《水利与建筑工程学报》减压阀的分类及原理

减压阀是自来水系统的重要组成部份，对降低压力减小损失发挥着重要作用，本文主要剖析了减压阀的工作原理，以及减压阀在供给水系统中的应用和疗效。《水利与建筑安装工程学报》是由教育部总监，北方农林科技学院承办，国外外公开发行的学术性科技刊物(双周刊)。

减压阀是自来水系统的重要组成部份，对降低压力降低损失发挥着重要作用，本文主要剖析了减压阀的工作原理，以及减压阀在供给水系统中的应用和疗效。

《水利与建筑安装工程学报》是由教育部总监，北方农林科技学院承办，国外外公开发行的学术性科技刊物(双周刊)。本刊复刊于1991年，原刊名《防渗技术》(内部发行)，1995年公开发行(月刊)，2003年改名为《水利与建筑安装工程学报》，2010年由月刊变更为双周刊。

探讨减压阀的分类及原理，剖析减压阀的特点。结合自来水载荷，明晰采用原则和管路设计要领，并强调安装及维护要求。

减压阀是一种减少给水管线中水压的球阀，其原理是通过水压的变化或提高局部水头损失以达到减压的目的。详细动作程序是通过启闭件的节流将进口压力稳定至某一个还要的出口压力，并能在进口压力及流量变化时运用介质原本能量保持出口压力基本不变。

给水系统设计中常用的减压孔板只好减动压，不能减静压;而给水减压阀既可以减动压，也可以减静压。给水减压阀可以简化给水系统，避免系统超压，防止水击，保护用水设备，节省用水。现在，给水减压阀已广泛应适于各种分区给水系统中，尤其适用于超高层建筑的生活及消防给水系统中。

1.给水减压阀的分类及原理

根据结构方式分类，给水减压阀分为比列式、可调式两类，结构示意拜见图1。

比列式的出口压力与进口压力是根据固定比列减压的，常见减压比分别为2:1、3:1、4:1、5:1。比列式结构简略，阀门只有一个活动部件活塞，活塞在挪用口的前后面积不同。随着流量的变化，侵吞口形成的阻力损失随着进口、出口的压力差变化，侵吞口的空隙也变化，保持进口、出口的压力根据固定比列。当没有流量时，阀门的挪用口完全关掉实现减静压。

比列式的减压疗效好，无需人工调节，阀门容积小，易于加工制做，售价低廉，安装、维护简便，使用寿命长，但出口压力不能调节。

可调式的出口压力可以根据还要进行调节，通过提高局部水头损失以达到减压的目的。进水通过侵吞口，增加的压力作为反馈讯号引到橡胶阀座下边，运用阀座与弹簧的力平衡关系，通过联动衬套使阀瓣保持在一定的开启高度，得到相应的阻力系数，使出水压力达到设定值。当达到关掉截留口的设定值时，实现减静压。调节弹簧的平衡力可以灵活地调节出口压力。

可调式的出口压力相对稳定，动作反应灵敏，使用灵活，结构复杂，阀门容积大，价钱较高。使用一段时间后，当出口压力出现偏斜时，可以调节后继续使用。阀门内弹簧和隔膜在使用一定期限后，会出现弹性疲劳和老化现象，需及时调整或更换。

根据控制模式分类，给水减压阀分为直接作用式、先导式两类。

直接作用式是运用出口压力变化直接控制阀瓣运动。

先导式由主阀和先导阀组成，出口压力的变化通过先导阀控制主阀动作，并可使出口压力稳定，又称减压稳压阀。

2.应用给水减压阀的特点

(1)简化系统。

在各种分区给水系统中，尤其是超高层建筑的生活及消防给水系统中，因为材料、用水设备对水压的要求，需进行分区供热。应用给水减压阀，系统可以节约分区电机，取消中转或减压水箱(池)。

(2)避免系统超压，防止生活给水的二次污染。

应用给水减压阀，可以避免系统超压，防止水击，保护用水设备，节省用水。在生活给水系统中，给水减压阀可以防止生活给水的二次污染。

(3)解决自来水矛盾。

应用给水减压阀，可以解决相邻分区边界的自来水矛盾。在消防给水系统中，给水减压阀可以避免消防用水设备的超压，保证系统正常工作。

(4)节省投资。

因为节约分区电机及水厂面积，取消中转或减压水箱(池)，因而节省投资。

3.给水减压阀的采用

比列式的出口压力与进口压力是根据固定比列减压的，可调式的出口压力可以根据还要进行调节，应按照给水系统的要求，并考虑给水减压阀的正常减压范围，正确地采用。

图2表示给水减压阀当进口压力P1一定时，出口压力P2随着流量变化的载荷曲线。

对于比列式，其中有一段流量(ΔQ)，其压力相对稳定，所以流量在这段ΔQ内变化，能满足出口压力P2相对固定的要求。比列式结构简略，阀门容积小，适用于孔径较大的系统。在消防给水系统中，其压力一般是通过比列设定的，宜采用比列式。

对于可调式，流量Q的变化遭到减振的影响，出口压力P2随着流量Q相应变化。随着公称外径的减小，可调式因为其结构的成因引起售价降低这些。可调式适用于流量较小、水压要求精确的系统。在生活或生产给水系统中，因为流量变化较大，压力要求还有波动，宜采用可调式，并现场调定减压值。采用时，应根据产品样本可调式减压阀组，查出各类公称外径的出口压力调节范围，小公称外径相对在低压范围内调整，大公称半径相对在中压范围内调整。

