如果將城市視為"生命體"，其供水管網正是維系運行的"生命線"——泵站如"心臟"，管道如"血管"，吸排氣系統則承擔"呼吸"功能。管網壓力過高如同"高血壓"，爆管事故則堪比"腦溢血"般的致命風險。因此，管好管網壓力，就是守護供水系統的"血壓"與"呼吸"。

在2025管網優化沙龍上，株洲南方閥門股份有限公司總工程師徐秋紅以"供水管網穩態和瞬態壓力管理及余壓回收利用"為題，重點分享四大核心技術的產品創新應用，以"安全+能效"為核心，為供水管網優化提供一體化落地解決方案。

株洲南方閥門股份有限公司總工程師徐秋紅

01. 水錘監測系統與自適應防護閥門，實現爆管"事前預防"

水錘在管道中傳播速度極快，特別是在基礎管道中可達1000米/秒，屬于毫秒級事件。為捕捉這些突發事故，需要為管網安裝"黑匣子"——水錘監測系統。該系統通過高頻監測和AI分析，實現連續性數據采集，能夠精準識別和預警水錘風險。

GB/T 45413-2025《供水管網水錘監測系統通用技術要求》為該系統建設提供了標準依據。系統依托泵站和閥門井，設備與監測相結合，不破壞主管道，實現了從"事后處置"到"事前預防"的轉變。

風險分級與溯源分析

系統可實時呈現監測站點數、設備數、實時告警數、最大壓力、最大流量等關鍵指標，還能統計泵閥動作、爆管、漏損、空氣閥故障等情況，讓管網運行狀態一目了然。2019-2025年期間，南方閥門已在全國建立701個水錘監測點位，累計產生200多條高風險提示，托管水錘監測數據量超過10萬條，完成30多項操作建議優化。

自適應水錘防護閥門技術

傳統止回閥、空氣閥如同管道流體的剎車裝置，但傳統機電液閥門存在固定啟閉規律的局限性。多功能水泵控制閥、防水錘空氣閥技術突破在于無液控、無電控，自適應水錘防護，能應對臺風雷電、電纜和變壓器電氣故障、電網停電等突發工況，不再需要人工干預，最大程度保證供水管網壓力穩定。

長沙猴子石水廠取水泵站改造

長沙猴子石水廠作為長沙城區最大水廠，日供水能力達80萬m3，供水范圍覆蓋長沙城南，其取水泵站配備四臺水泵（2臺2000kW、2臺1000kW），額定揚程50m，輸水管線為2根DN1600管道，管長780m。在為該泵站開展安全風險評估時發現，即使在正常啟停泵（先關閥再停泵）的操作規范下，仍存在壓力超出正常工作壓力1.5倍的情況。經監測分析，癥結在于液控蝶閥開關規律偏移（液壓裝置漏油導致）以及空氣閥故障，不吸氣不排氣的隱性問題難以通過肉眼發現。

針對這些問題，對項目實施防水錘空氣閥更換，并優化了水錘防護方案。最終優化效果顯著，水錘峰值壓力降低27.6%，有效幫助長沙供水公司應對了突發供水風險，保障了泵站安全穩定運行。

02. 自發電數字式減壓閥精準控壓降低漏損

管網壓力管理具有很高的投入產出比，投入10%的漏損控制成本，能貢獻45%的漏損控制效果，既有利于降低管網的爆管頻次，同時降低新漏點的產生概率。

傳統"一刀切"的恒壓供水模式存在三大問題：低谷時壓力過剩導致爆管風險、高峰時壓力不足引發用戶投訴、能耗浪費嚴重增加成本。

數字式按需調壓通過三種維度實現精準調控：一是按時間實時調節，匹配用水高峰低谷規律；二是按流量智能控制，根據管網流量變化動態調整；三是按最不利點壓力優化，確保管網末端用戶的用水體驗。通過壓力曲線對比可見，調控后管網壓力波動更平緩，有效避免了壓力過剩與不足的雙重問題。

調控壓力對比

自發電數字式減壓閥

針對設備供電難、井下環境惡劣等痛點，自發電數字式減壓閥將微水力發電與線性調壓相結合，實現自發電、智能控制、高效節能，其關鍵特性包括：

1. 微水力發電功能：配備3.5W功率的微水力發電機，壓差10m即可實現發電，滿足傳感器、控制器、電機等設備的供電需求，無需依賴市電或太陽能；

2. 線性調壓能力：采用獨特流體動力學設計的鼠籠式套筒，可減靜壓、防竄壓，流量特性線性度優異；

3. 惡劣環境適應性：IP68潛水設計，全密封防水，可在兩三米水深中長期浸泡（適應南方梅雨季節井下泡水兩三個月的極端工況）。

該設備的安裝結構簡潔合理，由檢修閥、過濾器、減壓閥、伸縮節組成，便于施工與維護。可與流量計配套使用，實現DMA（分區計量）與PMA（壓力管理區）的融合應用，構成完整的壓力管理系統。

