Система регулирования уровня воды в бьефе оросительного канала

Система регулирования уровня воды в бьефе оросительного канала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может использоваться в системах регулирования водораспределения на каналах оросительной сети. Целью изобретения является повышение надежности системы и качества регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в системе осуществляют стабилизацию уровня в заданной точке бьефе оросительного канала , например в зоне сосредоточения водопотребителей, на всем диапазоне изменения величины их расхода при регулировании водоподачи в зависимости от уровня в начале бьефа. При этом глубину наполнения канала в начале бьефа изменяют в зависимости от изменения расхода водопотребителей . Система содержит датчики верхнего и нижнего уровней смежных бьефов, датчик положения; затвора,датчикисигнализаторы предельных уровней верхнего бьефа, затвор с электроприводом , блоки контроля скорости изменения уровня и коррекции задания уставки уровня нижнего бьефа, схему сравнения и формирователь импульсов. 4 ил. с € (Л со ел со ю 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 0 05 п 9/1?

\ ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3976080/?4-24 (22) 18,11.85 (46) 07 ° 12,87, Ъюп. Р 45 (71) Киевский институт автоматики им, XXV съезда И!СС (72) П.С,Ходаконский, Н.Н.Кордун, А.Р,Заграничный и В.Г,Снежко (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1086408, кл. G 05 D 9/12, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 551617, кл. G 05 D 9/1?, 1974. (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ

ВОДЫ В БЪЕФЕ ОРОСИТЕЛЪНОГО КАНАЛА (57) Изобретение может использоваться н системах регулирования водораспределения на каналах оросительной сети. Целью изобретения является повышение надежности системы и качества регулирования. Поставленная цель

SU 1357928 А 1 достигается тем, что в системе ocv» щестнляют стабилизацию уровня н заданной точке бьефе оросительного канала, например н зоне сосредоточения водопотребителей, на всем диапазоне изменения величины их расхода при регулировании водоподачи н зависимости от уровня в начале бьефа. При этом глубину наполнения канала н начале бьефа изменяют н зависимости от изменения расхода водопотребителей. Система содержит датчики верхнего и нижнего уровней смежных бьефон, датчик положения: затвора, датчикисигналиэаторы предельных уровней верхнего бьефа, затвор с электропри» водом, блоки контроля скорости изменения уровня и коррекции задания устанки уровня нижнего бьефа, схему сравнения и формирователь импульсов.

4 ил.

1357928

40

Изобретение относится к автоматизации гидротехнических сооружений открытой водоряспределительной сети при регулировании водоподачи в зависимости от уровня воды в нижнем бьефе и может быть использовано в системах регулирования водораспределения на каналах оросительной сети.

Цельro изобретения является повышение надежности работы системы и качества регулирования.

На фиг.1 приведена структурная схема системы регулирования уровня воды в бьефе оросительного канала;

На драп .? - функциональные схемы блоКов, входящих в состав системы; ня фнг.З - функциональная схема гычислительного устройства; на фип.4временная диаграмма устройства контропя скорости изменения ypnííÿ в нижнем бьефе и д ормирователя импуль-. сов.

Система содержит датчики уровня верхнего 1 и нижнего 2 бьефов и дат-чик 3 положения затвора, выходы которых соединены с входами устройства коррекции задания уставки уровня нижнего бьефа, а выход датчика 2 уровня нижнего бьефа дополнительно подключен к входам устройства 5 контроля

Скорости изменения уровня в ни>кием бьефе и блока 6 сравнения, выход ко-торого через формирователь 7 импуль"сов соединен с входом привода 8 зат-вора, два других входа которого подключены к выходам датчиков-сигнали.заторов верхнего 9 и нижнего 10 пре-. дельных уровней верхнего бьефа, При этом два выходя устройства 5

Связаны с входами блока б сравнения и формирователя 7 импульсов и другими выходами устройства 4 коррекции, вы-ход которого подключен к входу блока

6 сравнения, в другой выход формирователя 7 импульсов соединен с другим входом устройства 5.

Устройство 4 коррекции задания уставки уровня нижнего бьефа (фиг.2) содержит вычислительный блок 11 и ключ 12, входы которых соединены с входами устройства, а их выходы через мяс>ятабирующий сумматор 13 подключены на выход блока.

