本發(fā)明屬于供水閥門技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種供水閥及其供水方法。

背景技術(shù)：

在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉各項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用中，灌溉水量控制是實(shí)現(xiàn)精量供水、高效用水的基礎(chǔ)。若達(dá)到預(yù)定的供水量時(shí)，自動(dòng)停止供水，既可實(shí)現(xiàn)灌水量的控制，又可提高灌水均勻度。對(duì)于實(shí)現(xiàn)按水量收費(fèi)和提高灌水效率、提升灌溉管理水平等均具有重要意義。目前，我國(guó)正在推廣計(jì)量用水、灌水總量控制，定流量供水是實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)用水和計(jì)時(shí)收費(fèi)的基礎(chǔ)。

目前農(nóng)田灌溉等行業(yè)用水量難以實(shí)現(xiàn)精量管理，不能完全按計(jì)劃用水量執(zhí)行。進(jìn)口的定量供水裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、價(jià)格昂貴，不適用農(nóng)田灌溉等低產(chǎn)出行業(yè)應(yīng)用。管道供水流量與供水壓力有關(guān)，壓力變化時(shí)，供水流量也隨之變化；供水流量不穩(wěn)定，造成相同供水時(shí)間供給的水量不同；大型的供水系統(tǒng)中，壓力偏差致使灌水不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種供水閥及其供水方法，可以實(shí)現(xiàn)定量供水或恒定流量供水。

本發(fā)明的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的：

一種供水閥，包括閥體和閥蓋，閥蓋位于閥體頂端，且閥蓋和閥體固定連接，閥體內(nèi)設(shè)置有套筒，套筒內(nèi)設(shè)置有閥芯，閥芯通過(guò)閥桿與電機(jī)連接，與閥芯相對(duì)應(yīng)的套筒上設(shè)置有過(guò)水孔，閥體進(jìn)水端開(kāi)設(shè)有第一小孔，第一小孔對(duì)應(yīng)的閥體外側(cè)設(shè)置有第一壓力傳感器，閥體出水端開(kāi)設(shè)有第二小孔，第二小孔對(duì)應(yīng)的閥體外側(cè)設(shè)置有第二壓力傳感器，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器均與儀表電連接；電機(jī)和儀表位于閥體外部，且電機(jī)位于閥蓋的正上部，閥桿穿過(guò)閥蓋連接電機(jī)和閥芯。

采用上述的供水閥進(jìn)行恒定流量供水的方法，具體步驟如下：

1)水從閥體的進(jìn)水端進(jìn)入，經(jīng)過(guò)過(guò)水孔，從閥體的出水端流出；

2)利用第一壓力傳感器和第二壓力傳感器測(cè)得閥體的進(jìn)水端和出水端的壓力；

3)第一壓力傳感器和第二壓力傳感器將測(cè)得的壓力值傳送給儀表，儀表利用下述公式進(jìn)行計(jì)算，得出瞬時(shí)流量q：

其中，s1，s2分別為前后放置壓力傳感器處的管道截面積；v1為第一壓力傳感器處的水流流速；p1，p2分別為前后壓力傳感器處的水壓力；γ為水的容重，取9.8kn/m³，g取9.8m/s²；q為測(cè)出的流量；

4)儀表將求得的瞬時(shí)流量q與預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果反饋給電機(jī)，由電機(jī)帶動(dòng)閥芯上下運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度大小，使得出水流量保持恒定；當(dāng)求得的瞬時(shí)流量q小于預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)閥芯向上運(yùn)動(dòng)，開(kāi)大閥門；當(dāng)求得的瞬時(shí)流量q大于預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)閥芯向下運(yùn)動(dòng)，關(guān)小閥門；

5)直到求得的瞬時(shí)流量q等于預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量，停止調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度；若第一壓力傳感器和第二壓力傳感器測(cè)得的壓力值有變化，則重復(fù)上述信號(hào)采集和調(diào)節(jié)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)恒定流量供水。

