農用閥門發展現狀及建議

□楊昌敏 徐 一 彭曉琴/四川省農業機械研究設計院

農用閥門發展現狀及建議

□楊昌敏 徐 一 彭曉琴/四川省農業機械研究設計院

農用閥門不是閥門的一個類別，而是指應用于農業生產中的閥門。我國用水量的70％消耗在農業方面，而大部分農業用水又用于農田灌溉，農用閥門作為農田灌溉系統中必需的裝置，對控制和確保灌溉系統正常運行起著關鍵作用。本文主要從灌溉系統中閥門的應用及發展現狀進行論述，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，水資源區域分布與生產力布局極不匹配。據資料顯示，我國用水量的70％消耗在農業方面，而大部分農業用水又用于農田灌溉。在農田灌溉方面絕大部分農田采用的是效率極差的漫灌方式，使我國農業用水系數僅為0.45左右，而一般發達國家達0.70～0.80；我國的農業用水效率是0.87，而發達國家達1.80，所以農田灌溉是節約用水的主要方面。農用閥門作為灌溉系統中必須安裝的控制裝置，對控制和確保灌溉系統正常運行起著關鍵作用。

1 灌溉系統傳統閥門及特點

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（液體、氣體、粉末）的切斷、節流、調壓和改變流向等。閥門廣泛應用于國民經濟的各個重要領域，是農業、能源、石化、冶金、電力等行業裝備中的關鍵設備之一。閥門種類繁多，可根據公稱通徑、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。

灌溉系統中常用的閥門包括：蝶閥、球閥、閘閥、進排氣一體閥等，根據各自特點，適用于不同場合。

1）蝶閥，又叫翻板閥，用于低壓管道介質的開關控制、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，可以經常操作；結構簡單，體積小，重量輕，調節性能好；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，也可用于流體的調節與控制。特點：結構簡單，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節，同時因啟閉速度不易控制，可能會使管內產生較大的水錘壓力。

3）閘閥，截斷和接通管道中的水流，不能作調節和節流。特點：水可以從兩個方向流動，占用空間較小，但結構復雜，密封面容易被擦傷而影響止水功能，啟閉高度較大。

4）進排氣一體閥，能夠自動排氣和進氣，當有壓力水時能夠自動關閉的一種安全保護設備。特點：管道內有高壓空氣時排氣，防止水錘產生；管內有真空時防止進氣，避免因真空產生的虹吸現象將雜質吸入管道系統。

2 灌溉系統閥門的發展應用

2.1 自動控制閥

隨著機電一體化技術和計算機控制技術的發展，數字化、智能化和網絡化的自動控制閥應運而生，采用自動控制系統實現對閥門的操作、監控和系統安全保護。

1）自動控制電動閥。由電路控制和機械傳動組成的電動閥門，具有耐高壓、壽命長、維護簡單等特點，與信息傳輸技術、計算機自動控制技術相結合，組成自動控制閥門，解決農田灌溉中用水計量、用水控制和定額管理等問題，滿足了農田灌溉中經濟性、可靠性的要求。

2）自動控制調節閥。調節閥根據調節部位信號自動控制閥門的開度，實現流量、壓力和液位的調節。調節閥主要應用在噴灌系統，在固定式噴灌系統中，還可采用空氣調節閥結構，通過空氣的流通來調節輸水管道內的氣體及真空，使管道在啟動和關閉時，不易產生氣錘、水錘。調節閥在農業生產自動化中有著廣闊應用前景。

3）低功耗智能灌溉控制閥。低功耗智能灌溉控制閥主要應用于基于物聯網技術的節水灌溉系統。控制閥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、智能狀態反饋等特點，解決了現有的灌溉控制閥在實際應用中存在堵塞及動作不可靠等問題，提高了灌溉系統運行的穩定性，在物聯網灌溉系統中潛力巨大。