Устройство 5 (фиг.2) содержит блок, t4 памяти, выход которого подключен к входу первого элемента 15 сравнения первого 16 и второго 17 сумматоров, другие входы которых соединены соот15

2с

35 ветственно с задатчиками верхнего 18 и нижнего )9 уровней квантования, а выходы - с входами второго 20 и третьего 21 элементов с>авнения. Выход первого элемента 15 равнения подключен к входу блока ?2 деления, другой вход которого соединен с выходом блока 23 временного отсчета, два других выхода которого подключены соответственно к входам элемента ИЛИ 24 и блока 14 памяти. Выходы блока 22 деле- ния элемента ИЛИ ?4 и вход блока 23 временного отсчета подключены соответственно на выходы и входы устройства контроля.

Влок 6 сравнения,фиг.2) вь>полнен в виде сумматора 25, три входа которого подключены íà в>:оды блока, а его выход соединен с выходом блока ° формирователь 7 импульсов (фиг.2) содержит последовательно соединенные ключ ? б и ши1>о Гно-импульсный модулятор ?7, два выхода которого соецинеиы с выходами блока, а два входа кл>очя подключены на входы блокa,âòo» рой выход широтно-импульсного модулятора соединен с первым выходом через дифференцируищую цепь (не показано).

В устяновивщемся режиме минимальному уровню ?8 на участке 29 к .нала соответствует минима.пьная вели- .ина расхода воды (. МИН > я максимальному р он HIQ3 О макс>1 мял ьныйрясx3 Юддда

Расход воды из рассматриваемого участка ?9 с затворами 31, 32 равен сумме расходов :ерез ниже располо>кенное перегораживающее соорукение

4 с затвором 32 и расходу д водовыпуска 33, При còàá:: ëèçàöèè уровня в середине 34 cьефя максимальнсму расходу соответствует максимальный уровень 35. с

Вычислительный блок (фиг. 3) содержит последовательно соединенные сумматор 36, входы которого подключены на вхоцы блока, первый нормирун>щий усилитель 37, блок 38 извлечения корня, блок 39 умножения и второй нормируюший усилитель 40, причем второй вход блока умножения подключен на вход блока, а на его выход поцключен выход второго нормирующего усилителя 40.

Положение кривой свободной поверхности потока открытого водораспределительно-о канала определяет величи13579 ну транспортируемого расхода. При этом каждому значеHHR e H HHbi pRc хода Ц н установившемся режиме сор ответствует определенное значение угла наклона свободной поверхности потока и, следовательно, величине его изменения (+Щ р) соответствует определенная величина изменения урон. ня (Л h „) н конце бьефа л h „

Щр где  — ширина канала;

V — - скорость потока; ; (u - -площадь живого сечения потока; q — ускорение силы тяжести °

Связь между изменением уровня н конце и начале бьефа устананливает соотношение ah = К з hк,,где К вЂ” коэффициент пропорциональности. Его величина определяет точку стабилизации уровня в бьефе, вокруг которой вращается плоскость поверхности свободного потока, В зависимости от расположения водопотребителей точка 25 стабилизации может быть задана в середине бьефа или смещена к его границам.

В установившемся режиме, когда выполняется баланс нодоподачи в бьеф 30 и расхода из него, глубину наполнения в начале бьефа определяют из выражения

h(t)„ = hcr + dh(t)„, где h — отметка уровня в голове ка- 35

cr нала при отсутствии расхода из бьефа ((р=О);

dh(t)u — расчетное значение коррекции отметки уровня в голове канала по расходу и вы- 40 бранной точке стабилизации в бьефе.

Следовательно, каждому значению транспортируемого расхода определена глубина наполнения в его головной 45 части и по сигналу рассогласования формируют такой длительности временной интервал для перестановки регулирующего органа, чтобы кривая свободной поверхности потока заняла новое расчетное положение. При этом ось вращения ее плоскости находится в точке стабилизации уровня.

Рассогласование между водоподачей (Я„) и расходом характеризует ско- 55 рость изменения уровня (-—-..) в канале с,Ь

4 и

Ц, -(й +й !)=K

Н К 6/В и

28 4 где К, — нормирующий коэффициент.

В зависимости от места сосредоточения водопотребителейвыбирается точка стабилизации уровня в канале.

Для стабильной работы нодопотребителей, расположенных в конце участка 29, необходимо выполнить требование стабилизации уровня (в установившемся режиме) в месте сосредоточе ния нодопотребителей (Ь„ = сопят) на всем диапазоне изменения расхода от

Яр„ „до Ир „, При рассосредоточении нодопотребителей но второй части бьефа точкой стабилизации уровня может быть выбрана середина 34 бьефа, а уровень воды в бьефе при этом колеблется между свободной поверхностью потока при максимальном расходе и горизонтальной поверхностью на заданной отметке her при Я p = О.

Система работает следующим образом.

