Устройство для регулирования водоподачи для орошения в каскаде насосных станций

 

Изобретение относится к автоматизации водораспределения в орошаемом земледелии. Целью изобретения является повышение точности водоподачи и сокращение потерь воды. Устройство для регулирования расхода воды в каскаде насосных станций 7, 8, 9 включает в каждой ступени каскада регулирующую емкость 4, 5, 6, перекачивающую и подкачивающую насосные станции с несколькими насосными агрегатами 13 и блоками управления 10, 11, 12 в каждой, датчики 1, 2, 3 и задатчики 15 уровня, блок рассогласования 14, блок демпфирования 23, дифференцирующий блок 25, сумматор 24, трехпозиционный блок 26 нелинейности типа "зона нечувствительности", блок запрета 21, формирователи паузы, усилители. В каждой ступени каскада к входам блока рассогласования 14 подключены задатчик уровня 15 и датчик уровня, размещенный в регулирующей емкости перед перекачивающей насосной станцией 8. Последняя соединена через блок управления 11 с блоком 22 последовательного включения насосных агрегатов и с блоком 19 последовательного отключения насосных агрегатов. Каждый из этих блоков содержит последовательно включенные сумматор 29 и трехпозиционный блок 30 нелинейности типа "зона нечувствительности", выход которого подсоединен к входам формирователя 31 паузы и генератора 32 пилообразного напряжения, соединенного с входом сумматора 29, к которому также подсоединен выход формирователя 31 паузы, вторым выходом соединенная с входом трехпозиционного блока нелинейности типа "зона нечувствительности". Второй вход сумматора блока 19 последовательного отключения насосных агрегатов через усилитель 18 соединен с выходом 16 блока рассогласования 14. Второй вход сумматора блока 22 последовательного включения насосных агрегатов через блок запрета 21 и усилитель 20 соединен с другим выходом 17 блока 14 рассогласования, который через блок демпфирования 23 подсоединен к первому входу сумматора 24. Вторым входом сумматор 24 через дифференциатор соединен с выходом блока демпфирования. Выход сумматора через трехпозиционный блок 26 нелинейности типа "зона нечувствительности" соединен с усилителем 27, выход которого связан с управляющим входом блока 21 запрета, а также через блок 28 отключения всех насосных агрегатов связан с блоком управления подкачивающей насосной станции. 5 ил.

СОЮЗ СОЦЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fKHT СССР (21) 4270844/30-15 (22) 29.04.87 (46) 07.08.89. Бюл. У 29 (71) Среднеазиатский государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по ирригационному и мелиоративному строительству Средаэгипроводхлопок" им. А.А.Саркисова (72) Р,И.Тюменев (53) 62-50(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 1008709р кл. G 05 D 9/12, 1981, ÄÄSUÄÄ 1499324 А 1 (51) 4 С 05 D 9/12

Р (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДОПОДАЧИ ДЛЯ ОРОШЕНИЯ В КАСКАДЕ НАСОСНЬБ СТАНЦИЙ (57) Изобретение относится к автома-, тизации водораспределения в орошаемом земледелии. Целью изобретения является повышение точности водопо. дачи и сокращение потерь воды. Устройство для регулирования расхода воды в каскаде насосных станций 7,. 8, 9 включает в каждой ступени каскада регулирующую емкость 4, 5, 6, перекачивающую и подкачивающую насосные

1499324 станции с несколькими насосными агрегатами 13 и блоками управления IOs

I 1,,12 в каждой, датчики 1, 2, 3 и saдатчики 15 уровня, блок рассогласова- 5 ния 14, блок демпфирования 23, дифференцирующий блок 25, сумматор 24, трехпозиционный блок 26 нелинейности типа зоны нечувствительности, блок запрета 21, формирователи паузы, уси- 10 лители. В каждой ступени каскада к входам блока рассогласования 14 подключены задатчик уровня 15 и датчик уровня, размещенный в регулирующей емкости перед перекачивающей насос- 15 ной станцией 8. Последняя соединена через блок управления 11 с блоком 22 последовательного включения насосных агрегатов и с блоком 19 последователйого отключения насосных агрега- 2О тов. Каждый иэ этих блоков содержит последовательно включенные сумматор

29 и трехпозиционный блок 30 нелинейности типа "эона нечувствительности", выход которого подсоединен к входам формирователя 31 паузы и генератора

32 пилообразного напряжения, соединенного с входом сумматора 29, к которому также подсоединен:;.ыход формирователя 31 паузы, вторым выходом соединенного с входом трехпозиционного блока нелинейности типа зона нечувствительности", Второй вход сумматора блока 19 последовательного отключения насосных агрегатов через усилитель I8 соединен с выходом 16 блока рассогласования 14.

