比例式减压阀在山区农村供水中的有效应用

王旭峰

(张家川县农村供水工程管理站，甘肃 张家川 741500)

张家川回族自治县位于甘肃省东南部的天水市东北部，地处六盘山地槽与陇西黄土高原的过渡地带，县域面积分属土石山林区和黄土丘陵沟壑区，具有梁、峁、坡、沟相间地貌特征，境内山峦起伏，沟壑纵横，海拔最高2659m，最低1486m，相对高差1173m，人均水资源量不足500m3，属极度缺水地区。饮水难、饮水不安全在极大程度上限制和制约了农村经济社会的全面发展。为了从根本上上解决山区农民群众饮水难和饮水不稳定的问题，经过10多年不懈的努力，按照自然地貌特点和水资源的分布特征，坚持“以水源定规模，按地势建工程，规划一次到位，分年组织实施”的建设思路，以东峡、石峡两座水库和马鹿河为3处水源，建成了6大跨乡镇、跨流域的集中供水工程，其工程规模在均千吨万人以上，全县实现了农村自来水全覆盖。自来水入户率达到98%。由于工程建设和运行管理责任体系健全落实，供水保证率连续多年稳定在95%以上，成为全省乃至全国农村饮水安全工作的先进典型。但也曾经走过水费回收率低、工程管理效率不高的曲折之路，其根本原因是供水保证率得不到有效稳定的提高，挫伤了管理者和农民群众的积极性。通过不断探索和实践，在强化运行管理各项举措的同时，有效采用和改进适宜于山区农村供水的先进产品，不但节约了建设资金，而且降低了运行成本，相应提高了管理效率。

1 山区农村供水的特点

农村供水工程由水源通过潜水泵输送至水厂，经过水处理后存储于清水池，再经泵站扬水至高位蓄水池，通过高位蓄水池配水干支管供水到户，配水管线长，输水落差大，是利用地形落差进行重力输水的管道工程。

山区农村供水，其主要特点是地形地貌特征多样复杂，同一人口集中区域，海拔高度相差较大；同一行政村或自然村庄相对高差明显不同，相对高差最大600m，最小90m；在距离上，同一供水管网与高位蓄水池的距离最大达到35km；主干管网和村级管网随供水覆盖区域地形地貌和距离的不同供水压力相应不同，当水压较小时，流量不能同时满足用水需求，当水压较大时，不同时段和区域会出现爆管等各类安全故障。为满足压力要求，早期建成的工程，采用调蓄池和活塞式减压阀相互结合的减压方式供水，调蓄池由于工作频率较高，自动控制浮球阀会时常失灵，不同程度地出现调蓄池水溢冲毁农田和道路的现象，加大了维修难度，供水时续时断。活塞式减压阀因控制流量而作用有压力，也就是水在动态状况下有减压作用，当夜间停止用水，在静态时进水与出水压力相等，没有减压效果，根据不同的用水量需经常人工调节，相应增加了管理难度和工作量，出现村级与户用管道在夜间发生爆管现象。从山区农村供水现实需要出发，提高供水保障要同时满足流量和压力两个基本条件。

2 比例式减压阀概述

比例式减压阀有效弥补了减压调蓄池和活塞式减压阀两者的不足，具有减静压及动压的功能和作用。通过在张家川县农村供水工程中的应用，为提高供水保障率发挥了非常显著的作用，适用于不同海拔和距离差异的农村供水，还可直接取代农村供水的减压调蓄池，节约建造调蓄池的费用。

2.1 比例式减压阀工作原理

比例式减压阀主要由阀体、进口与出口压盖、活塞、O形圈和密封垫等组成，减压比有2 ∶1、3 ∶1、4 ∶1、5 ∶1、3 ∶2、4 ∶3、5 ∶2几种，亦可根据要求设计特殊比，阀体材料采用全铜或不锈钢，适用于生活用水，不怕结垢和锈蚀，也不会对水质造成影响，适用于生活用水。

比例式减压阀主要是运用液压原理使阀后与阀前压力呈一定的比例关系，其重要部件活塞，在阀体内做直线运动，后端受水面积是前端受水面积的整倍数，当出现阀后管网没有用水时，阀门处于关闭状态，形成阀前与阀后压力比成定值；当阀后管网正常用水时，阀前就会产生压力，因阀前压力大于阀后压力，在进口压力的作用下，水流介质通过，由于活塞两端截面积不同而造成的压力差改变了阀后的压力，正常供水管路有压力情况下，活塞两端的面积比构成了阀前与阀后的压力比，在实测阀前压力数据的基础上，阀后静压及动压可按比例减至管路或设施能够承受的压力值。

