一、問(wèn)題的提出
在給水系統中(zhōng)經常會對(duì)水的(de)壓力、流量、液位等參數進行頻繁的控制。如果都使用外接能(néng)源，如氣源或電源的話，将會消(xiāo)耗很大。例如：1) 從高壓區向低壓(yā)區給水(shuǐ)的市政(zhèng)供水系統中，需要保(bǎo)持(chí)下(xià)遊的壓力穩定。2) 從壓力較高的增壓泵流出後(hòu)用于(yú)灌溉的灌溉(gài)系統中，需要使水源減壓。3) 從高壓端(duān)向(xiàng)恒定的下遊供水的樓宇管網系(xì)統中，需要保護整個管路的平穩運(yùn)行(háng)，避免受到偶然出現的壓力過大的影響。4) 向水塔蓄(xù)水的供水系統中，需要控制水位。5) 向(xiàng)蓄水區自動蓄水的(de)消防(fáng)系統(tǒng)中，需(xū)要保證控制區域(yù)液位(wèi)正常。
二(èr)、 水力控制閥的結構和基本原理
水力控(kòng)制閥，是一系列多用途控制與安全(quán)類閥門的總稱(chēng)，見圖1。水力控制(zhì)閥僅依靠介質—水的能(néng)量，即可實現對壓力、流量、液位等的控制。不但節約了(le)大量的能源消耗，而(ér)且還也省(shěng)了人力成(chéng)本。***早，水力控制閥被運用在一(yī)些農業國家的水利灌溉系統中，大(dà)量生産于以色(sè)列、荷蘭、丹麥等歐洲國家，後來(lái)發展到美國、加拿大以(yǐ)及(jí)亞洲等地，并且得到了更加廣泛的應用。簡單來說，水力控制閥是(shì)由主(zhǔ)閥和不同的導閥系統所組成的。通(tōng)過裝配不同的導閥(fá)系統，水力控制(zhì)閥将可以(yǐ)具備不同的使(shǐ)用功能。
圖(tú)1 水力控(kòng)制閥外形圖(tú)2.1 主閥主閥(fá)的典型結構見圖2。圖2中(zhōng)的主閥(fá)為隔膜雙腔型，是由(yóu)閥體、閥芯、閥座、閥闆、彈簧、閥杆、中間(jiān)體、膜片、閥蓋等主要零部件(jiàn)組成。
①閥(fá)體; ②閥芯; ③閥座; ④閥闆; ⑤彈(dàn)簧; ⑥閥杆; ⑦中間體; ⑧隔膜(mó); ⑨閥(fá)蓋
圖2 主閥示(shì)意圖
2.2 導閥(fá)系統導閥系統(tǒng)由導閥、導管、針閥、球閥、壓力表等零部件組成。通過不(bú)同的連(lián)接可以實現不同的(de)控制功能。2.3 基本原理水力控制閥雖然按(àn)照不同的使用功能有不同的分類，但(dàn)其工作原理卻不盡相(xiàng)同。即以上、下遊壓力差為動力，由導閥系統控制，使隔膜( 或者活塞) 液壓式差動操作，完全由水力自(zì)動調節，從而控制主閥閥芯開啟或者關閉或者處于某(mǒu)一調節狀(zhuàng)态。03 水力(lì)控制閥的(de)分類和工作原理根據給(gěi)水系統中不同的(de)設計(jì)要求和使用(yòng)要求，還可以演變出十幾種用途的閥門(mén)(目前國外此類閥門(mén)已派(pài)生出近百種用途) 。
水力控(kòng)制閥按用途可(kě)分為如下類型。
1) 水位控制閥。主要控制水池、水塔中的(de)水(shuǐ)位。
2) 減壓閥。将較(jiào)高進(jìn)口壓力減(jiǎn)小到某一需要的出口壓力，并依靠介質自身的能量，使出口壓力自動保持穩定的閥門。
3) 水(shuǐ)用安全閥(洩壓/持壓閥)。當給水管路系統中的壓力超過設定壓力時，閥門自動開啟洩壓(yā)，保護管線安全。
4) 止回閥(fá)。安裝在給水系統的(de)水泵出口(kǒu)，防止介質倒流，并(bìng)消(xiāo)除水擊。
5) 電動開關閥。以電磁閥作為先導閥，根據電信号，遙控開啟和關閉給水管路系統，可取代用來(lái)開啟和關閉的(de)閘閥(fá)和蝶閥的大型電動裝置，并可(kě)實現遠程控制。
6) 流量控(kòng)制閥。将過大的流(liú)量限制在一個預定值，并将上遊的高壓減為所需要的下遊低壓。
7) 壓差(chà)旁通平衡閥。用于空調系統供水管(guǎn)、回水管或集水器、分水器之間(jiān)，控制供水管、回水管或集水器、分水器之間的壓差為設定值。