2.2 新型快捷柱形回轉閥

新型快捷柱形回轉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生的。回轉閥采用圓柱形內外殼體間隙配合、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鍵技術，結構簡單，操作方便，成本低，效率高。回轉閥與大型灌區的管渠構成節水灌溉系統，實現管渠和閥一體化，保證灌區系統高效運行，為大型灌區節水增糧提供了新方法。

2.3 從國外進口的閥門

國外閥門在控制技術及可靠性方面具有一定優勢，因此我國從德國、日本等國直接進口閥門用于農業生產。農業灌溉系統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的廠家，中文翻譯為伯爾梅特，其生產的水動控制閥非常有名，廣泛應用于園林和農業，其先進的閥門及控制方案貫穿于灌溉領域各環節，應用于滴灌、噴灌、微噴灌、中樞灌溉等系統。

3 建議

3.1 大處著眼，提高整個行業的水平

閥門作為典型的機械產品，應用于國民經濟的各行各業，整個閥門行業的技術水平提高，必將帶動其涉及的各個領域發展。我國農用閥門需要從國外進口，究其原因就是閥門的穩定性、可靠性、安全性達不到某些工況使用的要求。從整個行業來看，近年來我國閥門產品的結構不斷變化，市場競爭力不斷提高，但整體水平偏低，質量不夠穩定，內、外漏現象時有發生，與發達國家相比，技術上還存在一定差距。因此，必須加大研發投入，重視技術人才的培養，調整產品結構，實施技術創新；注重分析借鑒國外先進技術，廣泛參與國際技術交流，掃除提高產品質量的障礙；同時要兼顧新材料、新技術、新工藝在閥門上的應用，開發出技術含量高、質量穩定、具有自主知識產權的閥門產品。

3.2 建立農用閥門的標準體系

標準是產品的生命，一個產品從設計、制造、檢驗到使用每個環節都離不開相應的規范和標準。農用閥門雖從屬閥門大類，但因其使用環境而具有其特殊性。然縱觀整個行業，并沒有相應的標準與之配套，致使產品本身產生質量缺陷進而影響整個系統的有序運行。因此，要研究農用閥門標準體系，綜合考量其使用地理環境、氣候條件、使用頻率等相關因素的影響，制訂出恰當適用的標準。標準制訂后還應建立執行監督機制，加大標準的執行力度。只有產品本身設計制造和使用過程中按標準執行，整個灌溉系統的穩定運行才有基礎保障。

3.3 重視選型、安裝、使用與維護

農業灌溉是一個大系統，農用閥門作為其組成之一，作用關鍵。設計灌溉系統時，要充分認識農用閥門的重要性，按工況條件科學選型。

安裝不正和維護不力都會導致閥門的密封工作不正常，閥門帶病運轉，將過早地損壞密封面，嚴重影響閥門的使用。安裝施工時必須小心，安裝前應檢查閥門，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，應將密封填料清除以免存積于閥內，影響介質流通。

正確地選擇、安裝、使用和維護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，保證其在灌溉系統中的穩定性。

3.4 因地制宜，有效利用新能源

進入新世紀后，人類生活和工業發展對能源的需求越來越多，而傳統能源卻在不斷萎縮。灌溉系統農用閥一般由電能驅動，這在丘陵地區或者大灌區極不適用。丘陵地區灌溉系統管網延伸距離長，敷設閥門電源線工程投資大，還會產生諸多安全隱患。與之對應的是丘陵地區陽光充足，太陽能豐富，風能也可加以利用。因此，需因地制宜，積極探索新能源驅動方式，利用新能源解決遠距離分散安裝閥門的能源供給問題。

3.5 落實政策，確保系統穩定有序

水是農業的命脈，農業是國民經濟的基礎，節水灌溉是農業發展的保障。近年來，國家高度重視發展節水農業，并從政策上給予大力支持。灌溉系統高效運行必須堅持從政府決策到生產實踐的每一環節都認真落實。灌溉系統的科學研究、規劃設計需要專業人才，系統的管理維護也需要具備相關知識的人員。實踐中要大力培養專業人才，保證灌溉系統建設能夠順利推進。