空，但是不能阻止水柱的拉斷，也無力阻止之后出現的水柱彌合，當水柱彌合產生時，普通空氣閥會迅速排氣。國內外均有相關的文獻資料說明，該處的空氣閥不會阻止水錘，對水錘的產生并不無益處，甚至在極端工況下，空氣閥排氣速度越快其所引發的水錘也越大。因此，很多國外的規范當中該點是禁止安裝空氣閥的（美國、日本的規范中是不允許出現負壓，前蘇聯的規范中負壓不能超過2米）。

傳統的理論計算以及實踐經驗說明，該點最宜設置“單向水池”或“壓力空氣罐”。其中，單向水池的原理是當“水柱拉斷”時，進水彌補真空，并由于水的不可壓縮性，阻止隨后出現的“水柱彌合”，從而消除水錘；而壓力空氣罐的原理則是利用空氣的彈性作用，避免管道內的真空產生，同時緩沖隨后的水柱彌合時間，從而減緩水錘的峰值。

傳統的解決方式是較為科學的，也得到工程的檢驗。但有時這樣的方式也會造成施工以及維護的問題，比如：一次投資問題，北方的防凍保溫問題，空氣罐的補氣系統，長期維護問題……而有時，這些問題會變得并不容易解決。

同時，還有一個附加的問題：該點平時正常工作工況下如何排氣？因為次高點一定會集氣。在我們防范極端工況時，如何確保平時正常運行的合理？

在國外一定也遇到這樣的問題，因此發明了所謂的防水錘空氣閥，如下圖：

圖中所示的空氣閥其原理很簡單，由一個吸氣閥990和一個微量排氣閥組合而成，即在管線出現異常負壓時彈簧壓縮高速吸氣，當氣流高速排放時，通過微量排氣閥的微量排氣孔口排氣，管道內的空氣將通過較小的排氣孔排出。當“水柱彌合”時，由于排氣受到限制，使得水柱彌合時間延長，相應的壓力升高也較緩（見上圖）。

該種空氣閥的結構看似十分簡單，其核心部分990和微量排氣閥組合來實現高速吸氣、不高速排氣而是微量排氣。相應的參數還必須建立數學模型輸入計算機程序，作為水錘軟件的邊界條件進行理論推算，并須經過實踐檢驗。

理論上講，對于水錘，只進氣不排氣是最好的解決方法。但是這樣的做法在實踐當中似可不必，補進的氣體總須要慢慢排出，否則會影響正常的輸水，增加阻力，消耗能源。所以，小孔還有存在的必要，而且并不固定，隨著空氣閥口徑的增加，小孔孔徑也相應增加。在現實的情況下，小孔多是不能隨意變的，只能根據廠家的相關產品進行應用。

貴州鋁廠水源泵站輸水管線上安裝的防水錘空氣閥 

四．空氣閥防水錘應用選型

空氣閥的選型分為幾個步驟：

1.       空管充水時，排氣量的計算——孔徑由計算定，并非越大越好，過大口徑，排氣太快，也會引發水錘；

2.       泄水補氣——孔徑似越大越好，補氣及時，危險小；

3.       水錘的計算——及時進氣，緩慢排氣，排氣越小越慢越好。

我們似可看出一些端倪來：空氣閥的選型并不是越大越安全，而是適當為最佳。

工程當中發現，一些多起伏多高點的管線或者水泵揚程小又平又直的管線等，空氣閥作為水錘解決的主要工具，則需要仔細的考量。

多高點的工況，有可能數個高點均會產生“水柱分離”和“水柱彌合”的現象，均會發生不同程度的水錘，這些不同“水錘源”產生的水錘波會相互影響，較為復雜。在這種情況下，空氣閥的選型就非常重要，切記盡量不要將計算之后的空氣閥隨意放大口徑，因為這樣做不僅不能起到安全作用，很可能加速水柱彌合過程，起到反作用。

而平坦的輸水管道，由于停泵之后，管道內首先出現壓力下降，有時會出現很長一段管線為負壓，此時需要很多的空氣閥共同作用，吸氣補氣。然而，隨之而生的水柱彌合現象則恰恰相反地需要盡量少的排氣，這樣系統才安全。因此，此時空氣閥則并不是越密越好。

深圳梅龍泵站輸水管線上的防水錘空氣閥

五:  結論

在空氣閥的選擇方面，需要較為科學的理解與計算。簡單地增加空氣閥數量以及口徑對某些工況是不利的。

   可以適應地考慮高壓微量排氣閥以及單向進氣閥的單獨應用，更加科學經濟地運用空氣閥似乎已經提到日程上來。