比例式減壓閥在山區(qū)農(nóng)村供水中的有效應(yīng)用

王旭峰

(張家川縣農(nóng)村供水工程管理站，甘肅 張家川 741500)

張家川回族自治縣位于甘肅省東南部的天水市東北部，地處六盤山地槽與隴西黃土高原的過渡地帶，縣域面積分屬土石山林區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)，具有梁、峁、坡、溝相間地貌特征，境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，海拔最高2659m，最低1486m，相對(duì)高差1173m，人均水資源量不足500m3，屬極度缺水地區(qū)。飲水難、飲水不安全在極大程度上限制和制約了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面發(fā)展。為了從根本上上解決山區(qū)農(nóng)民群眾飲水難和飲水不穩(wěn)定的問題，經(jīng)過10多年不懈的努力，按照自然地貌特點(diǎn)和水資源的分布特征，堅(jiān)持“以水源定規(guī)模，按地勢(shì)建工程，規(guī)劃一次到位，分年組織實(shí)施”的建設(shè)思路，以東峽、石峽兩座水庫(kù)和馬鹿河為3處水源，建成了6大跨鄉(xiāng)鎮(zhèn)、跨流域的集中供水工程，其工程規(guī)模在均千噸萬(wàn)人以上，全縣實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村自來(lái)水全覆蓋。自來(lái)水入戶率達(dá)到98%。由于工程建設(shè)和運(yùn)行管理責(zé)任體系健全落實(shí)，供水保證率連續(xù)多年穩(wěn)定在95%以上，成為全省乃至全國(guó)農(nóng)村飲水安全工作的先進(jìn)典型。但也曾經(jīng)走過水費(fèi)回收率低、工程管理效率不高的曲折之路，其根本原因是供水保證率得不到有效穩(wěn)定的提高，挫傷了管理者和農(nóng)民群眾的積極性。通過不斷探索和實(shí)踐，在強(qiáng)化運(yùn)行管理各項(xiàng)舉措的同時(shí)，有效采用和改進(jìn)適宜于山區(qū)農(nóng)村供水的先進(jìn)產(chǎn)品，不但節(jié)約了建設(shè)資金，而且降低了運(yùn)行成本，相應(yīng)提高了管理效率。

1 山區(qū)農(nóng)村供水的特點(diǎn)

農(nóng)村供水工程由水源通過潛水泵輸送至水廠，經(jīng)過水處理后存儲(chǔ)于清水池，再經(jīng)泵站揚(yáng)水至高位蓄水池，通過高位蓄水池配水干支管供水到戶，配水管線長(zhǎng)，輸水落差大，是利用地形落差進(jìn)行重力輸水的管道工程。

山區(qū)農(nóng)村供水，其主要特點(diǎn)是地形地貌特征多樣復(fù)雜，同一人口集中區(qū)域，海拔高度相差較大；同一行政村或自然村莊相對(duì)高差明顯不同，相對(duì)高差最大600m，最小90m；在距離上，同一供水管網(wǎng)與高位蓄水池的距離最大達(dá)到35km；主干管網(wǎng)和村級(jí)管網(wǎng)隨供水覆蓋區(qū)域地形地貌和距離的不同供水壓力相應(yīng)不同，當(dāng)水壓較小時(shí)，流量不能同時(shí)滿足用水需求，當(dāng)水壓較大時(shí)，不同時(shí)段和區(qū)域會(huì)出現(xiàn)爆管等各類安全故障。為滿足壓力要求，早期建成的工程，采用調(diào)蓄池和活塞式減壓閥相互結(jié)合的減壓方式供水，調(diào)蓄池由于工作頻率較高，自動(dòng)控制浮球閥會(huì)時(shí)常失靈，不同程度地出現(xiàn)調(diào)蓄池水溢沖毀農(nóng)田和道路的現(xiàn)象，加大了維修難度，供水時(shí)續(xù)時(shí)斷?；钊綔p壓閥因控制流量而作用有壓力，也就是水在動(dòng)態(tài)狀況下有減壓作用，當(dāng)夜間停止用水，在靜態(tài)時(shí)進(jìn)水與出水壓力相等，沒有減壓效果，根據(jù)不同的用水量需經(jīng)常人工調(diào)節(jié)，相應(yīng)增加了管理難度和工作量，出現(xiàn)村級(jí)與戶用管道在夜間發(fā)生爆管現(xiàn)象。從山區(qū)農(nóng)村供水現(xiàn)實(shí)需要出發(fā)，提高供水保障要同時(shí)滿足流量和壓力兩個(gè)基本條件。

