目前市場(chǎng)有很多的智能水表制造商，采用的閥門結(jié)構(gòu)基本是球閥加上減速機(jī)構(gòu)達(dá)到控制使用的目的。結(jié)果經(jīng)過用戶使用出現(xiàn)相同的質(zhì)量問題。其質(zhì)量問題的現(xiàn)象為：

    1.運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)無限制的透支使用。

    2.經(jīng)過一年至兩年的時(shí)間開始滴水，再發(fā)展為線狀的漏水。

    球閥是自來水管道中最常使用的一種閥門，我們很清楚球閥使用一段時(shí)間后，就會(huì)在驅(qū)動(dòng)球轉(zhuǎn)動(dòng)的閥桿處慢慢的滲出水來，時(shí)間一長慢慢的滲水成了線狀流水的現(xiàn)象。為什么球閥作為智能水表的自動(dòng)控制用閥門會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果呢？

    為了搞清楚球閥在智能水表上使用的結(jié)果，筆者對(duì)球閥和平面疊閥進(jìn)行了比較試驗(yàn)，試驗(yàn)采用了兩組兩節(jié)堿性普通電池（3V），通過電阻式放電至負(fù)載電壓在2.6V時(shí)備用。分別將球閥結(jié)構(gòu)和平面疊閥的智能水表基表安裝在0.4～1.8MPa水壓可調(diào)的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)裝置上。

    其試驗(yàn)的結(jié)果如下：
 

閥門形式	0.4MPa 動(dòng)態(tài)壓力		0.6MPa 動(dòng)態(tài)壓力		1.0MPa 動(dòng)態(tài)壓力		1.8MPa 動(dòng)態(tài)壓力
球閥結(jié)構(gòu)	全開	全關(guān)	半開	半關(guān)	半開	不可關(guān)	無動(dòng)作	無動(dòng)作
平面疊閥	全開	全關(guān)	全開	全關(guān)	全開	全關(guān)	全開	全關(guān)

    試驗(yàn)得到的結(jié)果現(xiàn)實(shí)：球閥在智能水表上作為控制器使用，在短時(shí)間內(nèi)是可行的，但是作為長期使用必定會(huì)產(chǎn)生閥門最終不可關(guān)的現(xiàn)象，所以，智能水表就變成了無限制的透支使用了。嚴(yán)重的損害了用戶的利益。上述試驗(yàn)是直接采用電池，如果是產(chǎn)品狀態(tài)還有電子器件，電池的電壓還有一個(gè)電壓降，所以，就是在水壓0.4MPa時(shí)一些同軸度很差的就會(huì)不能實(shí)現(xiàn)開關(guān)閥門的功能了。

    我們可以通過進(jìn)一步的分析來看球閥為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象的？

    第一，智能水表的基表就是因?yàn)槠湓煨酮?dú)特而只能采用鑄造完成表殼生產(chǎn)。鑄造表殼外型尺寸理論上誤差±0.3mm以上，而加工球閥的第一基準(zhǔn)面也是以鑄造外型為基準(zhǔn)。

    球閥需要的驅(qū)動(dòng)靠微特電機(jī)的能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，所以就需要一個(gè)大約1100：1左右的減速器來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)球體轉(zhuǎn)動(dòng)。那么減速器需要在表殼球閥位置處的基準(zhǔn)面進(jìn)行定位，這個(gè)定位是依靠二次加工后獲得的基準(zhǔn)面，采用鉆模來保證其精度的。由于這項(xiàng)操作是工業(yè)化生產(chǎn)，所以靠模與基準(zhǔn)孔之間必定要留有0.10mm左右的間隙，來加快鉆模裝配撤卸的速度。而位置度完全依靠鑄造外形進(jìn)行定位。因?yàn)殍T造外形的尺寸偏差在0.3mm左右，所以加工第二基準(zhǔn)面時(shí)隱藏了球閥的閥桿和減速器驅(qū)動(dòng)之間不同軸的隱患。當(dāng)電池是全新狀態(tài)時(shí)，因?yàn)榭梢葬尫糯箅娏鳎鰪S時(shí)閥門開關(guān)不會(huì)有什么大問題，但是在實(shí)際使用過程中，電能量會(huì)隨著時(shí)間的延長而逐漸的下降，當(dāng)電池不能釋放大電流來驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，那么就會(huì)出現(xiàn)無限制的透支現(xiàn)象，這就是球閥本身的減速器與被閥桿之間的不同軸和電池總能量下降造成閥門不能關(guān)閉的原因。

