Регулятор уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений

Регулятор уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВОДЫ В БЬЕФАХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ, содержащий установпенные на горизонтальной оси вращения секторный затвор, полость которого сообщена с нижним бьефом первым питающим трубопроводом, и емкость-противовес , размещенную в камере, поплавковые датчики уровня верхнего и нижнего бьефов , установленные на первой и второй «СЕСОЮШЛЯ 1 ATElfT-fO- ., I 1й .,..-..,I i 3 lis I ЛйеТЕаА1 «ataAev штангах, связанных с первым и вторым . плечами коромысла, первое из которых связано с первым штоком, на котором размещены и второй клапаны, установленные между верхним и нижним бье(|нми и первым питающим трубопроводом , отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности регулятора, он содержит второй питающий трубопровод, через который камера сообщена с нижним бьефом, связанный с первым плечом коромысла второй шток, на котором размещены третий и четвертый клапаны, установленные между верхним и нижним бьефами и вторым питаюi щим трубопроводом, первый и второй толкатели, неподвижно установленные со (Л ответственно выше максимального и ниже минимального уровней верхнего бьефа на первой штанге, причем поплавковый датчик уровня верхнего бьефа выполнен с возможностью свободного, перемещения .. по штанге между толкателями.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цр G 05 33 9/02 ®ИИАg

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l Д Ф At

1м ». :* Ъ5р 1м 3»7>

kl: »»»»» .,. »»

»»

a-f — /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3404879/1 8-24 (22) 12.03,82 (46) 30.08.83. Бюп. ¹ 32 (72) 10. А. Бапан (71 ) Украинский научно-исспедоватепьский институт гидротехники и мепиорации (53) 621;646 (088.8) (56) 1. Авторское свидетепьство СССР № 268276, кп. Cg 05 0 9/02, 1970.

2, Авторское свидетепьство СССР № 940136, кп. Q 05 33 9/02, 1982 (.прот от ип) . (54)(57) 1. РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВО

ДЫ B БЬЕФАХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ

СООРУЖЕНИЙ, содержащий установпенные на горизонтальной оси вращения секторный затвор, полость которого соо6шена с нижним бьефом первым питающим трубопроводом, и емкостьпротивовес, размещенную в камере, поппавковые датчики уровня верхнего и нижнего бьефов, установленные на первой и второй

„„SU„„10 8928 А штангах, связанных с первым и вторым, ппечами коромысла, первое иэ которых связано с первым штоком, на котором размещены первый и второй клапаны, установпенные между верхним и нижним бьефами и первым питающим трубопроводом, о т п и ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью повышения точности и надежности регупятора, он содержит второй питающий трубопровод, через который камера сообщена с нижним бьефом, связанный с первым ппечом коромысла второй шток, на котором размещены третий и четвертый клапаны, установпенные между верхним и нижним бьефами и вторым питающим трубопроводом, первый и второй топкатепи, неподвижно установленные соответственно выше максимального и ниже

1 минимапьного уровней верхнего бьефа на первой штанге, причем поппавковый датчик уровня верхнего бьефа выпопнен с возможностью свободного. перемещения по штанге между топкатепями, 1 б38928

2. Регупятор по и. 1, о т и и ч аю m и и с я тем, что первый и второй штоки соединены с первым плечом короИзобретение о носится к гидравпической автоматизации мепиоративных, в осс бенности осушитепьных систем, гидротехнические сооружения которых допжны обеспечить высокую точность стабипиэа- 5 ции уровней воды в каналах во время увлажнения в обоих бьефах и беспрепят ственный пропуск паводков, возможных во время вегетационного периода.

Известно устройство, вкпючающвв секторный затвор, внутренняя попость которого сообщена с верхним и нижним бьефами посредством отверстий в его корпусе, причем одно из отверстий дроссепируется мембранным кпапаном, связанным с поппавковыми датчиками уровня верхвэго и нижнего бьефов. Поппавковый датчик уровня верхнего бьефа, эакреппенный на штанге, входит в зацепление с рычагом мембраны етого датчика 20 топько при уровне воды в. верхнем бьефе выше максимального ипи ниже минимапьного. Данное устройство поэвопяет с высокой точностью стабипиэировать уров ни воды в нижнем бьвфв и ограничивать 25 максимальные и минимальные уровни воды в верхнем бьефе (1).

