□楊昌敏 徐 一 彭曉琴/四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計院

農(nóng)用閥門發(fā)展現(xiàn)狀及建議

□楊昌敏 徐 一 彭曉琴/四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計院

農(nóng)用閥門不是閥門的一個類別，而是指應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的閥門。我國用水量的70％消耗在農(nóng)業(yè)方面，而大部分農(nóng)業(yè)用水又用于農(nóng)田灌溉，農(nóng)用閥門作為農(nóng)田灌溉系統(tǒng)中必需的裝置，對控制和確保灌溉系統(tǒng)正常運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。本文主要從灌溉系統(tǒng)中閥門的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行論述，就存在的問題提出幾點建議。

我國地域遼闊，但是水資源十分短缺，不僅人均占有量少，而且時空分布不均勻，水資源區(qū)域分布與生產(chǎn)力布局極不匹配。據(jù)資料顯示，我國用水量的70％消耗在農(nóng)業(yè)方面，而大部分農(nóng)業(yè)用水又用于農(nóng)田灌溉。在農(nóng)田灌溉方面絕大部分農(nóng)田采用的是效率極差的漫灌方式，使我國農(nóng)業(yè)用水系數(shù)僅為0.45左右，而一般發(fā)達(dá)國家達(dá)0.70～0.80；我國的農(nóng)業(yè)用水效率是0.87，而發(fā)達(dá)國家達(dá)1.80，所以農(nóng)田灌溉是節(jié)約用水的主要方面。農(nóng)用閥門作為灌溉系統(tǒng)中必須安裝的控制裝置，對控制和確保灌溉系統(tǒng)正常運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。

1 灌溉系統(tǒng)傳統(tǒng)閥門及特點

閥門是大型成套裝置中的重要組成部分，主要用于工藝管道介質(zhì)（液體、氣體、粉末）的切斷、節(jié)流、調(diào)壓和改變流向等。閥門廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個重要領(lǐng)域，是農(nóng)業(yè)、能源、石化、冶金、電力等行業(yè)裝備中的關(guān)鍵設(shè)備之一。閥門種類繁多，可根據(jù)公稱通徑、壓力等級、管道連接方式、閥體材料等分成不同類型。按國際、國內(nèi)最常用的分類法，一般可分為閘閥、截止閥、球閥、隔膜閥、旋塞閥、蝶閥、止回閥、減壓閥、安全閥、疏水閥、底閥、排污閥等。

灌溉系統(tǒng)中常用的閥門包括：蝶閥、球閥、閘閥、進(jìn)排氣一體閥等，根據(jù)各自特點，適用于不同場合。

1）蝶閥，又叫翻板閥，用于低壓管道介質(zhì)的開關(guān)控制、啟閉管道中的水流流動。特點：啟閉方便迅速、省力，流體阻力小，可以經(jīng)常操作；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，調(diào)節(jié)性能好；但密封性較差，泄漏量較大。

2）球閥，主要用于截斷或接通管路中的介質(zhì)，也可用于流體的調(diào)節(jié)與控制。特點：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，密封性好，但因開啟程度難以控制，故不宜用于精量流量調(diào)節(jié)，同時因啟閉速度不易控制，可能會使管內(nèi)產(chǎn)生較大的水錘壓力。

3）閘閥，截斷和接通管道中的水流，不能作調(diào)節(jié)和節(jié)流。特點：水可以從兩個方向流動，占用空間較小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封面容易被擦傷而影響止水功能，啟閉高度較大。

4）進(jìn)排氣一體閥，能夠自動排氣和進(jìn)氣，當(dāng)有壓力水時能夠自動關(guān)閉的一種安全保護(hù)設(shè)備。特點：管道內(nèi)有高壓空氣時排氣，防止水錘產(chǎn)生；管內(nèi)有真空時防止進(jìn)氣，避免因真空產(chǎn)生的虹吸現(xiàn)象將雜質(zhì)吸入管道系統(tǒng)。

