Автоматизированная оросительная система

 

Изобретение относится к автоматизации полива сельскохозяйственных культур дождевальными машинами (ДМ) с электрогенератором. Цель изобретения - повьшение качества управления орошением путем исключения ложных срабатьтаний релейно-гистерезискых гидроавтоматов (РГГА) при отключении ДМ в нижних оросителях.Система содержит источник 1 орошения с р егулятором 2 водоподачи на входе, имеющим затвор 3 с приводом 4, задатчиком 6, датчиком 10 расхода и блоком 5 сравнения. Регулятор 2 водоподачи снабжен также радиостанцией Г iC fe 9 с блоксм 8 управления и селектором 7. В систему входят распределительный канал 11 и присоединенные к ке- fy через РГГА оросители 14,15,1бсДМ 17, 18, 1.9, имеющими радиостанции 20, 21, 22 с блоками контроля 23, 24, 25, соединенными с сигнализаторами 26, 27, 28 работы машины и датчиками 29, 30, 31 минимальной глубины . Последние устанавливаются на ДМ, Питаются от их генератора и связаны с регулятором водоподачи по радиоканалу . Сигнализаторы работы машин связаны не только с задатчиком 6, JHO и управляют селектором, обеспечивающим подключение к дополнительному входу задатчика 6 датчика минимальной глубины только одной нижней из всех работающих машин. РГГЛ устраняют влияние включений-отключений ДМ в ряде оросителей на другие оросители. Кроме исключения затрат на проводные и кабельные линии, обеспечивается максимальная область применения системы управления водораспределением без управляемых (дистанционно или телемеханикой) регуляторов по распределительному каналу. 2 з.п. ф-лы-, 12 ил. i N9 Ф 21 Фиа.Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.SUÄÄ 432667 А1 ц 4 А 01 G 25/16

OflHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4019735/30-15 (22) 05.02.86 (46) 30.07.88. Бюл. Р 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации мелиоративных систем (72) А.Л.Ильмер, А.А.Горбунов и В.Е.Семенихин (53) 631.347.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1364252, кл. А 01 G 25/16,20.03.85. (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОРОСИТЕЛЬНАЯ

СИСТЕМА (57) Изобретение относится к автоматизации полива сельскохозяйственных культур дождевальными машинами (ДМ) с электрогенератором. Цель изобретения — повышение качества управления орошением путем исключения ложных срабатываний релейно-гистерезисных гидроавтоматов (РГГА) при отключении ДМ в нижних оросителях.Система содержит источник 1 орошения с регулятором 2 водоподачи на входе, имеющим затвор 3 с приводом 4, задатчиком 6, датчиком 10 расхода и блоком 5 сравнения. Регулятор 2 водоподачи снабжен также радиостанцией

9 с блоком 8 управления и селектором 7. В систему входят распределительный канал 11 и присоединенные к нему через РГГА оросители 14, 15,16 с ДМ

1 7, 18, 1.9, имеющими радиостанции

20, 21, 22 с блоками контроля 23, 24, 25, соединенными с сигнализаторами 26, 27, 28 работы машины и датчиками 29, 30, 31 минимальной глубины. Последние устанавливаются на ДМ, питаются от их генератора и связаны с регулятором водоподачи по радиоканалу, Сигнализаторы работы машин связаны не только с задатчиком 6, ;но и управляют селектором, обеспечивающим подключение к дополнительному входу задатчика 6 датчика минимальной глубины только одной нижней из всех работающих машин. РГГЛ устраняют влияние включений-отключений ДМ в ряде оросителей на другие оросители.

Кроме исключения затрат на проводные и кабельные линии, обеспечивается максимальная область применения системы управления водораспределением без управляемых (дистанционно или

Эвам телемеханикой) регуляторов по рас- М пределительному каналу. 2 з.п. ф-лы, ©Ф

12 ил. ©)

«4

14!2667

45

55

Изобретение относится к сельско му хозяйству и может быть применено

При поливе сельскохозяйственных культур широкозахватными дождевальными ашинами с забором воды в движении Пз открытых оросителей,например, ила "Кубань".

Целью изобретения является повышение качества управления орошением

1 утем исключения ложных срабатываний релейно-гистерезисных гидроавтоатов при отключении дождевальных ашин в нижних оросителях.

