Система регулирования расходов и уровней воды в канале
Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к системам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды в каналах. Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности функционирования системы путем уменьшения числа срабатываний насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в каждом участке канала. Для этого в каждом участке канала дополнительно с насосными станциями 10 подкачки с расходомерами 11 введены второй сумматор 12. подключенный выходом к второму входу блока 3 сравнения.4 ил.
СОЮЗ СОВЕ ГСкИХ
COIjVIARVICTVI×ÅÑÊÈÕ
РЕСПУБЛИК (я)5 G05 D 9/12
ГОСУДАРСТВЕ HI |Ъ|й К КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР у
t j
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
| =1
| =1 (21) 4816497/24 (22) 20.04.90 (46) 15.04.92. Бюл. М 14 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение по гидротехнике и мелиорации земель в УССР и МССР (72) П, И, Коваленко, Е. М. Мацелюк (SU), . ауль Ривас Перес (CU), B. H. Лебедев и В.
Ф. Дмитриев (SU) (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 817135. кл. Е 02 В 13/02, 1981.
Авторское свидетельство СССР
ГФ 1495756, кл. G 05 D 9/12, 1987.
Изобретение относится к автоматическому регулированию. а именно к системам автоматического водорегулир(вания расходов и уровней воды в каналах.
Цель изобретения — расширение области применения и повышение надежности функционирования системы путем уменьшения числа срабатываний насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в каждом участке канала.
На фиг. 1 приведена структурная схема системы; на фиг. 2 — функциональные схемы блока управления и пороговых блоков; на фиг. 3 — функциональная схема пороговых элементов; на фиг. 4 — диаграммы, поясняющие ра|.ту системы.
Система регулирования расходов и уровней воды в канале на каждом участке канала содержит насосную станцию 1 пере.. Ж 1727116 А1 (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 в каналах. Цель изобретения — расширение области применения и повышение надежности функционирования системы путем уменьшения числа срабатываний насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в каждом участке канала. Для этого в каждом участке канала дополнительно с насосными станциями 10 подкачки с расходомерами 11 введены второй сумматор 12. подключенный выходом к второму входу блока 3 сравнения. 4 ил. качки, рэсходомер 2, блок 3 сравнения, сумматор 4, датчики 5, 6 уровня, пороговые блоки 7, 8, блок 9 управления. насосные станции 10 подкачки, расходомеры 11 и сумматор 12, насосные агрегаты 13, пороговые элементы 14, 15, определитель 16 очередности включения, определитель 17 очередности выключения, элементы ИЛИ 18.
В исходном состоянии расходы, подаваемые насосными станциями 1 перекачки на участки канала и разбираемые насосными станциями 101, 102, .... 10m подкачки, сбалансированы и при этом выполняется равенство
Q(t) =Й QHcl(t) — Й Й цц(с)—
| =1. i=)=1 л
Офi (t) — g Q, () .
1727116 где О() — суммарный расход, подаваемый в канал;
Онс((с) — расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки I-ro участка;
Оф((t) — потери воды на фильтрацию на
1-м участке канала;
Q A — количество участков канала; m — количество насосных станций 10J подкачки I-го участка канала; q)I — расход I-й насосной станции 10j подкачки l-го участка канала. При выполнении равенства (1) уровни воды в начале и конце каждого участка канала поддерживаются постоянными. На выходе второго сумматора 12 I-го участка канала имее-.ся суммарный сигнал Ф((t), который определяется соотношением Ф ()g рц(с), (2) J =1 то есть, второй сумматор 12 1-го участка канала суммирует выходные сигналы расходомеров 11, 112, ..Ä 11m указанного участка, которые являются пропорциональными расходами, отбираемыми насосными станциями 101, 102, ..., 10m подкачки рассматриваемого участка канала. На выходе расходомера 2 i-ro участка канала имеется сигнал р (t), пропорциональный расходу, подаваемому насосной станцией 1 перекачки у азанного участка. Расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки i-ro участка канала. определяется соотношением p (t)=Q Hd (r)= g О ц (с). / =1 где Q(I — производительность j-го насосного агрегата насосной станции 1 перекачки I-ro участка; r — количество одновременно работающих насосных агрегатов. На выходе блока 3 сравнения 1-ro участка канала имеется сигнал рассогласования G(t), определяющий разницу между расходом, подаваемым насосной станцией 1 перекачки, и насосными станциями 101, 10г, ..., 10m подкачки рассматриваемого участка канала. То есть: а (t)- p (t)-Ф((t). (4) Если расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки, и расход, отбираемый насосными станциями 10 . 