采用上述的供水閥進(jìn)行定量供水的方法，具體步驟如下：

1)水從閥體的進(jìn)水端進(jìn)入，經(jīng)過(guò)過(guò)水孔，從閥體的出水端流出；

2)利用第一壓力傳感器和第二壓力傳感器測(cè)得閥體的進(jìn)水端和出水端的壓力；

3)第一壓力傳感器和第二壓力傳感器將測(cè)得的壓力值傳送給儀表，儀表利用下述公式進(jìn)行計(jì)算，得出瞬時(shí)流量q：

其中，s1，s2分別為前后放置壓力傳感器處的管道截面積；v1為第一壓力傳感器處的水流流速；p1，p2分別為前后壓力傳感器處的水壓力；γ為水的容重，取9.8kn/m³，g取9.8m/s²；q為測(cè)出的流量；

4)儀表再將求得的瞬時(shí)流量q進(jìn)行積分，求得所求時(shí)間段內(nèi)通過(guò)閥體的總流量，再將求得的總流量與預(yù)先設(shè)定的總流量進(jìn)行比較，若求得的總流量小于預(yù)先設(shè)定的總流量，則電機(jī)不動(dòng)作，閥體保持開(kāi)啟狀態(tài)，若求得的總流量大于或等于預(yù)先設(shè)定的總流量，則電機(jī)帶動(dòng)閥芯向下運(yùn)動(dòng)，將閥體關(guān)閉。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果：

當(dāng)恒定流量供水時(shí)，本發(fā)明利用特制的結(jié)構(gòu)，在閥下游端(如閥板背水面)內(nèi)置1個(gè)壓力傳感器，監(jiān)測(cè)出閥時(shí)的水壓；在閥門上游端(如閥板迎水面)，內(nèi)置1個(gè)壓力傳感器，感知入閥時(shí)的水壓；以閥門上下游內(nèi)置的2個(gè)壓力傳感器作為監(jiān)控信號(hào)，通過(guò)感知的入閥壓力和出閥壓力，將2個(gè)壓力傳感器標(biāo)定后的過(guò)水流量作為閥后出水流量；利用內(nèi)置的2個(gè)壓力傳感器差值信息，反饋給控制閥門開(kāi)度的電機(jī)，調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度；調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度，直到內(nèi)置的2個(gè)壓力傳感器差值達(dá)到對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)的供水流量值時(shí)，停止調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度；若壓力變化時(shí)，可重復(fù)上述信號(hào)采集和調(diào)節(jié)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)定流量向閥后供水。本發(fā)明適用性強(qiáng)，適合于所有采用閥門控制的管道供水；成本低，該定流量供水閥采用閥門生產(chǎn)時(shí)的通用模具即可實(shí)現(xiàn)，降低了模具成本，提高了閥門模具的通用性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需對(duì)現(xiàn)有的閘閥部分零件(如閥板、或進(jìn)出水口)進(jìn)行少量的改動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)定流量供水。

當(dāng)定量供水時(shí)，本發(fā)明采用特制的結(jié)構(gòu)，在閥上游端(如閥板的迎水面)和下游端(如閥板的背水面)各安裝1個(gè)壓力傳感器，監(jiān)測(cè)出入閥的壓力；在特制的閥體結(jié)構(gòu)中，利用內(nèi)置的2個(gè)壓力傳感器可測(cè)得當(dāng)前管道內(nèi)的壓力和瞬時(shí)過(guò)水流量；利用內(nèi)置的2個(gè)壓力傳感器差值監(jiān)測(cè)水流速度，通過(guò)管道面積計(jì)算出過(guò)水流量，積分得到此刻已通過(guò)的水量；上述積分得到的水量與預(yù)選設(shè)計(jì)的供水量對(duì)比，若二者相同時(shí)，即發(fā)出信號(hào)，關(guān)閉閥門。本發(fā)明提供的定量供水閥價(jià)格低，適合于灌溉等多數(shù)行業(yè)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，減少了使用中錯(cuò)誤概率；成本低，只需對(duì)現(xiàn)有閘閥的部分零件(如閥板或進(jìn)出水口)進(jìn)行少量改動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)定水量供水。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是水流過(guò)本發(fā)明時(shí)的流向的示意圖。

其中，1是儀表；2是電機(jī)；3是閥蓋；4是第一壓力傳感器；5是第一小孔；6是閥體；7是閥桿；8是閥芯；9是套筒；10是第二小孔；11是第二壓力傳感器；12是過(guò)水孔。