На фиг. 1 представлена схема. авоматизированной оросительной сисемы; на фиг.2 — электрическая схеа регулятора водоподачи; на фиг.3 ременная диаграмма работы реле вреени; на фиг.4 - схема датчика миимальной глубины наполнения оросиеля; на фиг.5 — то же, пример выолнения; на фиг.6 — схема селектора; а фиг.7 — то же, пример выполнеия; на фиг.8 и 9 — релейно-гистереHcTHbIH гидроавтомат, примеры;на иг ° 10 и 11 — график зависимости наора от расхода и графики, поясняюе работу элементов схемы; на иг. 12 — график зависимости напора

low времени.

Автоматизированная оросительная система содержит источник 1 ороше ния, регулятор 2 водоподачи, состоящий из затвора З,.привода 4, блока

;5 сравнения, задатчика 6, селектоgapa 7 блока 8 управления, радио(1 ! станции 9 и дтачика 10 расхода,распределительный канал 11, релейногистерезисные гидроавтоматы 12, водосливы 13 (устанавливаемые при необходимости для конкретных уклонов канала), первый 14, промежуточный

15 и последний 16 оросители с дождевальными машинами (ДМ) соответственно 17, 18 и 19, снабженными радиостанциями 20, 21 и 22 с блоками 23, 24 и 25 контроля и соединенными с их входами сигнализаторами 26, 27 и 28 работы ДМ и датчиками 29, 30 и 31 минимальной глубины в оросителях перед ДМ.

Задатчик 6 содержит (фиг.2) входное реле 32 с замыкающими контактами 32-1, 32-2 и 32-3, реле 33 времени с размыкающими контактами 33-1, 33-2 и замыкающим контактом 33-3 и настроечные резисторы 34, которые!

О

35 соединены с контактами 35„36 и 37 блока 8 управления. Контакты 35, 36 и 37 посредством радиосязи связаны с сигналиэаторами 26, 27 и 28 работы дождевальных машин 17, 18 и 19 соответственно, К задатчику 6 подключен селектор 7 (условно показан

1 в виде замыкающего контакта) а выУ ход задатчика соединен с устройством 5 сравнения, Датчики 29, 30 и 31 минимальной глубины (фиг.4 и 5) выполнены в виде ультразвукового излучателя-приемника 38, установленного на поплавке 39 водозаборного устройства дождевальной машины, электронного блока 40 и порогового реле 41. Датчики соединены через блоки 23, 24 и 25 контроля соответственно с радиостанциями

20, 21 и 22.Каждый из датчиков 29, 30 и 31 может быть выполнен также в виде контакта 42, механически соединенного с всасывающим трубопроводом

43 водозаборного устройства дождевальной машины (фиг.4 и 5).

Селектор 7 в бесконтактном варианте (фиг.6 и 7) выполнен в виде схем на логических элементах И 44 и ИЛИ

45, к которым подключены выходы 35

Ф

36 и 37+ блока 8 управления, связанные через радиосвязь с сигналиэаторами 26, 27 и 28 работы ДМ, и выходы 46, 47 " и 48 блока 8 управления, связанные через радиосвязь с датчиками 29, 30 и 3 1 минимальной глубины. Селектор может быть выполI нен также в виде размыкающих 36 -1, 37 -1 и замыкающих 35"-2, 36"-2, 37 -2 контактов блока 8 управления, I( связанных через радиосвязь с сигна лизаторами 26, 27 и 28 работы ДМ

1 7, 18 и 19,и контактов 46, 47 и

48 блока 8, сязанных с датчиками

29, 30 и 31.

Релейно-гистерезисный гидроавтомат 12 при выполнении на основе сифона (фиг.7) содержит трубу 49, со единяющую распределительный канал

11 с оросителем, капор 50 сифона, клапан 51 срыва вакуума, регулирующий клапан 52, поплавок 53, шток

54, водослив 55 и зарядный эжектор, вакуумный патрубок которого соединен с капором 50. Управление сифоном осуществляется клапанами 51 и 52 и регулировочным вентилем для соединения с атмосферой (не показан).

1412667

При выполнении релейно-гистереэисного автомата на базе поплавкового стабилизатора уровня нижнего бьефа он содержит (фиг.9) трубу 56, соединяющую распределительный канал

11 с оросителем, затвор (запорный орган) 57, рычажную передачу 58 (может быть применена гидравлическая связь с усилителем),, нить (лен- 10 ту) 59, шток 60, фиксатор 61, защелку 62 с пружиной и большой 63 и малый 64 поплавки.

