Цифровой регулятор для гидромелиоративных систем

 

Союз Соввтекмк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (бг) Дополнительное к авт. свид-ву Р 761983 (22) Заявлено 2109.79 (21) 2820904/18-24 {$1) М. КП. с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

G 05 В 11/26

Государственный комите г

СССР по делам изобретений и открытий (эЗ1УДН 62-50 (088. 8) Опубликовано 23.013? Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 230182 (72) Авторы изобретения

А.Т. Белоус и А.И Мищенко с..

Туркменский научно-исследовательский инс гидротехники и мелиорации (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫХ

СИСТЕМ

Изобретение относится к технике автоматического регулирования объектов с запаздыванием и может быть использовано для автоматического регулирования уровня воды с помощью электроуправляемых затворов гидротехнических сооружений на гидромелиоративных системах.

I1o основному авт. св. Р 761983 известен цифровой авторегулятор, содержащий датчик уровня верхнего бьефа и последовательно соединенные датчик уровня нижнего бьефа, блок рассогласования, к вычитающим входам которого подключен датчик уровня, реверсивный счетчик и элемент совпадения, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, триггера, первого элеменва ИЛИ и блока управления, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а первый и второй выходы — соответственно к второму входу первого элемента ИЛИ и к разрешающему входу реверсивного счетчика, вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом триггера, третьи входы — с знаковыми выходами блока рассогласования, выход второго элемента И подведен к первому входу исполнительного механизма, входы блока вычисления разности подключены к соответствующим датчикам уровня, а выходы — к вычитающим входам первого сумматора, суммирующие входы которого подключены к соответствующим разрядам первого регистра памяти, а выходы — к первым входам элемента сравнения, вторые входы которого соединены с соответствующими разрядами счетчика, а выход — с счетным входом реверсивного счетчика и через элемент задержки и второй элемент ИЛИ вЂ” с обнуляющим входом счетчика, счетный вход которого подключен к второму входу триггера и к выходу третьего элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выхо-. дом генератора импульсов и третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с входом второго элемента ИЛИ (1).

Недостаток известного регулятора состоит в том, что он имеет ограниченную область применения, так как не обеспечивает безаварийную работу системы автоматического регулирования при случайных возникновениях

ЗО паводков на гидротехнических соору900259 жениях, не оборудованных сбросом, например на сооружениях горных рек.

Цель изобретения — расширение области применения цифрового регулятора.

Указанная цель достигается тем, чтЬ в него введены элемент НЕ, датчик положения затворов, второй регистр памяти, второй сумматор и последовательно соединенные третий сумматор, четвертый элемент И и третий элемент ИЛИ, выход которого подключен к второму входу исполнительного механизма, а втсрой вход — к выходу первого элемента И, четвертый вход которого соединен с выходом третьего сумматора, выходы датчика уровня верхнего бьефа подключены поразрядно к суммирующим входам второго и третьего сумматоров, вычитающие входы которых соединены поразрядно соответственно с выходами второго регистра памяти и выходами датчика положения затворов, причем выход второго сумматора подключен к второму входу четвертого элемента И и через элемент НŠ— к четвертому входу второго элемента H.

На чертеже представлена блок-схема цифрового регулятора для гидромелиоративных систем.

Регулятор содержит генератор импульсов 1, блок управления 2, датчик уровня нижнего бьефа 3, за ътчик уровня 4, блок рас огласов ния 5, реверсивный счетчик 6, элемент совпадения 7„ первый элемент ИЛИ 8, первый элемент И 9, второй элемент И 10, исполнительный механизм 11, триггер

12, первый регистр памяти 13, первый сумматор 14, блок вычисления разности 15,датчик уровня верхнего бьефа 16, блок сравнения 17,счетчик импульсов 18, элемент задержки 19, второй элемент

ИЛИ 20, третий элемент И ?1, датчик положения затворов гидротехнического сооружения 22, второй регистр памяти 23, четвертый элемент И 24, третий элемент ИЛИ 25, элемент HE 26, второй и третий сумматоры 27 и 28.

Цифровой регулятор работает следующим образом.

