Способ водораспределения между смежными бьефами оросительного канала и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматизации процесса каскадного регулирования водораспределения на открытых каналах оросительных систем. Цель изобретения - повышение эффективности использования резервных емкостей бьефов и повышения качества регулирования. Способ и устройство основаны на измерении текущих значений разбаланса расходов и резервных емкостей сопряженных бьефов и перераспределения избыточных объемов между резервными емкостями верхнего и нижнего бьефов и перераспределения избыточных объемов между резервными емкостями верхнего и нижнего бьефов в соотношении измеренных величин, при котором заполнение этих емкостей при избыточной водоподаче или опорожнение при ее дефиците будет вестись равномерно. Для этого поддерживают равенство отношений резервных емкостей и разбалансов расходов сопряженных бьефов, а при заполненных или опорожненных резервных емкостях этих бьефов водораспределение ведут известным способом путем стабилизации уровня нижнего бьефа на заданных соответственно верхней или нижней предельных отметках уровня. Устройство для реализации способа содержит датчики уровней верхнего и нижнего бьефов, блоки определения незаполненных и накопленных объемов воды, блоки определения скорости изменения уровней, блок вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе импульсный регулятор и исполнительный блок. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 05 D 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4291317/24-24 (22) 28. 07. 87 (46) 30. 04. 89. Бюл. К- 16 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) П.С. Ходаковский, Н.Н. Кордун, А.P. Заграничный и В.Г. Снежко (53) 62-50 (088 ° 8) (56) Маковский Э. Автоматизация гидротехнических сооружений в системах каскадного регулирования расходов воды. Фрунзе: ИЛИМ, 1972, и 6.1, и 6.2, с. 227-246.

Авторское свидетельство СССР

9 864256, кл. G 05 D 9/12, 1978. (54) СПОСОБ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖДУ

СМЕЖНЫМИ БЬЕФАМИ ОРОСИТЕЛЬНОГО КАНАЛА И.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматизации процесса каскадного регулирования водораспределения на открытых каналах оросительных систем.

Цель изобретения — повьппение эффективности использования резервных емкостей бьефов и повышение качества регулирования. Способ и устройство основаны на измерении текущих

Изобретение относится к автоматизации процесса каскадного регулирования водораспределения на открытых каналах оросительных систем.

Цель изобретения — повьппение эффективности использования резервных емкостей сопряженных бьефов и повышение качества регулирования.

„„Я0„„1476439 А1 значений разбаланса расходов и резервных емкостей сопряженных бьефов и перераспределений избыточных объемов между резервными емкостями верхнего и нижнего бьефов в соотйошении измеренных величин, при котором заполнение этих емкостей при избыточной водоподаче или опорожнение при ее дефиците будет вестись равномерно. Для этого поддерживают равенство отношений резервных емкостей и разбалансов расходов сопряженных бьефов, а при заполненных или опорожненных резервных емкостях этих бьефов водораспределение ведут путем стабилизации уровня нижнего бьефа на заданной соответственно верхней или нижней предельной отметке уровня.

Устройство для реализации способа содержит датчики уровней верхнего и нижнего бьефов, блоки определения незаполненных и накопленных объемов воды, блоки определения скорости изменения уровней, блок вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе импульсный регулятор и исполнительный блок.

1 ил.

Сущность предлагаемого способа водораспределения между сопряженными бьефами заключается в регулировании стока воды в нижний бьеф, при котором в рабочем диапазоне уровней (между предельными отметками) в бьефах поддерживается заданное соотношение между текущими значениями резервных емкостей и разбалансов расходов (раэ1476439 ности подаваемых и потребляемых раскодов) соответственно для верхнего и нижнего бьефа, а при достижении уровнем нижнего бьефа нижней или верхней предельной отметки водорас5 пределения ведется известным способом, путем стабилизации уровня нижнего бьефа на заданных соответственно нижней или верхней отметках.

Так как отношение текущих значений резервных емкостей и разбаланса расходов соответствует расчетному времени заполнения (опорожнения) резервных емкостей сопряженных бьефов, то поддержание равенства этих отношений гарантирует равномерное заполнение (опорожнение емкостей, при котором процессы заполнения резервных емкостей сопряженных бьефов или срабатывания ранее накопленных объемов воды при опорожнении бьефов заканчивается одновременно). При этом: величина резервной емкости, в которую производится накопление избыточных объемов, равна сумме емкостей верхнего и нижнего сопряжений бьефов.

Если период Т заполнения резерв-. ной емкости BW при установившемся разбалансе расходов 8Q в бьефе равен отношению значения этой емкости к и разбалансу (Т = †} то для обеспеЦ t чения равномерного заполнения резервных емкостей сопряженных бьефов расчетные значения их периодов должны быть равны.

