Автоматизированная оросительная система

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (504 А 01 G 2516

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3877778/30-15 (22) 25.02.85 (46) 15.10.88. Бюл. № 38 (71) Всесоюзный государственный головной проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по переброске и распределению вод северных и сибирских рек им. Е. Е. Алексеевского и Институт проблем управления(автоматики и телемеханики) (72) Л. А. Залманзон, И. М. Бурдо, А. Ф. Савостьянов, М. Б. Куликов, M. С. Яковлев и А. Н. Шубин (53) 631.347.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1098534, кл. А 01 G 25)16, 1982. (54) (57) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОРОСИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая на сосную станцию, магистральный трубопровод, распределительные и поливные трубопроводы с установленными в их канале гидрозадвижками,управляемыми головками на распределительных и промежуточными на по ливных трубопроводах блоками управления, подключенными к распределительным трубопроводам через очистные устройства и содержащими последовательно включенные узлы формирования команды, таймер, узел привода, причем вход узла формирования команды каждого блока управления подключен к выходу ниже расположенного узла управления, последний из промежуточных блоков управления выполнен в виде последовательно включенных элемента НЕ, таймера, элемента ИЛИ и узел г1ривода, а элементы

НЕ, ИЛИ, таймер выполнены в виде гидравлических гравитационных элементов, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы и расширения области применения системы, промежуточные блоки управления снабжены узлами «Память», установленными между узлами привода и формирования команд, последние из которых выполнены в виде двухпозиционных мембранных гидропереключателей, первый выход ко„„SU„„1429994 А1 торых подключен к узлу «Память», а второй — к таймеру и узлу привода, снабженного на входе разгрузочным клапаном и выполненного в виде двухпозиционного мембранного гидрораспределителя, инверсивные выходы которого подключены к двум гидрозадвижкам на рядом расположенных поливных трубопроводах причем головные блоки управления подключены к первым промежуточным блокам управления снабжены двумя узлами «Память», один из которых установлен между входами узла привода и вторым выходом двухпозиционного мембранного гидропереключателя, а второй — между вторым и первым выходами двухпозиционного мембранного гидропереключателя, и двумя клапанами ручного включения и выключения головного блока управления, подключенными входами к очистным устройствам, а выходами — к дополнительным входам двух элементов ПАМЯТЬ.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что узлы «Память» выполнены в виде гравитационных гидравлических элементов и содержат кинематически связанное с клапанным переключателем коромысло, на одном плече которого установлен груз и первый сосуд с калиброванным сливным отверстием, гидравлически связанный с таймером, а на другом — второй сосуд с калиброванным сливным отверстием, гидравлически связанный с выходом клапанного переключателя, входы которого подключены к двухпозиционному гидропереключателю и к очистному устройству.

3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени автоматизации системы, головные блоки управления, кроме последнего, снабжены дополнительными мембранными двухпозиционными гидропереключателями, соединенными с предыдущим головным блоком управления и подключенными между выходами первого клапанного переключателя первого элемента ПАМЯТЬ и узлом привода.

1429994

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для управления водораспределением на закрытых напорных оросительных системах.

Цель изобретения — повышение надежности работы и расширение области применения автоматизированной оросительной системы.

На фиг. 1 показана оросительная система, общая схема; на фиг. 2 — схема системы управления распределительным трубопроводом (показаны концевой, соединенный с ним промежуточный и головной блоки управления); на фиг. 3 — схема головного блока управления гидрозадвижкой в начале распределительного трубопровода; на фиг. 4— схема соединения головных блоков управления распределительными трубопроводами при автоматическом управлении работой всей оросительной системы.

Автом атизированная оросительная система включает насосную станцию 1, водораспределительная сеть системы состоит из магистрального 2, распределительных Зп, где п = 1,..., и поливных 4m трубопроводов.

Каждый из распределительных трубопроводов в головной своей части имеет исполнительный орган в виде гидрозадвижки 5п с проводом бп и головным блоком 7п управления. В головной части поливных трубопроводов установлены исполнительные органы

8m, где m=1,..., с приводами 9m. Поливные трубопроводы снабжены блоками 10k управления, где k = 1,..., ». Промежуточные блоки управления на каждом из распределительных трубопроводов, находящиеся между головным и концевым блоками управления, одинаковые между собой, одинаковы также и все концевые блоки управления.

