Устройство для регулирования уровня воды в канале

 

Изобретение касается автоматизации водораспределения и может быть использовано для регулирования уровня воды в оросительном канале. Цель изобретения - обеспечение защиты участка канала в аварийных ситуациях. Указанная цель достигается введением в устройство дополнительного контура управления, осуществляющего закрытие затвора и прекращение поступления воды на участок канала при резких изменениях уровня воды в канале. 1 ил. е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л1)5 G 05 D 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708856/24 (22) 18.05.89 (46) 07.04.92. 5юл. К. 13 (71) Среднеазиатский государственный и роектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по ирригационному и мелиоративному строител ьству "С редазгипроводхлопок" (72) Р.Ы. Тюменев (53) 62.50 (088.8) (56) Маковский Э.Э„Волчкова В.В. Автоматизация процессов трансформации неравномерного стока воды, — Фрунзе: Илим, 1977, с, 156 — 179.

Маковский Э.Э., Волчкова В,В. Автоматизация процессов пропуска паводков через гидротехнические сооружения. — Фрунзе:

Илим, 1986, с. 45 — 46.

Авторское свидетельство СССР

К. 1366995, кл. G 05 D 9/12, 1984, Изобретение относится к автоматизации водораспределения, в частности к устройствам для регулирования баланса расходов при обычной эксплуатации и прекращения водоподачи на участок канала при возникновении в нем аварийной ситуации, Известен регулятор стабилизации уровня воды нижнего бьефа с защитой от переполнения канала, например АРУ-Г или

АРУ-ГП, включающий затвср прислонного типа с сифоном, датчики уровня верхнего и нижнего бьефа, сообщенные с мембранным клапаном, установленным на затворе.

Известна противопаводковая автоматическая система, включающая водо,, ЯХ,„, 1725196 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА-.

НИЯ УРОВНЯ ВОДЫ В КАНАЛЕ (57) Изобретение касается автоматизации водораспределения и может быть использовано для регулирования уровня воды в оросител ьном канале. Цел ь изобретения— обеспечение защиты участка канала в аварийных ситуациях. Указанная цель достигается введением в устройство дополнительного контура управления, осуществляющего закрытие затвора и прекращение поступления воды на участок канала при резких изменениях уровня воды в канале, 1 ил, измещающий затвор, в полости которого установлен сдвоенный сифон для откачки воды из затвора.

Наиболее близким к изобретению является устройство для регулирования водоподачи в канале с насосными станциями, содержащее датчик и задатчик уровня, блок рассогласования, демпфер, дифференциатор, блок зоны нечувствительности, генератор, блок паузы, блок плавного и ступенчатого регулирования с реверсивным электроприводом, насосные агрегаты, Недостатком этого устройства является невозможность обеспечить защиту канала при аварийной ситуации.

Цель изобретения — обеспечение защиты канала в аварийной ситуации.

1725196

В устройство, включающее установленные в канале верхний и нижний затворы, датчик и задатчик уровня воды, подключенные к входам элемента сравнения, и блок регулирования, выход которого через реверсивный электропривод связан с затвором, дополнительно включены последовательно соединенные блок демпфирования, блок дифференцирования, сумматор, блок выделения модуля сигнала и формирователь зоны нечувствительности, а также ключевой элемент, информационный и управляющий входы которого подключены соответственно к выходу сумматора и сигнальному выходу блока зоны нечувствительности, силовой выход которого связан с входом реверсивного электропривода, выход ключевого элемента связан с входом блока регулирования, выход элемента сравнения подключен к входу блока демпфирования и второму входу сумматора.

На чертеже изображена схема устройства для регулирования уровня воды в канал е, Устройство состоит из датчика 1 уровня воды, установленного на участке 2 канала, ограниченном затворами вышерасположенного 3 и нижерасположенного 4 перегораживающих гидросооружений. Датчик 1 уровня подключен на один из входов элемента 5 сравнения, на другой вход которого подключен задатчик 6 уровня воды. Выход элемента 5 сравнения подключен к одному из входов первого сумматора 7, На другой вход первого сумматора 7 с выхода элемента 5 сравнения последовательно включены блок 8 демпфирования с передаточной функцией

KlALMM

Тл P + 1 и блок 9 дифференцирования с передаточной функцией

К„Т„P

Т P+1 где Кдм — коэффициент усиления блока демпфирования;

Тдм — постоянная времени блока демпфирования;

Кл — коэффициент усиления блока дифференцирования;

T — постоянная времени блока дифференцирования;

Р— оператор дифференцирования.

Выход сумматора 7 подключен к информационному входу ключевого элемента 10, выход последнего подключен к входу блока

11 регулирования, имеющего зону нечувствительности я. Выход блока 11 регулирования через реверсивный электропривод

12 связан с затвором 3 вышерасположен5 ного перегораживающего гидросооружения.

На выход сумматора 7 последовательно подключены блок 13 выделения модуля сигнала изменения уровня воды и формирователь 14 зоны нечувствительности, 10 имеющий величину зоны нечувствительности Е, причем Е» я.

Один выход формирователя 14 зоны нечувствительности подключен к управляющему входу ключевого элемента 10, а другой

15 его выход — к электроприводу 12 затвора 3, Аналогичным устройством регулирования оборудован вышерасположенный участок канала с датчиком 15 уровня, На схеме обозначено место 16 возможного прорыва

20 дамбы канала.

