一、問(wèn)題的提出
在給水系統中經常會對水的(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，将會消耗很大。例(lì)如：1) 從高壓區(qū)向低壓(yā)區給水的市政(zhèng)供水系統中，需要保持下(xià)遊的壓力穩定。2) 從壓力較高的增壓泵流出(chū)後(hòu)用于(yú)灌溉的灌溉系統中，需要使水源減壓。3) 從高壓端向恒定的下(xià)遊供水的樓(lóu)宇管網系(xì)統中，需(xū)要保護整(zhěng)個管(guǎn)路的平穩運行，避免受到偶然出現的壓力過大的影響。4) 向水塔蓄水的供水(shuǐ)系統中，需要控制水位。5) 向蓄水區自動蓄水的消防系統中，需要保證控制區域液位正常。
二、 水力控制閥的結構和基本原理(lǐ)
水力(lì)控制閥，是一系列多用(yòng)途控制與安全類閥(fá)門的總稱，見圖1。水力控制閥僅(jǐn)依靠介質—水的能(néng)量，即可實現(xiàn)對壓力、流量、液(yè)位等的控制。不但節約了(le)大量的能源消耗，而且還也省了人力成本。***早，水力控制閥被運用在一(yī)些(xiē)農業國家的水利灌溉系統中，大量生(shēng)産于以色列、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(zhōu)等地，并且得到了更(gèng)加廣泛(fàn)的應用。簡單(dān)來說，水力控制閥是(shì)由主(zhǔ)閥和不同的導閥(fá)系(xì)統所組成的。通過裝配不同的導閥系統，水力控制閥将可以具備不同的使用功能。
圖1 水力控制(zhì)閥外形圖(tú)2.1 主閥主閥(fá)的典型結(jié)構見(jiàn)圖2。圖2中的主閥為隔膜雙(shuāng)腔型，是由閥體、閥芯、閥座、閥闆、彈簧、閥杆、中間體、膜(mó)片、閥蓋等主要零部件組成。
①閥(fá)體; ②閥芯; ③閥(fá)座; ④閥闆; ⑤彈(dàn)簧; ⑥閥杆; ⑦中間體; ⑧隔膜(mó); ⑨閥蓋
圖2 主閥示意圖
2.2 導閥系統導閥系統由導閥、導管、針閥(fá)、球閥、壓力表(biǎo)等零部件(jiàn)組成。通過不(bú)同的(de)連接可以實現不同的控(kòng)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、下遊壓力差為動力(lì)，由導閥系統控制，使隔膜( 或者活塞) 液壓式差動操作，完全由水力自動調節，從而控制主(zhǔ)閥(fá)閥芯(xīn)開啟或者(zhě)關閉或者處于某一調節狀态。03 水力控制閥的分類和(hé)工作原(yuán)理根據給(gěi)水系統中不同的設計(jì)要求和(hé)使用(yòng)要求，還可以演變出十幾種用途的閥門(目前國外此類閥門(mén)已派生出近百種用途) 。
水力控制閥按用途可(kě)分為如下類型。
1) 水位控制閥。主要控(kòng)制水池、水塔中的水位。
2) 減(jiǎn)壓閥。将較高進口壓力減小到某一需要的出口壓力(lì)，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(yā)閥)。當給水管路(lù)系統中的壓力(lì)超過設定壓力時，閥(fá)門自動開啟洩壓，保護管線安全。
4) 止(zhǐ)回閥。安裝在給水系統的水泵出口(kǒu)，防止介質倒流，并消除(chú)水擊。
5) 電動開關閥。以(yǐ)電磁閥作為先導閥，根據電信号，遙控開啟和關(guān)閉給水管路系統，可取(qǔ)代用來(lái)開啟(qǐ)和關閉的閘閥(fá)和蝶閥的大型電(diàn)動裝置，并可實現遠程(chéng)控制。
6) 流量控制(zhì)閥。将過大的流量限制(zhì)在(zài)一個預定值，并将上(shàng)遊的高壓減為所需要(yào)的下遊(yóu)低壓。
7) 壓差旁通平衡閥。用于空調系統供水管、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(shuǐ)器之間的壓差為設定值。