Второй вход сумматора блока 22 последовательного включения насосных агрегатов через блок запрета 21 и усилитель 20 соединен с другим выходом

17 блока 14 рассогласования, который через блок демпфирования 23 подсоединен к первому входу сумматора 24, Вторым входом сумматора 24 через дифференциатор соединен с выходом блока демпфирования, Выход сумматора через трехпоэиционный блок 26 нелинейности типа "зона нечувствительности" соединен с усилителем 27, выход которого связан с управляющим входом блока 21 запрета, а также через блок

28 отключения всех насосных агрегатов связан с блоком управления подкачивающей насосной станции. 5 ил.

Изобретение относится к автоматизации водоподачи в системах орошения сельскохозяйственных культур, а именно к устройствам для регулирования расхода воды последовательно включенньгх насосных станций в каскаде насосных станций оросительных систем.

Целью изобретения является повышение точности водоподачи и сокраще ние потерь воды, . На фиг.1 показана схема водоподачи каскадом насосных станций; на фиг.2 — блочная схема каскадного устройства водоподачи для регулирования расхода воды насосными станциями на фиг.3-5 — временные диаграммы работы элементов схемы.

Устройство содержит (фиг.1) датчики 1 — 3 уровня воды, установленные соответственно в регулирующих емкостях 4-6 каскада насосных станций

7-9, снабженных блоками 10-12 управления насосных агрегатов 13, не имеющих плавногo регулирования производительности„ В каждой ступени каскада, например, во TI-й, фиг.2, датчик I уровня воды подключен к одному иэ входов блока 14 рассогласования, к другому входу которого подключен эадатчик 15 уровня воды. Блок 14 рассогласования содержит два раздельных разнополярных выхода: отрицательный выход 16, на котором образуется сигнал при понижении от заданного задатчиком 15 уровня воды в регулирующей емкости 5, и положительный выход 17, на котором образуется сигнал при повьппении от заданного эадатчиком 15 уровня воды в регулирующей емкости 5, Устройство содержит три контура автоматического управления, два из которых связаны с блоком 11 управления перекачивающей насосной станции 8, а третий контур — с блоком 10 управления подкачивающей насоснои станции 7 предыдущего каскада. Все контуры связаны с выходами блока.14 рассогласования °

Первый контур управления содержит усилитель 18 сигнала рассогласования, который входом подключен к отри- цательному выходу 16 блока 14 рассогласования, а выходом через блок 19 последовательного отключения насосных агрегатов подключен к блоку 11 управления перекачивающей насосной станции 8. Второй контур содержит усилитель. 20 положительных сигналов рассогласования, который входом подключен к положительному выходу 17 блока 14 рассогласования, а выходом через блок 21 запрета и блок 22 по" следовательного включения насосных агрегатов подключен к блоку 11 управления перекачивающей насосной станции 8. Третий контур содержит блок

23 демпфирования, входом подключенный к выходу 17 блока 14 рассогласования, à выходом — к первому входу сумматора 24, и через дифференцирующий блок 25 — к второму входу сумматора 24. Выход сумматора 24 через трехпозиционный блок 26 нелинейности типа зоны нечувствительности и усилитель 27 подключен к управляющему входу блока 21 запрета, а также к входу блока 28 отключения насосной станции (остановки всех насосных агрегатов) подкачивающей насос.— ной станции 7 предыдущего каскада.

Выход блока 28 подключен к блоку 10 управления подкачивающей насосной станции 7 предыдущего каскада.

Блок 19 последовательного отключения насосных агрегатов и блок

22 последовательного включения насосных агрегатов содержат последовательно соединенные сумматор 29 и трехпозиционный блок 30 нелинейности типа зоны нечувствительности, выход которого соединен с входами формирователя

31 паузы и генератора 32 пилообразного напряжения. Один из входов сумматора 29 соединен с входом блока 19 или блока 22. Один из выходов формирователя 31 паузы соединен с входом трехпозиционного блока 30 нелинейности типа зоны нечувствительности; другой выход формирователя 31 паузы соединен с другим входом сумматора 29.