Существенными недостатками указанно. го устройства явпяются быстрое заипение попости затвора взвешенными нано- 30 сами, спожная и ненадежная система мембранных кпапанов и создание гидравлических перепадов между бьефами порядка 0,2-0,3 м дпя обеспечения подъема затвора. 35

Наиболее бпизким к предпагавмому по технической сущности явпяется устройство, вкпючающее секторный затвор, питающий трубопровод, два кпапана, уста, новленные на штоке и распопоженные между верхним и нижним бьефами и пита ющим трубопроводом, причем шток связан с коромыслом, ппечи которого, в свою очередь, связаны с поппавковыми датчиками верхнего и нижнего бьефов, 45 емкость-противовес, установпенную на общей с затвором оси вращения и размемыспа посредством жестко соединенного с ним ригвпя, шарнирно связанного со штоками. щенную в камере, сообщающейся с верхним бьефом посредством подвижного водэслива и с нижним бьефом посредством калиброванного отверстия. Данное устройство не создает гидравлического перепада между оьефами, имеет простую и надежную кпапанную систему и характеризуется незначитвпьным эаипением по пости затвора (2).

Существенными недостатками извест ного устройства являются невозможность ограничения минимального уровня воды верхнего бьефа, проточность камеры емкости-противовеса, что впечет ее заипение и снижение надежности устройства, а ",àêæå необходимость при изменении уставки маневрировать как подвижным щитом, так и поплавковым датчиком уровня верхнего бьефа, что затрудняет централизованное управпение эатворомавтоматом.

Бель изобретения - повышение точности и надежности регулятора, Указанная цепь достигается тем, что в регуляторе уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений, содержащем установленные на горизонтальной оси враще ния секторный затвор, полость которого сообщена с нижним бьефом первым питающим трубопроводом, и емкост противовес, размещенную в камере, поппавковые датчики уровня верхнего и нижнего бьефов, установпенныв на первой и второй штангах, связанных с первым и вторым ппечами коромыспа, первое из которых связано с первым штоком, на котором размещены первый и второй клапаны, установпенныв между верхним и нижним бьефами и первым питающим трубопроводом, содержится второй питающий трубопро вод, через который камера сообщена с нижним бьефом, связанный с первым плечом коромысла второй шток, на котором размещены третий и четвертый клапаны, установпенные между верхним и нижним бьефами и вторым питающим тру1038928 4 бопроводом, первый и второй толкатели, неподвижно установпенные соответственно выше максимапьного и ниже минимального уровней верхнего бьефа на первой штанге, причем поплавковый датчик уровня верхнего бьефа выполнен с возможностью свободного перемещения по штанге между топкатецями.

Кроме того, первый и второй штоки соединены с первым цпечом коромысла 10 посредством жестко соединенного с ним ригепя, шарнирно связанного со штоками.

На фиг. 1 представлен разрез А-А на фиг. 4 (продопьный разрез по затвору); на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 4 15 (продопьный разрез по успокоитепьным коподцам и камере); на фиг. 3 «-разрез

В-В на фиг. 4 (поперечный разрез колод ца датчика уровня нижнего бьефа); на фиг. 4 - предлагаемый регупятор в плане.го

Регулятор состоит из секторного затвора 1, емкости-противовеса 2, размещенной в камере 3 и выпопненной в виде части ципиндра, ппоская грань которого обрашена в сторону- верхнего бьефа, За- 25 твор и емкостгпротивовес закреппены на. горизонтапьной оси 4 вращения.

