水位落差可調式無耗電進水控制裝置設計

陶來華 李增芳 何理瑞 段永剛 葉巧巧 蔡武軍

（浙江水利水電學院機械與汽車工程學院，浙江 杭州310018）

0 引言

浙江省各級黨委政府，高度重視農村飲用水工程建設，切實保障了廣大群眾用水衛(wèi)生安全和供給安全，為我省全面實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、建設美麗鄉(xiāng)村、實現(xiàn)高水平全面小康奠定了堅實的基礎。自從啟動“農村飲水安全提升工程”和“千萬農民飲用水工程”項目建設以來，全省共建成超3萬處的供水工程，覆蓋農村用水人口近3300萬人，基本解決了千萬農民喝水難的現(xiàn)狀。但較為偏僻的山村群眾飲用水工程建設和運行管理不充分不平衡的狀況依然嚴峻，造成蓄水供水設施不足，導致干旱時水源枯竭、水質渾濁惡化[1,2]。加之部分地區(qū)電力資源缺乏，絕大多數節(jié)水供水電力產品無法給居民帶來便利，影響飲用水的有效節(jié)水管理。就如何提高飲用水的有效利用，提升飲用水的消毒質量，保證飲用水水質，成為主要研究方向。供給水系統(tǒng)直接決定節(jié)水效果，進出水控制更是供給水系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，優(yōu)化進出水控制裝置則是保障居民飲用水高質供給的最佳手段。

1 水位控制裝置設計方案

通過走訪我省某地區(qū)偏遠山村，對飲用水基礎蓄水設施進行實地考察，掌握針對飲用水提質節(jié)儉供給的一手資料；從飲用水蓄水設施的水位控制研究入手，提出針對性的解決方案[3-5]，并設計一種水位落差可調的進水控制裝置模型，結構原理如圖1所示，整個裝置采用純機械結構，并且無需任何電力驅動。

圖1 水位落差可調的進水控制裝置結構原理

結構原理圖設計有蓄水池、進水口、水位控制閥、單向閥、出水口、排泥口、水管等，可以做到進水控制和水位調節(jié)的功能。其中進水控制工作方式為：水從“進水口”流入，流經“水位控制閥”，通過“水位控制閥”右側上水管進入蓄水池；當蓄水池水位超過“最高水位”線時，水流入“單向閥”上側水管至“水位控制閥”，當“水位控制閥”下底部有水流入時，“水位控制閥”自動實現(xiàn)進水關閉，讓“蓄水池”的水位處于“最高水位”線，避免漫灌溢水造成水資源浪費。當“蓄水池”的水通過“出水口”供給，“蓄水池”內的水位低于“最低水位”線時，“單向閥”受到水位壓差，自動打開，“水位控制閥”底部的水流經“單向閥”至蓄水池，此時，“水位控制閥”處于進水工作狀態(tài)，一旦“蓄水池”水位高于“最高水位”，就重復上訴的工作方式。水位調節(jié)工作方式為：整套裝置在制作過程中，可以通過改變“單向閥”上側水管的長度實現(xiàn)蓄水池上下水位線的高度差調節(jié)，處于枯水期時，同時調高“最高水位”和“最低水位”線，并適當縮小高低水位線差，讓蓄水池內時刻保持足夠多的蓄水量，保障供水；處于豐水期時，調低“最高水位”和“最低水位”線，并適當調大高低水位線差，讓蓄水池內的水保持流通，進一步提高水質。當蓄水池需要清潔時，打開“排泥口”，排出蓄水池內的淤泥、水垢和沙粒等雜物，實現(xiàn)簡便清污。

2 樣機實驗

根據水位落差可調進水控制裝置的設計原理圖，利用水管、蓄水桶、水位控制閥、單向閥和膠水等物料，制作了一臺裝置樣機，如圖2所示。分析樣機的功能實現(xiàn)方式，制定實驗方案，通過樣機實驗，整個裝置實現(xiàn)了進水控制和水位調節(jié)的功能，達到預期設計目標，進一步驗證本裝置設計的可行性。

圖2 水位落差可調的進水控制裝置樣機

3 結語

本文通過對蓄水池進水與供水功能分析，并調研當前不同地區(qū)供水設施的工作環(huán)境以及供水要求，提出一套無耗電的水位落差可調進水控制裝置。通過制作裝置樣機并進行實驗，實驗結果達到了預期的設計初衷，為后期的推廣使用奠定了理論和實踐基礎。