Система регулирования расходов и уровней воды в канале

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к системам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды на открытых каналах. Целью изобретения является расширение области применения системы и повышение ее надежности. Для этого в систему, содержащую последовательно соединенные первый пороговый блок 7, блок 19 управления, насосную станцию 1, расходомер 2 и блок 3 сравнения, а также первый датчик 4 уровня, датчик 5 расхода потребителя, второй датчик 6 уровня и сумматор 8, введен второй пороговый блок 9. Применение предлагаемой системы регулирования расходов и уровней воды в канале с каскадом высокопроизводительных насосных станций позволяет создать безаварийные условия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воды на сброс и получить требуемую для орошения точность водоподачи. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1495756

А1 (5!)4 Г 05 D 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4368652/24-24 (22) 17.11.87 (46) 23.07.89. Бюл. ¹ 27 (71) Одесский политехнический институт (72). Рауль Ривас Перес (CY), П. И. Коваленко, E . .Д. Пичугин (SY) и Као Тиен Гуинь (m) (53) 62-50(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 817135 кл. Е 02 В 13/00, 1979 ° (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДОВ

И УРОВНЕЙ ВОДЫ В КАНАЛЕ (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к системам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды на открытых каналах. Целью изобретения является расширение области применения системы и повышение ее надежности. Для этого в систему, содержащую

3 1495756 последовательно соединенные первый пороговый блок 7, блок 10 управления, насосную станцию 1, расходомер

2 и блок 3 сравнения, а также первый

5 датчик 4 уровня, датчик 5 расхода потребителя, второй датчик 6 уровня и сумматор 8, введен второй пороговый блок 9. Применение предлагаемой системы регулирования расходов и уровней воды в канале с каскадом высокопроизводительных насосных станций позволяет создать безаварийные усло- вия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воды на сброс и получить требуемую для орошения точность водоподачи. 4 ил.

Изобретение, относится к автоматическому регулированию, а именно к системам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды на открытых каналах.

Цель изобретения — расширение области применения системы и повышение 20 ее надежности путем уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в канале.

На фиг. 1 представлена структур- 25 ная схема системы; на фиг. 2 — схема . блока управления; иа фиг. 3 — вариант реализации первого или второго рас пределителя импульсов; на фиг. 4— временная диаграмма распределителей импульсов.

Система содержит насосные станции

I расходомеры 2, блоки 3 сравнения, первые датчики 4 уровня, датчики 5 расхода потребителя, вторые датчики

6 уровня, первые пороговые блоки 7, сумматоры 8, вторые пороговые блоки

9 и блоки 10 управления.

Насосная станция 1 содержит насосные агрегаты 11 11,...,11 „ 40 (фиг. 2) .

Первый пороговый блок 7 содержит пороговый элемент 12„, 12 . Второй пороговый блок 9 содержит пороговый элемент 13 „, 13 (фиг. 2). Блок 10 45 управления содержит определители 14 и 15 очередности включения и логические схемы ИЛИ 16 „и 16 (фиг. 2), Определитель 14 очередности вклю чения содержит первое реле 17 времени, первый формирователь 18 импуль-. сов, первый распределитель 19 импульсов и блок 20 включения (фиг. 2).

Блок 20 включения содержит электронные ключи 21 „°...21„ Реле 22„,..., 22 д (фиге 2) ф

Определитель 15 очередности выключения содержит второе реле 23 времени, второй формирователь 24 импульсов, второй распределитель 25 импульсов и блок 26 выключения (фиг. 2).

Блок 26 выключения содержит электронные ключи 27„,...,27„, реле 28,,..., 28 „(фиг. 2) .

На фиг. 3 представлен возможный вариант реализации первого 19 или . второго 25 распределителей импульсов для случая и = 4 (п — количество насосных агрегатов) ." Распределители 19. и 25 импульсов при и = 4 содержат триггеры 29„, .. .,29 < и элемент ИЛИ—

НЕ 30. Элемент ИЛИ-НЕ 30 предотвращает возможность одновременного переключения двух триггеров или более, для этого выходы всех триггеров

29,,...,29 подаются на входы элемента ИЛИ-НЕ 30. Когда переключится последний триггер 29, уа входы элемента ИЛИ-НЕ 30 со всех выходов триггеров 291...,,29 q. будут поданы нули, что обеспечит поступление на вход D первого триггера 29 единицы и йодго( i товку распределителей 19 и 25 к работе. Если вместе с переключением последнего триггера 29 4 будет переключаться еще какой-нибудь триггер, например второй 29, то на вход элемен/ та ИЛИ-НЕ 30 будет подана комбинация !

