一、問題的提出
在給水系統中經常(cháng)會對水的(de)壓力、流量(liàng)、液位等參數進行頻(pín)繁的控制。如果都使用外接能(néng)源，如(rú)氣源或電源的話(huà)，将會消耗很大。例(lì)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)持下遊的壓力穩定。2) 從壓(yā)力較(jiào)高的增壓泵流出後用于(yú)灌溉的灌溉系(xì)統中，需要使水源減壓。3) 從(cóng)高壓端向恒定的下遊供水的樓宇管網系(xì)統中，需要保護整個管(guǎn)路的平穩運行，避免受到偶然出(chū)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(shuǐ)位。5) 向(xiàng)蓄水區自動蓄水(shuǐ)的消防系統中，需要保證(zhèng)控制區域(yù)液位(wèi)正常。
二、 水力控制閥的結構和基本原(yuán)理
水力控制閥，是一系列多用途控制與安全(quán)類閥門的總稱，見圖1。水力控制閥僅依靠(kào)介質—水的能(néng)量，即可實現對壓力、流量、液位等的控制。不但節約了大量的能源消耗，而且還也省了人力成本。***早(zǎo)，水力控制閥被運用在一(yī)些農(nóng)業國家的水利灌溉系統中，大量生産于以色(sè)列、荷蘭、丹麥等歐洲(zhōu)國家，後來發展(zhǎn)到美國、加拿大以及(jí)亞洲等地，并且得到(dào)了更加廣泛的(de)應用。簡單來說，水力控制閥是(shì)由主閥和不同的導閥(fá)系統所組成的。通(tōng)過裝配不同的導(dǎo)閥系統，水力控制閥将可以具備(bèi)不同的使用功能。
圖1 水力控(kòng)制閥外形圖2.1 主閥主閥(fá)的(de)典型結構見圖2。圖2中的主閥為隔膜雙腔型，是由閥體、閥芯、閥座、閥(fá)闆、彈簧、閥杆、中間體、膜片、閥蓋等主要零部件組成。
①閥體; ②閥芯; ③閥座; ④閥闆; ⑤彈簧; ⑥閥杆; ⑦中間體; ⑧隔膜(mó); ⑨閥蓋
圖2 主閥示(shì)意圖(tú)
2.2 導閥(fá)系統導閥系統由導閥、導管、針閥、球(qiú)閥、壓力表等零(líng)部件組成。通過不同的連接可以實現不同的控制功能。2.3 基本原理水力控制閥雖然按照不同的使用功能(néng)有不同的分類，但(dàn)其工作原(yuán)理卻不(bú)盡相(xiàng)同。即以上、下遊壓力差為動力(lì)，由(yóu)導閥系統控制，使隔膜( 或者(zhě)活塞) 液壓式差(chà)動操作，完全由(yóu)水力自(zì)動調節，從而控制主閥(fá)閥芯開啟或者(zhě)關閉或者處于某(mǒu)一(yī)調節狀(zhuàng)态。03 水力(lì)控制閥的分類和工作原理根據給水(shuǐ)系(xì)統中不同的設計要(yào)求(qiú)和(hé)使用要求，還可以演變出十(shí)幾種用途的閥門(目前國外此類閥門(mén)已派生出近百種(zhǒng)用(yòng)途(tú)) 。
水力控制閥按用途可(kě)分為如下類型(xíng)。
1) 水位控制閥。主要控(kòng)制水池、水塔中的水位。
2) 減壓閥。将較高進(jìn)口壓力減小到某一需要的出(chū)口壓力，并(bìng)依靠介質自身的能量，使(shǐ)出口壓力自動保持(chí)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(fá)門自動開啟洩壓(yā)，保護管線安全。
4) 止(zhǐ)回閥。安裝在給水系統的水泵出口，防止介質倒流，并消除水擊。
5) 電動開關閥。以電磁閥作為先導閥，根據電(diàn)信号，遙控開啟和關閉給水管路系(xì)統，可取代用來(lái)開啟和關閉的閘閥(fá)和蝶閥的(de)大型電動裝置，并可(kě)實現(xiàn)遠程控制。
6) 流量控制閥。将過大的流(liú)量限制在一個預(yù)定值，并将上遊的(de)高壓減為所需要的下遊(yóu)低壓。
