Устройство для регулирования уровня воды в канале

 

Изобретение отно сится к автоматизации водораспределения в ирригации и предназначено для регулирования уровней воды на открытых каналах. Изобретение может быть использовано на крупных магистральных, межхозяйственных и хозяйственных оросительных каналах. Целью изобретения является повышение быстродействия и точности регулирования уровней воды по всему каналу. Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик уровня в начале и конце участ-. ка канала, последовательно соединенные первый сумматор, пороговьй блок, блок коммутации и радиопередающий блок, последовательно соединенные радиоприемный блок, широтно-импульсный модулятор и исполнительный блок, а также блок-реле, введены датчик положения затвора водовыпуска, второй § сумматор и датчик положения затвора гидротехнического сооружения. 8 ил. (Л со ел QO ел оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 05 D 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1095144 (21) 3986720/24-24 (22) 03.12.85 (46) 07.06.87, Вюл. Р 21 (71) Одесский политехнический институт (72) Рауль Ривас Перес (CU), Е.Д.Пичугин (SU), Као Тиен Гуинь (VH) и Рауль Алпизар (CU) (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1095144, кл. G 05 D 9/12, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

УРОВНЯ ВОДЫ В KAHAJIE (57) Изобретение относится к автоматизации водораспределения в ирригации и предназначено для регулирования уровней воды на открытых каналах.

SU» 1 15953 А2

Изобретение может быть использовано на крупных магистральных, межхозяйственных и хозяйственных оросительных каналах. Целью изобретения является повьппение быстродействия и точности регулирования уровней воды по всему каналу. Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик уровня в начале и конце участка канала, последовательно соединенные первый сумматор, пороговый блок, блок коммутации и радиопередающий блок, последовательно соединенные радиоприемный блок, широтно-импульсный модулятор и исполнительный блок, а также блок-реле, введены датчик положения затвора водовыпуска, второй сумматор и датчик положения затвора гидротехнического сооружения. 8 ил.

1315953 2 ческому регулированию, я именно к системам автоматического всдорегулирования уровнеи иа открытых каналах, и является усовершенствованием устройства пс явт,св. 9 1095144.

Цель изобретения — повьппение быстродействия и точности устройства, На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 датчик уровня; на фиг. 3 — радиопере ,цающий блок; на фиг. 4 - радиопри емный блок; на фиг,. 5 - широтно-импульсньй модулятор,", на фиг. 6 — блок .реле; на фиг„ 7 — блок суьп1ирования; на фиг. 8 — пороговый блок, Устройство содержит за.твор 1 гидротехнического coopyiKPHBÿ, затвор 2 водовыпускя, датчик 3 уровня, радиопередающий блок 4, радиоприемный блок 5, широтно-импульсный модулятор

6, исполнительный блок 7, блок реле 8, датчик 9 положения затвора водовыпуска, датчик 10 положения затвс ра гидротехнического сооружения,- пе вьй 11 и второй 12 блоки суммирования9 ПОРОГОвыи блОк 13 и блОк 1л KDH

Ф мутации.

Каждый датчик 3 уровня (фиг. 2) выполнен в виде магнитоуправляемого геркона 15, установленного на неподвижном диске 16, напротив которого размещен рычаг i7 с ма1-нитсм 18, связанным со шкивом 19,, в спиральных пазах 20 которого каходится гибкая тяга 21, связанная с поппавком 22„ причем шкив датчика уровня может иметь переменный ди.аметр пс длине.

Для обеспечения гостоянного натяга гибких тяг каждый датчик 3 уровня снабжен противовесом 23.

Радиопередающий блок 4 (фиг. 3) состоит из последовательно соединенных частотного модулятора 24 и передатчика 25. Модулятор 24 имеет в своем составе двенадцать конденсаторов, каждый из которых последовательно соединен с контактами 26, -26 сос:..—

П1 111 ветствующего реле 26 -26„, блока 14 коммутации.

Радиоприемный блок 5 (фиг. состоит из посл("-дсвательнс сОединен ных радиоприемника 27, усилителя 28, демодулятора 29„ усилителя с емкостньп1и накопителями 30 и блока выходных реле 31„

Широтно-импульсный модулятор 6 (фиг, 5) состоит из мостовой схемь.

32, блока 33 магнитных пускателей и

Изсоретение относите я к явтс мати

1Î

ЗО

Ф

4О

56

55 блока 34 формирования длительности.