На фиг.11 и 12 показаны идеали, зированная характеристика релейно- 15 гистерезисного гидроавтомата в координатах уровень Н воды в оросителе — подаваемый в ороситель расход

0 и график изменения во времени уровня воды в оросителе с нижней рабо- 20 тающей ДМ.

На фиг.11 и 12 обозначены: Н и

Ь н

Н вЂ” предельно допускаемые верхний и нижний уровни воды в оросителе;

Н и Н вЂ” уровни начала эффективного 25 закрывания и открывания затвора гидроавтомата; и — номинальный расход маН И шины и подаваемый в ороситель максимальный рас- 30 ход (принимается около

1 1 1 2) 0н;

Н вЂ” уровень,при котором датчик минимальной глубины выдает сигнал; 35

t — время добегания от источника до данного оросителя;

t Π— длительность подачи корректирующего расхода;

N -R N -R, У

N -R

N u варианты траектории процесса, зависящие от величины t, устанавливаемой контактом 33-1 реле 33 времени.

Источником 1 орошения может быть канал, река или водохранилище.

Регулятор 2 водоподачи устанавливает величину подаваемого в распределительный канал 11 расхода соответственно сигналу 0 (эаданному рас1 ходу) на выходе эадатчика 6.

Селектор 7 представляет собой логический переключатель. Используя те же сигналы .о работе машин (от сигнализаторов 26, 27 и 28), которые подаются на основные входы эадатчика (реэисторы 34) 6, селектор 7 выбирает нижнюю из всех работающих машин и только ее датчик 29 (или

30, или 31) минимальной глубины подключает к дополнительному — корректирующему входу (реле 32) эадатчика 6, возможность влияния датчиков 29 (или 30, или 31) всех других машин селектор 7 блокирует (исключает) .

Радиостация 9 с блоком 8 управления, установленная на регуляторе

2 водоподачи, и радиостанции 20, 21 и 22 с блоками 23, 24 и

25 контроля дождевальных машин 17

18 и 19 образуют радиосистему централизованного контроля. Эта радиосистема обеспечивает замыкание контактов 35, 36 и 37 от сигналиэаторов

26, 27 и 28 при включении в работу соответствующей дождевальной машины (и размыкание контактов при отключении машины), замыкание контактов

46, 47 и 48 при уменьшении глубины наполнения ниже значения Н> установленного на связанном с данным контактом датчике 29 (или 30, или 31) минимальной глубины (наполнения оросителя), и размыкание при превышении значения Ну.

Резисторы 34 при настройке подбирают такими, чтобы протекающий через них ток был пропорционален величине Ц, 1-2Х меньшей Он.

Величину Н > выбирают такой, чтобы между этим уровнем и предельным максимальным уровнем Н каждого оросиB теля заключался объем, равный произведению О х t . Величину Н выбирают такой, чтобы между уровнями Н у и Н заключался объем, больший „ х

x t, где нв. — максимально возможный небаланс между подаваемым в систему и забираемым оросителями расходами, практически н = (0,04-0,08)х х О>. Величину Н выбирают такой, чтобы около уровня Н затвор был зав крыт, практически Н = (0,97-0,98) Н в

Для сифонного гидроавтомата величина Q „ устанавливается высотой водослива 55 (фиг.10), Н регулируется длиной штока 54, Но устанавливается выбором уровня установки эжектора, или применяется дополнительный клапан, открываемый штоком 54 поплавка

53, устанавливаемый на трубке от эжектора к клапанам 51 и 52. Наклон линии ДС (фиг.10) тем больше, чем меньше перепад между оросителем и распределительным каналом (пунктиром йоказан характер вариаций при колебаниях уровней в распределительном канале), Для поплавкового гидроав5 томата уровни устанавливаются взаимным перемещением поплавков 63 и

64 на штоке 60 относительно корпуса, Величина (— дросселем .на трубе 56 фти ограничителем хода затвора (не т оказаны).

Автоматизированная оросительная система работает следующим образом.