2 比例式減壓閥概述

比例式減壓閥有效彌補(bǔ)了減壓調(diào)蓄池和活塞式減壓閥兩者的不足，具有減靜壓及動(dòng)壓的功能和作用。通過在張家川縣農(nóng)村供水工程中的應(yīng)用，為提高供水保障率發(fā)揮了非常顯著的作用，適用于不同海拔和距離差異的農(nóng)村供水，還可直接取代農(nóng)村供水的減壓調(diào)蓄池，節(jié)約建造調(diào)蓄池的費(fèi)用。

2.1 比例式減壓閥工作原理

比例式減壓閥主要由閥體、進(jìn)口與出口壓蓋、活塞、O形圈和密封墊等組成，減壓比有2 ∶1、3 ∶1、4 ∶1、5 ∶1、3 ∶2、4 ∶3、5 ∶2幾種，亦可根據(jù)要求設(shè)計(jì)特殊比，閥體材料采用全銅或不銹鋼，適用于生活用水，不怕結(jié)垢和銹蝕，也不會(huì)對(duì)水質(zhì)造成影響，適用于生活用水。

比例式減壓閥主要是運(yùn)用液壓原理使閥后與閥前壓力呈一定的比例關(guān)系，其重要部件活塞，在閥體內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，后端受水面積是前端受水面積的整倍數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)閥后管網(wǎng)沒有用水時(shí)，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，形成閥前與閥后壓力比成定值；當(dāng)閥后管網(wǎng)正常用水時(shí)，閥前就會(huì)產(chǎn)生壓力，因閥前壓力大于閥后壓力，在進(jìn)口壓力的作用下，水流介質(zhì)通過，由于活塞兩端截面積不同而造成的壓力差改變了閥后的壓力，正常供水管路有壓力情況下，活塞兩端的面積比構(gòu)成了閥前與閥后的壓力比，在實(shí)測(cè)閥前壓力數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，閥后靜壓及動(dòng)壓可按比例減至管路或設(shè)施能夠承受的壓力值。

2.2 比例式減壓閥的作用

比例式減壓閥能夠使管道中介質(zhì)出口壓力低于進(jìn)口壓力，并保持出口壓力近似于恒定的壓力控制閥，利用閥內(nèi)浮動(dòng)活塞兩端不同的截面積壓力差，從而改變進(jìn)水與出水的壓力，使管網(wǎng)不突破壓力限制，達(dá)到安全、穩(wěn)定、正常供水的目的。

2.3 比例式減壓閥性能特點(diǎn)

運(yùn)用水壓原理控制和調(diào)節(jié)壓力，構(gòu)造簡(jiǎn)單；能達(dá)到理想的減壓比例和流量；動(dòng)態(tài)、靜態(tài)都有減壓作用；閥門工作狀態(tài)時(shí)無(wú)噪聲和振動(dòng)，消減水錘，保護(hù)管網(wǎng)；不受安裝角度限制；重量輕、閥門體積小、使用壽命長(zhǎng)；具有固定減壓比，減壓值不需人工調(diào)整；野外安裝非專業(yè)人員不能隨意操作，具有安全保障。

3 比例式減壓閥的應(yīng)用及效果分析

3.1 比例式減壓閥安裝

減壓閥設(shè)置的條件：一般在需要減壓的位置配備減壓閥專用井，減壓閥必須在水平管路上直立安裝，嚴(yán)禁裝反，安裝注意管路介質(zhì)的流向與閥體箭頭所示方向一致。

安裝之前必須清洗清理管道系統(tǒng)，防止焊渣或其他臟物留存或進(jìn)入閥內(nèi)，影響閥門正常工作。減壓閥前應(yīng)安裝過濾器，以便于維修停水和防止雜質(zhì)進(jìn)入閥體。安裝減壓閥前后應(yīng)安裝一段直管，閥前閥后直管長(zhǎng)度視安裝環(huán)境不少于20cm。減壓閥進(jìn)口還要安裝閘閥，應(yīng)保持一定距離，操作時(shí)緩慢開啟，不能因?yàn)閴毫Ψ忍?，造成減壓閥減壓功能失常，縮短其使用壽命。

減壓閥上方不宜放置重物，盡可能避免劇烈扭轉(zhuǎn)和震動(dòng)減壓閥，把故障發(fā)生的可能降至最低。 為便于維修維護(hù)減壓閥，在減壓閥上下均預(yù)留足夠的操作空間。