Поплавковый датчик 5 уровня верхнего бьефа размещен в коподце 6, сообщен-. ном с указанным бьефом трубопроводом 30

7, причем поппавковый датчик 5 установпен на первой штанге 8 с возможностью свободного перемешения вдопь поспедней и пригружен баппастом. На штанге 8 посредством фиксаторов 9 установпены первый 10 и второй 11 топкатепи, причем толкатепь 10 распопожен выше максимального уровня 12 воды верхнего бьефа на величину расстояния от верха датчика 5 до его ватерпинии,а топкатепь 40

11 - ниже минимального уровня 13 воды верхнего бьефа на величину расстояния от ватерлинии датчика 5 до дниша поспед него.

На шарнирной опоре 14- установлено 45 коромысло 15, первое плечо которого посредством резьбового соединения (не показано) связано с первой штангой 8, а второе плечо второй штангой 16 и попзуном 17 связано с третьей штангой 18.50

На штанге 16 установлен поплавковый датчик 19 уровня нижнего бьефа, причем этот датчик раэмешен в коподце 20, сообщенном с указанным бьефом отверстием 21. В колодце 20 раэмешены кпа- 55 панные коробки 22 и23,,сообщенные патрубками 24 и 25 и трубопроводом 7 с верхним бьефом. Кроме этого, кпапанная коробка 22 сообщена первым питающим трубопроводом 26, имеющим гибкий гофрированный участок 27, с попостью затвора 1, и отверстием 28 с колодцем

20. Выходное отверстие 29 патрубка

24 и отверстие 28 дроссепируют первый 30 и второй 31 кпапаны, установ» ленные на первом штоке 32. Клапанная коробка 23 раэдепена диафрагмой с отверстием 33, сообщающим верхнюю попость коробки с нижней. Верхняя попость кпапанной коробки 23 сообщена с кем рой 3 вторым питакхцим трубопроводом

34 и отверстием 35 с коподцем 20. Отверстия 33 и 35 дросселируют третий

36 и четвертый 37 клапаны, установпенные на втором штоке 38. Штоки 32 и

38 шарнирно связаны с ригенем 39, жестко связанным со штангой 18.

Регулятор работает спедующим об- разом.

Под действием разности моментов сии гидродинамического давпения, действующих на напорную грань затвора 1 со стороны верхнего бьефа и внутренней поности затвора, а также момента сипы гидростатического давпения, действующего на ппоскую грань емкости-противовеса

2, затвор, врашаясь на оси 4, пропускает некоторый расход, Вепичины атих моментов при фиксированном уровне верхнего бьефа зависят от уровней воды в цолости затвора 1 и камере 3.

При уровне воды в верхнем бьефе ниже максимапьного 12 и минимального

13 поплавковый датчик 5 не касается топкатепей 10 и 11 и попожение штанги

18 зависит топько от положения поплавкового датчика 19, т.е. от уровня нижнего бьефа.

В установившемся режиме при уровне воды в нижнем бьефе ниже максимапьного и выше минимального (т.е. регупятор находится в зоне статического режима (работы) поплавковый датчик 19 посредством штанг 16 и 18, коромысла 15 и штока 32 держит приоткрытыми отверстия 28,29,33 и 35 в клапанных коробках 22 и 23. При этом вода из верхнего бьефа через трубопровод 7 и патрубки

24 и 25 поступает в указанные клапанные коробки и сбрасывается в нижний бьеф„ уровень воды в полости затвора 1 и камере, 3 устанавливается выше уровня нижнего бьете на величину потерь напора, выэванных постоянным током воды через отверстия 28 и 35. Повышение уровня воды в нижнем бьефе впечет поворот коромысла

1038928

15 против часовой стрепки и подъем штанги 18 и штоков 32 и 38, уменьшение открытия отверстий 28 и 33 и увепичение открытия отверстий 29 и 35, в свою очередь, влечет повышение павле- 5 ния s клапанной коробке 22 и приток воды в попость затвора 1 иэ верхнего бьефа, а также понижение давпения в клапанной коробке 23 и отток воды иэ камеры 3 через трубопровод 34 и отверстие 35 в нижний бьеф. Вследствие этого взвешивающие моменты, действующие на затвор 1 и емкость-противовес 2, уменьшаются, уменьшается также открытие затвора и величина пропускаемого расхо- 15 да воды в нижний бьеф. Анапогично предыдущему понижение уровня воды в бьефе вецет к понижению уровня вопы в полости затвора 1 и повышению уровня в ка- мере 3, увепичению взвешивающих момен-2О тов открытия затвора и пропускаемого в некиий бьеф расхода.

