水力控制閥在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用
01 問題的提出
在給水系統(tǒng)中經(jīng)常會對水的壓力、流量,、液位等參數(shù)進(jìn)行頻繁的控制,。如果都使用外接能源，如氣源或電源的話,，將會消耗很大,。例如：
1) 從高壓區(qū)向低壓區(qū)給水的市政供水系統(tǒng)中，需要保持下游的壓力穩(wěn)定,。
2) 從壓力較高的增壓泵流出后用于灌溉的灌溉系統(tǒng)中,，需要使水源減壓。
3) 從高壓端向恒定的下游供水的樓宇管網(wǎng)系統(tǒng)中,，需要保護(hù)整個(gè)管路的平穩(wěn)運(yùn)行,，避免受到偶然出現(xiàn)的壓力過大的影響。
4) 向水塔蓄水的供水系統(tǒng)中,，需要控制水位,。
5) 向蓄水區(qū)自動蓄水的消防系統(tǒng)中，需要保證控制區(qū)域液位正常,。
02 水力控制閥的結(jié)構(gòu)和基本原理
水力控制閥,，是一系列多用途控制與安全類閥門的總稱,，見圖1。水力控制閥僅依靠介質(zhì)—水的能量,，即可實(shí)現(xiàn)對壓力、流量,、液位等的控制,。不但節(jié)約了大量的能源消耗，而且還也省了人力成本,。
最早,，水力控制閥被運(yùn)用在一些農(nóng)業(yè)國家的水利灌溉系統(tǒng)中，大量生產(chǎn)于以色列,、荷蘭,、丹麥等歐洲國家，后來發(fā)展到美國,、加拿大以及亞洲等地,，并且得到了更加廣泛的應(yīng)用。
簡單來說,，水力控制閥是由主閥和不同的導(dǎo)閥系統(tǒng)所組成的,。通過裝配不同的導(dǎo)閥系統(tǒng)，水力控制閥將可以具備不同的使用功能,。
2.1 主閥
主閥的典型結(jié)構(gòu)見圖2,。圖2中的主閥為隔膜雙腔型，是由閥體,、閥芯,、閥座、閥板,、彈簧,、閥桿、中間體,、膜片,、閥蓋選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 等主要零部件組成。
2.2 導(dǎo)閥系統(tǒng)
導(dǎo)閥系統(tǒng)由導(dǎo)閥,、導(dǎo)管,、針閥、球閥,、壓力表等零部件組成,。通過不同的連接可以實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。
2.3 基本原理
水力控制閥雖然按照不同的使用功能有不同的分類,，但其工作原理卻不盡相同,。即以上,、下游壓力差為動力，由導(dǎo)閥系統(tǒng)控制,，使隔膜( 或者活塞) 液壓式差動操作,，完全由水力自動調(diào)節(jié)，從而控制主閥閥芯開啟或者關(guān)閉或者處于某一調(diào)節(jié)狀態(tài),。
03 水力控制閥的分類和工作原理
根據(jù)給水系統(tǒng)中不同的設(shè)計(jì)要求和使用要求,，還可以演變出十幾種用途的閥門(目前國外此類閥門已派生出近百種用途) 。
水力控制閥按用途可分為如下類型,。
1) 水位控制閥,。主要控制水池、水塔中的水位,。
2) 減壓閥,。將較高進(jìn)口壓力減小到某一需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)自身的能量,，使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門,。
3) 水用安全閥（泄壓/持壓閥）。當(dāng)給水管路系統(tǒng)中的壓力超過設(shè)定壓力時(shí),，閥門自動開啟泄壓,，保護(hù)管線安全。
4) 止回閥,。安裝在給水系統(tǒng)的水泵出口,，防止介質(zhì)倒流，并消除水擊,。
5) 電動開關(guān)閥,。以電磁閥作為先導(dǎo)閥，根據(jù)電信號,，遙控開啟和關(guān)閉給水管路系統(tǒng),，可取代用來開啟和關(guān)閉的閘閥和蝶閥的大型電動裝置，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,。
6) 流量控制閥,。將過大的流量限制在一個(gè)預(yù)定值，并將上游的高壓減為所需要的下游低壓,。
7) 壓差旁通平衡閥,。用于空調(diào)系統(tǒng)供水管、回水管或集水器,、分水器之間,，控制供水管、回水管或集水器,、分水器之間的壓差為設(shè)定值,。
