Устройство для регулирования уровня воды

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ, содержащее последовательно соединенные датчик уровня нижнего бьефа, первый сумматор и первый авторегулятор, а также затвор, расположенный между верхним и нижним бьефами смежных участков канала, датчик уровня верхнего бьефа, блок изменения уставки задания, второй сумматор и задатчик уровня нижнего бьефа, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит последовательно соединенные задатчик уровня верхнего бьефа, третий сумматор , блок зона нечувствительности, инвертор и второй авторегулятор, ход которого подключен ко входу блока изменения уставки задания и ко второму входу второго сумматора, связанного выходом с затвором, выход датчика уровня верхнего бьефа соединен со вторым входом третьего сумматора , а выход блока изменения уставки задания подключен ко входу задатчика уровня верхнего бьефа.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (11 I (51)4 G 05 D 9/12 е г.";

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3689546/24-24 (22) 05.01.84 (46) 15.07.85. Бюл. И 26 (72) P.М.Тюменев и А.В.Рожнов (71) Среднеазиатский ордена Трудового Красного Знамени государственньй проектно-изыскательский и научноисследовательский институт по ирригационному и мелиоративному строительству "Средазгипроводхлопок" им. А.А.Саркисова (53) 62-50(088.8) (56) 1. Рожнов В.А. Электрические системы автоматического регулирования на ирригационных каналах. Фрунзе, "Илим", 1974, с. 14, рис. 4в.

2. Авторское свидетельство СССР

У 551617, кл. G 05 D 9/12, 1976 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ, содержащее последовательно соединенные датчик уровня нюкнего бьефа, первый сумматор и первый авторегулятор, а также затвор, расположенный между верхним и нюкним бьефами смежных участков канала, дат. чик уровня верхнего бьефа, блок изменения уставки задания, второй сумматор и задатчик уровня нюкнего бьефа, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це- . лью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит последовательно соединенные задатчик уровня верхнего бьефа, третий сумматор, блок "зона нечувствительности", инвертор и второй авторегулятор, выход которого подключен ко входу бло- З ка изменения уставки задания и ко .второму входу второго сумматора, связанного выходом с затвором, выход датчика уровня верхнего бьефа соединен со вторым входом третьего сумма-.. тора, а выход блока изменения уставки задания подключен ко входу задатчика уровня верхнего бьефа.

1 1167

Изобретение относится к автоматизации водораспределения, а именно к системам регулирования уровня воды в оросительном канале, и может быть использовано при автоматизации регулируемых гидротехнических сооружений на открытых оросительных каналах.

Известна система стабилизации уров- ней воды на гидротехнических сооружениях, которая включает датчик уров-10 ня нюкнего бьефа и датчик уровня верхнего бьефа, подключенные ко входам авторегулятора, выход которого связан с электроприводом затвора перегораживающего гидросооружения (1) . 15

Недостатком этой системы является

1 невозможность одновременного регулирования по верхнему и нижнему бьефам, что приводит к увеличению динамического отклонения уровня воды в нижнем бьефе.

Наиболее близкой к предлагаемой является система регулирования уровня воды, содержащая блоки формирования сигнала перемещения затвора и последовательно соединенные блоки сравнения, усиления и уставки задания, соединенные со входом авторегулятора, выход которого подключен через блоки формирования сигнала перемещения затвора к приводу затво30 ра, а вход блока сравнения подключен к датчику положения затвора )2), Недостаток этой системы состоит в том, что она срабатывает только 3S при появлении отклонения от эаданного уровня воды в нижнем бьефе и не реагирует на возмущение уровня верхнего бьефа. Вследствие этого динами-, ческое отклонение уровня воды в ниж- <0 нем бьефе превышает допустимую величину, и длительность процесса регулирования увеличивается.

Целью изобретения является повышение точности устройства за счет его динамической точности и быстродействия устройства при.регулировании уровня воды нижнего бьефа гидротехнического сооружения при возмущениях в верхнем бьефе. SO

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные датчик уровня нижнего бьефа, первый сумматор и первый авторегулятор, а также затвор, 55 расположенный между верхним и нижним бьефами смежных участков канала, датчик уровня верхнего бьефа, блок из590 2 менения уставки задания, второй сумматор и задатчик уровня нижнего бьефа, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, введены последовательно соединенные эадат. чик уровня верхнего бьефа, третий сумматор, блок "Зона нечувствительности, инвертор и второй авторегулятор, выход которого подключен ко входу блока изменения уставки задания и ко второму входу второго сумматора, связанного выходом с затвором, выход датчика уровня верхнего бьефа соединен со вторым входом третьего сумматора, а выход блока изменения уставки задания подключен ко входу задатчика уровня верхнего бьефа.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для регулирования уровня воды.

Устройство состоит из двух взаимосвязанных объектов регулирования— верхнего участка канала 1 (в дальнейшем — верхний бьеф), нижнего.: участка канала 2 (в дальнейшем — нюкний бьеф) и расположенного между ни ми водорегулирующего затвора 3. Нижний бьеф 2 связан через датчик 4 уровня нюкнего бьефа с одним из входов первого сумматора 5. К другому входу первого сумматора 5 подключен эадатчик 6 уровня нижнего бьефа. Выход первого сумматора 5 соединен с первым авторегулятором 7 уровня нижнего бьефа.