2 灌溉系統(tǒng)閥門的發(fā)展應(yīng)用

2.1 自動控制閥

隨著機(jī)電一體化技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的自動控制閥應(yīng)運(yùn)而生，采用自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對閥門的操作、監(jiān)控和系統(tǒng)安全保護(hù)。

1）自動控制電動閥。由電路控制和機(jī)械傳動組成的電動閥門，具有耐高壓、壽命長、維護(hù)簡單等特點，與信息傳輸技術(shù)、計算機(jī)自動控制技術(shù)相結(jié)合，組成自動控制閥門，解決農(nóng)田灌溉中用水計量、用水控制和定額管理等問題，滿足了農(nóng)田灌溉中經(jīng)濟(jì)性、可靠性的要求。

2）自動控制調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號自動控制閥門的開度，實現(xiàn)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥主要應(yīng)用在噴灌系統(tǒng)，在固定式噴灌系統(tǒng)中，還可采用空氣調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)，通過空氣的流通來調(diào)節(jié)輸水管道內(nèi)的氣體及真空，使管道在啟動和關(guān)閉時，不易產(chǎn)生氣錘、水錘。調(diào)節(jié)閥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化中有著廣闊應(yīng)用前景。

3）低功耗智能灌溉控制閥。低功耗智能灌溉控制閥主要應(yīng)用于基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的節(jié)水灌溉系統(tǒng)?？刂崎y由閥門控制器與灌溉控制閥兩部分組成，具有無線控制、低功耗、不易堵塞、智能狀態(tài)反饋等特點，解決了現(xiàn)有的灌溉控制閥在實際應(yīng)用中存在堵塞及動作不可靠等問題，提高了灌溉系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在物聯(lián)網(wǎng)灌溉系統(tǒng)中潛力巨大。

2.2 新型快捷柱形回轉(zhuǎn)閥

新型快捷柱形回轉(zhuǎn)閥是針對田間低壓供水平板閘閥開啟速度慢和球閥開啟阻力大等問題而產(chǎn)生的?；剞D(zhuǎn)閥采用圓柱形內(nèi)外殼體間隙配合、J型無骨架橡膠密封圈密封和可快速拆裝式啟閉手柄等關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，效率高?；剞D(zhuǎn)閥與大型灌區(qū)的管渠構(gòu)成節(jié)水灌溉系統(tǒng)，實現(xiàn)管渠和閥一體化，保證灌區(qū)系統(tǒng)高效運(yùn)行，為大型灌區(qū)節(jié)水增糧提供了新方法。

2.3 從國外進(jìn)口的閥門

國外閥門在控制技術(shù)及可靠性方面具有一定優(yōu)勢，因此我國從德國、日本等國直接進(jìn)口閥門用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中以色列閥門使用較多，以Bermad為首，Bermad是以色列從事閥門生產(chǎn)的廠家，中文翻譯為伯爾梅特，其生產(chǎn)的水動控制閥非常有名，廣泛應(yīng)用于園林和農(nóng)業(yè)，其先進(jìn)的閥門及控制方案貫穿于灌溉領(lǐng)域各環(huán)節(jié)，應(yīng)用于滴灌、噴灌、微噴灌、中樞灌溉等系統(tǒng)。

3 建議

3.1 大處著眼，提高整個行業(yè)的水平

閥門作為典型的機(jī)械產(chǎn)品，應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，整個閥門行業(yè)的技術(shù)水平提高，必將帶動其涉及的各個領(lǐng)域發(fā)展。我國農(nóng)用閥門需要從國外進(jìn)口，究其原因就是閥門的穩(wěn)定性、可靠性、安全性達(dá)不到某些工況使用的要求。從整個行業(yè)來看，近年來我國閥門產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不斷變化，市場競爭力不斷提高，但整體水平偏低，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，內(nèi)、外漏現(xiàn)象時有發(fā)生，與發(fā)達(dá)國家相比，技術(shù)上還存在一定差距。因此，必須加大研發(fā)投入，重視技術(shù)人才的培養(yǎng)，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實施技術(shù)創(chuàng)新；注重分析借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，廣泛參與國際技術(shù)交流，掃除提高產(chǎn)品質(zhì)量的障礙；同時要兼顧新材料、新技術(shù)、新工藝在閥門上的應(yīng)用，開發(fā)出技術(shù)含量高、質(zhì)量穩(wěn)定、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的閥門產(chǎn)品。