8) 緊急關(guān)閉閥,。用于消防用水與生活用水并聯(lián)的供水系統(tǒng)中，自動調(diào)配供水方向,。
3.1 先導(dǎo)式減壓閥
先導(dǎo)式減壓閥可以將閥前的高壓流體降低至閥后的低壓流體,，并維持閥后壓力的穩(wěn)定，保證下游設(shè)備的安全運(yùn)行,。
如圖3 所示,，其工作原理可以理解為:
1) 當(dāng)流體從入口流入主閥內(nèi)腔后，經(jīng)過閥芯與閥座所形成的環(huán)形間隙,，造成流體壓力下降，然后從出口流出,，實(shí)現(xiàn)“減壓”功能,。
2) 當(dāng)出口壓力小于穩(wěn)定值( 設(shè)定值) 時(shí): 導(dǎo)閥膜片下腔的壓力降低，導(dǎo)閥閥桿下移,，開度增大,，進(jìn)口壓力水從控制管進(jìn)入導(dǎo)閥再到出口端，使主閥上腔壓力降低,，主閥閥桿上移,，主閥閥板的開度隨之增大，閥后壓力增高,，重回設(shè)定值,。反之，當(dāng)出口壓力大于穩(wěn)定值時(shí),，動作相反,，同樣重回設(shè)定值。實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)壓”,。
3.2 泄壓安全閥
泄壓安全閥可以快速泄壓,，保證管路內(nèi)壓力在安全范圍內(nèi)，并維持閥前壓力的穩(wěn)定,，保證整個(gè)管路的安全平穩(wěn)運(yùn)行,。
如圖4 所示，其工作原理可以理解為：
1) 當(dāng)進(jìn)口壓力大于安全值( 設(shè)定值) 時(shí)：進(jìn)口壓力水從控制管路進(jìn)入導(dǎo)閥膜片下腔,，使其壓力增高,，推動導(dǎo)閥閥桿上移，導(dǎo)閥閥板打開,，主閥控制室上腔的水從導(dǎo)閥和控制管排泄,，在進(jìn)口壓力水的作用下，主閥閥板打開,，閥前壓力降低,，重回設(shè)定值,。實(shí)現(xiàn)“泄壓”。
2) 當(dāng)進(jìn)口壓力小于安全值( 設(shè)定值) 時(shí)：導(dǎo)閥膜片下腔的壓力降低,，導(dǎo)閥閥桿下移,，導(dǎo)閥閥板關(guān)閉，從而導(dǎo)致主閥控制室上腔的水壓增高,，在主閥上腔水壓作用下,，主閥閥板關(guān)閉，閥前壓力上升?，F(xiàn)在“穩(wěn)壓”,。
3.3 遙控浮球閥
遙控浮球閥可以保持控制區(qū)域的水位始終處在設(shè)定范圍之內(nèi)。
如圖5 所示,，其工作原理可以理解為: 當(dāng)導(dǎo)閥開啟時(shí),，主閥上腔壓力降低，主閥閥桿上移,，主閥開啟,，上游往下游注水; 當(dāng)導(dǎo)閥關(guān)閉時(shí)，主閥上腔壓力增加,，主閥閥桿下移,，主閥關(guān)閉，上游停止往下游注水,。實(shí)現(xiàn)“水位控制”,。
04 水力控制閥的選型和維護(hù)
1) 水力控制閥的選型主要為主閥的選型，包括樣式,、口徑,、壓力、材質(zhì)等,。常見的水力控制閥選型參數(shù)見表：
2) 水力控制閥在應(yīng)用中省了大量人力,，但仍需定期進(jìn)行維護(hù)。水力控制閥是無需另加機(jī)油潤滑的,，其在工作中可利用介質(zhì)本身進(jìn)行潤滑,。如果在應(yīng)用現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)或者發(fā)生故障時(shí)，其拆卸需要：
① 將管路中閥前和閥后的2 個(gè)切斷閥都關(guān)閉,。
② 釋放主閥控制室上腔的壓力,，松開閥蓋上方的導(dǎo)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、閥板,、閥芯,、O 型圈等零件進(jìn)行檢查，看有無問題,。其中膜片和O 型圈為易損件,，需要重點(diǎn)檢查并定期更換。
05 結(jié)語
無論是先導(dǎo)式減壓閥,、泄壓安全閥,、遙控浮球閥，還是其它種類的水力控制閥,，僅依靠介質(zhì)—水的能量,，即可以方便地對流體介質(zhì)進(jìn)行控制，產(chǎn)品在國內(nèi)外的樓宇管網(wǎng),、市政供水,、消防用水、泵站,、灌溉等積水系統(tǒng)中的應(yīng)用是非常普遍的，市場上也有很大的需求量,。
