Система регулирования расходов на каналах с перегораживающими сооружениями

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИ

ИЗОБ

К АВТОР<КО (53)М. Кл.

G 05 D 7/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Ю) ÀK 621-225 (088. 8) (72) Автор изобретения

А, И. Михайленко

Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации мелиоративных систем

{71) Заявитель (54) CHCTEMA PE1 HPOBAHHII PACE 08 HA KAHAJIAX

С ПЕРЕГОРАЖИВАЮЩИМИ СООРУЖЕНИЯМИ (61) Дополнительн (22) Заявлено 17,05 с присоединением (23) Приоритет

Опубликовано

Дата опублико

Изобретение относится к автоматизации водораспределения в ирригации.

Известна система регулирования водораспределения на открытых каналах с перегораживающими сооружениями, оснащенными регуляторами уровнейт .управляемыми от датчиков уровня воды верхнего и нижнего бьефов сооружения, имекщих блоки задания и сравнения. Потребители размещены вдоль канала или в конце участков и снабжены датчиками расходов f1).

Наиболее близкой по технической 15 сущности к предлагаемой системе является система, содержащая последовательно соединенные звенья, каждое из которых состоит из блока управления и регулятора, вход которого сое- 2О динен через элемент сравнения с блоком задания и блоком вычислений, а выход через привод — с затвором, связанным с датчиком положения, соединенным с одним из входов блока вы- 25 числений, второй и третий входы которого соединены с датчиками уровня верхнего и нижнего бьефов и первым и вторым входами блока управления, а выходы — с соответствующими входа- 3Q ми блока задания последующего и предыдущего управляющих звеньев (2).

Недостаток известного устройства — наличие больших резервных объемов воды в участках, необходимых для обеспечения поТребителей на время переходного процесса, — усложняет систему и снижает ее быстродейств ие.

Цель изобретения упрощение системы и повышение ее быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что блок управления каждого управляющего звена содержит блок переключений с двумя группами контактов, реле с нормально замкнутым и нормально,разомкнутым контактами, инверторы, элемент И, блок умножения и сумматор, причем выход сумматора соединен со входом блока задания регулятора через последовательно включенные первый инвертор и первую группу контактов и через последовательно включенные блок умножения и вторую группу контактов блока переключений, а с входами блока задания регуляторов последующих управляющих звеньев — через нормально замкнутые контакты реле и через блок умножения

723525 и первую группу контактов и через первый инвертор и вторую группу контактов блока переключений, выход сум« матора соединен с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходом датчика уровня верхнего бьефа непосредственно и через второй инвертор, а выходы соединены с управляющим . входом блока переключений, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом датчика уровня нижнего бьефа, а выход — с управляющим входом реле.

На фиг. 1 схематически представ-. лена описываемая система; на фиг. 2 блок-схема устройства управления.

Система включает затворы 1, 1, 1 перегораживающих сооружений с при. водами 2, 2, 2, регуляторы 3,, 3,, 1 1

3, датчики уровня воды нерхнего бьефа 4, 4, 4з, нижнего бьефа 5, 5z, 5> с блоками заданий и сравнений, датчики б, б, 6 положения эатворон, блоки 7, 7, 7 вычисления, блоки 8, 8 управления и датчик и 9, 9 расхода потреб ителей, блоки 101, 10, 10 ., задания, элементы 11 11, 11 сравнения, сумматор 12, блок 13 умножения, инвертор

14, элементы И 15, 16, 17, инвертор

18,. реле 19, имеющее нормально разомкнутые 20 и нормально замкнутые 21 контакты, элементы 15 и 16 соединены с соответствующими цепями реле 22, включающего либо первую (23, 24),либо вторуго (25, 26) группы контактов. Реле

22 и группы контактов составляют блок переключений. Выход инвертора 14 соединен через контакты 24 первой группы реле 22 непосредственно с блоком

10 задания регулятора в концерассматриваемого 1-го участка и через нор- 40 мально открытые контакты 20 реле 19 с одним из входов сумматора 12, а через контакты 26 второй группы репе 22 и нормально закрытые контакты 21 реле

19 с блоками задания 10; 10;. и 4 вышележащих регуляторов 3i + 1;

3< 2 участков, к которым подключены через контакты 23 первой группы реле

22 и выход блока 13. Кроме того, выход блока 13 через контакты.25 второй группы реле 22 соединен с блоком задания 10 регулятора 31н конце рассматриваемогоо i-ro участка.

Работа системы заключается в следук щем.

:При изменении расхода потребителя, например увеличения на ь, первого участка с датчика 9 появляется сигнал возмущения, который поступает на вход сумматора 12 блока 8 . При этом отклонение уровня воды (понижение) в 40 створе датчика 4» вызывает появление сигнала с блока сравнения датчика 4 противоположного по знаку сигналу возмущения, что вызывает срабатывание через иннертор 13 и элемент 15 реле

22, которое замыкает свои контакты первой группы 23 и 24 и приводит к подаче на блоки 10, 10з всех аналогичных сигналов вышележащих участкон, например удвоенного сигнала возмущения с выхода сумматора 12 по цепи

12-13-23-21-10, а на блок 101 в инвертированного сигнала . возмущения л Q по цепи 12-14-24-10, Поданные сигналы на блоки задания 10 и 101 изменяют величины задания регуляторов 3 и 3 что приводит к подаче в начале участка расхода, например, ув елич е н ного на двойную величину возмущения, а в нижележащий участок — расхода, уменьшен ного на величину возмущения. Это приводит к выравниванию уровня воды в створе датчика 4 и отключению блока управления 8 .

