提高液壓水位控制閥穩(wěn)定運(yùn)行性之我見(jiàn)

1、提高液壓水位控制閥穩(wěn)定運(yùn)行性之我見(jiàn)            摘要：本文從液壓水位控制閥的工作原理出發(fā)，從液壓閥結(jié)構(gòu)、安裝、運(yùn)行環(huán)境等方面對(duì)影響液壓水位控制閥穩(wěn)定運(yùn)行的因素進(jìn)行分析，提出了提高液壓水位控制閥穩(wěn)定運(yùn)行的改進(jìn)方案。 關(guān)鍵詞：液壓水位控制閥 工作原理 穩(wěn)定運(yùn)行 改進(jìn)方案  1.引言液壓水位控制閥是一種改進(jìn)了的浮球閥，當(dāng)水池或水塔內(nèi)水位下降，浮球閥開(kāi)啟排水時(shí)，進(jìn)水管內(nèi)有壓力水將閥內(nèi)活塞托起，密封面打開(kāi)，閥門(mén)即開(kāi)啟供水，當(dāng)水位上升到控制面，浮球閥關(guān)閉，活塞下移將密

2、封面封閉，閥門(mén)即停止供水，從而達(dá)到自動(dòng)控制水位的目的。因其不耗電能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝施工方便，適用壓力廣等優(yōu)勢(shì)，在各類清水水池（水箱）的水位自動(dòng)控制有著較為廣泛的應(yīng)用。但是由于水質(zhì)和水力因素等的影響，液壓水位控制閥往往失靈，輕則白白浪費(fèi)水資源，重則水淹泵房，造成嚴(yán)重后果。提高液壓水位控制閥的穩(wěn)定性，保證安全供水就顯得十分重要了。2.液壓水位控制閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及作用原理液壓水位控制閥一般由浮球閥，控制管，液壓閥主體組成。雖然液壓控制閥主體的外觀各異，材質(zhì)不同，有立式和臥式安裝形式等，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和作用原理卻基本相同。液壓控制閥的主體由進(jìn)水腔、出水口、活塞式閥芯、泄壓腔、泄壓口等組成，見(jiàn)圖1。圖2液壓

3、閥閥芯受力示意圖設(shè)活塞式閥芯受到的合力為，則閥芯受力矢量式為：1+F2+F3+F4+f+N+G(1)表達(dá)為代數(shù)形式如下：P0D22/4+ P2(D12/4 D22/4) P1D12/4±fG±N(P0D22 P1D12)/4±fGP2(D12 D22)/4 ±N±fG±N(2)（2）式中(P0D22 P1D12)/4，P2(D12 D22)/4； f的符號(hào)與的符號(hào)相反。當(dāng)水池或水塔內(nèi)水位下降，浮球閥開(kāi)啟排水時(shí)，進(jìn)水腔通過(guò)小孔d1向泄壓腔補(bǔ)水,由于補(bǔ)水孔d1<泄壓孔d2,補(bǔ)水能力小于泄壓能力，泄壓腔的壓力P1降低，閥芯支持力N1逐

4、漸減小到消失，進(jìn)水管內(nèi)有壓力水P0克服活塞式閥芯的重力和摩擦力將其托起，上式F>0,密封面逐漸打開(kāi)，液壓閥門(mén)即開(kāi)啟向水池（或水塔）供水。當(dāng)水池水位上升到控制水面，浮球閥關(guān)閉，泄壓腔補(bǔ)水能力大于泄壓能力，N2逐漸減小， P1上升（最大至P0），上式F<0，活塞下移將密封面封閉，閥門(mén)即停止供水。液壓控制閥在浮球的控制下，從而可以自動(dòng)控制水位。    3.影響液壓水位控制閥穩(wěn)定運(yùn)行的因素3.1液壓水位控制閥的安裝示意圖圖3液壓水位控制閥安裝示意圖3.2泄壓腔壓力變化液壓控制閥安裝投入使用時(shí)，（）式中1、2、1、2為已知常數(shù)，影響活塞式閥芯運(yùn)動(dòng)的力就