На фиг. 2 показаны блоки управления для одного распределительного трубопровода. В качестве примера взят п-й распределительный трубопровод. Согласно принятым обозначениям во всей оросительной системе имеется k блоков управления, осуществляющих управление поливными трубопроводами, обшее количество которых в оросительной системе равно m. Числа k могут быть различными. На фиг. 2 условно показан лишь один (k — 1) -й блок управления 10k — 1, являющийся промежуточным между головным блоком управления и концевым k-м блоком 10k управления поливными трубопроводами. Один блок управления, промежуточный или концевой, может обслуживать один или несколько поливных трубопроводов. На фиг. 2 условно показано, что концевой k-й блок 10k управляет работой двух поливных трубопроводов 4m — 1(m — 1)-ro u m-го 4m, и что промежуточный (k — 1)-й блок 10k — 1 управления тоже управляет работой двух поливных трубопроводов 4m — 3 (m — 3) -ro и 4m — З(гп — 2)-го. В том и другом случае

40 для одного из поливных трубопроводов показано устройство привода исполнительного органа, а для другого привод показан схематически. Блок управления (фиг. 2) содердит — гидрозадвижку 5п, ее привод бп, головной блок 7п управления. Головной блок управления имеет канал 11п питания и информационные входной 12п и выходной 13п каналы.

В промежуточном блоке управления узел формирования команд 14k — 1 включает гидравлический гравитационный элемент ПАМЯТЬ 15 с входами «Память», «Стирание памяти» и выходным каналом, разгрузочный клапан 16 и двухпозиционный гидропереключатель 17 с управляющим и двумя выходными каналами. На управляющий вход гидропереключателя подается сигнал со следующего (конечного) блока управления. Первый выходной канал 1 гидропереключателя соединен с выходным каналом элемента ПАМЯТЬ, второй выходной канал п — через таймер с входом «Стирание памяти», а также через разгрузочный клапан с приводами исполнительных органов поливных трубопроводов 4m — 2, 4m — 3, управляемых данным промежуточным блоком управления.

Последняя группа поливных трубопроводов, включающая в рассматриваемом случае трубопроводы 4m, 4m — 1, снабжена на распределительном трубопроводе (концевым) блоком 10k управления. В этом блоке узел 14!с формирования команд содержит гравитационный логический элемент ИЛИ

18 с двумя входами и выходным каналом и мембранно-клапанный логический элемент

НЕ 19. Выходной канал элемента ИЛИ соединен с одним из его входов и с входом элемента НЕ. Выход элемента НЕ соединен через клапаны 6 с приводами исполнительных органов группы поливных трубойроводов, а также соединен с вторым входом элемента

ИЛИ через таймер.

На системе в блоках управления предусмотрены очистные устройства, через которые каналы питания всех блоков управления поливными трубопроводами подсоединены к распределительному трубопроводу. Согласно фиг. 2 они выполнены в виде гидроциклонных устройств с отстойниками. Разгрузочный клапан обеспечивает слив воды из информационного канала (происходящий за счет расширения воздуха) при снятии в нем давления. Сливаемая вода содержит механические примеси, поэтому для предотвращения от заиления элементов устройства она сразу же отводится в атмосферу. Клапан приводится в верхнее положение обратным током воды (из информационного канала) при снятии давления в его канале питания.

Для этого запорный элемент клапана снабжен для парусности двумя дисками (фиг. 2).

1429994

15

25

35

На фиг. 3 и фиг. 4 показаны соответственно головной блок управления гидрозадвижкой распределительного трубопровода, независимо используемый для автоматического отключения распределительного трубопровода по окончании полива, причем для примера взят распределительный трубопровод Зп (фиг. 3) и головные блоки 7п и 7п — 1 управления гидрозадвижками распределительных трубопроводов Зп и Зп — 1 при автоматическом управлении всей оросительной системой (фиг. 4), элементы устройства в отличие от фиг. 2 показаны схематически, на которой был представлен один из возможных вариантов конструктивного их выполнения.

Головной блок управления (фиг. 3) гидрозадвижкой распределительного трубопровода состоит из соединенного каналом питания с входным патрубком гидрозадвижки очистного устройства 20, к выходу которого параллельно подключены каналы питания двух гравитационных гидравлических элементов ПАМЯТЬ 21 и 22, двухпозиционногс гидропереключателя 23 с двумя рабочими каналами 24 и 25 и нормально закрытых клапана включения и клапана выключения устройства с кнопками ручного управления. Выходной канал клапана включения устройства соединен с одним из входных каналов

«Память» первого элемента ПАМЯТЬ, а выходной канал клапана выключения устройства соединен с одним из входных каналов «ПАМЯТЬ» второго элемента ПАМЯТЬ. Вторые входные каналы обоих элементов ПАМЯТЬ соединены с выходными каналами указанных элементов. Кроме того, выходной канал первого из этих элементов соединен с приводом гидрозадвижки распределительного трубопровода. Выходной канал второго из указанных элементов соединен с первым рабочим каналом двухпозиционного переключателя, через который при одном из положений переключателя он соединен с его каналом питания, а при втором его положении через второи канал переключателя соединен с входными каналами «Стирание памяти» обоих элементов ПАМЯТЬ. При этом с вторым элементом ПАМЯТЬ он соединен через элемент 26 задержки, который может быть выполнен, например, в виде емкости с сифоном.

