管路系統減壓閥、持壓閥、安全閥工作原理分解及演示

在灌溉系統,特別是#高效節水灌溉#系統工程建設自動化項目中,電磁閥的應用是少不了的。由於功能上的差異、安裝的位置及使用方法上也就有不同,又由於其複雜性,在工程調試過程及後續的甲方系統維護中,不清楚其中的原理作用,要想很好的解決問題,還是有一定難度的。

目前在灌溉上使用的電磁閥都是隔膜閥,也就是閥體中間有一個橡膠隔膜,把閥體分割成上下兩個腔室,根據膜片上下壓力的大小,啟動膜片運動,控制模式的位置從而達到改變閥門過水流道的大小,實現閥門的開啟、關閉、調壓等等功能。

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基礎閥解剖圖結構

一般常用的電磁閥(常閉型)相比較來說比較簡單,主要是控制灌溉水源的通斷功能。這裡就不多加描述和說明,詳細的原理示意圖可以參考文章:灌溉培訓 | 澆水用電磁閥原理說明及故障排除。上面的鏈接文章裡就有比較詳細的介紹。

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上圖:閥門關閉;下圖:閥門開啟

下面我們就講講一些特殊功能的閥門:減壓閥、持壓閥、釋壓閥(也稱安全閥)及其組合模式閥門:減壓釋壓閥、持壓釋壓閥等等。這類閥門比較難理解和維護,也主要是因為是組裝性的,不理解其原理及工作模式,單從外觀來看,也確實很難操作。

還是要從基礎閥門開始,我們參考Raphael閥門來了解這一基礎閥門的情況。關鍵點:就是圍繞上腔室水壓強的變化,進而影響作用在中間隔膜上端的壓力來影響膜片的上下運動,達到改變閥門通道的開度實現其不同的功能。

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基礎閥體剖面圖

下面我們來看一段視頻,下圖視頻是一個簡單直觀的“浮球閥控制演示圖”,可以明顯的看到閥門隔膜閥的開啟和關閉動作,來了解閥門膜片的運動情況。

(由於每篇文章只能提供一段視頻,為了更好的理解後續持壓減壓閥的工作原理,該段視頻有興趣的可以去看看,微博:灌溉大講堂;頭條號:灌溉大講堂;或抖音:灌溉大講堂,其中的視頻資料)

初學者要好好理解這段視頻並深深的印在腦海裡,理解這段視頻中閥門的開啟情況後,就能很好理解下面所揭示的幾種閥門的運行情況。把浮球閥控制改成電磁頭,那就變化成了灌溉分區中所用到的電池閥,根據電磁頭的不同分成:交流電磁頭和直流電磁頭,可以理解成把浮球換成了電磁頭,通過電流來吸合的“鐵芯”。

減壓閥(Pressure Reducing Control Valve),就是在上游壓力波動的情況下,通過改變閥門流道的開度保持下游管道壓力的穩定。當然這種情況下上游管道壓力應該大於下游管道上的壓力。

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上圖為減壓閥示意圖

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上圖為減壓閥實物圖

在灌溉系統中,特別是在一些大的灌溉系統中採用(比如單首部控制面積大於1000畝),就是系統比較大,主管道上的壓力變化也比較大(例如在落差比較大的山坡或丘陵地帶灌溉系統中),考慮灌溉均勻度,為了保證各分區的入口壓力均衡,在支管分區前設置一個減壓閥。

有時在一些情況下的灌溉系統首部,也設置減壓閥。比如沒有設置變頻裝置的水泵、隨機供水情況下,系統流量變化比較大,從而也影響到首部水泵出口壓力的變化(可以讀讀水泵“流量-壓力曲線圖”)。

((由於頭條文章只能放置一段視頻資料),需要點擊進入視頻界面)

注意調壓器上的三個接頭,一個在閥門上游入口,一個在閥門下游出口,一個在閥體上腔室,就是這三個口中水流變化才引起和達到調壓的效果,注意好好觀察並體會。(注意圖中紅色箭頭的指向,及下游閥門的關閉情況,就是在改變下游流量的變化情況。)

釋壓閥(Pressure Relief Valve),也稱安全閥

,就是保護系統安全,當系統到達設定的管道系統設置壓力值時,釋放系統壓力保護管路安全。在灌溉系統中一般安裝在首部旁路上,保護系統安全。

有時候也設置在大落差的灌溉系統主管道末端,也是為了保護主管道的安全情況。下圖是一個項目的首部釋壓閥門(安全閥),設置在過濾器出口端,主管道旁路上,安全閥出口水流應引導到室外,最好進入室外蓄水池中,保持管理房的乾燥和安全。

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現場圖片-首部安裝安全閥門

持壓閥(Pressure Sustaining Control Valve),就是保持管路系統壓力的穩定,為了保證系統正常運行所需要的工作壓力。

在灌溉系統中,一般過濾系統都具有反衝洗功能,就是一邊工作(灌溉供水),有時就面臨沖洗,反衝洗需要一定的壓力條件才能實施(有的需要達到0.3MPa,才能達到良好的反衝洗效果),保持首部最低壓力值就非常必要了。還有一些分區工作壓力的保證也是如此。

下圖是持壓閥原理示意圖。

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持壓閥原理示意圖

下面就是一段持壓閥/減壓閥綜合的鏈接模式,保證上游壓力的穩定,為了圖中樓宇居民生活用水及工業用水,上游供水必需要的壓力,同時穩定下游正常工作時的壓力。(由於頭條文章只能放置一段視頻資料)

下圖是一灌溉工程項目的安裝情況圖,左側為過濾器出口,右側為灌溉水源出口。安裝的就是一個持壓減壓閥,可以保證灌溉系統正常運行和過濾器反衝洗。

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現場圖片-過濾器出口安裝的減壓持壓閥門


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