Устройство имеет два режима работы в зависимости от величины суммы сигнала отклонения и скорости его изменения на выходе сумматора 7; если величина суммы

25 сигналов больше e,но меньше Е, то ключевой элемент 10 не переключается и устройство работает через блок регулирования в режиме стабилизации заданного уровня в створе датчика 1 (нормальный режим ра30 боты); если величина суммы сигналов превышает Е, то ключевой элемент 10 переключается и устройство работает в аварийном режиме.

В нормальном режиме устройство рабо35 тает следующим образом.

К элементу 5 сравнения поступают сигналы датчика 1 уровня воды и задатчика 6, С выхода элемента 5 сравнения сигнал рассогласования поступает на один из входов

40 сумматора 7 и через блоки демпфирования

8 и дифференцирования 9 на другой вход сумматора 7. Блоки 8 и 9 из сигнала рассогласования формируют сглаженный сигнал скорости отклонения уровня воды от задан45 ной задатчиком 6 величины.

B нормальном режиме работы участка 2 канала сумма сигналов рассогласования и скорости отклонения с выхода первого сумматора 7 через открытый ключевой эле50 мент 10 поступает на вход блока 11 регулирования, Если сумма укаэанных сигналов превышает величину зоны нечувствительности е блока 11 регулирования, на выходе последнего появляется управляющий

55 сигнал, который воздействует на электропривод 12, перемещает затвор 3 в направлении уменьшения рассогласования.

Направление перемещения затвора 3 зависит от знака суммы сигналов на выходе

1725196

55 сумматора 7, т.е. от направления изменения уровня в створе датчика 1: при понижении уровня затвор 3 открывается, при повышении уровня закрывается.

Аварийный режим работы участка 2 канала характеризуется быстрым и значительным изменением наполнения участка 2 канала, Один из случаев аварийного режима возникает при прорыве, например, в створе 16 дамбы участка 2 канала, тогда происходит быстрое и значительное понижение уровня воды в участке 2 канала. При этом для уменьшения отрицательных последствий аварийной ситуации необходимо с помощью данного устройства регулирования закрыть затвор 3 в начале участка 2 канала и прекратить поступление воды на участок 2. Как следствие в участке канала перед затвором 3 уровень повысится и через датчик 15 начнет действовать аналогичное устройство регулирования вышерасположенного участка канала.

Другой случай аварийного режима в участке 2 канала возникает, например, при значительном или полном закрытии затвора

4 в конце участка 2, вследствие чего участок

2 начинает переполняться, При этом для защиты от переполнения необходим с помощью данного устройства закрыть затвор

3 в начале участка 2 и прекратить поступление воды на участок 2. В результате на участке канала перед затвором 3 уровень повысится и через датчик 15 начнет действовать аналогичное устройство вышерасположенного участка канала.

При повышении уровня в створе датчика 1 на выходе сумматора 7 образуется сигнал положительной полярности, При понижении уровня — сигнал отрицательной полярности. С выхода сумматора 7 сигнал положительной или отрицательной полярности поступает на блок 13 выделения модуля сигнала изменения уровня воды. В обоих случаях изменения уровня воды входной сигнал преобразуется блоком 13 в сигнал положительной полярности на выходе блока 13, в соответствии с которым затвор 3 закрывается. Этот сигнал подается на вход формирователя 14 зоны нечувствительности.

Величина зоны нечувствительности Е блока

14 установлена существенно больше величины зоны нечувствительности я блока 11 регулирования: Е» E. Этим достигается управляющее действие блока 14 только при аварийном режиме, т.е. когда сумма величины и скорости изменения уровня воды в

5 створе датчика 1 и на выходе сумматора 7 достигает большой величины Е» е, что характерно для аварийных режимов. С одного выхода формирователя 14 сигнал подается на управляющий вход ключевого

10 элемента 10, в результате чего действие блока 11 регулирования прекращается. С другого выхода формирователя 14 сигнал управления подается на электропривод 12 затвора 3. При аварийном режиме знак

15 этого сигнала соответствует направлению движения затвора 3 на закрытие, Затвор 3 закрывается, прекращая поступление воды на участок 2 канала. В результате этого возникшая аварийная ситуация на участке 2

20 приостанавливается. Вследствие этого начинает наполняться участок канала, расположенный выше затвора 3, что приводит в действие аналогичное устройство регулирования с датчиком 15.

Формула изобретения

Устройство для регулирования уровня воды в канале, содержащее установленные в канале верхний и нижний затворы, датчик

30 и задатчик уровня воды, подключенные к входам элемента сравнения, и блок регулирования, выход которого через реверсивный электропривод связан с верхним затвором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

35 целью обеспечения защиты канала в аварийной ситуации, оно дополнительно содержит последовательно соединенные блок демпфирования, блок дифференцирования, сумматор, блок выделения модуля сигнала и

40 формирователь зоны нечувствительности, а также ключевой элемент, управляющий и информационный входы которого подключены соответственно к выходу сумматора и сигнальному выходу формирователя зо45 ны нечувствительности, силовой выход которого связан с входом реверсивного электропривода, при этом выход ключевого элемента связан с входом блока регулирования, а выход элемента сравнения

50 подключен к входу блока демпфирования и второму входу сумматора.

1725196

Г !

1 н | а - Д 12 б

l5

Составитель H. Брискина

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М. Максимищинец

Заказ 1176 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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