给水减压阀的公称外径，应根据设计秒流量或流量——水头损失曲线选取，流量超出一定限值会形成噪音。噪音的形成与水流速率和阀门结构有关。因为压差较大，阀瓣开启度较小，期间的水流速率巨大是形成噪音的主要成因。

3.1比列式给水减压阀采用原则

(1)阀前压力与阀后压力根据固定比列减压，但是阀后压力无需调节;

(2)根据设计秒流量选取公称外径，但是设计秒流量应在流量——压力特征曲线的有效段内;

(3)给水减压阀的压力等级应低于预定的阀前压力;

(4)相应于设计流量的阀后压力应满足最不利点用水的水压要求;

(5)减压比不宜小于3:1，当选用减压比小于3：1时，应避免气蚀区。

3.2可调式给水减压阀采用原则

(1)阀后压力可调节，或阀后压力要求相对稳定;

(2)根据流量——水头损失曲线选取公称外径;

(3)给水减压阀的压力等级应低于预定的阀前压力;

(4)压力等级1.0MPa的给水减压阀的阀后压力不应小于0.8MPa，阀后最低压力不应大于0.05MPa;

(5)阀前最低压力应小于阀后动压0.2MPa;

(6)在生活给水系统中，阀前与阀后的最大压差不宜小于0.4MPa，要求环境安静的场所不应小于0.3MPa，当最大压差少于规定值时可调式减压阀组，宜串联设置;

(7)给水减压阀的公称外径大于或等于50mm时，宜采用直接作用式;公称外径小于50mm时，宜采用先导式。

4.给水减压阀的材质

给水减压阀阀门常年与水接触，若材质为不锈钢或不锈钢，常年使用有显著的烧蚀和锈斑。因此，材质应耐磨蚀，一般为白铜或镀锌。

5.给水减压阀的管路设计

(1)自来水保证率要求高，停电会导致重大经济损失的给水管线上，宜并联设置2个给水减压阀，1用1备工作，并且不得设置旁通管。

在设计中为保证系统常年、可靠的工作，宜选用成组并联的设置，拜见图3。平常1组工作，另外1组备用。2组分别交替工作，他们同时发生故障的机率很小，可以不予考虑。对于单个给水减压阀一次减压不够时，可以将2个串联作为1组使用，但应当通过估算。不得设置旁通管，若采用旁通赶超，则否定了减压的意义，导致系统超压，破坏用水设备。

(2)在系统设计中，尽量不设置串联减压。一方面串联减压的自来水靠谱性差，其中一级发生故障就将影响整个系统;另一方面，在系统的估算中，下一区的起点水压是由上一区的出水水压、水头损失、高差决定的，他们互相影响。在估算中应给予分别对待，以满足各区的水压要求。因此，系统中的给水减压阀是不能无限地串联的。

若确实难以防止串联，2个串联的给水减压阀之间设置3倍公称外径宽度的连结管箍。若比列式和可调式串联，则沿水流方向，比列式在前，可调式在后。

(3)比列式宜平行安装。可调式宜水平安装，以尽量降低重力作用对调节精度的影响。

(4)为延长给水减压阀的使用期限，避免小流量时的水压波动，其公称外径宜比所在管段的孔径小二至三号。那样，也可以节省投资。

(5)给水减压阀前、后均设置截断球阀，适于并联交替工作的切换或检修;需拆装阀门才可检修的给水减压阀，设置管线伸缩器。

(6)给水减压阀前应设置管线过滤器，滤网选用14～18目/cm2的铝制丝网或铁丝网。

(7)给水减压阀节点处的前、后管段均设置压力表，适于观察其工作情况和滤网的堵塞程度。

6.给水减压阀的安装及维护

(1)安装时应当使阀门水流方向与管段水流方向一致，不得反装。

(2)安装位置应考虑观察、调试、维护和检修的便捷。暗装在阀体井或管线井中，应在其相应位置设置检修口。

(3)比列式应当使平衡孔显露在大气中，不致堵塞。若暗装，需为其提供必要的保护条件。

(4)给水减压阀会因杂质堵塞而造成动作失灵，出现水流不畅、超压、卡芯现象。因而，在安装施工时应强化施工品质管理，要求冲洗管段直到满足清洁标准后方可进行给水减压阀和管线过滤器的安装。

(5)每年宜进行3～4次的检测及擦洗。通过给水减压阀节点处的前、后管段的压力表读数以了解其工作情况，剖析有无堵塞，及时擦洗管线过滤器滤网上的杂质。有些可调式给水减压阀，其主阀和先导阀自身配置了过滤器，同样须要定期检测及擦洗。

(6)在使用一定期限后，需及时调整或更换易损件，如比列式的O型密封圈，可调式的弹簧和隔膜。对于比列式，当平衡孔出现渗漏时，很或许是O型密封圈磨蚀。

7.结束语

了解给水减压阀的分类及原理，依据给水系统的要求，结合自来水载荷，正确地采用给水减压阀，敷设设计合理，并妥善地进行安装和维护，则除了才能保证应用给水减压阀的给水系统安全靠谱地工作，延长给水减压阀的使用期限，但是节省投资，增加煤耗。

参考文献：

(1)中华人民共和国国家标准：《建筑给水排水设计规范》(-2003)(2009年版)，美国计划出版社，2010;

(2)中华人民共和国国家标准：《高层民用建筑设计防火规范》(-95)(2005年版)，美国计划出版社，2005;

(3)中华人民共和国国家标准：《建筑给水减压阀应用设计规范》(CECS：109-2000)，美国安装工程建设标准化商会，2000;

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