Выход генератора 32 пилообразного напряжения соединен также с другим вхоpîì сумматора 29., Трехпозиционные блоки 26 и ЗР нелинейности типа зоны нечувствительности могут быть выполнены в виде двух усилителей с объединенными входами и с двухсторо»ней пороговой обратной связью и третьего усилителя-сумматора, выход которого цепью

99324 дополнительной обратной связи соединен с входами первых двух усилителей. Типы соединения усилителей в блоке 26 (или блоке 30) нелинейности типа зоны нечувствительности позволяют осуществлять такую работу блока, которая характеризуется тремя устойчивыми режимами работы в зависимости от величины и знака входного сигнала, т.е. реализуются зоны нечуствительности (по входному сигналу) Е, и зона возврата Е (в исходное состояние), причем (Et(1Е (.

В каскаде насосных станций выход насосной станции 7 через напорный трубопровод 33 соединен с регулирующей емкостью 5 насосной станции, 8, Выход насосной станции 8 через на20 порный трубопровод 34 соединен с рег . гулирующей емкостью 6 насосной станции 9.

Если верхняя насосная станция 9 чается цепь к блоку 12 (на фиг.2 справа вверху), а если нижняя (фиг.2) насосная станция является первой, то в нижней части схемы исключаются блоки с 23 по 28, а также связи этих блоков, Устройство работает следующим образом.

При изменении уровня воды от за-, данного задатчиком !5 уровня значе-.: ния в регулирующей емкости 5 перед. насосной станцией 8, произошедшего в результате изменения водоподачи насосной станции 7 или в результате изменения водозабора насосной станции

8, на одном из выходов блока 14 рассогласования появится сигнал откло-.

40 нения уровня.

Если уровень воды в регулирующей емкости 5 понизится, сигнал откло45 нения уровня появится на выходе 16 блока 14 рассогласования, и через усилитель 18 и трехпозиционный блок

30 нелинейности типа зоны нечувствительности, блок 19 последовательного

50 отключения насосных агрегатов и блок

11 управления отключит один из насосных агрегатов 13 насосной станции 8. Одновременно включится генератор 32, форм«pytttttt»tt напряжение, плавно возрастающее от нуля до момента компенсации суммы сигналов отклонения в сумматоре ?9, В этот момент

25 (ôèã.2) является последней, то исклю 1499324 блок 30 возвращается в исходное состояние и..включается формирователь

31 паузы, который на время паузы шунтирует вход блока 30 и выход блока

32. Пауза необходима для протекания переходного процесса в регулирующей, емкости после изменения количества включенных насосных агрегатов. Если по истечении времени паузы уровень воды в регулирующей ем кости 5 продолжает оставаться ниже заданного задатчиком 15, то данный контур управления отключит еще один насосный агрегат насосной станции, и так до тех пор, пока не стабилизируется уровень воды в регулирующей емкости 5.

В результате оперативно согласуется водозабор перекачивающей насосной станции 8 с водоподачей подкачивающей насосной станции 7.

Если уровень воды в регулирующей емкости 5 повысится, сигнал отклоне», ния уровня появится на выходе 17 блока 14 рассогласования.

При -медленном повышении уровня воды сигнал отклонения уровня через усилитель 20, открытый блок 21 запрета, блок 22 последовательного включе- 30 ния насосных агрегатов и блок 11 управления включит в работу один из резервных насосных агрегатов 13 перекачивающей насосной станции 8, после чего в блоке 22 включится формиро- 35 ватель 31 паузы. Если уровень воды в регулирующей емкости 5 пррдолжает оставаться выше заданного, то блок

22 включит еще один насосный агрегат насосной станции 8. Работа блока 22 40 аналогична работе блока 19.

В результате действия первого и второго контуров управления оперативно согласуется водозабор перекачивающей насосной станции 8 с водо- 45 подачей подкачивающей насосной станции 7,с учетом динамики переходных процессов в регулирующей емкости.