При включении водопотребителей (dA ) в конце бьефа возникает отрицательная волна (излива), которая при достижении начала бьефа вызывает понижение уровня в створе датчика 2 уровня нижнего бьефа, скорость понижения которого пропорциональна величине нанесенного возмущения. Сигнал скорости с выхода устройства 5 прилагается к входу устройства 4 коррекции задания, где суммируется с величиной водоподачи g, и по найденному и

+ К дп значению расхода (Ц u + К --) ство 4 коррекции формирует величину

sh(t) заданной отметки статического уровня h . Величину водоподачи Ц,ц (расход через затвор 31) определяют с помощью вычислительного блока 11 по информации о положении затвора и значениям уровней верхнего и нижнего бьефон. Например, при затопленном истечении н нижний бьеф расход определяется выражением раЫ2 /, где p †- коэффициент расхода; высота отверстия затвора;

Ь вЂ” ширина отверстия затвора;

Š— перепад между уровнями нерх него и нижнего бьефон.

Для этого с помощью сумматора 36 (фиг.3) определяют текущее значение

Е и после масштабирования выходного сигнала сумматора первым нормирующим усилителем 37 определяют подкоренное выражение с помощью блока 38 извле

dh

5 13579 чения корня, выходной сигнал которого и сигнал датчика положения затвора перемножают блоком 39 умножения. Полученный результат умножения масшта5 бируют вторым нормирующим усилителем

40 в единицы расхода. (, тиал рассогласования на выходе блока 6 сравнения равен - .(ь),(— (hcY +dh(t)H )+K1 —, dh 1 0 где h (t ) — (h „+d h (t ) „) — со ставляющая сигнала по отклонению; составляющая сигнала I>o скорости изменения уровня.

Ииротио-импульсный модулятор ?7 формирователя 7 импульсов по сигналу формирует управляющий импульс для компенсации нанесенного возмущения.

Затвор 31 открывается на расчетное зня ение и с момента его открытия с начала бьефа в его конец устремляется положительная прямая волна (наполнения)„ Достигнув конца бьефа, она приостанавливает понижение уровня воды, р„

Аналоги ша прикрывается затвор 31 при отключении водопотребителей.

При сверхрасчетных изменениях pac>;oца воды или авариях на канале система переходит на временное ограниче- З0 иие уровней на отметках не выше и не

IIII ÿ предельных с помощью датчиков сигнализаторов 9 и 10 и затвора 31 с приводом 8, не допуская переполнения нлн опора>киеиия участков канала до

35 прекращения аварий или до момента окончания переходных процессов регу>лирования.

При определении скорости изменения уровня отстраиваются от волновых про- 4р ,цессов в канале. Для этого в устройстве > осуществляется квантование сиг. паля датчика 2 уровня нижнего бьефа по времени и уровню с логической выборкой способа определения скорости: 45

10 приращению сигнала за время квантования или по времени изменения сигналя иа уровень квантования.

Б начале каждого цикла регулиро-вания по команде блока 23 временного отсчета текущее значение сигнала дат

;яка ?. уровня нижнего бьефа заносится в память блока 14. Зафиксированное значение уровня подается на сумматор

16, где к нему добавляют Оь, поступающее от задатчика 18 верхнего уровня квантования, и сумматор 17 где значение уменьшают на величину сигнала Н„, поступающее от задатчика 19

?8 6 нижнего уровня квантования. Результирующие сигналы подаются на. элементы ?0 и 21 сравнения с текущим значением сигнала датчика 2 уровня нижнего бьефа и, когда сн изменится на величину заданной уставки уровня квантования, на выходе соответствующего элемента 20 и 21 сравнения появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 24 поступает на ключи 26 и 12 формирователя 7 импульсов и устройства 4 кор- рекции задания уставки уровня нижнего бьефа. Если в течение цикла регулирования изменение сигнала датчика не превысит заданных верхнего UI, или нижнего Uð уровней квантования, то с выхода блока 23 временного отсчета поступает команда окончания цикла, которая через элемент ИЛИ 24 поступает на вход ключей 26 и 12. Одновременно на один вход блока 22 деления поступает сигнал рассогласования dh с выхода элемента 15 сравнения, величина которого определяет текущее изменение уровня в рассматриваемом цикле регулирования, а на другой вход— текущее время от начала цикла регулирования. Результат деления — xad

С рактеризует скорость изменения уровня воды в канале. Формирование управляющего импульса производится в моменты окончания цикла измерения скорости, так как по сигналу элемента

ИЛИ 24 открывается ключ 12 устройся ва 4 коррекции задания уставки уровня нижнего бьефа и ключ 26 запуска формирователя импульсов. После каждого управляющего импульса широтно-импульсный модулятор 27 подает команду блоку

23 временного отсчета на переход к началу нового цикла регулирования.