Указанные элементы образуют первый контур 8 регулирования уровня воды нижнего бьефа.

Верхний бьеф 1 связан через датчик 9 уровня верхнего бьефа с одним из входов третьего сумматора 10. К другому входу сумматора 10 подключен эадатчик 11 уровня верхнего бьефа.

Выход сумматора 10 через блок 12

"Зона нечувствительности", инвертор 13 и второй авторегулятор 14 связан со входом второго сумматора 15. К другому входу сумматора 15 подключен вы" ход первого авторегулятора 7. Выход . сумматора 15 подключен к затвору 3.

Указанные элементы образуют второй контур регулирования 16.

Выход второго авторегулятора 14 связан через блок 17 изменения уставки задания со входом задатчика 11 уровня верхнего бьефа, образуя третий контур-регулирования 18. На чертеже показаны возможное возмущение з 1167 .F< (t) в нижнем бьефе и F>(t) — возможное возмущение в верхйем бьефе.

Устройство для регулирования уровня воды работает следующим образом. S

При возмущении со стороны нижнего бьефа Р1(t) работает контур регу.лирования 8. В контуре 8 при отклонениях уровня воды в нижнем бьефе 2 от заданного задатчиком 6 значения 1ð (например, при увеличении уровня в нижнем бьефе в результате уменьшения расхода водопотребления в нижнем бьефе), на выходе сумматора 5 появляется сигнал отклонения, равный разности сигналов задатчика 6 и датчика 4, и авторегулятор 7 формирует команду управления на прикрытие водорегулирующего затвора 3. В результате расход воды через затвор 3 умеиь р шается и уровень воды в нижнем бье фе 2 постепенно возвращается в заданное значение.

При возмущении со стороны верхнего бьефа F (t) работает второй контур 16.

При этом изменение уровня воды про исходит сначала в верхнем бьефе 1, затем эа счет появившегося увеличе-.. ния напора воды верхнего бьефа начинает постепенно изменяться расход

30 воды через затвор 3, а потом и уро вень воды в нижнем бьефе 2. Причем за счет инерционности и запаздывания изменение уровня нижнего бьефа происходит медленнее. Поэтому эа счет небольших первоначальных изменений уровня нижнего бьефа 1 контур регулирования 8 еще не начинает работать, так как авторегулятор 7 имеет некоторую зону нечувствительности t, но затем расход воды через затвор 3 увеличивается. Таким образом, в нижний бьеф поступает лишний расход воды, который не используется рационально. В этом случае работа второго контура 16 позволяет повысить точность стабилизации уровня нижнего бьефа следующим образом.

При возмущении F<(t) со стороны верхнего бьефа 1 и отклонении уров ня верхнего бьефа 1 от заданного эадатчиком 11 значения (например, при увеличении уровня) сигнал иэме590 4 нения уровня через датчик 9 поступает на сумматор 10, на выходе которого,появляется. сигнал отклонения (равный разности сигналов задатчика 11 и датчика 9) и через блок 12

"Зона нечувствительности", инвертор 13 подается на авторегулятор 14.

Инвертор 13 позволяет прикрыть затвор 3 при увеличении уровня верхнего бьефа и открыть затвор 3 при уменьшении уровня верхнего бьефа.

Далее авторегулятор 14 формирует команду на прикрытие затвора 3. В результате расход воды через затвор -3 уменьшаеч ся, а уровень воды в нижнем бьефе 2 остается на заданном значении, т,е. достигается повышение точности регулирования уровня нижнего бьефа 2, улучшается качество регулирования и уменьшаются непроизводительные потери воды по каналу.

Одновременно с работой второго контура 16 сигнал с выхода авторегулятора 14 поступает через блок 17 изменения уставки задания на эадатчик 11 уровня верхнего бьефа и так изменяет значение уровня воды верхнего бьефа, заданного задатчиком 1 1 что при увеличении уровня верхнего бьефа от действия возмущения F (t) и блок 17 увеличивает положение задатчика 11, Таким образом, одновременно с работой второго контура происходит работа третьего контура регулирования 18.

Прн описанной работе контуров 16 и 18 уровень воды в верхнем бьефе 1 занимает новое (увеличение) положение, которое соответствует новому заданию уровня верхнего бьефа, сформированному третьим контуром 18.

Для защиты от переполнения уровня воды в верхнем бьефе 1 вьане допускаемого значения обычно предусматриваются автоматические водосбросные устройства.

Технический эффект от использования предлагаемого устройства состоит в увеличении динамической точности и быстродействия регулирования уровня нижнего бьефа при воэмущенияхв верхнем бьефе.

1167590

Составитель Л.Цаллагова Техред А.Кикемезей Корректор А.Бескид

Редактор С.Тмаохима

Подписное

Филиал IIIIII "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 о

Заказ 4436/46 Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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