    第二，球閥的密封是采用閥桿與孔之間的徑向，加以O(shè)型橡膠密封圈來進(jìn)行密封的。雖然在徑向密封上加了雙道的O型橡膠密封圈，但是，橡膠材料的老化是有時(shí)間的，一般在兩年的時(shí)間橡膠圈就會(huì)失去密封的作用。所以，剛新安裝的智能水表肯定不會(huì)漏水，但是經(jīng)過一年或者兩年時(shí)間，球閥閥桿處由滴水逐漸的轉(zhuǎn)變?yōu)榫€狀的漏水了。

    球閥的密封也是很關(guān)鍵的，密封過緊會(huì)加大電流，密封過松會(huì)產(chǎn)生滲水。從工藝角度來分析，要制造符合智能水表使用的閥門那是難上加難。

    第三，球閥結(jié)構(gòu)的智能水表制造時(shí)，沒有在智能水表嚴(yán)酷的使用狀態(tài)進(jìn)行模擬試驗(yàn)和檢驗(yàn)其特性。我們知道電池的能量是在使用過程和隨著時(shí)間的延長逐步的下降，電池它有壽命的，不會(huì)永遠(yuǎn)是出廠時(shí)的電壓和能量，下面是典型的一組鋰電池以100mA的電流進(jìn)行放電曲線圖：



    我們可以看到電池放電的曲線，在快要失去全部電能前，能量消失是直線下降的。所有的智能水表都會(huì)出現(xiàn)這個(gè)狀態(tài)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)的程序都有一個(gè)電壓低于某個(gè)電壓時(shí)，關(guān)閉閥門停止工作的程序。但是由于球閥的特殊性和加工過程隱藏了不同軸的質(zhì)量隱患，所以在這個(gè)時(shí)候閥門就沒有能力服從單片機(jī)的控制了，因?yàn)殡姵夭荒茚尫糯箅娏髁恕?br>
    綜上所述，球閥作為智能水表的自動(dòng)控制用閥門機(jī)構(gòu)從設(shè)計(jì)上來說完全可行，但是實(shí)際生產(chǎn)的加工工藝不能保證設(shè)計(jì)要求的精度。現(xiàn)在制造智能水表的廠商幾乎都是采用球閥作為自動(dòng)控制用的閥門，以致于產(chǎn)品質(zhì)量問題不斷的出現(xiàn)，使得一些決策者一聽到智能水表就馬上有畏懼感，嚴(yán)重?cái)_亂了智能水表產(chǎn)品的真實(shí)質(zhì)量。

    那么這樣看來智能水表是否就沒有可用的閥門結(jié)構(gòu)了？筆者認(rèn)為不！根據(jù)使用環(huán)境和水壓的特性，在智能水表上使用的自動(dòng)控制閥門目前至少可以采用：平面疊閥的結(jié)構(gòu)。以下就平面疊閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

    1.基本結(jié)構(gòu)

    閥門由疊閥和機(jī)械密封兩塊組成。詳見下圖

 