具體實(shí)施方式

如附圖1-2所示，一種供水閥，包括閥體6和閥蓋3，閥蓋3位于閥體6頂端，且閥蓋3和閥體6固定連接，閥體6內(nèi)設(shè)置有套筒9，套筒9內(nèi)設(shè)置有閥芯8，閥芯8通過(guò)閥桿7與電機(jī)2連接，與閥芯8相對(duì)應(yīng)的套筒9上設(shè)置有過(guò)水孔12，閥體6進(jìn)水端開(kāi)設(shè)有第一小孔5，第一小孔5對(duì)應(yīng)的閥體6外側(cè)設(shè)置有第一壓力傳感器4，閥體6出水端開(kāi)設(shè)有第二小孔10，第二小孔10對(duì)應(yīng)的閥體6外側(cè)設(shè)置有第二壓力傳感器11，第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11均與儀表1電連接；電機(jī)2和儀表1位于閥體6外部，且電機(jī)2位于閥蓋3的正上部，閥桿7穿過(guò)閥蓋3連接電機(jī)2和閥芯8。

儀表1在本發(fā)明中相當(dāng)于控制器，可以進(jìn)行數(shù)值的運(yùn)算、比較，以及發(fā)出指令，控制閥門開(kāi)合。

采用上述的供水閥進(jìn)行恒定流量供水的方法，具體步驟如下：

1)水從閥體6的進(jìn)水端進(jìn)入，經(jīng)過(guò)過(guò)水孔12，從閥體6的出水端流出；

2)利用第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11測(cè)得閥體6的進(jìn)水端和出水端的壓力；

3)第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11將測(cè)得的壓力值傳送給儀表1，儀表1利用下述公式進(jìn)行計(jì)算，得出瞬時(shí)流量q：

其中，s1，s2分別為前后放置壓力傳感器處的管道截面積；v1為第一壓力傳感器處的水流流速；p1，p2分別為前后壓力傳感器處的水壓力；γ為水的容重，取9.8kn/m³，g取9.8m/s²；q為測(cè)出的流量；

4)儀表1將求得的瞬時(shí)流量q與預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果反饋給電機(jī)2，由電機(jī)2帶動(dòng)閥芯8上下運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度大小，使得出水流量保持恒定；當(dāng)求得的瞬時(shí)流量q小于預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量時(shí)，電機(jī)2帶動(dòng)閥芯8向上運(yùn)動(dòng)，開(kāi)大閥門；當(dāng)求得的瞬時(shí)流量q大于預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量時(shí)，電機(jī)2帶動(dòng)閥芯8向下運(yùn)動(dòng)，關(guān)小閥門；

5)直到求得的瞬時(shí)流量q等于預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量，停止調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度；若第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11測(cè)得的壓力值有變化，則重復(fù)上述信號(hào)采集和調(diào)節(jié)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)恒定流量供水。

采用上述的供水閥進(jìn)行定量供水的方法，具體步驟如下：

1)水從閥體6的進(jìn)水端進(jìn)入，經(jīng)過(guò)過(guò)水孔12，從閥體6的出水端流出；

2)利用第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11測(cè)得閥體6的進(jìn)水端和出水端的壓力；

3)第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11將測(cè)得的壓力值傳送給儀表1，儀表1利用下述公式進(jìn)行計(jì)算，得出瞬時(shí)流量q：

其中，s1，s2分別為前后放置壓力傳感器處的管道截面積；v1為第一壓力傳感器處的水流流速；p1，p2分別為前后壓力傳感器處的水壓力；γ為水的容重，取9.8kn/m³，g取9.8m/s²；q為測(cè)出的流量；

4)儀表1再將求得的瞬時(shí)流量q進(jìn)行積分，求得所求時(shí)間段內(nèi)通過(guò)閥體6的總流量，再將求得的總流量與預(yù)先設(shè)定的總流量進(jìn)行比較，若求得的總流量小于預(yù)先設(shè)定的總流量，則電機(jī)2不動(dòng)作，閥體6保持開(kāi)啟狀態(tài)，若求得的總流量大于或等于預(yù)先設(shè)定的總流量，則電機(jī)2帶動(dòng)閥芯8向下運(yùn)動(dòng)，將閥體6關(guān)閉。