0100 вместо 0000, что не обеспечит снятия с его выхода единицы, и в этом случае распределители 19 и 25 не будут работать.

На фиг. 4 представлена временная диаграмма распределителей 19 и 25, иллюстрирующая их принцип работы. Напорные трубопроводы каждого насосного агрегата 11,...,11„ насосной станции 1 присоединены к общей напорной трубопроводной магистрали. Расходомер

2 установлен в общей напорной трубопроводной магистрали насосной станции

1 и поэтому он измеряет общий расход, подаваемый насосной станцией 1. Сигнал на выходе расходомера 2 пропор5

14 ционален общему расходу, подаваемому насосной станцией 1.

Система работает следующим образом.

В исходном состоянии расход, подаваемый в участок канала и разбираемый потребителями, сбалансирован, и система работает устойчиво. При этом уровни воды подцерживаются постоянными.

При изменении расхода потребителей какого-либо участка, например третьего, на величину Щ, с выхода блока 3 сравнения снимается сигнал ошибки Е 3, равный разности между расходом подаваемым насосной станцией 1 и расходом потребителей, т.е.

95756

E...=Q.. — q..

Ч 11 1) 1

40

55 где Š— j-й сигнал ошибки i-ro

lj участка; (, — j-й расход, подаваемый на111 сосной станцией 1 i-го участка;

q . - — j-й расход, забираемый

11 потребителями i-го участка.

Сигнал онибки третьего участка поступает на первый вход сумма3j тора 8. Выходной сигнал сумматора 8 одновременно поступает на вход второго порогового блока 9 и на второй вход сумматора 8 нижерасположенного участка канала (второго участка).

Вторей пороговый блок содержит пороговые элементы 131 и 13 . Пороговый элемент 13, срабатывает, если суммарный сигнал ошибки, несущий информацию о рассогласовании между расходом, подаваемым насосной станцией

1, и расходом, забираемым потребителями, превышает его пороговое значение, равное 70 расхода дополнительных насосных агрегатов. Если расход, эабираеМый потребителями, больше расхода, подаваемого насосной станцией

1, на величину 70 расхода дополнительных насосных агрегатов, срабатывает пороговый элемент 13 . При этомУ через логическую схему ИЛИ 16 блока 10

1 управления включается определитель 14 очередности включения, По выходному сигналу логической схемы ИЛИ 16, включается в работу первое реле 17 времени определителя

14 очередности включения. Реле 17 времени с задержкой, необходимой для подтверждения установившегося режима о в участке канала, выдает команду на первый формирователь 18 импульсов.

Формирователь 18 импульсов формирует один прямоугольный импульс, который поступает на вход первого распределителя 19 импульсов.

Распределитель 19 импульсов распределяет подаваемые на его вход импульсы по всем его выходам. При этом обеспечивается поочередное возникновение импульсов на его выходах.

Так как первый насосный агрегат

11 работает, выходной импульс форми( рован еля 18 импульсов поступает на вход второго триггера 29, при этом на втором выходе распределителя 19 появляется импульс, который поступает на вход ключа 21 блока 20 включения, что обеспечивает срабатывание реле 22, замыкание его контакта и включение насосного агрегата 11z. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегата 11 расход, подаваемый в третий участок канала.

Если после включения дополнительного насосного агрегата 11 выходной суммарный сигнал сумматора 8 превышает пороговое значений порогового элемента 13.„ то процесс повторяется и при этом включается дополнительный насосный агрегат 11, и т.д. Дополни4 тельные агрегаты насосной станции 1 будут работать, пока не заполнится резервный объем участка канала.

При уменьшении потребления воды в указанном участке расход, подаваемый насосной станцией 1, становится больше расхода, забираемого потребителями, и сигнал ошибки меняет свой знак.

Если расход, подаваемый насосной станцией ), больше расхода, эабираемого потребителями, на величину 70% расхода дополнительных насосных агрегатов, срабатывает пороговый элемент

13 второго порогового блока 9 и при этом включается определитель 15 очередности выключения блока 10 управления, второе реле 23 времени с saдерккой, необходимой для подтверждения установившегося режима в участке канала, выдает команду на второй формирователь 24 импульсов. Второй формирователь 24 импульсов формирует один прямоугольный импульс, который поступает на вход второго распределителя 25 импульсов. Прямоугольньй импульс формирователя 24 импульсов, поступает на вход С первого триггера

1495756

29 „распределителя 25 импульсов, при этдм на первом выходе распределителя

25 импульсов появляется импульс, который поступает на вход ключа 27

5 блока 26 выключения, что обеспечивает срабатывание реле 28 „размыкание

1" его контакта и отключение насосного

1 агрегата 11,. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агре- 10 гата 11, расход, подаваемый в третий участок канала. Если после выключения дополнительного насосного агрегата