При подъеме уровня верхнего бьефа .выше максимапьного уровня 12 поплавковый датчик 5 входит в зацепление с первым топкатепем 10, поворачивает коромысло 15 по часовой стрепке (поппавковый датчик 5 создает значительно бопьший момент, чем поппавковый датчик

19 при соответствующем выборе диамет- 30 ров поппавковых датчиков и плеч коромысла), давпение в кпапанных коробках

22 и 23 соответственно понижается и повышается, уровень воды в попости затвора понижается, а в камере 3 повыша-3> ется, затвор 1 открывается. При попном закрытии отверстий 29 и 35 в полости затвора 1 устанавпивается уровень воды нижнего бьефа, а камере 3 — верхнего бьерна. С увепиченивм открытия затвора 4> уровень воды в нижнем бьефе повышается и взвешивающий момент, действующий на его напорную грань вследствие этого, а также вследствие уменьшения погружения затвора под уровень верхнего бьефа, 4> уменьшается. Однако оцновременно увеличивается момент, действующий на емкостьпротивовес 2 acneдствие увеличения ее погружения при повороте оси 4 вращения. Размеры емкости-противовеса выбраны такими, что момент, действук щий на нве при нахождении ее напорной грани в вертикальном попожении и подьеме уровня в верхнем бьефе до заданного, уравновешивает момент силы собственного веса затвора и емкости. При этом затвор открывается на максимальный угон открытия, при котором он не создает потоку гидравпических сопротивлений и перепад между бьефами отсутствует.

При понижении уровня воды в верхнем бьефе ниже заданного момент, цействукьщий на емкостьпротивоввс 2, умвньшавч ся и затвор частично прикрывается, создает потоку некоторое гидрав ическое сопротивление и, как спедствие, перепад уровней между бьефами. При понижении до уровня 12 поппавковый датчик 5 выходит из зацепления с толкатепем 10 и не впияет на положение штанги 18. Таким образом, регупятор переключается на стабилизацию уровня в нижнем бьвфе.

При понижении уровня в верхнем бьефе до уровня 13 поплавковый датчик 5 входит в зацепление с вторым толкатепем 11 и под действием сипы веса этого поппавкового датчика коромысло

l 5 поворачивается против часовой стрелки, штанга 18 поднимает штоки 32 и

38, что влечет приток воды в .попость затвора 1, отток воды иэ камеры 3 и закрытие затвора.

При достижении топько одним иэ штоков (вследствие неточной установки ипи смешения клапанов) крайнего верхнего или нижнего положения образуется момент относитепьно шарнира, соединяющего указанный шток с ригелем 39. Дапьнейшее перемещение штаиги 18 влечет перемещение другого штока в необходимое крайнее положение, чем обеспечивается надежное перекрытие отверстий обеих кпапанных коробок.

Предпагаемый регупятор обеспечивает реализацию схемы смешанного регулирования с высокой точностью и воэможностью ограничения как максимапьного, так и минимапьного уровня воды в верхнем бьефе, имеет простую и надежнуюкпапанную систему и пониженную чувствитепьность к наносам бпагодаря тому, что воца в полость затвора поступает топько. при era закрытии, а в камеру емкостипротивовеса - топько при необходимости в увеличении открытия затвора. Кроме того, изобретение обеспечивает простоту изменения уставки задания и возможность попного открытия отверстия сооружения при пропуске максимапьного расхода, 1038028

1038928

ВНИИПИ Заказ 6229/54 Тираж 874 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проеитиая, 4