5、只有水的壓力P0、P1的作用及活塞受到的摩擦力f。一般情況下：12, 12，出水口的壓力變化范圍為0P2<P0，泄水腔壓力<C1(常數(shù)) P1C2P0。通過(guò)受力分析可以看出，液壓閥安全可靠的運(yùn)行要求泄壓腔壓力要有適當(dāng)?shù)淖兓?，?dāng)泄壓腔壓力達(dá)到最小時(shí)，閥芯能夠上升到最大開(kāi)啟度位置；如果液壓控制閥的活塞式閥芯堅(jiān)固，能始終保持泄壓腔的密閉并能進(jìn)水腔口緊密結(jié)合，當(dāng)浮球閥關(guān)閉，泄壓腔內(nèi)壓力始終能上升到C2（C2約等于P0，且與液壓閥結(jié)構(gòu)和安裝方式無(wú)關(guān)），活塞式閥芯能在水壓力P1和自身的重力G作用下，克服摩擦力f下降并關(guān)閉液壓閥。可見(jiàn)泄壓腔的最小壓力C1是決定液壓閥是否能穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素，泄壓

6、腔內(nèi)壓力變化的快慢決定液壓閥靈敏性的高低。定義泄壓腔內(nèi)的最小壓強(qiáng)1為液壓控制閥穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)。當(dāng)液壓控制閥開(kāi)啟度最大，即浮球閥穩(wěn)定放水時(shí)，此時(shí)泄壓腔內(nèi)壓力    2007-04-29        1=C1。此時(shí)通過(guò)補(bǔ)水小孔，泄水腔、浮球閥出口斷面的流量相等；連接進(jìn)水腔和泄壓腔的通道進(jìn)口、泄壓腔內(nèi)和浮球閥出水口（控制管路）等斷面用伯諾里方程可以得到C1的影響因素（斷面位置如圖立式液壓控制閥安裝示意圖所示），有各下列各式成立：通通泄泄球球d12通D12泄d球2球（3）Z進(jìn)+P/ +

7、1通2/2g =Z泄+P1/ +2泄2/2g+h損1=Z球+P球/+3球2/2g+h損2（4）整理上式，推導(dǎo)得：P1C1（Z球Z泄）+P球/+（3球22泄2）/2g+（h損2h損1）（Z進(jìn)Z泄）+P/+（1通22泄2）/2gh損（5）及下標(biāo)：表示水流對(duì)應(yīng)斷面的面積及下標(biāo)：表示水流對(duì)應(yīng)斷面的液體流速Z及下標(biāo)：表示水流對(duì)應(yīng)斷面的幾何高程P及下標(biāo)：表示水流壓力：液體比重及下標(biāo)：對(duì)應(yīng)動(dòng)能修整系數(shù)h及下標(biāo)：沿程及局部水頭損失之和g:重力加速度33影響液壓控制閥穩(wěn)定運(yùn)行的因素液壓閥要可靠運(yùn)行，要求活塞式閥芯堅(jiān)固，升降靈活，能始終保持泄壓腔的密閉并能根據(jù)需要密閉進(jìn)水腔；泄壓腔與進(jìn)水腔通道小孔暢通。依據(jù)水力學(xué)

8、知識(shí)，從（5）式可以看出，連接泄壓腔的小孔通道1越小，水頭損失h損越大，則1值降低?？梢?jiàn)適當(dāng)減小小孔通道直徑1有助于降低1值，浮球閥開(kāi)啟時(shí)，閥芯能迅速上升，打開(kāi)液壓閥。浮球閥關(guān)閉時(shí)，由于補(bǔ)水能力減弱，泄壓腔壓力上升減慢，能夠減小閥芯下降速度，可以減?。ê捅苊猓┮簤洪y的關(guān)閥水錘，從而提高液壓閥的性能。但是，小孔通道直徑1過(guò)小，容易造成孔道堵塞，致使液壓閥開(kāi)關(guān)不靈。另外，加大活塞式閥芯泄壓腔端的直徑，有助于降低泄壓腔的關(guān)閥作用壓力；但會(huì)增加對(duì)開(kāi)閥壓力P0的要求。液壓閥的安裝，應(yīng)適當(dāng)選擇控制管的管徑和長(zhǎng)度?？刂乒軓郊哟?，水流速度將降低，通過(guò)控制管的水力損失h損4減少，1值將減小，有利于液壓閥的運(yùn)行。