    2.疊閥工作原理

    疊閥由定片和動(dòng)片組成，定片固定在基表上，材料采用鋁陶瓷；動(dòng)片與閥門閥桿連接，受減速器的控制，材料采用硬聚四氟乙烯。兩種材料的磨擦系數(shù)極小。結(jié)構(gòu)采用在平面開啟兩個(gè)扇形的窗口，上下窗口貫通時(shí)，閥門為開啟，上下窗口不貫通時(shí)為閥門關(guān)閉。疊閥旋轉(zhuǎn)正反90度方向?qū)崿F(xiàn)開關(guān)閥功能。流通方式為水平進(jìn)水，垂直往下流通水。水壓對(duì)閥門有一個(gè)壓強(qiáng)作用，閥門開關(guān)時(shí)需要克服平面的摩擦力。筆者經(jīng)過試驗(yàn)得到水壓增加與電流上升的關(guān)系：水壓上升10％，電流上升0.2％，也就是說水壓增加對(duì)閥門的影響很小。開關(guān)閥門最大啟動(dòng)電流（瞬間）90mA，啟動(dòng)后正常運(yùn)行電流60mA。壓力小于等于1.6MPa時(shí)的最大啟動(dòng)電流（瞬間）為100mA，啟動(dòng)后正常運(yùn)行電流70mA。

    3.機(jī)械密封原理

    機(jī)械密封是廣泛運(yùn)用于化工行業(yè)和水泵的動(dòng)態(tài)密封裝置，具有很可靠的密封性能和安全性能。機(jī)械密封由定環(huán)、動(dòng)環(huán)和橡膠密封圈組成，動(dòng)環(huán)采用碳素合成塑料，定環(huán)采用鋁陶瓷材料，兩種材料具有很小的摩擦系數(shù)。定環(huán)固定在閥體上，動(dòng)環(huán)固定在閥桿上，靠兩個(gè)不同材料的平面摩擦來保證密封性能。在動(dòng)環(huán)上加以不銹鋼彈簧將動(dòng)環(huán)緊緊的壓在定環(huán)上，不讓水從閥桿處流出。所以采用了機(jī)械密封裝置不可能產(chǎn)生外泄漏的問題。

    4.平面疊閥保證功能的措施

    閥體是采用模具壓注成型的，具有很高的一致性和精度。減速機(jī)構(gòu)安裝定位也是在注塑件上，閥門采用一次加工基準(zhǔn)作為安裝減速器的安裝基準(zhǔn)面，安裝減速器的定位采用平面定位和位置度定位。所以減速器與閥桿之間的同軸度具有可靠的保障。

    5.工藝保證

    為了驗(yàn)證閥門在最惡劣的環(huán)境是否能夠完成控制功能，所以在工藝實(shí)現(xiàn)的過程中，可增加模擬惡劣環(huán)境的狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證，惡劣的模擬環(huán)境為：電壓低于電池電壓的20％以上，水壓為管網(wǎng)水壓的1.5倍以上，在負(fù)載動(dòng)態(tài)的環(huán)境中，進(jìn)行閥門的開關(guān)試驗(yàn)。這項(xiàng)驗(yàn)證的試驗(yàn)就是人的眼睛能夠直觀看到這個(gè)閥門在最低的電壓，最高的水壓環(huán)境是否能夠正常的開關(guān)閥門。

    綜上所述，平面疊閥是一種適應(yīng)于智能水表環(huán)境的一種閥門。雖然其造價(jià)比球閥高，工藝比球閥復(fù)雜，體積比球閥大。但是在自來水管網(wǎng)中它能夠抵御水壓變化和電壓變化條件帶來的不利因素，完全實(shí)現(xiàn)智能水表自動(dòng)控制功能。

    智能水表是水行業(yè)進(jìn)行管理的高科技產(chǎn)品，本來是提高水事業(yè)管理的水平。結(jié)果由于采用的結(jié)構(gòu)反而造成自來水收費(fèi)智能管理的麻煩，將使用決策者帶入了誤區(qū)。為了推動(dòng)智能水表的繼續(xù)運(yùn)用，筆者經(jīng)過十幾年的研究和試驗(yàn)，通過本文來糾正智能水表的使用要首先知道閥門是什么結(jié)構(gòu)的，不然質(zhì)量問題還是會(huì)不斷的出現(xiàn)。