水力控制阀的分类和工作原理

01问题的提出

在给水系统中经常会对水的压力、流量、液位等参数进行频繁的控制。如果都使用外接能源，如气源或电源的话，将会消耗很大。例如：

1)从高压区向低压区给水的市*供水系统中，需要保持下游的压力稳定。

2)从压力较高的增压泵流出后用于灌溉的灌溉系统中，需要使水源减压。

3)从高压端向恒定的下游供水的楼宇管网系统中，需要保护整个管路的平稳运行，避免受到偶然出现的压力过大的影响。

4)向水塔蓄水的供水系统中，需要控制水位。

5)向蓄水区自动蓄水的消防系统中，需要保证控制区域液位正常。

02水力控制阀的结构和基本原理

水力控制阀，是一系列多用途水力控制与安全类阀门的总称。

水力控制阀仅依靠介质—水的能量，即可实现对压力、流量、液位等的控制。不但节约了大量的能源消耗，而且还也省了人力成本。

最早，水力控制阀被运用在一些农业国家的水利灌溉系统中。

简单来说，水力控制阀是由主阀和不同的导阀系统所组成的。通过装配不同的导阀系统，水力控制阀将可以具备不同的使用功能。

2.1主阀

主阀的典型结构为隔膜双腔型，是由阀体、阀芯、阀座、阀板、弹簧、阀杆、中间体、膜片、阀盖等主要零部件组成。

2.2导阀系统

导阀系统由导阀、导管、针阀、球阀、压力表等零部件组成。通过不同的连接可以实现不同的控制功能。

2.3基本原理

水力控制阀虽然按照不同的使用功能有不同的分类，但其工作原理却不尽相同。即以上、下游压力差为动力，由导阀系统控制，使隔膜(或者活塞)液压式差动操作，完全由水力自动调节，从而控制主阀阀芯开启或者关闭或者处于某一调节状态。

2.4水头损失

在管网计算时需要确定管线的水头损失，包括沿程水头损失和局部水头损失。前者是克服管线摩擦阻力而损失的水头，它随着管线长度的增加而增加，所以又称长度损失。后者是水流通过弯管、渐缩管、分流管、合流管、阀门或其他附件时产生的水头损失。

水力控制阀的结构设计优劣，直接关系到阀门产生的水头损失大小。水头损失越小越好。

03水力控制阀的分类和工作原理

根据给水系统中不同的设计要求和使用要求，还可以演变出十几种用途的阀门。

水力控制阀按用途可分为如下类型。

1)水位控制阀。主要控制水池、水塔中的水位。

2)减压阀。将较高进口压力减小到某一需要的出口压力，并依靠介质自身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。

3)水用安全阀（泄压/持压阀）。当给水管路系统中的压力超过设定压力时，阀门自动开启泄压，保护管线安全。

4)止回阀。安装在给水系统的水泵出口，防止介质倒流，并消除水击。

5)开关电磁阀。以电磁阀作为先导阀，根据电信号，遥控开启和关闭给水管路系统，可取代用来开启和关闭的闸阀和蝶阀的大型电动装置，并可实现远程控制。

6)流量控制阀。将过大的流量限制在一个预定值，并将上游的高压减为所需要的下游低压。

7)压差旁通平衡阀。用于空调系统供水管、回水管或集水器、分水器之间，控制供水管、回水管或集水器、分水器之间的压差为设定值。

8)紧急关闭阀。用于消防用水与生活用水并联的供水系统中，自动调配供水方向。

3.1先导式减压阀

先导式减压阀可以将阀前的高压流体降低至阀后的低压流体，并维持阀后压力的稳定，保证下游设备的安全运行。

其工作原理可以理解为:

1)当流体从入口流入主阀内腔后，经过阀芯与阀座所形成的环形间隙，造成流体压力下降，然后从出口流出，实现“减压”功能。

2)当出口压力小于稳定值(设定值)时:导阀膜片下腔的压力降低，导阀阀杆下移，开度增大，进口压力水从控制管进入导阀再到出口端，使主阀上腔压力降低，主阀阀杆上移，主阀阀板的开度随之增大，阀后压力增高，重回设定值。反之，当出口压力大于稳定值时，动作相反，同样重回设定值。实现“稳压”。

3.2泄压安全阀

泄压安全阀可以快速泄压，保证管路内压力在安全范围内，并维持阀前压力的稳定，保证整个管路的安全平稳运行。

其工作原理可以理解为：

1)当进口压力大于安全值(设定值)时：进口压力水从控制管路进入导阀膜片下腔，使其压力增高，推动导阀阀杆上移，导阀阀板打开，主阀控制室上腔的水从导阀和控制管排泄，在进口压力水的作用下，主阀阀板打开，阀前压力降低，重回设定值。实现“泄压”。

2)当进口压力小于安全值(设定值)时：导阀膜片下腔的压力降低，导阀阀杆下移，导阀阀板关闭，从而导致主阀控制室上腔的水压增高，在主阀上腔水压作用下，主阀阀板关闭，阀前压力上升。现在“稳压”。

3.3遥控浮球阀

遥控浮球阀可以保持控制区域的水位始终处在设定范围之内。

其工作原理可以理解为:当导阀开启时，主阀上腔压力降低，主阀阀杆上移，主阀开启，上游往下游注水;当导阀关闭时，主阀上腔压力增加，主阀阀杆下移，主阀关闭，上游停止往下游注水。实现“水位控制”。

04水力控制阀的选型和维护

1)水力控制阀的选型主要为主阀的选型，包括样式、口径、压力、材质等。

2)水力控制阀在应用中省了大量人力，但仍需定期进行维护。水力控制阀是无需另加机油润滑的，其在工作中可利用水介质本身进行润滑。如果在应用现场进行维护或者发生故障时，其拆卸需要：

①将管路中阀前和阀后的2个切断阀都关闭。

②释放主阀控制室上腔的压力，松开阀盖上方的导管连接。

③松开阀盖与中间体的螺栓，松开中间体与阀体的螺栓。

④取出弹簧、膜片、阀板、阀芯、O型圈等零件进行检查，看有无问题。其中膜片和O型圈为易损件，需要重点检查并定期更换。

05结语

无论是开关电磁阀、先导式减压阀、泄压安全阀、遥控浮球阀，还是其它种类的水力控制阀，仅依靠介质—水的能量，即可以方便地对流体介质进行控制，产品在智慧灌溉系统、数字化高标准农田、市*供水、农村安全饮水、楼宇管网、消防用水等系统中应用非常普遍。

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