城北四鎮農村供水管網減壓方案比選及減壓閥設計

徐國軍

(新疆省昌吉回族自治州昌吉市農村集中供水中心，新疆 昌吉 831100)

0 引言

供水管道壓力關系到供水流量和管道穩定情況，若壓力過小會導致供水量達不到設計要求，若壓力過大則會造成管道薄弱環節易發生爆裂危險。管道壓力分為靜壓、動壓和全壓，靜壓是指流體垂直作用在器壁上的壓力。供水管網靜壓過高時，需要采取必要的減壓措施。

1 工程概況

2016年9月，昌吉市水利局啟動了城北四鎮農村飲水鞏固提升工程，總體供水規模為11 973.69 m3/d。工程建設內容有：水廠處連接蓄水池及華電管網214 m，鋪設供水管網433.00 km(其中：配水管網221.92 km，村級管網211.08 km)，配套管道附屬建筑物729座(各類閥井)。試通水過程中發現管道靜壓過大，主管網已改建完成，可滿足要求，但大部分入戶管未進行改建，承受不了靜壓，爆管現象時有發生，減壓設施的設置主要是減靜壓。

2 減壓方案比選分析

根據近年來全國已建工程運行情況，項目提出如下兩個減壓方案進行比選：方案一為減壓穩壓閥方案，方案二為減壓池方案。兩個方案的優缺點見表1所示。

表1 減壓方案比選分析表

綜上所述，項目區供水對象為農村，用水量變化較大，若采用減壓池減壓，對下游用水量控制難度大，后期運行管理負擔重，運行費用高，安防任務艱巨，且減壓池大都位于耕地邊或路邊，水源安全保護難度大，易造成二次污染。同時項目區南北向高差較大，但東西向高差小，通過計算項目區設置減壓池后東西向管道均無法滿足動水壓力要求，無法正常供水。故本項目選用方案一的減壓閥控制本項目管道沿線水壓，以滿足供水需求。

3 減壓閥設計

3.1 減壓閥構造及控制原理分析

減壓穩壓閥安裝于送配水管網中，用以保護主閥下游安全供水壓力。減壓穩壓閥主閥出口壓力可任意設定安全壓力，并不會因上游壓力或下游用水量變化而變化。

3.1.1 減壓閥構造分析

經過對市場主流產品進行對比，項目最終選擇球型水力垂直型減壓閥，各部分具體結構材質、示意圖分別見表2和圖1所示。

表2 球型水力垂直型減壓閥主要零件及材質表

圖1 球型水力垂直型減壓閥結構示意圖

3.1.2 減壓穩壓閥操作原理

減壓穩壓閥主要組成：控制主閥MV、減壓失效先導閥和減壓先導閥等3部分見圖2所示。操作原理如下：①閥門正常情況下，即閥門前后壓差>0.20 MPa時，減壓失效先導閥PV1(泄壓先導閥500P)開啟，閥門實現減壓閥的能能，閥門出口壓力根據需要調節減壓先導閥設定值。②當閥前進口壓力降低，閥前后壓差>0.05 MPa<0.20 MPa時，減壓失效先導閥PV1關閉，針閥NV不再向控制腔補水壓，或補更少量的水壓，控制腔壓力降低為出口壓力，閥門減壓功能部分失效，閥門流阻減小，維持出口設定水頭。③通過減壓穩壓閥的設定閥門出口壓力可以根據需要進行設定，一旦減壓失效先導閥和減壓先導閥設定壓力完成后，通過閥門的出口壓力基本恒定，在控制范圍內它不隨進口壓力或進口流量的變化而變化。

圖2 減壓穩壓閥工作結構簡圖

3.2 減壓閥安裝位置設計

項目在滿足動水壓力要求基礎上設置減壓閥，項目區入村口靜壓控制在20～30 m之間，最大≤40 m。參照其他工程經驗，項目減壓閥安裝位置設計如下：①在昌吉市農村集中供水中心第一水廠下游樁號5+300處設置減壓閥井一座，控制佃壩鎮、濱湖鎮、六工鎮三個鄉鎮供水，考慮項目區供水安全，該處減壓閥采用一備一用設置，管徑DN500(壓力等級PN16)。②本項目設計在大西渠鎮設置減壓13處，佃壩鎮設置減壓6處，濱湖鎮設置減壓15處，六工鎮設置減壓8處。各城鎮具體減壓閥安裝位置見表3所示(部分)。

表3 佃壩鎮管網復核計算表(部分)

表3 各城鎮具體減壓閥安裝位置(部分)表

3.3 減壓閥井設計

①減壓穩壓閥及閥前后配套檢修閥、過濾器、進排氣閥均需安裝在閥門井內，閥門井采用室外管溝閥門井，管徑DN250～DN500口徑減壓閥采用6.00×4.00 m C25F200現澆鋼筋混凝土閥井。②管徑DN200～DN100口徑減壓閥采用3.80×2.20 m C25F200預制混凝土砌塊砌筑閥井，閥井內外壁均需采用1∶2防水砂漿抹面，厚度2 cm，外壁刷瀝青防腐。蓋板采用預制鋼筋混凝土蓋板。

3.4 減壓前后復核計算

佃壩鎮部分管網復核計算詳細數據，見表4所示。由表2可知：安裝減壓閥后靜水壓力下降顯著，均≤30 m，其他鄉鎮減壓效果也達到了100%滿足設計要求。

3.5 閥門日常運行管理分析

①不可用閘閥和截止閥當調節門用，以免引起沖刷磨損造成閥門不嚴密。②運行中閥門應緩慢、逐步開閉，需要控制安全開啟及關閉閥門時間均≥90 s。手動閥門的手輪或手柄，不能用長杠桿或長板手來板動，不要用力過大過猛，否則容易損壞密封面，或板斷手輪、手柄。③若手輪、手柄損壞或丟失，應立即配齊，不可用活絡板手代替，以免損壞閥桿四方。操作時，如發現操作過于費勁，應分析原因，若填料太緊，可適當放松，若閥桿歪斜，應立即修理。④不經常啟閉的閥門，也要定期轉動手輪，對閥桿螺紋添加潤滑劑，以防咬住。要經常檢查并保持閥門零部件完整性。如手輪的固定螺母脫落，要及時配齊，不能湊合使用，否則會磨圓閥桿上部的四方，逐漸失去配合可靠性，乃至不能開動。⑤閥桿螺紋部分，要經常擦拭，及時更換潤滑劑，避免因磨損螺紋和閥桿表面而影響使用壽命。

4 結語

在供水管道上安裝減壓穩定閥是目前降低靜壓、減少滲漏量等很有效的措施，昌吉市城北四鎮農村供水管網通過安裝減壓穩定閥，順利解決了入戶管爆管問題，取得了很好的應用效果。但是減壓穩定閥屬于精密機械設備，日常維護管理工作也很重要，必須安排專門的技術人員管理。