关键词：液压水位控制阀 工作原理 稳定运行 改进方案

　　1.引言

　　液压水位控制阀是一种改进了的浮球阀，当水池或水塔内水位下降，浮球阀开启排水时，进水管内有压力水将阀内活塞托起，密封面打开，阀门即开启供水，当水位上升到控制面，浮球阀关闭，活塞下移将密封面封闭，阀门即停止供水，从而达到自动控制水位的目的。因其不耗电能，结构简单，安装施工方便，适用压力广等优势，在各类清水水池（水箱）的水位自动控制有着较为广泛的应用。但是由于水质和水力因素等的影响，液压水位控制阀往往失灵，轻则白白浪费水资源，重则水淹泵房，造成严重后果。提高液压水位控制阀的稳定性，保证安全供水就显得十分重要了。

　　2.液压水位控制阀的内部结构及作用原理

　　液压水位控制阀一般由浮球阀，控制管，液压阀主体组成。虽然液压控制阀主体的外观各异，材质不同，有立式和卧式安装形式等，但其内部结构和作用原理却基本相同。液压控制阀的主体由进水腔、出水口、活塞式阀芯、泄压腔、泄压口等组成。

　　设进水的水压为P0，泄压腔的压力为P1；活塞式阀芯的重力为G，活塞式阀芯泄压腔端的直径为D1，另一端的直径为D2.连通进水腔和泄压腔的小孔直径的d1，泄压口的直径为d2，活塞式阀芯与阀腔的摩擦力为f，受到的支持力为N.下面上的说明（结构二类似）为例，分析活塞式阀芯的受力情况如下：

　　设活塞式阀芯受到的合力为F，则阀芯受力矢量式为：

　　F＝F₁+F₂+F₃+F₄+f+N+G……………………………………………………………………（1）

　　表达为代数形式如下：

　　F＝P₀D₂²π/4+ P2（D₁²π/4－ D₂²π/4）－ P₁D₁²π/4±f－G±N

　　＝（P₀D₂² － P₁D₁²）π/4±f－G＋P₂（D₁²－ D₂²）π/4 ±N

　　＝A±f－G±N＋B……………………………………………………………………（2）

　　（2）式中A＝（P₀D₂² － P₁D₁²）π/4，B＝P₂（D₁²－ D₂²）π/4； f的符号与A的符号相反。

　　当水池或水塔内水位下降，浮球阀开启排水时，进水腔通过小孔d₁向泄压腔补水，由于补水孔d₁<泄压孔d₂，补水能力小于泄压能力，泄压腔的压力P₁降低，阀芯支持力N1逐渐减小到消失，进水管内有压力水P₀克服活塞式阀芯的重力和摩擦力将其托起，上式F>0，密封面逐渐打开，液压阀门即开启向水池（或水塔）供水。当水池水位上升到控制水面，浮球阀关闭，泄压腔补水能力大于泄压能力，N2逐渐减小， P₁上升（最大至P₀），上式F<0，活塞下移将密封面封闭，阀门即停止供水。液压控制阀在浮球的控制下，从而可以自动控制水位。

　　3.影响液压水位控制阀稳定运行的因素

　　3.1液压水位控制阀的安装

　　3.2泄压腔压力变化

　　液压控制阀安装投入使用时，（2）式中D₁、D₂、d₁、d₂G为已知常数，影响活塞式阀芯运动的力就只有水的压力P₀、P₁的作用及活塞受到的摩擦力f.一般情况下：D₁≥D₂， d₁≤d₂，出水口的压力变化范围为0≤P₂<P₀，泄水腔压力0<C₁（常数） ≤P₁≤C₂～P0.通过受力分析可以看出，液压阀安全可靠的运行要求泄压腔压力要有适当的变化，当泄压腔压力达到最小时，阀芯能够上升到最大开启度位置；如果液压控制阀的活塞式阀芯坚固，能始终保持泄压腔的密闭并能进水腔口紧密结合，当浮球阀关闭，泄压腔内压力始终能上升到C₂（C₂约等于P₀，且与液压阀结构和安装方式无关），活塞式阀芯能在水压力P1和自身的重力G作用下，克服摩擦力f下降并关闭液压阀。可见泄压腔的最小压力C₁是决定液压阀是否能稳定运行的关键因素，泄压腔内压力变化的快慢决定液压阀灵敏性的高低。定义泄压腔内的最小压强C₁为液压控制阀稳定运行数。当

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