3.2 建立農(nóng)用閥門的標(biāo)準(zhǔn)體系

標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品的生命，一個產(chǎn)品從設(shè)計、制造、檢驗到使用每個環(huán)節(jié)都離不開相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)用閥門雖從屬閥門大類，但因其使用環(huán)境而具有其特殊性。然縱觀整個行業(yè)，并沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與之配套，致使產(chǎn)品本身產(chǎn)生質(zhì)量缺陷進(jìn)而影響整個系統(tǒng)的有序運(yùn)行。因此，要研究農(nóng)用閥門標(biāo)準(zhǔn)體系，綜合考量其使用地理環(huán)境、氣候條件、使用頻率等相關(guān)因素的影響，制訂出恰當(dāng)適用的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)制訂后還應(yīng)建立執(zhí)行監(jiān)督機(jī)制，加大標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行力度。只有產(chǎn)品本身設(shè)計制造和使用過程中按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，整個灌溉系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行才有基礎(chǔ)保障。

3.3 重視選型、安裝、使用與維護(hù)

農(nóng)業(yè)灌溉是一個大系統(tǒng)，農(nóng)用閥門作為其組成之一，作用關(guān)鍵。設(shè)計灌溉系統(tǒng)時，要充分認(rèn)識農(nóng)用閥門的重要性，按工況條件科學(xué)選型。

安裝不正和維護(hù)不力都會導(dǎo)致閥門的密封工作不正常，閥門帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，將過早地?fù)p壞密封面，嚴(yán)重影響閥門的使用。安裝施工時必須小心，安裝前應(yīng)檢查閥門，鑒定有無損壞；對于閥門所連接的管路，要清掃干凈以免擦傷閥門的密封面，尤其是大顆粒雜物能堵死小閥門，使閥門失效；安裝螺口閥門時，應(yīng)將密封填料清除以免存積于閥內(nèi)，影響介質(zhì)流通。

正確地選擇、安裝、使用和維護(hù)閥門能保證其密封性、可靠性以及動作靈敏度，延長其使用壽命，保證其在灌溉系統(tǒng)中的穩(wěn)定性。

3.4 因地制宜，有效利用新能源

進(jìn)入新世紀(jì)后，人類生活和工業(yè)發(fā)展對能源的需求越來越多，而傳統(tǒng)能源卻在不斷萎縮。灌溉系統(tǒng)農(nóng)用閥一般由電能驅(qū)動，這在丘陵地區(qū)或者大灌區(qū)極不適用。丘陵地區(qū)灌溉系統(tǒng)管網(wǎng)延伸距離長，敷設(shè)閥門電源線工程投資大，還會產(chǎn)生諸多安全隱患。與之對應(yīng)的是丘陵地區(qū)陽光充足，太陽能豐富，風(fēng)能也可加以利用。因此，需因地制宜，積極探索新能源驅(qū)動方式，利用新能源解決遠(yuǎn)距離分散安裝閥門的能源供給問題。

3.5 落實政策，確保系統(tǒng)穩(wěn)定有序

水是農(nóng)業(yè)的命脈，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，節(jié)水灌溉是農(nóng)業(yè)發(fā)展的保障。近年來，國家高度重視發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，并從政策上給予大力支持。灌溉系統(tǒng)高效運(yùn)行必須堅持從政府決策到生產(chǎn)實踐的每一環(huán)節(jié)都認(rèn)真落實。灌溉系統(tǒng)的科學(xué)研究、規(guī)劃設(shè)計需要專業(yè)人才，系統(tǒng)的管理維護(hù)也需要具備相關(guān)知識的人員。實踐中要大力培養(yǎng)專業(yè)人才，保證灌溉系統(tǒng)建設(shè)能夠順利推進(jìn)。