В мостовой схеме 32 контакты " -35

111 представляют собой первую па-.-, контактов реле 35„ -35„„ блока выходных реле 31, а контакты 36 -36 предстаО1 вляют собой первую пару контактов реле 36 -36, блока реле 8 (фиг. 6).

В первом блоке 11 суммирования (фиг. 7) контакты 35 -35 представаг 22 ляют собой вторую пару контактов реле 35„ -35„ блока выходных реле 31, контакты 36 -36 представляют собой

О2 72 вторую пару контактов реле 36 — 367 блока реле 8, контакты 37 -37„ представляют собой контакты герконов 15 датчика 3 уровня в конце вьпперасположенного участка канала. Имеется также сумматор 38.

Пороговьй блок 13 (фиг. 8) состоит из пороговых элементов 39 -39„„.

Широтно-импульсный модулятор содержит также (фиг. 5) реле 40 с перекидным контактом 40„, реле 41, 42, 43 и 44 с контактами 41„,42,, 43„ и 44„, конденсатор 45, транзистор

46, реле 47 и 48 с контактами 47 и

1 8,, переключатель 49 и резисторы

50-54.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии расход, подаваемый в канал и разбираемый потребителями, сбалансирован и устройство работает устойчиво. При изменении расхода потребителей участков канала, например увеличении расхода потребителей данного участка (i-ro), изменяется положение затвора 2 водовыпуска в сторону открытия. При этом на выходе второго блока 12 суммирования одновременно появляется сигнал, пропорциональный данному возмущению, так как постоянная времени затвора 2 водовыпуска очень мала, в то время как выходной сигнал датчика

3 уровня в конце рассматриваемого участка ранен нулю в силу большой инерционности объекта, На входе радиопередающего блока 4 появляется сигнал, пропорциональный величине отклонения положения затвора 2 водовыпуска. Модулятор 24 радиопередяющего блока 4 генерирует одну из частот (Й1-г„). Модулирующие частоты воздействуют на несущую частоту радиог:åðåäàò÷Hêà 25, которая выбирается в области УКВ-диапазона, Модуляция несущая — частотная, Радиоприемным блоком 5 сигнал, поступающий от ра13!5953

3 диопередающего блока 4, усиливается и демодулируется. При этом срабатывает одно из реле 35 -35 блока выход1 11 ных реле 31, которое замыкает свои контакты в мостовой схеме 32 широт5 но-импульсного модулятора 6 (один иэ контактов 35 „-35,„„).

В диагонале мостовой схемы 32 широтно-импульсного модулятора 6 появляется напряжение, пропорциональное величине отклонения положения затвора 2 водовыпуска, Блок 34 формирования длительности широтно-импульсного модулятора 6 формирует последовательность управляющих импульсов с длительностью, — пропорциональной напряжению в диагонале мостовой схемы

32. Выходной сигнал широтно-импульсного модулятора 6 воздействует на исполнительный блок 7, который перемещает затвор 1 гидротехнического сооружения. При этом на второй вход второго блока 12 суммирования поступает сигнал, пропорциональный величине отклонения положения затвора 1 гидротехнического сооружения. данного участка.

На первый вход второго блока 12 суммирования поступает выходной сигнал датчика 9 положения затвора водовыпуска вышерасположенного участка (i-1). На выходе второго блока 12 суммирования появится суммарный сигнал, пропорциональный величине отклонения положения затвора 1 гидротехнического сооружения i-ro участка и величине отклонения положения затвора 2 водовыпуска (х-1)-го участ ка, причем суммирование выполняется с учетом специфических особенностей затворов (ширина, высота, вес и т.д.)

Сигнал на выходе второго блока 12 суммирования может определяться, например, в соответствии со следующим алгоритмом.

8гс1 К88 (i- ) (1-1! где К,К, — постоянные коэффициенЗГС 38П-1) ты веса затворов гидротехнического сооружения и водовыпуска i-ro и (i-1)-го участков канала соответственно, характеризующие специфические особенности затворов (ширина, высо-55 та, вес и т.д.);

Dj; 0$(;,> — отклонения положений затворов гидротехничес4 кого сооружения и водовыпуска соответственно от заданного значения

i-го и (i-1)-ro участков канала.

