目前市場有很多的智能水表制造商，采用的閥門結構基本是球閥加上減速機構達到控制使用的目的。結果經(jīng)過用戶使用出現(xiàn)相同的質量問題。其質量問題的現(xiàn)象為：

    1.運行一段時間后出現(xiàn)無限制的透支使用。

    2.經(jīng)過一年至兩年的時間開始滴水，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間后，就會在驅動球轉動的閥桿處慢慢的滲出水來，時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控制用閥門會出現(xiàn)這樣的結果呢？

    為了搞清楚球閥在智能水表上使用的結果，筆者對球閥和平面疊閥進行了比較試驗，試驗采用了兩組兩節(jié)堿性普通電池（3V），通過電阻式放電至負載電壓在2.6V時備用。分別將球閥結構和平面疊閥的智能水表基表安裝在0.4～1.8MPa水壓可調的動態(tài)試驗裝置上。

    其試驗的結果如下：
 

閥門形式	0.4MPa 動態(tài)壓力		0.6MPa 動態(tài)壓力		1.0MPa 動態(tài)壓力		1.8MPa 動態(tài)壓力
球閥結構	全開	全關	半開	半關	半開	不可關	無動作	無動作
平面疊閥	全開	全關	全開	全關	全開	全關	全開	全關

    試驗得到的結果現(xiàn)實：球閥在智能水表上作為控制器使用，在短時間內(nèi)是可行的，但是作為長期使用必定會產(chǎn)生閥門最終不可關的現(xiàn)象，所以，智能水表就變成了無限制的透支使用了。嚴重的損害了用戶的利益。上述試驗是直接采用電池，如果是產(chǎn)品狀態(tài)還有電子器件，電池的電壓還有一個電壓降，所以，就是在水壓0.4MPa時一些同軸度很差的就會不能實現(xiàn)開關閥門的功能了。

    我們可以通過進一步的分析來看球閥為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象的？

    第一，智能水表的基表就是因為其造型獨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面也是以鑄造外型為基準。

    球閥需要的驅動靠微特電機的能力是遠遠不夠，所以就需要一個大約1100：1左右的減速器來實現(xiàn)驅動球體轉動。那么減速器需要在表殼球閥位置處的基準面進行定位，這個定位是依靠二次加工后獲得的基準面，采用鉆模來保證其精度的。由于這項操作是工業(yè)化生產(chǎn)，所以靠模與基準孔之間必定要留有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行定位。因為鑄造外形的尺寸偏差在0.3mm左右，所以加工第二基準面時隱藏了球閥的閥桿和減速器驅動之間不同軸的隱患。當電池是全新狀態(tài)時，因為可以釋放大電流，出廠時閥門開關不會有什么大問題，但是在實際使用過程中，電能量會隨著時間的延長而逐漸的下降，當電池不能釋放大電流來驅動電機時，那么就會出現(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型橡膠密封圈來進行密封的。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間的，一般在兩年的時間橡膠圈就會失去密封的作用。所以，剛新安裝的智能水表肯定不會漏水，但是經(jīng)過一年或者兩年時間，球閥閥桿處由滴水逐漸的轉變?yōu)榫€狀的漏水了。

    球閥的密封也是很關鍵的，密封過緊會加大電流，密封過松會產(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，球閥結構的智能水表制造時，沒有在智能水表嚴酷的使用狀態(tài)進行模擬試驗和檢驗其特性。我們知道電池的能量是在使用過程和隨著時間的延長逐步的下降，電池它有壽命的，不會永遠是出廠時的電壓和能量，下面是典型的一組鋰電池以100mA的電流進行放電曲線圖：



    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出現(xiàn)這個狀態(tài)，因為單片機內(nèi)的程序都有一個電壓低于某個電壓時，關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量隱患，所以在這個時候閥門就沒有能力服從單片機的控制了，因為電池不能釋放大電流了。

    綜上所述，球閥作為智能水表的自動控制用閥門機構從設計上來說完全可行，但是實際生產(chǎn)的加工工藝不能保證設計要求的精度?，F(xiàn)在制造智能水表的廠商幾乎都是采用球閥作為自動控制用的閥門，以致于產(chǎn)品質量問題不斷的出現(xiàn)，使得一些決策者一聽到智能水表就馬上有畏懼感，嚴重擾亂了智能水表產(chǎn)品的真實質量。

    那么這樣看來智能水表是否就沒有可用的閥門結構了？筆者認為不！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控制閥門目前至少可以采用：平面疊閥的結構。以下就平面疊閥結構進行分析。

    1.基本結構

    閥門由疊閥和機械密封兩塊組成。詳見下圖

 

    2.疊閥工作原理

    疊閥由定片和動片組成，定片固定在基表上，材料采用鋁陶瓷；動片與閥門閥桿連接，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。結構采用在平面開啟兩個扇形的窗口，上下窗口貫通時，閥門為開啟，上下窗口不貫通時為閥門關閉。疊閥旋轉正反90度方向實現(xiàn)開關閥功能。流通方式為水平進水，垂直往下流通水。水壓對閥門有一個壓強作用，閥門開關時需要克服平面的摩擦力。筆者經(jīng)過試驗得到水壓增加與電流上升的關系：水壓上升10％，電流上升0.2％，也就是說水壓增加對閥門的影響很小。開關閥門最大啟動電流（瞬間）90mA，啟動后正常運行電流60mA。壓力小于等于1.6MPa時的最大啟動電流（瞬間）為100mA，啟動后正常運行電流70mA。

    3.機械密封原理

    機械密封是廣泛運用于化工行業(yè)和水泵的動態(tài)密封裝置，具有很可靠的密封性能和安全性能。機械密封由定環(huán)、動環(huán)和橡膠密封圈組成，動環(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，動環(huán)固定在閥桿上，靠兩個不同材料的平面摩擦來保證密封性能。在動環(huán)上加以不銹鋼彈簧將動環(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。減速機構安裝定位也是在注塑件上，閥門采用一次加工基準作為安裝減速器的安裝基準面，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，所以在工藝實現(xiàn)的過程中，可增加模擬惡劣環(huán)境的狀態(tài)進行驗證，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，在負載動態(tài)的環(huán)境中，進行閥門的開關試驗。這項驗證的試驗就是人的眼睛能夠直觀看到這個閥門在最低的電壓，最高的水壓環(huán)境是否能夠正常的開關閥門。

    綜上所述，平面疊閥是一種適應于智能水表環(huán)境的一種閥門。雖然其造價比球閥高，工藝比球閥復雜，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，完全實現(xiàn)智能水表自動控制功能。

    智能水表是水行業(yè)進行管理的高科技產(chǎn)品，本來是提高水事業(yè)管理的水平。結果由于采用的結構反而造成自來水收費智能管理的麻煩，將使用決策者帶入了誤區(qū)。為了推動智能水表的繼續(xù)運用，筆者經(jīng)過十幾年的研究和試驗，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構的，不然質量問題還是會不斷的出現(xiàn)。