Таким образом, каждому изменению рас хода устанавливают величину коррекции уставки уровня в начале бьефа такой величины, чтобы по окончании переходных процессон уровень в точке стабилизации оставался неизменным, при этом управляющий импульс формируют по длительности, пропорциональной составляющим сигнала рассогласования по отклонению и по скорости.

На временной диаграмме работы устройства 5 и формирователя 7(фиг.4).

Значение сигнала h(t ) датчика 2, занесенное в память запоминан>щего устройства в начале цикла регулирования, соответствует точке Х на кривой переходного процесса (фиг.4а), 7

135792

Рассмотрены три характерных переходных процесса: повышение уровня (кривая А), его стабилизация (кривая В) и падение (кривая С). Верхний h(to),+

+Up и нижний h(to) -П, уровни кван5 тон ания, з аданные для точки I на графике показаны пунктиром. В момент повьш ения текущего уровня в канале на величину П8 (фиг.4а точка II) или 1О

его понижения на величину U„ (фиг.4а точка ЕЕЕ).на первом выходе устройства 5 формируется высокий потенциал (Аиг.4с t, t ), который приводит к

Э запуску широтно-импульсного модулятора, После его запуска на первом вьгходе Аормиронателя 7 формируется управляющий импульс (фиг.4d,t =Ê-E ), а на втором выходе после дифАеренцирования среза управляющего импульсатактовый импульс 1 (Аиг.4e). По сигналу тактового импульса производится сброс в исходное состояние блока 23 временного отсчета, на первом выходе которого формируется импульс Аиксации t ф (фиг.4i ), а на втором - интервал .Т (фиг.4g).

Импульс фиксации разрешает пере-. запись н память блока 14 нового значения сигнала h (t .), датчика уровня (фиг.4а, точка Е ) и этим формирует срез импульса запуска широтнс импульсного модулятора, так как на другом входе элемента 20 сравнения потенциал унеличинается (h(t ), +11>> h(t,), +

+U g) а на выходе потенциал уменьшается до низкого уровня, Переходные процессы, показанные на кривых А и С, приводят к укороче- 4!1 нию интервала Т. Полный интервал Т наступает, когда уровень воды ь канале стабилизируется (кривая Б), а после его окончания (Аиг.4Ъ)на выходе устройства 5 формируе-.ся импульс

Временная: диаграмма работы устройства 5 и формирователя 7 в точках

Я 8

III u IV аналогична рассмотренной (на фиг. 4. не показана). формула изобретения

Система регулирования уровня воды в бьефе оросительного канала, содержащая датчик уровня нижнего бьефа, датчик положения затвора, блок сравнения и формирователь импульсов, первый выход которого соединен с первым входом привода затвора, подключенного вторым и третьим входами к выходам соответственно датчика-сигнализатора максимального уровня верхнего бьефа и датчика-сигнализатора минимального уровня верхнего бьефа, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повы шения надежности системы и качества регулирования, система содержит после довательно соединенные датчик уровня верхнего бьефа и устройство коррекции задания уставки уровня нижнего бьефа, а также устройство контроля скорости изменения уровня в нижнем бьеАе, первый вход которого подклю» чен к выходу датчика уровня нижнего бьефа, к второму входу устройства коррекции задания уставки уровня нижнего бьефа и к первому входу блока сравнения, второй вход к второму выходу формирователя импульсов, первый выход — к третьему входу устройства коррекции задания уставки уровня нижнего бьефа и второму входу блока сравнения, а второй выход - к четвертому входу устройства коррекции задания уставки уровня нижнего бьефа и первому входу формирователя импульсов, выход датчика положения затвора соединен с пятым входом уст» ройства коррекции задания уставки уровня нижнего бьефа, выход которого подключен к третьему входу блока сравнения, связанного выходом с вторым входом формирователя импульсов °

1357928!

357928

)(,) у

"Ю1

d) Hamepdan (бык.2 b2d) fj Запись п(1, d 3 У (бык.1 б25) У)@чтеРдал Т (бык.2 б2З) шик (шип

Уиг. Ф

Редактор И.Шулла

Заказ 5997/48 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проект оектная 4 с) дапаск ШИ (Йи.) Юб)

d) управ шидпьс (бык.! б7)

e) Тактовый

unngnac (бык.2 b7) Составитель Л.Цаллагова

Техред М. Ходанич Корректор М. Шароши