2.2 比例式减压阀的作用

比例式减压阀能够使管道中介质出口压力低于进口压力，并保持出口压力近似于恒定的压力控制阀，利用阀内浮动活塞两端不同的截面积压力差，从而改变进水与出水的压力，使管网不突破压力限制，达到安全、稳定、正常供水的目的。

2.3 比例式减压阀性能特点

运用水压原理控制和调节压力，构造简单；能达到理想的减压比例和流量；动态、静态都有减压作用；阀门工作状态时无噪声和振动，消减水锤，保护管网；不受安装角度限制；重量轻、阀门体积小、使用寿命长；具有固定减压比，减压值不需人工调整；野外安装非专业人员不能随意操作，具有安全保障。

3 比例式减压阀的应用及效果分析

3.1 比例式减压阀安装

减压阀设置的条件：一般在需要减压的位置配备减压阀专用井，减压阀必须在水平管路上直立安装，严禁装反，安装注意管路介质的流向与阀体箭头所示方向一致。

安装之前必须清洗清理管道系统，防止焊渣或其他脏物留存或进入阀内，影响阀门正常工作。减压阀前应安装过滤器，以便于维修停水和防止杂质进入阀体。安装减压阀前后应安装一段直管，阀前阀后直管长度视安装环境不少于20cm。减压阀进口还要安装闸阀，应保持一定距离，操作时缓慢开启，不能因为压力幅度太大，造成减压阀减压功能失常，缩短其使用寿命。

减压阀上方不宜放置重物，尽可能避免剧烈扭转和震动减压阀，把故障发生的可能降至最低。 为便于维修维护减压阀，在减压阀上下均预留足够的操作空间。

3.2 比例式减压阀使用效果分析

比例式减压阀一般口径选用与管道的公称通径相同，不采取放大或缩小口径的方法。比例式减压阀进口压力与出口压力形成相对固定的比例关系，一个比例式减压阀只能确定一种减压比，比如2 ∶1或3 ∶1等，其出口压力应当符合以下要求：当减压比为4 ∶1时，出口压力应当大于0.13MPa，为3 ∶1时应大于0.15MPa，为2.5 ∶1时应大于0.18MPa，为2 ∶1时应大于0.2MPa。张家川县农村供水配水管网压力不大于1.6MPa，实际使用中，主干管网在管道用压力表实测压力数据，当压力大于1.6MPa时，一般配置2 ∶1减压阀分区分段减压，使主干管道压力控制在1.6MPa之内，管道安全系数有保障。村级与入户管网出口压力一般控制在0.3～0.8MPa之间，按实测压力数据分层分区减压，一般安装3 ∶1减压阀，确保到户水压在管道和水龙头承受的范围内。主干管网通常配置安装2 ∶1或2.5 ∶1的减压阀，村级管网多用3 ∶1或2 ∶1的减压阀，倒虹吸等压力较大的区段适用于4 ∶1的减压阀，压力控制稳定。实践证明，比例式减压阀动静减压效果明显，既能保证压力要求，又同时满足流量需要，经济耐用，使用效率高，从而确保供水运行平稳，本工程自2011年使用以来，10年间没有发生因水压不稳定造成爆管或供水流量不足的问题。

4 比例式减压阀维修保养

比例式减压阀不能随便拆卸，否则可能影响减压阀的正常使用效果。由于农村人口流动量大，如存在阀后用户长期不使用水的状况，由于平时管网内水体处于静止状态，管网污垢杂质沉积在阀前过滤器，阀后用户用水时要及时清理过滤器，避免杂质进入减压阀，影响减压阀使用效果。日常工作中，加强减压阀的管理巡视，注意观察减压阀本身的工作状态，阀前与阀后经测试压力数值接近，表明减压阀本身存在故障，如出现阀体滴漏不止，表明O形密封圈已经磨损，需要更换密封件。

比例式减压阀要定期清理阀前过滤器，一般每半年进行一次例行维修保养，以防砂石或杂物进入阀内。连续稳定供水时，减压阀一般正常工作，发生故障的概率极低，当反复出现供水中断或连续停水3天以上时，极易造成减压阀功能失常，维修时卸下减压阀并打开阀体，清除锈蚀，更换O形圈和密封垫；修理拆装减压元件时，要谨慎小心，不要用金属棒或坚硬的工具硬撬阀的活动部位，使用木榔头和木柄敲击震动，慢慢拆卸阀内部件；修理完毕后，重新安装时，一定要和阀门上的流向指示保持一致。维修通水后若减压效能下降，应交回供应商进行检修或由供货方技术人员现场指导维修。

5 结 语

山区农村供水区域地势变化大，配水管道和村级管网相应起伏变化较大，比例式减压阀的有效应用从根本上解决了农村供水高压差比的问题，延长了管道使用寿命，具有有效性和稳定性，在农村供水中发挥了不可替代的作用，值得山区和丘陵地区农村供水推广应用。