Срабатывание регуляторов 3>, 3 и других, включая головной, пройсходит за счет изменения их величины задания блоками 10, 10 и т.д. 3а счет этого открываются затворы перегораживающих сооружений 1>, 1> и т.д., что приводит к появлению сигналов ошибки с блоков датчиков 4> и 5, 4 ь и 5 и т.д., на которые, однако, не реагируют блоки управления 8>, 8> и т.д. Это происходит из-за отсутствия сигналов возмущения с с датчикон 9, 9 и т.д. Если в этот момент времени появляются сигналы и с этих датчиков, то на блоки задержки вышележащих регуляторов подаются аналогичные рассматриваемым выше сигналы и величины заданий изменяются с учетом знака возмущения. Подача дополнительного. расхода но все вышележащие и рассматриваемый участки канала приводит к ускоренной отработке возмущения

Через определенное время н створе датчика 4 изменяется (увеличивается) уровень воды, что приводит к срабатыванию через элемент 16 реле 22 в обратном направлении. Через контакты 25 и 26 второй группы реле 22 замыкает цепи изменения величин задания блоков 10<, 10 всех вышележащих. При этом блок 10 изменяет свою величину задания на двойную величину возмущения, что приводит к подаче н нижележащем участке расхода, увеличенного на величину возмущения по сравнению с тем, который был в участке до нанесения возмущения. 3а счет этого в створе датчика 4 уровень воды выравнивается и снова отключается блок 8 . Величина задания блока

10 и всех вышележащих уменьшается на величину возмущения по цепи 12-1426-21-10 . Таким образом, в вышележащих и рассматриваемом участке устанавливается расход, увеличенный только на величину возмущения, а в нижележащий участок подается расход, увеличенный на двойную величину возмущения, относительно предыдущего, 723525 что обеспечивает компенсацию недостающего расхода.

Подача увеличенного расхода в нижележащий участок приводит к тому, что уровень воды в створе датчика 4 изменяется (снова понижается), что вызывает новое срабатывание реле 22 через инвертор 18 и элемент 15, а также реле 19 через элемент 17, так как знаки выходных сигналов с блока задания датчика 5 и сумматора 12 в этом случае совпадают. /Реле 22 замыкает свои контакты 23 и 24 первой группы и создает цепь на изменение величины задания блока 10, уменьшая расход в нижележащий участок на величину возмущения, что обеспечивает подачу в него расхода, который был в нем до нанесения возмущения в рассматриваемом участке. Одновременно этот же сигнал подается через контакт 20 на вход сумматора 12 и устанавливает его в нулевое состояние.

Передачи сигнала на изменение задания блока 10 и других вышележащих при этом не происходит потому, что по всему .каналу устанавливается баланс расходов с учетом нанесенного возмущения, и блок управления рассматриваемого участка отключен и готов к приему нового возмущения. На этом перестройка системы закончена.

Подача дополнительного расхода в вышележащие и рассматриваемый участки канала резко уменьшает его время прохождения, а следовательно, и величину резервных объемов воды в канале. Изменение расхода в нижележащий участок позволяет свести до минимума время отработки возмущения в рассматриваемом участке, а подача затем двойного дополнительного расхода ему обеспечивает постоянство объема воды в нем и не влияет на качество регулирования системы. Управление перестройкой режимов работы системы по сигналам с датчиков уров- ня воды позволяет снизить требование к точности измерения расходов и времени прохождения по участку, так как сам объект управляет своей перестройкой., Таким образом, система. позволяет существенно уменьшить резервные объемы в участках канала за счет увеличения быстродействия отработки возмущения и уменьшения времени добе- льгания дополнительного расхода по каналу.

Формула изобретения

Система регулирования расходов на каналах с перегораживающими сооружениями, содержащая последовательно сое диненные управляющие звенья, кажцое

5 из которых состоит из РегулятоРа, вход которого соединен через элемент сравнения с блоком задания и блоком вычислений, а выход через привод — с затвором, связанным с датчиком положения, соединенным с одним из входов блока вычислений, второй и третий входы которого соединены с датчиками верхнего и нижнего бьефа и первым и вторым входами блока управления, третий вход соединен с датчиком расхода потребителя, а выходы— с соответствующими входами блока задания последующего и предыдущего управляющих звеньев, о т л И ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения и увеличения быстродействия системы, блок управления каждого управляющего звена содержит блок переключений с двумя группами контактов, реле с нормально замкнутым и нормально разомкнутым контактами, инверторы, элементы И, блок умножения и сумматор, причем выход сумматора соединен со входом блока задания регулятора через последовательно включенные первый инвертор и первую группу контактов и через последовательно включенные блок умножения и вторую группу контактов блока переключений, а с входами блока задания регулятора последующих управляющих звеньев — через нормально .замкнутые контакты реле и через блок умножения и первую группу контактов и через первый инвертор и вторую группу контактов блока переключений, выход сумматора соединен с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходом датчика верхнего бьефа непосредственно и через второй инвертор, а выходы соединены с управляющим

45 входом блока переключений, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом датчика уровня нижнего бьефа, а выход — с управляющим входом реле.

Источники информации, щ принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 362895, кл. G 05 В 21/00, 1973.

2. Кларк Дж. Буд. Автоматическое .управление каналами. Материалы 8-го международного конгресса по ирригации и дренажу.,, Варна, 1972.