11„выходной суймарный сигнал сумматора 8 превышает пороговое значение 15 лоро гово ro элемента 13>, то процесс повторяется, при этом выключается дополнительный насосный агрегат 11г и т.д. ,, 20

Настройка пороговых элементов 13„( и 1 3 второго порогового блока 9 обе- спечивается, исходя из требований

О уменьшения числа срабатывания насос" ных агрегатов за счет максимального использования резервных обьемов в канале, при этом увеличивается надежность работы насосной станции, значительно сокращается расход электроэнергии. 30

Если в результате включения и отключения дополнительных насосных агрегатов насосной станции 1 уровень воды в конце и/или начале участка канала достигает максимального или минимального допустимых значений, то срабатывает первый пороговый блок 7.

Пороговый блок 12, порогового блока

7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или конце участка достигает 40

Э

Э минимально допустимого значения. При этом на его выходе появляется сигнал, который через логическую схему ИЛИ 16„ блока 10 управления включает опреде-, литель 14 очередности включения, со- 45 ответственно включаются дополнительные насосные агрегаты, что не допускает опорожнения. участка канала. По1 роговый элемент 12 порогового блока

7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или конце участка канала достигает максимально. допустимого значения. При этом Hà его выходе появляется сигнал, который через логическую схему ИЛИ 16 < блока 10 управления включает определитель 15 очередности выклочения, и соответственно выключаются дополнительные насосные агрегат ты, что не допускает непроизводительные сбросы оросительной, воды и излишние расходы электроэнергии.

Сигнал ошибки Ез. в сумматоре 8 з второго участка канала суммируется с сигналом ошибки Е . ука анного участ1 ка. Таким образом, на выходе сумматора 8 второго участка канала имеется суммарный сигнал ошибки третьего и второго участков канала. При этом блок 10 управления второго участка канала формирует сигнал управления с. учетом суммарного сигнала. ошибки втоd рого и третьего участков канала. Это приводит к увеличению точности и быстродействия регулирования, а также к резкому уменьшению числа срабатываний насосных агрегатов, так как насосные агрегаты второго участка канала будут работать, поФа не заполнятся резервные емкости второго и третьего участков канала, при этом уве-. личивается надежность работы насосных станций.

На выходе сумматора 8 перв8го участка канала имеется суммарный сигнал ошибки по расходу всех вышерасположенных участков канала, при этом насосные агрегаты насосной станции 1 этого участка будут работать, пока не заполнятся резервные объемы всех вышерасположенных участков канала.

Работа системы во всех участках канала происходит аналогично.

Таким образом, предложенная система позволяет регулировать водораспределение открытого канала, подача воды в который осуществляется каскадом насосных станций. При этом повышаетФ ся быстродействие и точность регулирования по всему каналу, а также увеличивается надежность работы насосных станций. Повышение быстродействия и точности регулирования достигается тем., что сигнал управления каждого участка канала формируется с учетом суммарного сигнал а ошибки всех вышерасположенных участков канала. Повышение надежности работы насосных станций достигается путем уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов за счет максимального использова ния резервных объембв всех участков канала, так каФ насосные агрегаты на0 сосной станции каждого участка канала работают, пока не заполнятся ре" зервные объемы всех вышерасположенных участков.

1495756

Применение предлагаемой системы регулирования расходов и уровней воды в каналах с каскадом высокопроизводительных насосных станций позволяет создавать безаварийные условия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воды на сброс и получить требуемую для орошения точность водоподачи.

Формула изобретения

Система регулирования расходов и уровней воды в канале, содержацая в каЖдом участке канала последовательно соединенные первый пороговый блок и блок управления, подключенный выходом к входу насосной станции, последовательно соединенные расходомер, вход которого подключен к выходу насосной станции, и блок сравнения, а также первый датчик уровня, датчик расхода потребителя, второй датчик

1 уровня и сумматор, причем выход вто— рого датчика уровня соединен с первым входом первого порогового блока, о т.5 о т л и ч а ю д а я с я тем, что, с целью повьыения надежности расщирения области применения системы, она содержит второй пороговый блок, причем выход первого датчика уровня сое1р динен с вторым входом первого порогового блока, второй выход которого подключен к второму входу блока управления, выход датчика расхода потребителя соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого связан с выходом сумматора вынерасполокенного участка, а выход — с входом второго порогового блока, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам, блока управления.

1495756

Я t3

И (Составитель Л. Цаллагова

Редактор В. Данка Техред A.Кравчук Корректор Н. Кароль

Тираж 788

Подписное

Заказ 4264/44

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