9、控制管的管徑一般在dn15"dn40之間，若控制管的管徑過(guò)大，配套的浮球閥加大，一方面浮球?qū)⒖s小水池的儲(chǔ)水空間，降低水池空間的利用率；另一方面，浮球關(guān)閉時(shí)，泄壓腔升壓時(shí)間加長(zhǎng)，液壓閥將延時(shí)關(guān)閉，需要水池有較大的有效空間才能不浪費(fèi)水資源?？刂乒艿拈L(zhǎng)度也應(yīng)有所限制，增加控制管的長(zhǎng)度，h損4增加，1值增加，泄壓腔升壓時(shí)間加長(zhǎng)，液壓閥將延時(shí)關(guān)閉，不利與液壓閥的穩(wěn)定運(yùn)行。液壓閥在工作時(shí)，其作用力由進(jìn)水壓力引起，進(jìn)水壓力越低，提升閥芯要求泄壓腔的P1也低，即1值要小，不利于液壓閥工作。當(dāng)較低，泄壓腔泄壓后，活塞式閥芯受到向上的壓力作用不能克服其自身重力和摩擦力時(shí)，液壓閥將不能開(kāi)啟。由于受閥體各部

10、件材料的限制，也不能太高。高壓力使閥芯受到的作用力N1N2加大，對(duì)閥芯密封圈的磨損增強(qiáng)，影響液壓閥的使用壽命。故液壓閥必須工作在標(biāo)稱壓力范圍內(nèi)。由于水流方向的改變，閥體內(nèi)各部件均受到水流的激烈沖刷，撞擊，必須采取措施，保證閥芯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，閥芯組成件（密封圈、導(dǎo)向腳、鎖閉螺栓等）位置正確，不松動(dòng)。運(yùn)行要求介質(zhì)為潔凈水，設(shè)計(jì)和安裝均能做到使液壓閥進(jìn)水中不含固體顆粒，不堵塞閥體內(nèi)部的大小通道，不腐蝕液壓閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。但水中溶解性固體棲出，在液壓閥閥體內(nèi)和控制管道內(nèi)結(jié)垢，從而影響閥體的泄壓腔的密封性，增大了閥芯摩擦力f,閥芯運(yùn)動(dòng)的作用力增加，同時(shí)控制管泄水?dāng)嗝鏈p小，泄壓腔的泄水能力減小，控制管的水頭損失

11、h損4增大，1值增大，當(dāng)1值增大到某一程度，活塞式閥芯不能靈活運(yùn)動(dòng)，從而使液壓閥失靈。對(duì)硬度高，溶解性固體較多的介質(zhì)，需要適當(dāng)加大控制管的管徑并加強(qiáng)對(duì)液壓控制閥的運(yùn)行維護(hù)。    4提高液壓水位控制閥穩(wěn)定運(yùn)行的方案4.1針對(duì)性選擇液壓閥的型號(hào)應(yīng)針對(duì)工作壓力要求、介質(zhì)溫度、介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)等情況，選擇規(guī)格型號(hào)材質(zhì)匹配的液壓控制閥。對(duì)水質(zhì)硬度較高，容易結(jié)垢的地區(qū)，如貴州等喀斯特地貌地區(qū)，水中含有的碳酸氫蓋在溫度和水力作用下極易結(jié)垢，應(yīng)選擇d1較大的液壓控制閥并適當(dāng)加大控制管的管徑。4.2合理安裝選定液壓水位閥控制閥的型號(hào)后，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特性合理安裝。安裝時(shí)的注意事項(xiàng)：選擇與液壓閥型號(hào)規(guī)格壓力相匹配的連接法蘭；進(jìn)水管直徑應(yīng)大于或等于閥門(mén)公稱通徑，出水口應(yīng)低于浮球閥。浮球閥安裝應(yīng)距離出水管口一米以上且應(yīng)安裝在利于檢