3.2 比例式減壓閥使用效果分析

比例式減壓閥一般口徑選用與管道的公稱通徑相同，不采取放大或縮小口徑的方法。比例式減壓閥進(jìn)口壓力與出口壓力形成相對(duì)固定的比例關(guān)系，一個(gè)比例式減壓閥只能確定一種減壓比，比如2 ∶1或3 ∶1等，其出口壓力應(yīng)當(dāng)符合以下要求：當(dāng)減壓比為4 ∶1時(shí)，出口壓力應(yīng)當(dāng)大于0.13MPa，為3 ∶1時(shí)應(yīng)大于0.15MPa，為2.5 ∶1時(shí)應(yīng)大于0.18MPa，為2 ∶1時(shí)應(yīng)大于0.2MPa。張家川縣農(nóng)村供水配水管網(wǎng)壓力不大于1.6MPa，實(shí)際使用中，主干管網(wǎng)在管道用壓力表實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)，當(dāng)壓力大于1.6MPa時(shí)，一般配置2 ∶1減壓閥分區(qū)分段減壓，使主干管道壓力控制在1.6MPa之內(nèi)，管道安全系數(shù)有保障。村級(jí)與入戶管網(wǎng)出口壓力一般控制在0.3～0.8MPa之間，按實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)分層分區(qū)減壓，一般安裝3 ∶1減壓閥，確保到戶水壓在管道和水龍頭承受的范圍內(nèi)。主干管網(wǎng)通常配置安裝2 ∶1或2.5 ∶1的減壓閥，村級(jí)管網(wǎng)多用3 ∶1或2 ∶1的減壓閥，倒虹吸等壓力較大的區(qū)段適用于4 ∶1的減壓閥，壓力控制穩(wěn)定。實(shí)踐證明，比例式減壓閥動(dòng)靜減壓效果明顯，既能保證壓力要求，又同時(shí)滿足流量需要，經(jīng)濟(jì)耐用，使用效率高，從而確保供水運(yùn)行平穩(wěn)，本工程自2011年使用以來(lái)，10年間沒有發(fā)生因水壓不穩(wěn)定造成爆管或供水流量不足的問題。

4 比例式減壓閥維修保養(yǎng)

比例式減壓閥不能隨便拆卸，否則可能影響減壓閥的正常使用效果。由于農(nóng)村人口流動(dòng)量大，如存在閥后用戶長(zhǎng)期不使用水的狀況，由于平時(shí)管網(wǎng)內(nèi)水體處于靜止?fàn)顟B(tài)，管網(wǎng)污垢雜質(zhì)沉積在閥前過濾器，閥后用戶用水時(shí)要及時(shí)清理過濾器，避免雜質(zhì)進(jìn)入減壓閥，影響減壓閥使用效果。日常工作中，加強(qiáng)減壓閥的管理巡視，注意觀察減壓閥本身的工作狀態(tài)，閥前與閥后經(jīng)測(cè)試壓力數(shù)值接近，表明減壓閥本身存在故障，如出現(xiàn)閥體滴漏不止，表明O形密封圈已經(jīng)磨損，需要更換密封件。

比例式減壓閥要定期清理閥前過濾器，一般每半年進(jìn)行一次例行維修保養(yǎng)，以防砂石或雜物進(jìn)入閥內(nèi)。連續(xù)穩(wěn)定供水時(shí)，減壓閥一般正常工作，發(fā)生故障的概率極低，當(dāng)反復(fù)出現(xiàn)供水中斷或連續(xù)停水3天以上時(shí)，極易造成減壓閥功能失常，維修時(shí)卸下減壓閥并打開閥體，清除銹蝕，更換O形圈和密封墊；修理拆裝減壓元件時(shí)，要謹(jǐn)慎小心，不要用金屬棒或堅(jiān)硬的工具硬撬閥的活動(dòng)部位，使用木榔頭和木柄敲擊震動(dòng)，慢慢拆卸閥內(nèi)部件；修理完畢后，重新安裝時(shí)，一定要和閥門上的流向指示保持一致。維修通水后若減壓效能下降，應(yīng)交回供應(yīng)商進(jìn)行檢修或由供貨方技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)維修。

5 結(jié) 語(yǔ)

山區(qū)農(nóng)村供水區(qū)域地勢(shì)變化大，配水管道和村級(jí)管網(wǎng)相應(yīng)起伏變化較大，比例式減壓閥的有效應(yīng)用從根本上解決了農(nóng)村供水高壓差比的問題，延長(zhǎng)了管道使用壽命，具有有效性和穩(wěn)定性，在農(nóng)村供水中發(fā)揮了不可替代的作用，值得山區(qū)和丘陵地區(qū)農(nóng)村供水推廣應(yīng)用。