8) 緊急關(guān)閉閥。用于消防用水與生活用水并聯的供水系統中，自動調配供水方(fāng)向。
3.1 先導式減壓閥先導式減壓閥可以将閥前的高壓流體(tǐ)降低至閥後的低壓流(liú)體，并維持閥後壓力的穩定，保證(zhèng)下遊設備的(de)安全運行。如(rú)圖3 所示，其(qí)工作原理(lǐ)可以(yǐ)理解為:1) 當流體從入口流入主閥内腔後，經過閥芯與閥座所形成的環形間隙，造成流體壓力下降，然後從出口流出，實現“減壓(yā)”功能。2) 當出口壓力小于穩定值( 設定(dìng)值) 時: 導閥膜片(piàn)下(xià)腔的壓力降低，導閥閥(fá)杆下移，開度增大，進口壓力水從控制管進入導閥再到出口端，使主閥上腔壓(yā)力降低，主閥閥杆(gǎn)上移，主閥閥闆的開度(dù)随之增大，閥後壓(yā)力增高，重(zhòng)回設(shè)定(dìng)值。反之，當出口壓力大于穩定值時(shí)，動作相(xiàng)反，同樣重回設定值(zhí)。實現“穩壓”。
圖3 先導式減壓閥原理示意圖3.2 洩壓安全閥洩壓安全閥可(kě)以快速洩壓，保證管路内壓力在安全(quán)範圍内，并維持閥前壓力的穩定，保(bǎo)證整個管路的安(ān)全平穩運行。
圖4
如(rú)圖4 所(suǒ)示，其工作原理可以(yǐ)理解為：
1) 當(dāng)進口壓力大于(yú)安全值( 設定(dìng)值) 時：進口壓力水(shuǐ)從控制管路進入導(dǎo)閥膜片下腔，使其壓力增(zēng)高，推動(dòng)導閥閥杆上移，導閥閥闆打開，主閥控制室上腔的水(shuǐ)從導閥和控制(zhì)管(guǎn)排洩，在進口壓力水的作用下，主閥閥闆打開，閥前壓(yā)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：導閥膜片下腔的壓力降低，導閥閥杆下移，導閥閥闆關閉，從而導緻主閥控(kòng)制室上腔的水壓增高，在主閥上腔水壓作用下，主(zhǔ)閥閥闆關閉，閥前壓力上升。現在“穩壓”。3.3 遙控浮球閥遙控(kòng)浮球閥可(kě)以保持控制區域(yù)的水位始終處(chù)在(zài)設定範圍(wéi)之内。如圖5 所示，其工作原理可以理解為: 當導閥開(kāi)啟時(shí)，主閥上腔壓力降低，主閥閥杆(gǎn)上移，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(zhǔ)閥閥杆下移，主(zhǔ)閥關閉，上遊停止往下(xià)遊注水(shuǐ)。實現“水位控制”。
圖5 遙(yáo)控浮球閥原理(lǐ)示意圖04 水力控制閥的選型和維護1) 水(shuǐ)力控制(zhì)閥的選型(xíng)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(xíng)參數見表：
2) 水力控制閥在應(yīng)用中省了大量人力，但(dàn)仍需定(dìng)期進行維護。水(shuǐ)力控制閥是無需另(lìng)加機油潤滑的，其(qí)在工作中(zhōng)可利用介質本身進行潤滑(huá)。如果在應用現(xiàn)場進行維護或者發生(shēng)故障時，其拆卸需要：① 将管(guǎn)路中(zhōng)閥前和閥後的2 個切斷閥都關閉。② 釋放主閥控制室上(shàng)腔的壓(yā)力，松開閥(fá)蓋上方的導(dǎo)管連(lián)接。③ 松(sōng)開閥蓋與中間(jiān)體的螺栓，松開中間體與(yǔ)閥體的螺栓。④ 取出彈簧、膜(mó)片、閥闆、閥芯、O 型(xíng)圈(quān)等零件進行檢查，看有無問題。其中(zhōng)膜(mó)片和O 型圈為易損件(jiàn)，需要重點檢查并定期(qī)更換。05 結(jié)語
無論是先導式(shì)減(jiǎn)壓閥、洩壓(yā)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—水的能量，即可以方便地對(duì)流體介質(zhì)進行控制，産品在國(guó)内外的樓宇管(guǎn)網、市政供水、消防用水、泵站、灌溉等積水系統中的應用是非常(cháng)普遍的，市場上也(yě)有很大的需求量。