Если уровень воды в регулирующей емкости 5 повышается быстро, что может иметь место при внезапном или аварийном отключении перекачивающей насосной станции 8, сигнал отклонения уровня с выхода 17 блока 14 рассогласования через блок 2.i демпфирования поступит на первый вход сумматора 24 и через дифференциатор 25 на второй вход сумматора 24. Сигнал с выхода сумматора 24 включит трехпозиционный блок 26 нелинейности типа зоны нечувствительности, который через усилитель. 27„ блок 28 отключения всех насосных агрегатов подкачивающей насосной станции и блок

10 управления отключит подкачивающую насосную станцию 7. В результате оперативно предотвращается аварийная ситуация в регулирующей емкости 5, исключаются ее переполнение и разрушение, Для того, чтобы при быстром повышении уровня воды в регулирующей емкости и при работе указанного контура управления сигнал с выхода 17 блока 14 рассогласования не воздействовал через блоки 20, 21, 22 и 11 на агрегаты насосной станции 81 сигнал с выхода усилителя 27 поступает на управляющий вход блока 21 запрета, запирает его и сигнал управления чеpe3 Hei o на блоки 22 и 11 не проходит. Для того, чтобы при медленном повышении уровня через блоки 23-27 не проходил сигнал управления, порог срабатывания трехпозиционного блока

26 нелинейности типа зоны нечувствительности настраивают выше величины сигнала рассогласования при медленном повышении уровня воды в регулирующей емкости 5.

Формирование команды управления и паузы в блоках 19 и 22 осуществляется следующим образом.

При поступлении сигнала рассогласования на первый вход сумматора

29 срабатывает трехпозицибнный блок

30 нелинейности типа зоны нечувствительности, на выходе которого появляется управляющее напряжение, поступающее на блок 11 управления и на вход генератора 32 пилообразного напряжения. Генератор 32 формирует возрастающий сигнал, поступающий на вход сумматора 29..Когда сигналы на обоих входах сумматора сравняются, отключаются трехпозиционный блок 30 нелинейности типа зоны нечувствительности и генератор 32 пилообразного напряжения и включится формирователь

31 паузы. Одним выходом блок 31 паузы эашунтирует вход трехпозиционного блока 30 нелинейности типа зоны нечувствительности.для того, чтобы во время паузы не появился сигнал

1499324!

О управления, а другим выходом зашунтирует выход генератора 32 пилообразного напряжения и приведет к нулю его выходное напряжение. По окончании установленного времени паузы формирователь 31 паузы выключится, его шунтирующее действие прекратится и, если на первом входе сумматора 29 еще имеется сигнал, то описанный цикл управления повторяется.

Демпфер 23 служит для сглаживания волновых колебаний уровня воды.

Дифференциатор 25 служит для формирования сигнала, пропорционального 15 скорости отклонения уровня воды в регулирующей емкости 5. Благодаря действию дифференциатора 25 организуется эффективное, ускоренное формирование управляющего сигнала скорос- 20 ти отклонения уровня на выходе сумматора 24, что обеспечивает повышение оперативности отключения подкачивающей насосной станции 7 и исклю- чает переполнение регулирующей емкости 5.

Трехпозиционный блок 30 нелиней— ности типа зоны нечувствительности, формирователь 31 паузы и генератор

32 пилообразного напряжения могут быть реализованы в известном устройстве по схеме.

Технико-экономический эффект от внедрения устройства заключается в улучшении режима работы насосных 35 станций, повышении оперативности согласования .расходов водоподачи под.качивающей насосной станции с водозабором перекачивающей насосной станции. В результате исключаются недопустимые 40 понижения уровня в регулируемых емкостях и кавитационные режимы насосных агрегатов, уменьшается вероятность переполнения и разрушения регулирующих емкостей и затопления на- 45 сосных станций. Кроме того, повышаются надежность работы каскада, равномерность подачи воды на орошаемую территорию, сокращаются непроизводительные потери воды на сброс. Снижаются строительные затраты, например, благодаря исключению водосбросного тракта из регулирующей емкости, а также уменьшаются эксплуатационные затраты. С учетом этого ежегодный 55 зкономический эффект составляет около 70 тыс.руб,. на каскаде из трех насосных станций с водоподачей 15."м /с. формула изобретения