В установившемся режиме включено работу некоторое число машин. игнализаторы 26, 27 и 28 этих машин одают сигналы через радиосистему в лок 8 управления, поэтому соответтвующие контакты 35, Зб и 3? блока управления в схеме задатчика 6 амкнуты и в распределительный канал

1 подается расход, на 1-27 меньший оминального расхода включенных мане

Одновременно с замыканием кон- 25 актов 35, 36 и 37 при включении мап1ин переразмыкаются контакты Зб -1, (7 -1 и замыкаются контакты 35 -2, !

» II б -2„37 -2 в схеме селектора 7 ((и и же появляются сигналы на выходах Зп

5л", 36, 37+ блока 8 управления.

11ри этом контакт, связанный с нижней из работающих машин, например контакт 37 " -1, исключает возможность каких-либо изменений в схеме при за(35

1 ыкании контактов 46 и 47 (блокирует-( ся выход датчиков 29 и 30 минимальной глубины вьпперасположенных машин

1(7 и 18), а контакт 37" -2.создает

Мозможность выхода сигналу с датчика 40

3 1 минимальной глубины нижней работах(щей машины 19.

Гидроавтоматы 12 всех оросителей с1 включенными машинами работают в рея1име стабилизации нижнего уровня (об- л5 ласть точки С линии СЕ на фиг.11), г1оэтому все оросители забирают воду

t

Верхними оросителями воду.

Преднамеренно созданный настройкой резисторов 34 небольшой (1-27) 55 дефицит подачи проявляется в виде

Очень плавного снижения уровня в просителе с нижней работающей маши1412667 6 ной (процесс цо линии 1,М на фиг. 12), Когда уровень снизился до 1!, датчик 31 минимальной глубины подает сигнал, который приводит к замыканию контакта 48 блока 8 управления в схеме селектора 7 (фиг.7), реле 32 задатчика 6 включается (фиг.2), Реле 32 контактом 32-1 создает цепь самопитания (до размыкания контакта 33-1), контактом 32-2 включает реле 33 времени, а контактом

32-3 увеличивает подаваемый расход на величину около О„. Реле 33 времени контактом 33-3 создает цепь самопитания до размыкания контакта

32-2 и отсчитывает заданные интервалы времени.

Через установленный интервал длительности корректирующего импульса t ц контакт 33-1 размыкается и отключает реле 32,поэтому в систему снова подается расход, примерно равный водопотреблению работающих машин. Через установленный интервал длительности цикла корректирования размыкается контакт 33-2, в результате реле 33 времени возвращается в исходное состояние, В промежутке между этими событиями импульс:повышенного расхода добегает до оросителя 16 и относительно быстро повышает уровень воды .в нем — процесс по линии MN на фиг.12,после чего уровень в оросителе с нижней работающей машиной очень плавно снижается — процесс по линии NR, Через несколько часов, когда уровень уменьшится до Н> процесс подачи дополнительного объема воды повторится, При включении дополнительной дождевательной машины сигнал ее сигнализатора 26 (27, 28) замыканием дополнительного контакта 35 (36, 37) увеличивает, а при отключении размыканием соответствующего контакта

35 (36, 37) уменьшает подаваемый в систему расход до величины, на 1-2Х меньшей номинального водопотребления работающих машин.

Одновременна с этим при каждом изменении количества машин B работе по сигналам сигнализаторов 26, 27 и

28, вызывающих переключения контактов — размыкание 36 — 1, 37 — 1 и замы-: ( канне контактов 35(-2, 36 -2, ((37 -2 — селектор ? создает возможность подачи корректирующего объема

1412667 воды только по сигналу датчика 29 (30 и 31) минимальной глубины самой нижней из работающих в данный момент машин.

При включении дождевальной машины уровень в ее оросителе снижает.ся, однако вначале гидроавтомат 12 в ороситель воду не подает (процесс по линии АВ на фиг.11). Вода начи- 10 нает подаваться, когда уровень снизится до установленного значения

Н (в сифонном варианте эжектор начинает эффективно создавать вакуум, в поплавковом — поплавок 63, 15 опустившись через нить 59, снимает защелку 62 и освобождает фиксатор

61). Теперь гидроавтомат работает в режиме стабилизации уровня нижнего бьефа: в сифонном варианте это обеспечивается взаимодействием поплавка 53 с клапаном 52, в поплавковом — взаимодействием поплавка 64 с затвором 57.