Условием равномерного заполнения бьефов являются равенство отношений резервных емкостей и разбалансов pac. >Wí v в ходов: — — = — — для сопряженных В бьефов, Регулируемой величиной для достижения этого равенства является разбаланс расходов в нижнем бьефе, численное значение которого определяют из равенства временных интервалов заполнения резервной емкости нижнего бьефа и суммарной емкости сопсопряженных бьефов

Я(1Ц aW(t) н + ЛЩ В

ЙХ Q(t) И + И() В

Искомое значение разбаланса расходов AQ „ в нижнем бьефе, при котором заполнение резервных емкостей будет вестись равномерно, примет вид .,„- а(Ь - grok (., „

tlW(t) ц + DW(t) в

Условием равномерного опорожнения сопряженных бьефов является равенство отношений запасенных объемов и.разбалансов расходов. При этом в выражении для 4 Ц вместо емкости резервной используют величину запасенного объема dW воды.

Достижение эффекта равномерного заполнения (опорожнения) сообщающихся через перегораживающее сооружение резервных емкостей сопряженных бьефов повышает качество регулирования водораспределения между ними, при этом эффективность использования резервных емкостей в процессе накопления и срабатывания избыточных объемов возрастает.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве регулируемой величины используют скорость изменения уровня в нижнем бьефе, величина которой характеризует разбаланс расходов в нижнем бьефе. Для этого измеряют текущие значения скоростей изменения уровней в сопряженных бьефах (V(t)„ и V(t} ) и численные значения изме8 р е нных скоростей масшта бируют в единицах разбаланса расходов (dg), Задают рабочие диапазоны изменения уровней в бьефах и измеряют текущие значения незаполненной (dh(t)z и 8h(t) В) и заполненной (hh (t)q и dh (t)>) частей рабочих диапазонов изменений уровней нижнего и верхнего бьефов. Численное значение измеренных значений глубины бьефов масштабируют в единицах объема резервной емкости (L)W) этих бьефов.

Суммируют сигналы скоростей изменения уровней в бьефах. При значении суммы V(t) „+ V(t) > О производят накопление избыточных объемов. При этом заданное значение скорости (+Vx) изменения уровня в нижнем бьефе определяют по выражению

V(t}н+7() 8

+ x = — — — — - — -- -Dh(t) ()н+ ()В

Срабатывают накопленные объемы при значении суммы ч() „ + v(t) В с О, при этом заданное значение скорости (-V„) равно

v(t) н + v(t)  — — — — — ah (t)

ah () + ah () 39 6 нем и нижнем бьефах. Сигнал положительного знака суммы с первого выхода детектора 23 поступает на вход элемента 21 умножения, а сигнал отрицательного знака суммы со второго выхода детектора 23 поступает на вход элемента 22 умножения.

При положительном знаке суммы скоростей с помощью сумматора 18, элемента 21 умножения и делителя 24 определяют скорость заполнения резервной емкости нижнего бьефа (+Ч„), при этом на выходе делителя 25 curt нал равен нулю. Аналогично, при отрицательном знаке суммы скоростей с помощью сумматора 19 элемента 22 умножения и делителя 25 определяют скорость (-V ) опорожнения резервной емкости нижнего бьефа. Заданные значения сигнала (+Ч„) скорости измене" ния уровня с выхода блока 7 и его текущее значение (V(t)„) с выхода блока 6 определения скорости изменение уровня в нижнем бьефе приложены на входы регулятора 8, который отрабатывает сигнал Е = Vz- V(t) „рассогласования. Выходные сигналы блоков 5 и 6 масштабированы в единицах расхода.

Для измерения незаполненных частей рабочих диапазонов изменения уровня в сопряженных бьефах с помощью элементов 12 и 13 вычитания определяют разность между текущими значениями уровней с выходов датчиков

1 и 2 уровней и уставками задатчиков

10 и 11 верхних уровней. Аналогично

Р при изменении значений сигналов (dh (Т) ) заполненных частей рабочих диапазонов — с помощью элементов

16 и 17 вычитания и задатчиков 14 и 15 нижних уровней.

Импульсный регулятор 8 через исполнительный блок 9 воздействует на затвор 26 таким образом, чтобы скорость (V(t)„) изменения уровня в . нижнем бьефе соответствовала заданному блоком 7 значению (+Vz). При заполнении резервной емкости нижнего бьефа значение сигнала незаполненной части рабочего диапазона станет равным нулю (dh(t) ц = О) и заданное значение скорости, равное +Vq, с выхода блока 7 также будет равно нулю, т.е. регулятор 8 перейдет на стабилизацию уровня нижнего бьефа на заданной задатчиком 11 верхней отметке, Аналогично, при опорожнении резервной

5 14764

При равенстве нулю суммарной скорости (V(t). + V(t) ® = О) стабилизируют текущие значения уровней.