Устройство для регулирования в; . оподачи для орошения в каскаде насосных станций, включающее установленные в каждом каскаде емкость и насосную станцию с насосными агрегатами для подачи воды в напорные трубопроводы и блоком ее управления, датчик и задатчик уровней в емкости, под— ключенные к блоку рассогласования, разнополярные выходы которого подключены к входам усилителей положительного и отрицательного рассогласований, а также последовательно подклю ченные к положительному выходу блока рассогласования блоки демпфирования и дифференцирования, сумматор, трехпозиционный блок нелинейности и вы- ходной усилитель, причем второй вход сумматора подключен к выходу блока демпфирования, о т л и ч а ю щ e— е с я тем, что, с целью повышения точности водоподачи и сокращения потерь воды, каждый каскад снабжен блоком запрета, подключенным к выходам усилителя положительного рассогласования и выходного усилителя, блоком последовательного отключения насосных агрегатов, включенным между выходом усилителя отрицательного рассогласования и первым входом блока управления насосной станции, блоком последовательного включения насосных агрегатов, включенным между выходом блока запрета и вторым входом блока управления насосной станцией, а также блоком отключения насосной станции предыдущего каскада, подключенным к выходному усилителю, причем каждый из блоков последовательного включения и отключения насосных агрегатов выполнен в виде соответствующих входного сумматора, к второму входу,о орого подключены выходы формирователя паузы и генератора пилообразного напряжения, и подключенного к второму выходу формирователя паузы и выходу входного сумматора трехпоэиционного блока нелинейности, выход которого подключен к входам формирователя паузы, генератора пилообразного напряжения и к блоку управления насосной станцией.

) 499324

1 1

i 1 1i !! !

) I

1 4!

Ф!!! !!

I!!! !! 4

1 I I 1 I

Фт, 1 1 1 Ii iIi

1 1 ! ! I I

Вь!ход В пока радое д4асо%мия 4 д

44ыжод усили ло !д

iu яейни йод е)4идда44444ра 29 6

&оке Щ/

ИРоЮыди 3 а!3 суд4дда444о)4о 29 8

&ока 19 бы)ход суд!4)44п)оро 29 (4.4 Йод &од4о ЗО) б йюке f8

ОЫ)аа &ока „Зона

4)ечцдс444Вительддос444и 30 (44 Йиод &ока 49;"

8хоо)44 &ока8 И 4д М,1 а141хаа 86MepQlnopa

644лообразного напряженая 32

Выход форкиробадддед4)Я июлю g

Вьиод 7 &ока рассоглосодания М

Яфяад усилиФ Рмр ЯО бкадц оытд Блока

Занрета г alod

&ока,РД 5 блоке 22, быходблока денпф. 83

Йиодс уииа/юораЯф и 8ход &око,Зона" нечуасм8ительности 26

Выпады Ьяо а„ьн. 2б и усилителя 27, улро8РЯй2щии Йодблока

Запрета gf.

Праоеь и 8код сункатораР98&оке 22.

Нцхо У су иаело 29 (и екоо валика За

4 блоке 22)

Вьиод. &ока „За ни неюВсп4ительности 39

AJ й/ход &ока 22 ироды &окоЬУн32)

Вцход typo пйлоооразиого налряженоР 32

Вйхад фа лиройтеЛа паулы Зу

1499324

Робо ло аерееащ,Д коеосноб станции 8

Выход рюкю деипфироВония 25.

Выход дифф ренциаторо 25.!

25 !

xf

0!

2S бкл. Ис

Выход блока улро8ление ра нососиай станцией 7

Составитель Г,Параев

Редактор Л.Гратилло ТехрЬд M,Õîäàíè÷ Корректор С.Шекмар

Заказ 4692/46 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101

Ьы ИС

am .Hc! ! ! ! !

I! !!! !!

I! 2o

Выход I у блако рассоелосооания /7

У окод блока делпфирадания 2о

3ыход усилителя 20, сиенальнь!и ka1 блока-заирегхх 21

Выход сулла!!!ора 24; еход блоха „Юона неу8сл,оааииьнося! "

Выход блоха „еоно нечуйл!" 26 бх !с7 и Ee!!od ycunu!!!enя 2У, у!!ро8люои!ид йоб 6по!!а зо!!реию P!!, вхо!ум блока остано6щ 28 и

Блока у ра&ения Ю.

Выход Блока аи!ое!!!а 2t и Ьходблока Ю В блоке 22

Выход блоки 3а Ю блока П