水位落差可调式无耗电进水控制装置设计

陶来华 李增芳 何理瑞 段永刚 叶巧巧 蔡武军

（浙江水利水电学院机械与汽车工程学院，浙江 杭州310018）

0 引言

浙江省各级党委政府，高度重视农村饮用水工程建设，切实保障了广大群众用水卫生安全和供给安全，为我省全面实施乡村振兴战略、建设美丽乡村、实现高水平全面小康奠定了坚实的基础。自从启动“农村饮水安全提升工程”和“千万农民饮用水工程”项目建设以来，全省共建成超3万处的供水工程，覆盖农村用水人口近3300万人，基本解决了千万农民喝水难的现状。但较为偏僻的山村群众饮用水工程建设和运行管理不充分不平衡的状况依然严峻，造成蓄水供水设施不足，导致干旱时水源枯竭、水质浑浊恶化[1,2]。加之部分地区电力资源缺乏，绝大多数节水供水电力产品无法给居民带来便利，影响饮用水的有效节水管理。就如何提高饮用水的有效利用，提升饮用水的消毒质量，保证饮用水水质，成为主要研究方向。供给水系统直接决定节水效果，进出水控制更是供给水系统的重要环节，优化进出水控制装置则是保障居民饮用水高质供给的最佳手段。

1 水位控制装置设计方案

通过走访我省某地区偏远山村，对饮用水基础蓄水设施进行实地考察，掌握针对饮用水提质节俭供给的一手资料；从饮用水蓄水设施的水位控制研究入手，提出针对性的解决方案[3-5]，并设计一种水位落差可调的进水控制装置模型，结构原理如图1所示，整个装置采用纯机械结构，并且无需任何电力驱动。

图1 水位落差可调的进水控制装置结构原理

结构原理图设计有蓄水池、进水口、水位控制阀、单向阀、出水口、排泥口、水管等，可以做到进水控制和水位调节的功能。其中进水控制工作方式为：水从“进水口”流入，流经“水位控制阀”，通过“水位控制阀”右侧上水管进入蓄水池；当蓄水池水位超过“最高水位”线时，水流入“单向阀”上侧水管至“水位控制阀”，当“水位控制阀”下底部有水流入时，“水位控制阀”自动实现进水关闭，让“蓄水池”的水位处于“最高水位”线，避免漫灌溢水造成水资源浪费。当“蓄水池”的水通过“出水口”供给，“蓄水池”内的水位低于“最低水位”线时，“单向阀”受到水位压差，自动打开，“水位控制阀”底部的水流经“单向阀”至蓄水池，此时，“水位控制阀”处于进水工作状态，一旦“蓄水池”水位高于“最高水位”，就重复上诉的工作方式。水位调节工作方式为：整套装置在制作过程中，可以通过改变“单向阀”上侧水管的长度实现蓄水池上下水位线的高度差调节，处于枯水期时，同时调高“最高水位”和“最低水位”线，并适当缩小高低水位线差，让蓄水池内时刻保持足够多的蓄水量，保障供水；处于丰水期时，调低“最高水位”和“最低水位”线，并适当调大高低水位线差，让蓄水池内的水保持流通，进一步提高水质。当蓄水池需要清洁时，打开“排泥口”，排出蓄水池内的淤泥、水垢和沙粒等杂物，实现简便清污。

2 样机实验

根据水位落差可调进水控制装置的设计原理图，利用水管、蓄水桶、水位控制阀、单向阀和胶水等物料，制作了一台装置样机，如图2所示。分析样机的功能实现方式，制定实验方案，通过样机实验，整个装置实现了进水控制和水位调节的功能，达到预期设计目标，进一步验证本装置设计的可行性。

图2 水位落差可调的进水控制装置样机

3 结语

本文通过对蓄水池进水与供水功能分析，并调研当前不同地区供水设施的工作环境以及供水要求，提出一套无耗电的水位落差可调进水控制装置。通过制作装置样机并进行实验，实验结果达到了预期的设计初衷，为后期的推广使用奠定了理论和实践基础。