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水力控制阀在给水系统中的应用

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政供水系统中，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。

2水力控制阀的结构和基本原理

水力控制阀，是一系列多用途控制与安全类阀门的总

称，见图 1 。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，大

量生产于以色列、荷兰、丹麦等欧洲国家，后来发展

到美国、加拿大以及亚洲等地，并且得到了更加广泛

的应用。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。

图 1水力控制阀外形图 2.1主阀主阀的典型结构见图 2 。图 2 中的主阀为隔膜双腔

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。

①阀体 ; ②阀芯 ; ③阀座 ; ④阀板 ; ⑤弹簧 ; ⑥阀杆 ; ⑦中

间体 ; ⑧隔膜 ; ⑨阀盖

图 2主阀示意图

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。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(目前国外此类阀门已派生出近百种用途

。

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)电动开关阀。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。如图 3 所示，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”。

图 3 先导式减压阀原理示意图 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。

图 4

如图 4 所示，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。

如图 5 所示，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”。

图 5遥控浮球阀原理示意图

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。常见的水力控制阀选型参数见表：