102, ..., 10д) 1-го участка, одинаковы, то есть p (t)= Ф)(т), то сигнал рассогласования e(t) равен нулю и при этом блок 9 управления рассматриваемого участка не изменяет количество вклю5 10 I5 ченных насосных агрегатов 131, 132, ..., 13 насосной станций 1 перекачки I-ro участка. При изменении расхода насосных станций 10 t, 1®, ..., 10m подкачки любого участка канала, например второго участка, на величину qz(t). с выхода блока 3 сравнения этого участка снимается сигнал ошибки(рассогласования) E2(t), пропорциональный разности между подаваемым и отбираемым на участке расходом. Сигнал (t) поступает на первый вход первого сумматора 4 этого участка, где суммируется с сигналом ошибки всех вышераслоложенных участков канала. При этом на выходе второго сумматора 4 имееется сигнал, определяемый соотношением Выходной сигнал Щ) одновременно поступает на вход второго порогового блока 8 второго участка канала и на второй вход первого сумматора 4 нижерасположенного 25 участка канала (первого участка). Если сигнал @(t) на выходе первого сумматора 4 имеет положительный знак. то что означает, что расход. подаваемый насосными станциями 1 перекачки больше суммарного расхо30 да, отбираемого насосными станциями 10, 1С ...., 10m подкачки, то есть p(t)©2(с), и наоборот, если сигнал Д(т) имеет отрицательный знак, то расход, отбираемый насосными станциями 101, 102, ..., 10д) подкачки. 35 больше расхода, подаваемого насосными станциями 1 перекачки, то есть p(t) )z(t). Суммарный сигнал c(t) одновременно поступает на вход пороговых элементов.15t. 15 второго nopn oeoro блока 8. Если сигнал 0 pz(t) имеет отрицательный знак и его значение превышает пороговое знач ение, равное 707(, расхода дополнительных насосных агрегатов 13) насссной станции 1 перекачки, 45 то есть, если расход забираемый насосными станциями 10, 102 ° ..., 10()) подкачки больше расхода, подаваемого насосной станцией 1 перекачки на величину 70 расхода дополнительных насосных агрегатов 13h. то сра50 батывает пороговый элемент 15t и через элемент ИЛИ 181 блока 9 управления включается определить 16 очередности включения. При этом алкючается в работу первое реле 19 времени. Реле 19 времени с задержкой, необходимой для подтверждения за55 данного значения разбаланса, при котором необходимо в" )ючение дополнительных,насосных агрегатов, выдает команду на гервый формирователь 20 импульсов. Формирователь 20 импульсов формирует 1727116 один прямоугольный импульс, который поступает на вход первого распределителя 21 импульсов. Распределитель 21 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 131 насосной станции 1 перекачки включен, выходной импульс формирователя 20 импуль.ов поступает на вход С второго триггера распределителя 21 импульсов. При этом на втором выходе Qz распределителя 21 появится импульс, который поступает на вход бло з 22 включения через ключ 232, что обеспечивает срабатывание реле 242, замыкание его контакта и включение насосного агрегата 13z. Это обеспечивает ступенчатое изменение на величину расхода агрегата 13; расход. подаваемый на второй участок канала. Если после включения дополнительного насосного агрегата 132 выходной суммарный сигнал f6(t) первого сумматора не изменил его знак и превышает пороговое значение порогового элемента 15). то процесс повторяется и при этом включается до пслнительный насосный агрегат 13з и т.д. Дополнительные агрегаты насосной станции 1 перекачки второго участка канала будут включены, пока не заполнятся резервные объемы этого участка и всех вышерасположенных участкоа. Если сигнал /3 (т) имеет положительный знак и его значение превышает noporoeoe значение, равное 70% расхода дополнительных насосных а. регатов 13J, то есть, если расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки больше расхода, забираемого насосными станциями 101, 102, ..., 10 подкачки, то срабатывает второй пороговый элемент 15z второго порогового блока 8 и при этом через элемент ИЛИ 182 блока 9 управления включается определитель 17 очередности выключения. Второе реле 25 времени с задержкой, необходимой для подтверждения заданного значения разбаланса, выдает команду на второй формирователь 26 импульсов. Второй формирователь 26 импульсов формирует один прямоугольный импульс, который поступает на вход второго распределителя 27 импульсов. Прямоугольный импульс формирователя 26 MMll,: -,üñoâ поступает на вход С первого триггера распределителя 27 импульсов. При этом на пер вом вь ходе распределителя 27 появится импульс, который поступает на вход блока выключения 28 через ключ 291 и обеспечит 55 срабатывание реле 301, размыкание его контакта и отключение насосного агрегата 131. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегата 131 расход, подаваемый на второй участок канала. Если после выключения дополнительного насосного агрегата 131 выходной суммарный сигнал первого сумматора 4 не изменил знак и превышает пороговое значение порогового элемента 15z, то процесс повторяется и при этом выключается дополнительный насосный агрегат 132 и т.д. Настройка пороговых элементов 15, 15z второго порогового блока 8 обеспечивается, исходя из требований уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов 13) эа счет максимального использования резервных обьемов в канале. Это увеличивает надежность функционирования насосных станций 1 перекачки и существенно сокращает расход электроэнергии. Если в результате включения или отключения дополнительных насосных агрегатов 13J насоcíîé станции 1 перекачки уровень воды в конце и/или начале участка канала остигает максимально или минимально допустимых значений. то срабатывает первый пороговый блок 7. Пороговый элемент 14 первого порогового блока 7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или в конце участка канала достигает минимально допустимого значения. При этом на его выходе появится сигнал, который через элемент ИЛИ 18 блока 9 управления включает определитель 16 очередности включения и, соответственно, включаются в работу дополнительные насосные агрегаты 13j насосной станции 1 перекач,".и. Это не допускает опорожнения участка канала. Пороговый элемент 142 порогового блока 7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или в конце участка канала достигает максимально допустимого значения. При этом на его выходе появится сигнал, который через элемент ИЛИ 18z блока 9 управления включает определитель 17 очередности выключения и, соответственно, выключаются дополнительные насосные агрегаты 13J насосной станции 1 перекачки, что не допускает непроизводительные технологические сбросы оросительной воды и излишние расходы электроэнергии. Пороговые элементы содержат операционные усилители 31 . 312, элемент ИЛИ 32, Суммарный сигнал Щ в первом сумматоре 4 первого участка канала суммируется с сигналом рассогласования О(т) этого участка канала. Таким образом, на выходе первого сумматора 4 первого участка канала <727116 имеется сигнал P(t), пропорциональный суммарному рассогласованию по всему каналу. При этом блок 9 управления первого участка канала формирует сигнал управления с учетом суммарного сигнала рассогласования (ошибки) всех вышерасположенных участков канала. Это приводит к резкому уменьшению числа срабатываний насосных агрегатов и увеличению надежности функц«онирования насосных станций 1 перекачки. Работа системы на всех участках канала происходит аналогично. Таким образом, система позволяет управлять водораспределечием в открытых каналах, подача воды в которые осуществляется каскадом насосных танций 1 перекачки и отбирается насосными станциями 101, 10z, ..., 10 подкачки. Г овышение надежнос|и работы насоеных станций перекачки достигается эа счет того, что насосные агрегаты насосной станци каждого участка канала работают, пока не заполнятся резервные объемы данного и всех вышерасположенных; частков канала. Это приводит к резкому уменьшению числа срабатываний насосных агрегатов, что позволяет создавать безаварийные условия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воры на сброс и получить требуемую для орошения точность водоподачи. Формула изобретения Система регулирования расходов и уровней воды в канале, содержащая в каждом участке канала первый и второй датчики 5 уровня, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам первого порогового блока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с llBpвым и вторым входами блока управления, 10 подключенного третьим и четвертым входами соответственно к пер зому и второму выходам второго порогового блока, а выходом — к входу управления насосной станции перекачки с установленным на выходном тру15 бопроводе расходомером, подключенным выходом к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора. подключенного выходом к входу второго порогового блока, а 20 вторым входом — к выходу первого сумматора вышерасположенного участка, о т л и ч аю щ а я с я тем. что, целью расширения области применения и повышения надежности функционирования системы путем 25 уменьшения числа срабатываний насосных агрегатов за сче максимального использования резервных объемов в каждом участке канала, введены второй сумматор, группа расходомеров и группа насо ных станций 30 подкачки с установленными на cOOTBBTGTBóющих выходных трубопроводах расходомерами, выходы которых соединены с соответствующими входами второго сумматора,подключенного выходом к второму вхоЭ5 ду блока сравнения. 1727116 1727116 1(1Ф Составитель ВЛрямицын Редактор Н.Каменская Техред М,Моргентал Корректор Т.Малец Заказ 1279 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