Стабилизируют уровень нижнего бье

5 фа на заданной отметке нижнего уровня при полном срабатывании накопленного объема (dh (t) ц = О) или на отметке -верхнего уровня — при заполнении резервной емкости (dh(t)Ä = О).

На чертеже изображена функциональная схема устройства для водораспрецеления между смежными бьефами .оросительного канала.

Устройство содержит датчики 1 и 2 15 уровня верхнего и нижнего бьефов соответственно, блоки 3 и 4 определения

|текущих значений незаполненных и накопленных объемов воды соответственно, первый 5 и второй 6 блоки скоростей изменения уровня воды, блок 7 вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, импульсный регулятор 8 и исполнительный блок 9. 25

Блок 3 содержит эадатчики 10 и 11 верхнего уровня и нижнего бьефов соответственно, а также первый 12 и второй 13 элементы вычитания.

Блок 4 содержит задатчики 14 и 15 нижнего уровня верхнего и нижнего бьефов соответственно, а также третий

16 и четвертый 17 элементы вычитания.

Блок 7 содержит первый 18, второй 19 и третий 20 сумматоры, первый

21 и второй 22 элементы умножения, детектор 23, первый 24 и второй 25 делители.

Устройство работает следующим образом. 40

С помощью блока 3 определяют текущие значения сигналов незаполненных частей рабочих диапазонов изменения уровней в верхнем (dh(t) g) и нижнем (dh(t) и) бьефах, a c aoMoapto второго 45 блока 4 измерения — текущие значения сигналов заполненных частей рабочих диапазонов верхнего (dh ()5) и нижнего (dh (t) >) бьефов. При этом величины указанных сигналов с выходов блоков 3 и 4 поступают масштабированными в единицах объема резервной емкости этих бьефов.

Блок 7 формирует заданное значение . скорости (V„) в нижнем бьефе. Для этого с помощью сумматора 20 определяют алгебраическую сумму сигналов блоков 5 и 6 контроля скорости изменения уровней в сопряженных верх»

1476439 емкости нижнего бьефа сигнал значения заполненной части рабочего диапазона изменения уровня станет рав-, ным нулю (4h (t) H = О) и регулятор

8 перейдет на стабилизацию нижнего

5 бьефа на заданной задатчиков 15 нижней отметке.

Стабилизация промежуточного между предельными отметками уровня нижнего бьефа произойдет при равенстве нулю сигналов блоков 5 и 6 или когда эти сигналы равны по величине и противоположны по знаку, т.е. V(t)„+

+ V(t) и = О. Во втоРом слУчае РегулЯ- 1g тор 8 при помощи затвора 26 изменит

1 сток воды в нижний бьеф таким образом что скорости изменения уровней в сопряженных бьефах станут равными нулю и таким образом произойдет ста- 20 билизация текущего (промежуточного) значения уровня нижнего бьефа.

Формула и э обретения

Способ водораспределения между смежными бьефами оросительного канала, заключающийся в регулировании расходов воды через перегораживающие соору жения, отличающийся тем, ЗО что, с целью повьппения эффективности использования резервных емкостей бьефов и повьппения качества регулирования, измеряют текущие значения резервных емкостей и разбалансов расхо- З дов и воздействуют на затвор перегораживающего сооружения, поддерживая отношение разбалансов расходов в смежных бьефах равным отношению резервных емкостей этих бьефов. 40

2. Устройство для водораспределения между смежными бьефами оросительного какала, содержащее датчики уровня верхнего и нижнего бьефов и последовательно соединенные импульсный регулятор и исполнительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности использования резервных емкостей бьефов и повьппения качества регулирования устройство содержит блоки определения скорости изменения уровня воды, блоки определения текущих значений незаполненных и накопленных объемов воды и блок вычисления заданного значения.скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, выход которого подключен к первому входу импульсного регулятора, связанного вторым входом с выходом первого блока определения скорости изменения уровня воды и с первым входом блока вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, выход датчика уровня верхнего бьефа соединен с первыми входами блоков определения текущих значений переполненных и накопленных объемов воды и с входом второго блока определения скорости изменения уровня воды, подключенного выходом к второму входу блока вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, выход датчика уровня нижнего бьефа соединен с вторыми входами блоков определения текущих значений незаполненных и накопленных объемов воды и с входом первого блока определения скорости изменения уровня воды, третий и четвертый выходы блока вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе подключены к соответствующим выходам блока определения текущих значений незаполненных объемов воды, а пятый и шестой входы — к соответствующим выходам блока определения текущих значений накопленных объемов воды.

1476439

Составитель Л. Цаллагова

Техред М.Ходанич Корректор В. Романенко

Редактор А. Ревин

Заказ 2155/48 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101