城北四鎮(zhèn)農(nóng)村供水管網(wǎng)減壓方案比選及減壓閥設(shè)計

徐國軍

(新疆省昌吉回族自治州昌吉市農(nóng)村集中供水中心，新疆 昌吉 831100)

0 引言

供水管道壓力關(guān)系到供水流量和管道穩(wěn)定情況，若壓力過小會導(dǎo)致供水量達(dá)不到設(shè)計要求，若壓力過大則會造成管道薄弱環(huán)節(jié)易發(fā)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(wǎng)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(zhèn)農(nóng)村飲水鞏固提升工程，總體供水規(guī)模為11 973.69 m3/d。工程建設(shè)內(nèi)容有：水廠處連接蓄水池及華電管網(wǎng)214 m，鋪設(shè)供水管網(wǎng)433.00 km(其中：配水管網(wǎng)221.92 km，村級管網(wǎng)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(fā)現(xiàn)管道靜壓過大，主管網(wǎng)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(xiàn)象時有發(fā)生，減壓設(shè)施的設(shè)置主要是減靜壓。

2 減壓方案比選分析

根據(jù)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(wěn)壓閥方案，方案二為減壓池方案。兩個方案的優(yōu)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(qū)供水對象為農(nóng)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(fù)擔(dān)重，運行費用高，安防任務(wù)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(qū)南北向高差較大，但東西向高差小，通過計算項目區(qū)設(shè)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(shè)計

3.1 減壓閥構(gòu)造及控制原理分析

減壓穩(wěn)壓閥安裝于送配水管網(wǎng)中，用以保護主閥下游安全供水壓力。減壓穩(wěn)壓閥主閥出口壓力可任意設(shè)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(gòu)造分析

經(jīng)過對市場主流產(chǎn)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(jié)構(gòu)材質(zhì)、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(zhì)表

圖1 球型水力垂直型減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2 減壓穩(wěn)壓閥操作原理

減壓穩(wěn)壓閥主要組成：控制主閥MV、減壓失效先導(dǎo)閥和減壓先導(dǎo)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(dǎo)閥PV1(泄壓先導(dǎo)閥500P)開啟，閥門實現(xiàn)減壓閥的能能，閥門出口壓力根據(jù)需要調(diào)節(jié)減壓先導(dǎo)閥設(shè)定值。②當(dāng)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(dǎo)閥PV1關(guān)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(shè)定水頭。③通過減壓穩(wěn)壓閥的設(shè)定閥門出口壓力可以根據(jù)需要進行設(shè)定，一旦減壓失效先導(dǎo)閥和減壓先導(dǎo)閥設(shè)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(nèi)它不隨進口壓力或進口流量的變化而變化。

圖2 減壓穩(wěn)壓閥工作結(jié)構(gòu)簡圖

3.2 減壓閥安裝位置設(shè)計

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

表3 佃壩鎮(zhèn)管網(wǎng)復(fù)核計算表(部分)

表3 各城鎮(zhèn)具體減壓閥安裝位置(部分)表

3.3 減壓閥井設(shè)計

①減壓穩(wěn)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(nèi)，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(xiàn)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(yù)制混凝土砌塊砌筑閥井，閥井內(nèi)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(yù)制鋼筋混凝土蓋板。

3.4 減壓前后復(fù)核計算

佃壩鎮(zhèn)部分管網(wǎng)復(fù)核計算詳細(xì)數(shù)據(jù)，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(xiāng)鎮(zhèn)減壓效果也達(dá)到了100%滿足設(shè)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(dāng)調(diào)節(jié)門用，以免引起沖刷磨損造成閥門不嚴(yán)密。②運行中閥門應(yīng)緩慢、逐步開閉，需要控制安全開啟及關(guān)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(yīng)立即配齊，不可用活絡(luò)板手代替，以免損壞閥桿四方。操作時，如發(fā)現(xiàn)操作過于費勁，應(yīng)分析原因，若填料太緊，可適當(dāng)放松，若閥桿歪斜，應(yīng)立即修理。④不經(jīng)常啟閉的閥門，也要定期轉(zhuǎn)動手輪，對閥桿螺紋添加潤滑劑，以防咬住。要經(jīng)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(jīng)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(jié)語

在供水管道上安裝減壓穩(wěn)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(zhèn)農(nóng)村供水管網(wǎng)通過安裝減壓穩(wěn)定閥，順利解決了入戶管爆管問題，取得了很好的應(yīng)用效果。但是減壓穩(wěn)定閥屬于精密機械設(shè)備，日常維護管理工作也很重要，必須安排專門的技術(shù)人員管理。