На входе радиопередающего блока 4 вышерасположенного участка (i-1) поступает сигнал U,. Модулятор 24 генерирует одну из частот (Г,-Г ), Модулирующие частоты воздействуют на несущую частоту радиопередатчика 25, которая выбирается в области УКВ-диапазона, Модуляция несущая — частотная. Радиоприемным блоком 5 участка (i-1) сигналы, поступающие от радиопередающего блока 4, усиливаются и демодулируются. В результате срабатывает одно иэ реле 35 -35 блока

8 выходных реле 31, которое замыкает свои контакты в мостовой схеме 32 широтно-импульсного модулятора 6.

Таким образом, в диагонале мостовой схемы 32 широтно-импульсного модулятора 6 появляется напряжение, пропорциональное величине отклонений положения затвора гидротехнического сооружения i-ro участка и положения затвора 2 водовыпуска (i !) го участка с учетом весовых коэффициентов. Блок 34 формирования длительности широтно-импульсного модулятора

6 формирует последовательность управляющих импульсов с длительностью, пропорциональной напряжению в диагонале мостовой схеме 32. Выходной сигнал широтно-импульсного модулятора 6 воздействует на исполнительный блок 7, который перемещает затвор 1 гидротехнического сооружения (i-1)-ro участка. Работа устройства во всех вышерасположенных участках происходит аналогично.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в отличие от известного сначала проводится регулирование уровней воды по всему каналу по возмущению, причем ширина управляющих импульсов каждого широтноимпульсного модуляторов 6 определяется величинами отклонений положений затвора 1 гидротехнического сооружения нижерасположенного участка и затвора 2 водовыпуска данного участка от заданного значения с учетом весовых коэффициентов, При этом увеличивается быстродействие регулирования уровней воды по всему каналу.

Через некоторое время уровень воды в конце данного участка (i-ro) l 3159

3 отклоняется от заданного значения в результате изменения расхода потребителей этого участка, При этом на входе радиопередающего блока 4 появляется сигнал, пропорциональный ве5 личине отклонения уровней воды в конце данного участка. Модулятор 24 радиопередающего блока 4 генерирует одну из частот (fÄ-f, ). Модулирую1цие частоты воздействук>т на несущую частоту радиоперецатчика 25„ которая выбирается в области УКВ--диапазона.

Модуляция несущая — частотная, ?адиоприемным блоком 5 сигнал,, поступающий от радиопередающего блока 4, си- 5 ливается и демадулируется, при этом срабатывает одно из реле 35 -35-, блока выхоцных реле 31,. которое замыкает свои контакты в мостовой схеме

32 широтно-импульсного модулятора 6 (один из контактов 35 „-35,„) и в перблоке суммирования J.l (opI4H

-35, ), Отклонения уровней воды в начале данного участка (i-го) вызывает сре-g5 батывание одного из реле Збп-36., блока реле 8, которое замыкает свои контакты в другом плече мостовой схемы 32 широтно-импульсного модулятора 6 (один из контактов 363 367 ) и в пс рвом Ьлок .. <,ммирсваьия (один из контактов 36, -.36„,), В диагонале т мостовой схемы 2 широтно — импульсного моцулятора 6 поя:эляется новое напряжение, пропорциональное отклонениям уровней воды в началс; и конце дан-ного участка. Блок 34 формирования длительности широтно-импульсного модулятора 6 формируе..- последовательность управляющих-.импульсов с длительностью, пропорционапьной новому на1О пряжению в диагонале мостовой схемы

32. Выходной сигнал широтно-импульсного модулятора 6 воздействует на исполнительный блок 7, .который перемещает затвор 1 гидРотехнического соору15 жения. При этом через датчик 10 положения затвора 1 гицротехнического сооружения сигнал а новых отклонениях положения затвора 1 гидротехнического сооружения дачнога участка передается на. вышерасположенные участки .

Сигнал об отклонениях уровней ва= ды в конце вьпперасположенного участка (i-1)-го в первом блоке 1! суммирования суммируется с сигналами об откло- 55 нениях уровней в начале и конце данного участка (i-гo),.Tÿêèì образом, сигнал на выходе первого блока 11 суммирования зависи-. от откла53 б нений уровней воды в начале и конце данного участка н B начале вышерасположенного участка. При этом выполняется суммирование с учетом специфических особенностей участков канала (длина, ширина, глубина местности и т.д,), Причем сигнал на выходе первого блока 11 суммирования может определяться, например, следующим алгоритмом:

Кн п1 н1 Ku, dhu> К (1 -1) ahu(. 11 где К . К, К . — постоянные коэффицин 6 u (-11 енты в е с а начала и конца i - го участка и конца вьппер а сп оложенно го участка (i- 1 ) - го со о тв ет ственно, хар ак т ериз ующие специфические особенности участков канала (глубина, ширина, длина, местности и т . д . ) ;

a h, a h ., s h,, — отклонения уровней

Н К1 я(1-11 воды в начале и конце i-ro участка и в конце вышерасположенного участка (i-1)-го соответственно.

