1 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。
图1 水力控制阀外形图
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。
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。
3 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）。经常用到的有先导式减压阀、泄压安全阀、遥控浮球阀等。
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：
图3 先导式减压阀原理示意图
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。
图4 泄压安全阀原理示意图
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
4 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1。对于主要零部件材质的选型见表2。
表1 选型参数表
表2 常见零部件材质表
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。
5 结语
无论是先导式减压阀、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，产品在国内外的楼宇管网、市政供水、消防用水、泵站、灌溉等积水系统中的应用是非常普遍的，市场上也有很大的需求量。