Головные блоки управления (фиг. 4) гидрозадвижками всех распределительных трубопроводов соединены информ ационными при автоматическом управлении работой всей системы каналами связи, начиная от головного блока (концевого), считая от насосной станции, распределительного трубопровода. Первый от насосной станции головной блок управления соединен с гидравлическим входным каналом пульта включения насосной станции. Во всех головных блоках, исключая концевой головной блок, установлены вторые двухпозиционные переключатели 27, каналы питания которых подключены к выходам очистных устройств.

Выходной канал первых элементов ПАМЯТЬ (на фиг. 4 правые) этих блоков, соединенный с одним своим входным каналом, соединен также с первым рабочим каналом второго двухпозиционного переключателя, через который при одном из положении переключателя он сообщен с каналом питания этого переключателя, а при втором положении через второй канал переключателя сообщен с приводом гидрозадвижки соответствующего распределительного трубопровода. Управляющий вход второго двухпозиционного переключателя соединен со вторым рабочим каналом первого двухпозиционного переключателя предыдущего, считая от концевого головного блока управления. Для концевого головного блока управления этот переключатель единственный, как было описано ранее. Указанное соединение производится с помощью канала связи, 28 (фиг. 4).

Автоматизированная оросительная система работает следующим образом.

По сигналу, который передается от головного блока 7п по его выходному информационному каналу 13п к приводу бп гидрозадвижки 5п, последняя открывается и распределительный трубопровод заполняется.

Полив начинается с группы трубопроводов, обслуживаемых концевым блоком управления (фиг. 2, трубопроводы 4m — 1 и 4m) .

Включение в работу концевого блока управления производится следующим образом. Вода проходит через элемент НЕ на вход таймера через дроссель (на фиг. 2 не показан), и таймер включается в работу. Одновременно выходной сигнал элемента HE подается к приводам гру ппы исполнительных органов поливных трубопроводов, обслуживаемой данным блоком управления, которое открываются, начинается полив, и указанный выходной сигнал подается также на управляющий вход переключателя 17 в соседнем промежуточном блоке управления.

По истечении заданного времени полива на выходе таймера появляется проток воды, которая поступает на вход элемента ИЛИ, на выходе которого создается давление, сохраняющееся благодаря наличию обратной связи до окончания полного цикла работы всего распределительного трубопровода. Опновременно давление передается на вход элемента НЕ, который переключается, причем снимается давление в его выходном канале и в канале управления приводами исполнительных органов, обслуживаемых концевым блоком. Эти исполнительные органы закрываются.

Промежутоный блок управления рабо тает следующим образом

1429994

Пока в управляющем канале его переключателя имеется давление, вода поступает через первый его выходной канал на вход

«Память» элемента ПАМЯТЬ, на выходе которого появляется сигнал, который поддерживается благодаря действию обратной связи в элементе ПАМЯТЬ. При снятии давления в управляющем канале переключателя происходит его переключение и вода проходит в переключателе из первого во второй его выходной канал и поступает в таймер, включая его в работу. Одновременно повышенное давление передается через разгрузочный клапан к приводам группы исполнительных органов поливных трубопроводов, управляемых данным блоком управления поливные трубопроводы 4m — 2 и 4m — 3. Эти поливные трубопроводы начинают полив. Повышенное давление передается через входной информационный канал и в блок 7п. Поистечении заданного времени полива появляется проток воды в выходном канале таймера и в канале «Стирание памяти» элемента ПАМЯТЬ, рассматриваемого промежуточного блока управления. Клапан элемента

ПАМЯТЬ закрывается. Прекращается проток воды через второй выходной канал двухпозиционного прерывателя и разгрузочный клапан сообщает со сливом линию передачи сигналов к приводам исполнительных органов. Полив через трубопроводы 4m — 1, 4m прекращается. Снимается и давление во входном информационном канале головного блока управления, а также и в выходном

его информационном канале, что приводит к закрытию гидрозадвижки распределительного трубопровода, который выключается из работы. Если в системе имеется несколько блоков управления промежуточными поливными трубопроводами, включенных между концевым и головным блоками управления, они работают так же, как и описанный промежуточный блок управления, и по окончании работы первого из этих промежуточных блоков таким же образом передается сигнал в головной блок управления, по которому закрывается гидрозадвижка распределительного трубопровода.