При отключении дождевальной ма- 25 шины уровень в ее оросителе увеличивается, однако затвор гидроавтомата

12 почти не закрывается, ороситель продолжает получать воду (процесс по линии ЕДС на фиг,11). В сифон- 30 ном варианте это обеспечивается подсосом воздуха через специальный вентиль (или неплотности клапанов 51 и 52),в поплавковом — ограниченностью подъемной силы поплавка 64 и действием регулировочного груза (не показан).

Когда уровень в оросителе повысится до Н, начинается эффективное закрывание гидроавтомата — процесс по линии ПА на фиг.11. В сифонном варианте это достигается за счет того, что поплавок 53 через шток 54 открывает клапан 51 срыва вакуума, в поплавковом — действием поплавка

63, который поднимает шток 60, закрывает затвор 57 и ставит фиксатор

61 на защелку 62.

Изложенное определяет релейно-гистерезисную характеристику работы гидроавтомата 12, которая практически

50 обеспечивает работу включенной машины (в течение добегания соответственно увеличенного расхода от источника

1 орошения) за счет ранее накопленного в этом оросителе запаса и прием в ороситель всего динамического запаса (в течение времени добегания уменьшенного расхода), В результате исключается дес абилизирующее влияние включений-отключений машин в ряде оросителей на другие оросители.

Селектор 7 обеспечивает подачу дополнительных импульсов только по сигналу датчика минимальной глубины нижней из работающих машин. Это позволяет настраивать этот датчик на уровень Н, не только меныпий Нр, но и больший Н, что упрощает наладку системы и расширяет область применения. Использование селектора позволяет ликвидировать влияние следующего противоречия: уровень Нп должен быть тем ниже, а уровень Н должен быть тем вьппе, чем больше время добегания до данного оросителя, при этом в случае Н у 7 Н о при отсутствии селектора датчик вызывает постоянную подачу корректирующих импульсов без необходимости в них.

Применение селектора в совокупности с сигнализаторами работы машин и гидроавтоматами релейно-гестерезисного типа для систем без управляемых затворов по длине распределительного канала расширяет область применения, причем собственно селектор расширяет область на 20-407 (по числу ярусов оросителей, по длине подводящего участка распределительного канала и т.п.). формула изобретения i. Автоматизированная оросительная система, включающая источник орошения, распределительный канал с регулятором водоподачи на входе, выполненный в виде последовательно включейных радиостанции, блока управления, задатчика, блока сравнения с подключенным к его второму входу датчиком расхода и привода затвора регулятора, релейно-гистерезисные гидроавтоматы на входах в оросители с дождевальными машинами, снабженными радиостанциями с блоками контроля и соединенными с их входами сигнализаторами работы машин и датчиками минимальной глубины в оросителях перед машинами, отличающаяся тем, что, с целью повьппения .качеСтва управления орошением путем исключения ложных срабатываний релейногестерезистных гидроавтоматов при отключении дождевальных машин в нижних оросителях, система снабжена се14126Ь7. лектором, выполненным в виде логического переключателя на релейных элементах, входы которых через блок управления ( и радиостанцию регулятора водоподачи

5 подключены к датчикам минимальной глубины и сигнализаторам работы дождевальных машин, а выход — к дополнительным корректирующим входам задатчика регулятора водоподачи, 10

2. Система по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что каждый релейно-гистерезисный гидроа.втомат выполнен в виде сифона, установленного перед водосливом и снабженного заряд-15 ным эжектором, управляемым двумя клапанами, один из которых имеет привод от поплавка. перед водосливом, а другой является клапаном срыва вакуума, установленным с возможностью

Та&ииа пергключгний руре-Я взаимодейгтния его с поплавком при максимальном уровне перед нодосливом, причем эжектор установлен на выаоте, обеспечивающей включение сифона в работу при минимальном уровне перед водосливом.

I .3. Система по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что каждый релейно-гистерезисный гидроавтомат выполнен в виде затвора, шток которого рычажной передачей связан с малым поплавком стабилизатора уровня, шток которого имеет упор для взаимодействия его с большим поплавком максимального уровня в оросителе, и фиксатор для взаимодействия с защелкой, кинематически связанной с большим поплавком, 1412667

Фиг. 7

1412667

1412667

Н и, 80

Фие. t0 нв

Но

Фиг. f2

Составитель Г.Параев

Редактор А.Лежнина Техред М.Ходанич

Корректор М.Нароши

Заказ 3682/ 4 Тираж 661 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. Проектная. 4