7) 壓差(chà)旁通平衡閥。用(yòng)于空調系統供水管、回水(shuǐ)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(de)壓差為設定值(zhí)。
8) 緊急關閉閥。用于消防(fáng)用水與生活用水并聯(lián)的供(gòng)水系統中，自動調配供水方向。
3.1 先導式減壓閥先導式減(jiǎn)壓閥可以将閥前的高壓流體降(jiàng)低至閥後的低壓(yā)流體，并維持閥(fá)後壓力的穩定，保證下遊設備的(de)安全運行。如(rú)圖3 所示，其工作原理可以(yǐ)理(lǐ)解為(wéi):1) 當流體(tǐ)從入(rù)口流入主閥内腔後，經過閥芯與閥座所形成的環形間(jiān)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(chū)口壓力小于穩定值( 設定值) 時(shí): 導閥膜片(piàn)下(xià)腔的壓力降低，導閥閥杆下移，開(kāi)度增大，進口壓力水(shuǐ)從控制管進入導閥再到(dào)出口端，使主閥上腔壓力降低，主閥閥杆上移(yí)，主閥閥闆的開度随之增大，閥後(hòu)壓力增高，重回設定值。反之，當出口壓力大(dà)于穩定值時，動作相反，同樣重回設定值。實現“穩壓”。
圖3 先導式減壓(yā)閥原(yuán)理示意圖3.2 洩壓安(ān)全閥(fá)洩壓安全閥可以(yǐ)快速洩壓，保證管路内壓力在安全範圍内，并維(wéi)持閥前壓力(lì)的穩定，保證整個管路的(de)安全平穩運行。
圖4
如圖4 所(suǒ)示，其工(gōng)作原理可以理解為(wéi)：
1) 當進口壓力(lì)大于安全(quán)值( 設(shè)定值(zhí)) 時：進口壓力水(shuǐ)從控制管路進入(rù)導閥膜片下腔，使其壓(yā)力增(zēng)高，推動導閥閥杆(gǎn)上移(yí)，導閥閥闆打開，主閥控制室上腔的水(shuǐ)從導閥和控制管排洩，在進口壓力水的作用下，主閥閥闆打開，閥前壓力降低，重回設定值。實現“洩壓(yā)”。2) 當進口壓力小于安全值( 設定值) 時：導閥(fá)膜(mó)片下腔的壓力降低，導閥閥杆下移，導閥閥闆關閉，從(cóng)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(qiú)閥可以保持控制區(qū)域的水位始終處(chù)在設定(dìng)範圍之内。如圖5 所示(shì)，其工作原理可以理解為: 當(dāng)導閥開啟時，主閥上腔壓力降低，主閥(fá)閥杆上移，主閥開啟，上遊往下遊注水(shuǐ); 當導閥關閉(bì)時，主閥(fá)上(shàng)腔壓力增(zēng)加，主(zhǔ)閥閥杆下移，主(zhǔ)閥(fá)關閉，上遊(yóu)停止往(wǎng)下遊注水。實現“水位控制”。
圖5 遙控浮球(qiú)閥原理示意圖04 水力控制閥的選型和維護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、材質等。常見的水力控制閥選型參數見表：
2) 水力控制閥(fá)在應用中省了大量人力，但仍需定期進行維護。水力控制閥是無需另加(jiā)機油潤滑的，其在工作中可利用介質本身進行潤滑。如果在應用現(xiàn)場進行維護或者發生故障時，其拆卸需要：① 将(jiāng)管路中閥前和閥後的2 個(gè)切斷(duàn)閥都關閉。② 釋放主閥控制室上(shàng)腔的壓(yā)力，松開閥蓋上方的導管連接。③ 松開閥蓋與中間體的螺栓，松開(kāi)中(zhōng)間體與閥體的螺栓。④ 取出彈簧、膜片、閥闆、閥芯、O 型(xíng)圈等零件進行檢查，看有無問題。其中(zhōng)膜片和O 型圈為易(yì)損件，需要重點檢查并定期更換。05 結(jié)語
無論是先導式減壓閥、洩壓安全閥、遙控浮(fú)球閥，還(hái)是其它(tā)種類的(de)水力控制閥，僅依靠介質—水(shuǐ)的能量，即(jí)可以方便地對流體介質(zhì)進行控制，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(cháng)普遍的，市場上也(yě)有很大的需求量。
