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论智能水表阀门

作者:admin 时间:2019-04-27 05:49 来源:未知
目前市场有很多的智能水表制造商,采用的阀门结构基本是球阀加上减速机构达到控制使用的目的。结果经过用户使用出现相同的质量问题。其质量问题的现象为: 1.运行一段时间后出...

      目前市场有很多的智能水表制造商,采用的阀门结构基本是球阀加上减速机构达到控制使用的目的。结果经过用户使用出现相同的质量问题。其质量问题的现象为:

    1.运行一段时间后出现无限制的透支使用。

    2.经过一年至两年的时间开始滴水,再发展为线状的漏水。

    球阀是自来水管道中最常使用的一种阀门,我们很清楚球阀使用一段时间后,就会在驱动球转动的阀杆处慢慢的渗出水来,时间一长慢慢的渗水成了线状流水的现象。成都水表厂其所具备的优势不仅仅是客户多,更多的还是其客户遍及的范围比较广,通常都会遍布全国各地,而且还会与各个地方的服务商保持着长期的合作关系,毋庸置疑这也是稳定客源与声誉的必要根基和有力措施。为什么球阀作为智能水表的自动控制用阀门会出现这样的结果呢?

    为了搞清楚球阀在智能水表上使用的结果,笔者对球阀和平面叠阀进行了比较试验,试验采用了两组两节碱性普通电池,通过电阻式放电至负载电压在2.6V时备用。分别将球阀结构和平面叠阀的智能水表基表安装在0.4~1.8MPa水压可调的动态试验装置上。

    其试验的结果如下:
 
 阀门形式
0.4MPa
动态压力
0.6MPa
动态压力
1.0MPa
动态压力
1.8MPa
动态压力
球阀结构
全开
全关
半开
半关
半开
不可关
无动作
无动作
平面叠阀
全开
全关
全开
全关
全开
全关
全开
全关

    试验得到的结果现实:球阀在智能水表上作为控制器使用,在短时间内是可行的,但是作为长期使用必定会产生阀门最终不可关的现象,所以,智能水表就变成了无限制的透支使用了。严重的损害了用户的利益。上述试验是直接采用电池,如果是产品状态还有电子器件,电池的电压还有一个电压降,所以,就是在水压0.4MPa时一些同轴度很差的就会不能实现开关阀门的功能了。

    我们可以通过进一步的分析来看球阀为什么会出现这种现象的?

    第一,智能水表的基表就是因为其造型独特而只能采用铸造完成表壳生产。铸造表壳外型尺寸理论上误差±0.3mm以上,而加工球阀的第一基准面也是以铸造外型为基准。

    球阀需要的驱动靠微特电机的能力是远远不够,所以就需要一个大约1100:1左右的减速器来实现驱动球体转动。那么减速器需要在表壳球阀位置处的基准面进行定位,这个定位是依靠二次加工后获得的基准面,采用钻模来保证其精度的。由于这项操作是工业化生产,所以靠模与基准孔之间必定要留有0.10mm左右的间隙,来加快钻模装配撤卸的速度。而位置度完全依靠铸造外形进行定位。因为铸造外形的尺寸偏差在0.3mm左右,所以加工第二基准面时隐藏了球阀的阀杆和减速器驱动之间不同轴的隐患。当电池是全新状态时,因为可以释放大电流,出厂时阀门开关不会有什么大问题,但是在实际使用过程中,电能量会随着时间的延长而逐渐的下降,当电池不能释放大电流来驱动电机时,那么就会出现无限制的透支现象,这就是球阀本身的减速器与被阀杆之间的不同轴和电池总能量下降造成阀门不能关闭的原因。

    第二,球阀的密封是采用阀杆与孔之间的径向,加以O型橡胶密封圈来进行密封的。虽然在径向密封上加了双道的O型橡胶密封圈,但是,橡胶材料的老化是有时间的,一般在两年的时间橡胶圈就会失去密封的作用。所以,刚新安装的智能水表肯定不会漏水,但是经过一年或者两年时间,球阀阀杆处由滴水逐渐的转变为线状的漏水了。

    球阀的密封也是很关键的,密封过紧会加大电流,密封过松会产生渗水。从工艺角度来分析,要制造符合智能水表使用的阀门那是难上加难。

    第三,球阀结构的智能水表制造时,没有在智能水表严酷的使用状态进行模拟试验和检验其特性。我们知道电池的能量是在使用过程和随着时间的延长逐步的下降,电池它有寿命的,不会永远是出厂时的电压和能量,下面是典型的一组锂电池以100mA的电流进行放电曲线:


    我们可以看到电池放电的曲线,在快要失去全部电能前,能量消失是直线下降的。所有的智能水表都会出现这个状态,因为单片机内的程序都有一个电压低于某个电压时,关闭阀门停止工作的程序。但是由于球阀的特殊性和加工过程隐藏了不同轴的质量隐患,所以在这个时候阀门就没有能力服从单片机的控制了,因为电池不能释放大电流了。

    综上所述,球阀作为智能水表的自动控制用阀门机构从设计上来说完全可行,但是实际生产的加工工艺不能保证设计要求的精度。现在制造智能水表的厂商几乎都是采用球阀作为自动控制用的阀门,以致于产品质量问题不断的出现,使得一些决策者一听到智能水表就马上有畏惧感,严重扰乱了智能水表产品的真实质量。

    那么这样看来智能水表是否就没有可用的阀门结构了?笔者认为不!根据使用环境和水压的特性,在智能水表上使用的自动控制阀门目前至少可以采用:平面叠阀的结构。以下就平面叠阀结构进行分析。

    1.基本结构

    阀门由叠阀和机械密封两块组成。详见下

     2.叠阀工作原理

    叠阀由定片和动片组成,定片固定在基表上,材料采用铝陶瓷;动片与阀门阀杆连接,受减速器的控制,材料采用硬聚四氟乙烯。两种材料的磨擦系数极小。结构采用在平面开启两个扇形的窗口,上下窗口贯通时,阀门为开启,上下窗口不贯通时为阀门关闭。叠阀旋转正反90度方向实现开关阀功能。流通方式为水平进水,垂直往下流通水。水压对阀门有一个压强作用,阀门开关时需要克服平面的摩擦力。笔者经过试验得到水压增加与电流上升的关系:水压上升10%,电流上升0.2%,也就是说水压增加对阀门的影响很小。开关阀门最大启动电流90mA,启动后正常运行电流60mA。压力小于等于1.6MPa时的最大启动电流为100mA,启动后正常运行电流70mA。

    3.机械密封原理

    机械密封是广泛运用于化工行业和水泵的动态密封装置,具有很可靠的密封性能和安全性能。机械密封由定环、动环和橡胶密封圈组成,动环采用碳素合成塑料,定环采用铝陶瓷材料,两种材料具有很小的摩擦系数。定环固定在阀体上,动环固定在阀杆上,靠两个不同材料的平面摩擦来保证密封性能。在动环上加以不锈钢弹簧将动环紧紧的压在定环上,不让水从阀杆处流出。所以采用了机械密封装置不可能产生外泄漏的问题。

    4.平面叠阀保证功能的措施

    阀体是采用模具压注成型的,具有很高的一致性和精度。减速机构安装定位也是在注塑件上,阀门采用一次加工基准作为安装减速器的安装基准面,安装减速器的定位采用平面定位和位置度定位。所以减速器与阀杆之间的同轴度具有可靠的保障。

    5.工艺保证

    为了验证阀门在最恶劣的环境是否能够完成控制功能,所以在工艺实现的过程中,可增加模拟恶劣环境的状态进行验证,恶劣的模拟环境为:电压低于电池电压的20%以上,水压为管网水压的1.5倍以上,在负载动态的环境中,进行阀门的开关试验。这项验证的试验就是人的眼睛能够直观看到这个阀门在最低的电压,最高的水压环境是否能够正常的开关阀门。
    综上所述,平面叠阀是一种适应于智能水表环境的一种阀门。成都水表厂其所具备的服务优势,不仅在于售前和售中能够给顾客解决各种在选择上的担忧与疑惑,还在于售后能够提供免费的软件操作、常见故障排查培训以及免费的升级换代能够让客户放心选择、舒心使用。虽然其造价比球阀高,工艺比球阀复杂,体积比球阀大。但是在自来水管网中它能够抵御水压变化和电压变化条件带来的不利因素,完全实现智能水表自动控制功能。

    智能水表是水行业进行管理的高科技产品,本来是提高水事业管理的水平。结果由于采用的结构反而造成自来水收费智能管理的麻烦,将使用决策者带入了误区。为了推动智能水表的继续运用,笔者经过十几年的研究和试验,通过本文来纠正智能水表的使用要首先知道阀门是什么结构的,不然质量问题还是会不断的出现。
 
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