所用公式的推導(dǎo)過(guò)程為：

令p1-p2＝δpz1-z2＝δz

其中：δz是前后壓力傳感器的高程差，此處不計(jì)；s1，s2分別為前后放置壓力傳感器處的管道截面積；v1，v2分別為前后放置壓力傳感器處的水流流速；p1，p2分別為前后壓力傳感器處的水壓力；z1，z2分別為前后壓力傳感器處的位置水頭；取α1＝α2＝1.0；γ為水的容重，取9.8kn/m³，g取9.8m/s²,hw為經(jīng)過(guò)閥門的水頭損失，此處可不計(jì)；q為測(cè)出的流量。

本發(fā)明的使用方法如下：將本發(fā)明提供的供水閥安裝在管道上，當(dāng)需要恒定流量供水時(shí)，預(yù)先通過(guò)儀表1設(shè)定所需要的瞬時(shí)流量，通過(guò)電機(jī)2打開(kāi)閥門，閥門開(kāi)始工作：

1)水從閥體6的進(jìn)水端進(jìn)入，經(jīng)過(guò)過(guò)水孔12，從閥體6的出水端流出；

2)利用第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11測(cè)得閥體6的進(jìn)水端和出水端的壓力；

3)第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11將測(cè)得的壓力值傳送給儀表1，儀表1利用下述公式進(jìn)行計(jì)算，得出瞬時(shí)流量q：

其中，s1，s2分別為前后放置壓力傳感器處的管道截面積；v1為第一壓力傳感器處的水流流速；p1，p2分別為前后壓力傳感器處的水壓力；γ為水的容重，取9.8kn/m³，g取9.8m/s²；q為測(cè)出的流量；

4)儀表1將求得的瞬時(shí)流量q與預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果反饋給電機(jī)2，由電機(jī)2帶動(dòng)閥芯8上下運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度大小，使得出水流量保持恒定；當(dāng)求得的瞬時(shí)流量q小于預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量時(shí)，電機(jī)2帶動(dòng)閥芯8向上運(yùn)動(dòng)，開(kāi)大閥門；當(dāng)求得的瞬時(shí)流量q大于預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量時(shí)，電機(jī)2帶動(dòng)閥芯8向下運(yùn)動(dòng)，關(guān)小閥門；

5)直到求得的瞬時(shí)流量q等于預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量，停止調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度；若第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11測(cè)得的壓力值有變化，則重復(fù)上述信號(hào)采集和調(diào)節(jié)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)恒定流量供水。

當(dāng)需要定量供水時(shí)，預(yù)先通過(guò)儀表1設(shè)定所需要的總流量，通過(guò)電機(jī)2打開(kāi)閥門，閥門開(kāi)始工作：

1)水從閥體6的進(jìn)水端進(jìn)入，經(jīng)過(guò)過(guò)水孔12，從閥體6的出水端流出；

2)利用第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11測(cè)得閥體6的進(jìn)水端和出水端的壓力；

3)第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器11將測(cè)得的壓力值傳送給儀表1，儀表1利用下述公式進(jìn)行計(jì)算，得出瞬時(shí)流量q：

其中，s1，s2分別為前后放置壓力傳感器處的管道截面積；v1為第一壓力傳感器處的水流流速；p1，p2分別為前后壓力傳感器處的水壓力；γ為水的容重，取9.8kn/m³，g取9.8m/s²；q為測(cè)出的流量；

4)儀表1再將求得的瞬時(shí)流量q進(jìn)行積分，求得所求時(shí)間段內(nèi)通過(guò)閥體6的總流量，再將求得的總流量與預(yù)先設(shè)定的總流量進(jìn)行比較，若求得的總流量小于預(yù)先設(shè)定的總流量，則電機(jī)2不動(dòng)作，閥體6保持開(kāi)啟狀態(tài)，若求得的總流量大于或等于預(yù)先設(shè)定的總流量，則電機(jī)2帶動(dòng)閥芯8向下運(yùn)動(dòng)，將閥體6關(guān)閉。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。