淥口新晨駕校片區壓力管理

項目概況：淥口老城區京廣線以西的新晨駕校片區服務2184戶，近期平均日用水量1104m3/d。主要問題：夜間最小流量28.8m3/h，漏失嚴重。

應用效果：2024年10月29日完成安裝調試，采用自發電供電，進行分時壓力調控與最不利點壓力控制相結合，安裝點閥后壓力降低34%~43%。

天鵝花園小區漏損治理

項目概況：小區62棟住宅樓，4000余戶，采用市政管網直供，運行壓力0.405~0.52MPa，日用水量約1500m3。主要問題：管網壓力偏高，最不利點壓力0.40MPa，夜間最小流量約30m3/h。

建設內容：新增減壓閥，增加流量計、最不利點遠傳壓力計及減壓閥前后壓力監測。

應用效果：通過三次壓力下調，夜間最小流量保持在17m3/h，產銷差由36.06%下降至13.5%，9個月收回投資成本。

03. 管道余壓發電技術：變"水壓浪費"為"綠色能源"

供水管網中普遍存在余壓過高的問題，傳統處理方式不僅造成水能浪費，還會加劇減壓閥的氣蝕和振動，影響系統穩定性并縮短管道使用壽命。同時，閥門、閘門等設備的電力供應面臨諸多難題——地下/遠端管網難以接入市電，輸電線路鋪設成本高昂。余壓發電的解決方案實現從"水壓浪費"到"變廢為寶"的轉變。

余壓發電技術可貫穿從水源地到用戶末端的全鏈條，可針對不同工況需求分為三大系列發電裝置：

1. 向心渦輪式發電裝置：適應水頭10~300米，適用管徑200~2000mm，流量0.2-4m3/s，輸出功率3kW~5000kW。采用高背壓葉輪技術，效率高、高效區寬，結合物聯網技術實現智能調流調壓，兼顧發電與供水安全；

2. 軸流式發電裝置：適應水頭8~200米，適用管徑200~2000mm，輸出功率5~1000kW。采用水潤滑軸承，壽命長、承載能力強，環保無污染；

3. 立式渦輪發電裝置：適應水頭3~30米，輸出功率3kW~5000kW。流線型渦輪設計，流通能力強、振動小、噪音低，轉子水力平衡設計延長軸承壽命，外置軸承便于檢修維護。

浙江常山芙蓉水庫（水源地）

采用DN800向心渦輪式發電裝置，可用水頭45m，設計流量2916.7m3/h，裝機容量350kW，預計年均發電量270.5萬kWh，相當于節省879噸標煤，減少碳排放2696.7噸。

04. 智能調控與運維技術：提升供水韌性

當前供水管網運維面臨諸多痛點：人工調控依賴經驗，精準性差且滯后；定期巡檢勞動強度大，井下作業風險高；故障判斷滯后不準，應急處置響應慢；事后分析缺乏數據支撐，導致反復修復、效率低下。

智能調控決策模型

智能調控決策模型下沉至末端調控，直接對接泵閥執行層，實現日常調度與應急調度的全流程自動化控制。其核心邏輯為：

1. 輸入調度需求：結合用水計劃、分時電價、設備運行狀態及其他邊界條件；

2. 生成調度策略：依托水力模型將調控需求轉換為調控目標，通過算法計算管網各泵站運行配置方案及調節閥門開度數據；

3. 安全復核與執行：使用水力模型進行安全校核，更新策略庫后下達調度指令，同時將指令存儲為歷史數據；

4. 實時反饋優化：通過反饋閉環控制，根據運行結果持續優化調度策略。

湖南長沙引水工程（重力流系統）

工程規模：長約98公里，DN2000雙管輸水，65萬噸/天，四個分水口。

應用效果：水錘峰值壓力小于工作壓力1.2倍，水錘模型精度96.1%，調度時間縮短至5分鐘，年經濟效益約380萬元

手動閥門電動化改造技術

針對長期運行管道的異常處置需求，南方閥門開發了完整的改造方案。智能無刷直流電動執行機構：柔性逼近啟動、變頻調速、扭矩保護等功能；管道微水力發電裝置：適應0.5m~3m水頭，發電功率15~50W；閥井水淹工況：整體IP68可潛水設計。

河南焦作水務供水管網

改造方案為在原減速箱上增加支架和輸出軸，采用48VDC直流執行機構，功率0.37kW。通過改造閥門結構降低啟閉力矩，實現低成本、高可靠性的自動化提升。

智能化運維平臺建設

南方閥門開發了"華水千章"智能體平臺，通過工作流、工具調用技術與傳統水力計算結合，實現四個智能體功能：水務AI助手、水錘大課堂、技術方案撰寫、智能運維。

管好壓力就是管好供水系統的"血壓"和"呼吸"，利用余壓就是把城市血管的"高血壓"變成"新能源"，智能調控與運維就是將"事后處置"轉為"事前預防"，既能夠提高資產壽命，又可以減少維修費用，南方閥門將持續深耕供水管網技術創新，不斷完善產品與解決方案，為供水行業可持續發展提供有力支撐。

編輯：趙凡