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01問題的命題

在供水系統中,水壓、流量、液位等參數經常被頻繁控制。如果全部使用外部能源,例如空氣或電力,則會消耗很多。例如:

1)在市政供水系統中,從高壓區向低壓區供水,需要保持下游壓力穩定。

2) 用于從高壓增壓泵灌溉的灌溉系統需要對水源進行減壓。

3)在從高壓端向恒流下游供水的樓宇管網系統中水力控制閥,需要保護整條管道的順暢運行,避免偶發壓力過大的影響。

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4)在向水塔蓄水的供水系統中,需要控制水位。

5)在自動將水存入儲水區的消防系統中,需要保證控制區內的液位正常。

02 液壓控制閥的結構及基本原理

液壓控制閥是一系列多用途液壓控制和安全閥的總稱。

液力控制閥僅依靠介質——水的能量來控制壓力、流量、液位等。不僅節省了大量的能源消耗,還節省了人工成本。

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最早,液壓控制閥用于一些農業國家的水利灌溉系統。

簡單來說,液壓控制閥由主閥和不同的導閥系統組成。通過組裝不同的先導閥系統中外合資閥門廠家,液壓控制閥將具有不同的功能。

2.1個主閥

主閥的典型結構為隔膜雙室式,由閥體、閥芯、閥座、閥板、彈簧、閥桿、中間體、隔膜、閥蓋等主要部件組成。

「老呂講灌溉」水力控制閥的分類和工作原理

2.2個先導閥系統

導閥系統由導閥、導管、針閥、球閥、壓力表等部件組成。通過不同的連接可以實現不同的控制功能。

2.3 基本原則

雖然液壓控制閥按功能不同分類,但其工作原理卻不盡相同。即上面與下游的壓差為驅動力,由先導閥系統控制,使膜片(或活塞)的液壓差動操作完全由液壓動力自動調節,從而達到控制主閥芯的開啟或關閉或處于一定的調節狀態。

2.4 頭部丟失

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在計算管網時,需要確定管道的水頭損失,包括沿線水頭損失和局部水頭損失。前者是克服管道摩擦阻力而損失的水頭,隨著管道長度的增加而增加,故又稱長度損失。后者是水流經彎頭、異徑管、分流器、匯流器、閥門或其他附件時發生的水頭損失。

液壓控制閥的結構設計直接關系到閥門產生的水頭損失。水頭損失越少越好。

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03 液壓控制閥的分類及工作原理

「老呂講灌溉」水力控制閥的分類和工作原理

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根據供水系統中不同的設計要求和使用要求,還可演變出十余種閥門。

液壓控制閥按用途可分為以下幾種。

1) 水位控制閥。主要控制水池和水塔的水位。

2) 減壓閥。將較高的進口壓力降低到一定要求的出口壓力,依靠介質本身的能量自動保持出口壓力穩定的閥門。

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3) 水安全閥(泄壓/保壓閥)。當供水管道系統壓力超過設定壓力時,閥門自動開啟泄壓,保護管道安全。

4) 止回閥。安裝在供水系統的泵出口處,防止介質倒流中外合資閥門廠家,消除水錘。

5) 切換電磁閥。采用電磁閥作為先導閥,根據電信號對供水管道系統進行遠程啟閉,可替代用于啟閉閘閥蝶閥的大型電動裝置,可實現遠程控制。

6) 流量控制閥。將過量流量限制在預定值,并將上游的高壓降低到下游所需的低壓。

7) 差壓旁通平衡閥。用于空調系統的給水管、回水管或集水器與布水器之間,將給水管、回水管或集水器與布水器之間的壓差控制為設定值。

8) 緊急切斷閥。用于消防用水與生活用水并聯的供水系統,自動分配供水方向。

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3.1個先導式減壓閥

先導式減壓閥可將閥前的高壓流體還原為閥后的低壓流體,保持閥后壓力的穩定,保證下游設備的安全運行。

工作原理可以理解為:

1) 當流體從進口流入主閥內腔時,通過閥芯與閥座形成的環形間隙,導致流體壓力下降,然后流出出風口實現“減壓”功能。

2)當出口壓力小于穩定值(設定值)時:導閥膜片下腔壓力降低,導閥桿下移,開度增大,進口壓力水從控制管進入先導閥到出水端,主閥上腔壓力下降,主閥桿向上移動,主閥閥板開度增大,閥后壓力下降增加,回到設定值。反之,當出口壓力大于穩定值時,動作相反,也恢復到設定值。實現“穩定”。

3.2 泄壓閥

泄壓閥能快速泄壓,保證管道內壓力在安全范圍內,保持閥前壓力穩定,保證整個管道安全順暢運行。

工作原理可以理解為:

1) 進水壓力大于安全值(設定值)時:進水壓力水從控制管路進入導閥膜,下腔壓力升高,將導閥桿向上推,導閥板打開,主閥控制室上腔的水從導閥和控制管中排出。在進水壓力水的作用下,主閥板打開,閥前壓力下降,回到設定值。實現“減壓”。

2)當進口壓力小于安全值(設定值)時:導閥膜片下腔壓力降低,導閥桿下移,導閥閥瓣關閉關閉,導致主閥控制室上腔的水壓升高。在主閥上腔水壓的作用下,主閥閥板關閉,閥前壓力上升。現在“穩定”了。

「老呂講灌溉」水力控制閥的分類和工作原理

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3.3 遙控浮球閥

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遠程浮球閥可以將控制區域內的水位始終保持在設定范圍內。

工作原理可以理解為:當先導閥打開時,主閥上腔壓力降低,主閥桿向上移動,主閥打開,水從上游注入到下游;當導閥關閉時水力控制閥,主閥上腔壓力升高,主閥桿向下移動,主閥關閉,上游停止向下游注水。實現“水位控制”。

04 液壓控制閥的選擇與維護

1)液控閥的選型主要是主閥的選型,包括款式、口徑、壓力、材質等。

2) 液壓控制閥在應用中節省了大量的人力,但仍需要定期維護。液壓控制閥無需額外加油潤滑,運行時可通過水介質自身潤滑。如果應用現場發生維護或故障,其拆卸需要:

①關閉管路中閥門前后的2個截止閥

②釋放主閥控制室上腔的壓力,松開閥蓋上方的導管連接。

③松開閥蓋和中間體的螺栓,松開中間體和閥體的螺栓。

④ 取出彈簧、膜片、閥板、閥芯、O型圈等零件檢查是否有問題。其中,隔膜和O型圈屬于易損件,需要定期檢查更換。

05 結論

無論是開關電磁閥、先導式減壓閥、泄壓安全閥、遙控浮球閥還是其他類型的液壓控制閥,只取決于介質——水它可以很容易地控制流體介質。產品廣泛應用于智能灌溉系統、數字化高標準農田、市政供水、農村安全飲水、樓宇管網、消防用水等系統。

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