Головной блок управления (фиг. 2) работает следующим образом.

При нажатии на кнопку клапана «Включение» вода проходит через очистное устройство 20 в сосуд под входным каналом первого элемента ПАМЯТЬ 21. Элемент 21 изменяет свое состояние и на его выходе появляется гидравлический сигнал, который передается во второй из параллельно включенных входных каналов. Запоминается новое состояние данного элемента. Указанный сигнал передается также к приводу гидрозадвижки и она открывается. С поступлением воды в распределительный трубопровод

Зп на данном участке системы начинается

55 полив, причем водораспределение осуществляется блоками управления поливными трубопроводами, связанными с этим распределительным трубопроводом. По истечении времени работы всех блоков управления поливными трубопроводами, кроме первого, включается в работу первый от указанной гидрозадвижки промежуточный блок управления. При этом в информационном канале

12 появляется сигнал, под действием которого двухпозиционный переключатель 23 соединяет свой канал питания с выходным каналом второго элемента ПАМЯТЬ 22. Вода из первого рабочего канала 24 переключателя 23 проходит в сосуд, находящийся под входным каналом элемента 22 и изменяется его состояние. При этом вода поступает в указанный сосуд также из выходного канала элемента 22 и запоминается новое его состояние. Это состояние головного блока сохраняется до тех пор, пока не закончится полив на ближайшем к головному блоку участке, причем снимается сигнал в информационном канале 12п. При снятии сигнала в канале 12п блока управления элемент

22 блока управления закрывает свой канал питания сообщает выходной канал со своим вторым рабочим каналом 25. Вода с выхода элемента 22 через второй рабочий канал 25 переключателя 23 начинает поступать через входные каналы стирания памяти в левые (фиг. 3) сосуды элементов ПАМЯТЬ

21 и 22. При этом вначале закрывается канал питания в элементе 21, что приводит к закрытию гидрозадвижки распределительного трубопровода. После того как появляется сигнал на выходе элемента 26 задержки, закрывается канал питания и в элементе

22. Для выключения при необходимости блока из работы, до того как закончен цикл полива из рассматриваемого распределительного трубопровода, служит клапан выключения (Выкл.) . При нажатии на его кнопку вода проходит непосредственно во входной канал элемента 22 и затем по описанной схеме происходит отключения головного блока.

По окончании работы блок возвращается в исходное состояние, при котором он готов к работе в следующем цикле полива.

При автоматическом управлении всей оросительной системы головные блоки распределительных трубопроводов соединены между собой так, как это показано íà llpHмере блоков 7п и 7п — 1 (фиг. 4) . В блоке 7п, по которому передается информационный сигнал к блоку 7п — 1, канал 28 соединен с вторым рабочим каналом двухпозиционного переключателя. Включение в работу блока

7п — 1 происходит при создании давления в канале 28. При этом в указанном блоке второй двухпозиционный переключатель 27 сообщает свой канал питания со своим же первым рабочим каналом и с выходным каналом первого элемента ПАМЯТЬ этого блока.

При наполнении соответствующего сосу да указанного элемента ПАМЯТЬ на его выходе появляется сигнал, по которому производится запоминание состояния элемента. После того как снимется давление в канале 28, переключатель 27 закрывает свой канал питания и сообщает выходной канал первого элемента ПАМЯТЬ с приводом соответствующей гидрозадвижки, которая открывается. Начинается полив на новом участке.

В дальнейшем работа этого блока производится точно так же, как и работа предыдущего, в рассматриваемом примере 7п-го блока управления. Ручное включение и выключение блока, если оно оказывается необходимым, производится аналогично описанному ранее при рассмотрении фиг. 3. Указанный процесс повторяется до окончания полива на всех участках оросительной системы. После окончания полива от первого головного блока во входной гидравлический канал пульта выключения насосной станции передается сигнал, по которому размыкается электрическая цепь в реле, блокирующем пусковые кнопки насосов, и оросительная система выключается нз работы.

Достоинством описанной системы является применение однотипных блоков управления при автоматизации работы распределительных трубопроводов с присоединенными к ним поливными трубопроводами, а также комплексная автоматизация всей оро15 сительной системы. Система обеспечивает экономию поливной воды и позволяет уменьшить долю ручного труда и мелиорации.

1429994

1429994

1429994

ВНИИПИ Ваказ 5!54!3 Тираж 661 Подписное

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