Выходной сигнал первого блока 11 суммирования (U<>) поступает на вход радиопередающего блока 4. При этом модулятор 24 радиопередающего блока

4 генерирует одну иэ частот (f -f„).

Модулирующие частоты воздействуют на несущую частоту радиопередатчика 25, которая выбирается в области УКВ-ди" апазона, Радиоприемным блоком 5 сигналы, поступающие от рациопередающего блока 4, усиливаются и демодулируются.

В результате срабатывает одно из реле 35 -35„ блока выходных реле 31, которое замыкает свои контакты в мостовой схеме 32 широтно-импульсного модулятора б и первом блоке ll суммирования.

Отклонения уровней воды в начале вьпперасположенного участка канала вызывают срабатывание одного иэ реле 36 -36„ блока реле 8, которое замыкает свои контакты в другом плече мостовой схемы 32 широтно-импульсного модулятора 6 и в первом блоке 11 суммирования. Таким образом,, в диагонале мостовой схемы 32 появляется напряжение, пропорциональное напряжению U, и отклонению уровней

13159

7 воды в начале вьпперасположенного участка с учетом весовых коэффициентов. При этом ширина управляющих импульсов широтно-импульсного модулятора 6 определяется величинами отклонений уровней воды в начале и конце i-ro и (i-1)-ro участков канала с учетом весовых коэффициентов.

Работа устройства но всех вьпперасположенных участках происходит анало- 1р гично. Тем самым повьппается точность регулирования.

Алгоритм, по которому работает широтно-импульсный модулятор 6 i-го участка, может быть представлен-,. на в 15 пример, н виде: шим 9ГС. (i 1 (11 3В 1 + ®н

+ Ь„,+К„,. а Ь„;)

20 где U — выходной сигнал широтноимпульсного модулятора 6; (i+1) — нижерасположенный участок.

Таким образом, в каждом участке канала широтно-импульсный модулятор

6 формирует упранлякпций сигнал с учетом величин отклонений положений затвора l гидротехнического сооружения нижерасположенного участка и затвора

2 водоныпуска данного участка и суммарных отклонений уровней воды в начале и конце во всех нижерасположенных участках канала. При этом учитываются также, соответствующие коэффици" енты веса затворов гидротехнического сооружения и водовыпуска, характери35 зующие специфические особенности затворов (ширина, высота, вес и т.д.), и соответствующие коэффициенты веса начала и конца участков канала, характеризующие специфические особенности участков (глубина, ширина,. длина местности и т.д.)

Так как постоянные времени затворов очень малы по сРавнению с посто- 45 янными времени участков канала, управляющие сигналы широтно-импульсных модуляторон формируются sa короткое время без влияния запаздывания и инерционности участков канала. При этом значительно увеличивается быстродействие регулирования по всему каналу.

Тот факт, что сигналы управления широтно-импульсных модуляторов 6 учитывают суммарные отклонения уронней воды в начале и конце всех нижерасположенных участков с учетом весовых коэффициентов участков, позволяет повысить точность регулирования уровней ноды по всему каналу.

Таким образом, величина открытия каждого затвора 1 гидротехнического сооружения зависит от суммарных возмущений и отклонений уровней воды во всех нижерасположенных участках с учетом соответствующих весовых коэффициентов. При этом значительно повьппается быстродействие и точность регулирования по всему каналу, Формула изобретения

Устройство для регулирования уровня воды в канале по авт.св. У 1095144, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит последовательно соединенные датчик по" ложения затвора водоныпуска и второй блок суммирования, а также. датчик положения затвора гидротехнического сооружения, выход которого подключен к второму входу нторого блока суммирования, соединенного выходом с вторым входом порогового блока, третий выход радиоприемного блока подключен к третьему нходу широтноимпульсного модулятора, второй выход порогового блока связан с вторым входом блока коммутации, подключенного вторым выходом к второму входу радиопередающего блока. а

25 g

РУ7У77 РРРРР, й з язз

Х. Х.

Тж„

1315953

1315953

1315953

Составитель Л.Цаллагова

Редактор С.Пекарь Техред Н.Глущенко Корректор E.pomzo

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3411

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4