水位落差可調(diào)式無耗電進(jìn)水控制裝置設(shè)計(jì)

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(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院，浙江 杭州310018）

0 引言

浙江省各級(jí)黨委政府，高度重視農(nóng)村飲用水工程建設(shè)，切實(shí)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(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村、實(shí)現(xiàn)高水平全面小康奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。自從啟動(dòng)“農(nóng)村飲水安全提升工程”和“千萬農(nóng)民飲用水工程”項(xiàng)目建設(shè)以來，全省共建成超3萬處的供水工程，覆蓋農(nóng)村用水人口近3300萬人，基本解決了千萬農(nóng)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(shè)和運(yùn)行管理不充分不平衡的狀況依然嚴(yán)峻，造成蓄水供水設(shè)施不足，導(dǎo)致干旱時(shí)水源枯竭、水質(zhì)渾濁惡化[1,2]。加之部分地區(qū)電力資源缺乏，絕大多數(shù)節(jié)水供水電力產(chǎn)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(zhì)量，保證飲用水水質(zhì)，成為主要研究方向。供給水系統(tǒng)直接決定節(jié)水效果，進(jìn)出水控制更是供給水系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，優(yōu)化進(jìn)出水控制裝置則是保障居民飲用水高質(zhì)供給的最佳手段。

1 水位控制裝置設(shè)計(jì)方案

通過走訪我省某地區(qū)偏遠(yuǎn)山村，對(duì)飲用水基礎(chǔ)蓄水設(shè)施進(jìn)行實(shí)地考察，掌握針對(duì)飲用水提質(zhì)節(jié)儉供給的一手資料；從飲用水蓄水設(shè)施的水位控制研究入手，提出針對(duì)性的解決方案[3-5]，并設(shè)計(jì)一種水位落差可調(diào)的進(jìn)水控制裝置模型，結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，整個(gè)裝置采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且無需任何電力驅(qū)動(dòng)。

圖1 水位落差可調(diào)的進(jìn)水控制裝置結(jié)構(gòu)原理

結(jié)構(gòu)原理圖設(shè)計(jì)有蓄水池、進(jìn)水口、水位控制閥、單向閥、出水口、排泥口、水管等，可以做到進(jìn)水控制和水位調(diào)節(jié)的功能。其中進(jìn)水控制工作方式為：水從“進(jìn)水口”流入，流經(jīng)“水位控制閥”，通過“水位控制閥”右側(cè)上水管進(jìn)入蓄水池；當(dāng)蓄水池水位超過“最高水位”線時(shí)，水流入“單向閥”上側(cè)水管至“水位控制閥”，當(dāng)“水位控制閥”下底部有水流入時(shí)，“水位控制閥”自動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水關(guān)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(fèi)。當(dāng)“蓄水池”的水通過“出水口”供給，“蓄水池”內(nèi)的水位低于“最低水位”線時(shí)，“單向閥”受到水位壓差，自動(dòng)打開，“水位控制閥”底部的水流經(jīng)“單向閥”至蓄水池，此時(shí)，“水位控制閥”處于進(jìn)水工作狀態(tài)，一旦“蓄水池”水位高于“最高水位”，就重復(fù)上訴的工作方式。水位調(diào)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(cè)水管的長度實(shí)現(xiàn)蓄水池上下水位線的高度差調(diào)節(jié)，處于枯水期時(shí)，同時(shí)調(diào)高“最高水位”和“最低水位”線，并適當(dāng)縮小高低水位線差，讓蓄水池內(nèi)時(shí)刻保持足夠多的蓄水量，保障供水；處于豐水期時(shí)，調(diào)低“最高水位”和“最低水位”線，并適當(dāng)調(diào)大高低水位線差，讓蓄水池內(nèi)的水保持流通，進(jìn)一步提高水質(zhì)。當(dāng)蓄水池需要清潔時(shí)，打開“排泥口”，排出蓄水池內(nèi)的淤泥、水垢和沙粒等雜物，實(shí)現(xiàn)簡便清污。

2 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)水位落差可調(diào)進(jìn)水控制裝置的設(shè)計(jì)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(tái)裝置樣機(jī)，如圖2所示。分析樣機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)方式，制定實(shí)驗(yàn)方案，通過樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，整個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)了進(jìn)水控制和水位調(diào)節(jié)的功能，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)一步驗(yàn)證本裝置設(shè)計(jì)的可行性。

圖2 水位落差可調(diào)的進(jìn)水控制裝置樣機(jī)

3 結(jié)語

本文通過對(duì)蓄水池進(jìn)水與供水功能分析，并調(diào)研當(dāng)前不同地區(qū)供水設(shè)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(diào)進(jìn)水控制裝置。通過制作裝置樣機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)初衷，為后期的推廣使用奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。