8) 緊急關閉閥。用(yòng)于消防用水與生活用水并聯的供水系(xì)統中，自動調(diào)配供水方向。
3.1 先導(dǎo)式減壓閥先導式減壓閥可以将閥前的高壓流體降低至閥後的低壓(yā)流體，并維持閥後壓力的穩定，保證下遊設備的安全運行。如圖3 所示，其(qí)工作原理可以理解為:1) 當流體從入(rù)口流入主閥内腔(qiāng)後，經過閥芯與閥座所形成的環形(xíng)間隙，造成流體壓力下降，然(rán)後從出(chū)口流出，實現“減壓(yā)”功能。2) 當出口壓力(lì)小于穩定值(zhí)( 設定(dìng)值) 時: 導閥膜片下腔的壓力降低，導閥閥杆下移，開度增大，進口壓(yā)力水從控制管進入導閥(fá)再到(dào)出口端，使主閥上腔壓力降低，主閥閥杆(gǎn)上移(yí)，主閥(fá)閥闆的開(kāi)度随之增大，閥後壓力增高，重回設(shè)定值。反之，當出口(kǒu)壓力大于穩定值時，動作相反，同樣重(zhòng)回設定(dìng)值。實(shí)現“穩壓”。
圖3 先導式減壓閥原理示(shì)意圖3.2 洩壓安(ān)全閥洩壓安全閥可以(yǐ)快速洩壓(yā)，保證管(guǎn)路(lù)内壓力在安全範圍内，并維持閥前壓力(lì)的(de)穩定，保證整個管路的安(ān)全(quán)平穩運行。
圖4
如圖4 所(suǒ)示，其工作原理可以理(lǐ)解為(wéi)：
1) 當進口壓力大于安全值( 設(shè)定值(zhí)) 時：進口壓力水從控制(zhì)管路進入導閥膜片下腔，使(shǐ)其壓力增高，推動導閥閥杆上移，導閥閥闆打開，主(zhǔ)閥(fá)控制室(shì)上腔的水從導閥和控(kòng)制管排洩，在進口(kǒu)壓力(lì)水的作用下，主閥閥闆打開，閥前壓力降低，重回設定值。實現“洩壓”。2) 當進口壓力小于安全值( 設定值) 時：導閥(fá)膜片下腔的壓力降低，導閥閥杆下(xià)移，導閥閥闆關閉，從而導緻主閥控制室上腔的水壓增高，在主閥上腔(qiāng)水壓作用下，主閥閥闆關閉，閥前壓(yā)力上升。現在“穩壓”。3.3 遙(yáo)控浮球閥遙控浮球閥可以保(bǎo)持(chí)控制區(qū)域的水位(wèi)始終處在設定(dìng)範圍之内。如圖5 所示，其工作原理(lǐ)可以理解為: 當導閥開啟時，主閥上腔壓力降低，主閥(fá)閥杆上(shàng)移，主閥開啟，上遊往下遊注水; 當導閥關閉時，主閥上腔壓力增加，主閥閥杆下移，主(zhǔ)閥關閉，上遊停止往下(xià)遊注水。實現“水位控制”。
圖5 遙控浮球(qiú)閥原理示意圖04 水力控制閥的選(xuǎn)型和維護1) 水力控制(zhì)閥的選型主要為主閥的選型，包括樣式、口徑、壓力、材質等。常(cháng)見的水力控制閥選型參數見表：
2) 水力控制閥在應(yīng)用中省了大量人力(lì)，但仍需定期進行維護。水(shuǐ)力控制(zhì)閥是無(wú)需另加機油潤滑的，其在工作中可利用(yòng)介質本身進行潤滑(huá)。如果在應用現(xiàn)場進行維(wéi)護或(huò)者發生故障時，其拆(chāi)卸需要：① 将(jiāng)管路中閥前和閥後的(de)2 個切斷閥都(dōu)關閉。② 釋放(fàng)主閥控制室上(shàng)腔的壓力，松開閥蓋(gài)上方的導管連接。③ 松開閥蓋與中間體的螺栓，松開中間體與閥體的螺栓。④ 取出彈簧、膜片、閥闆、閥芯、O 型圈等零件進行檢查，看有無問題。其中膜片和O 型圈為易損件，需要重(zhòng)點檢查并定期更(gèng)換。05 結(jié)語
無論是先導式減壓閥、洩壓(yā)安全閥、遙控浮(fú)球閥，還是其它種類的(de)水(shuǐ)力控制閥，僅依靠介質—水的能量，即可以方(fāng)便地對流(liú)體介質進行(háng)控制，産品在國内外的樓宇管網、市政供水、消防用水、泵站、灌(guàn)溉等積水系統中的應用(yòng)是非常普遍的，市場上也有很大的需求量。