В отсутствие паводка, т.е. когда уровень верхнего бьефа Н меньше допустимого Н,„, хранимого в форме числа в регистре памяти 23, и высоты поднятия затворов сооружения а 6Н (Н<Н ои ), регулятор работает в режиме регулирования с наличием или отсутствием рассогласования, т.е. могут иметь место все три случая:

h — h>=0, h — Ьз<0; h — Ьз>0, где h уровейь нижнего бьефа, а h — уставка

При этом со знакового вйхода сумматора 27, определяющего знак разности Н-а, на первый вход элемента И 24 и на четвертый вход элемента И 9 поступает сигнал единица, а со знакового выхода сумматора 28, определяющего знак разности H-H o, поступает сигнал нуль параллельно на второй вход элемента И 24 и на вход элемента HE 26, где инвертируется в единицу и поступает на четвертый, добавочный, вход элемента И 10. При наличии рассогласования, в зависимости от его знака, сигнал поступает для отработки величины рассогласования на разные входы исполнительного механизма 11 либо через элементы И 9 и ИЛИ 25, либо непосредственно от элемента И 10.

При дос-ижении или превышении допустимого уровня верхнего бьефа за счет начавшегося паводка (H>H о и

a H}, независимо от состояния регулятора, начнется подъем затворов гидротехнического сооружения для пропуска паводковых вод. При этом на знаковом выходе сумматора 28 сигнал нуль сменится на сигнал едииица, а на знаковом выходе сумматора 27 попрежнему будет сигнал единица и оба этих сигнала поступят на входы элемента И 24, с выхода которого через элемент ИЛИ 25 сигнал единица посту- пит на вход исполнительного механизма 11, осуществляя подъем затворов гидротехнического сооружения, IIocJIe чего уровень воды в нижнем бьефе станет превышать заданное значение

h > h> и на выходе блока рассогласования 5 возникнет сигнал, разрешающий опускание затворов, который поступает на третий вход элемен-а И 10. Но с выхода элемента HE 26 на четвертый, дополнительный вход элемента И 10 поступает сигнал нуль, поэтому на выходе элемента И 10 также будет куль и опускания затворов не произойдет.

Таким образом, в этом случае подьем затворов производится только сигналом с выхода элемента И 24 через элемент ИЛИ 25 и паводковые воды проходят через сооружение.

Подъем затворов сооружения будет осуществляться до тех пор, пока затворы не достигнут высоты, превышающей уровень верхнего бьефа (а > Н) на один уровень квантования. Это обусловлено тем, что при а = Н знак на. выходе сумматора 27 будет сохраняться прежним (он сменится лишь тогда, когда Н станет меньше а). Если уровень паводковых вод будет сохраняться постоянным, то затворы сооружения также перестайут перемещаться, остановившись выше уровня паводковых вод на высоте одного уровня квантования.

Если же уровень паводковых вод вновь начнет нарастать, то затворы сооружения опять начнут подниматься выше до тех пор, пока не станет выполняться а ) Н, при котором на знаковом выходе сумматора 27, определяющего знак разницы Н-а возникнет сигнал нуль, который, приходя на,четвертый, дополнительный вход элемента И 9, 900759

Формула изобретения приведет к появлению сигнала нуль на выходе элемента И 9. Аналогично сигнал единица со знакового выхода сумматора 28, инвертируясь элементом

НЕ 26, поступает как нуль на четвертый вход элемента И 10. В этот момент уровень воды в нижнем бьефе будет превышать заданное значение

h > h, паводковые воды будут пропускаться через сооружение вместе с плывущим мусором до тех пор„ пока паводок не спадет до уровня Н < Н „, .

При выполнении этого условия на знаковом выходе сумматора 28 возникнет нулевой сигнал, что при сохранении в этот момент сигнала нуль на выходе элемента И 9 ведет к появлению на выходе элемента И 10 сигнала единица, приводящего к опусканию затвора гидротехнического сооружения для выполнения условия h = h . При этом в некоторый момент времейи начнет вы- 20 полняться условие Н а и ре улятор начнет работать в режиме ре;улироваиия.

Таким образом, введение в состав цифрового регулятора дополнительных 95 элементов позволяет рисшири:ь область его применения за счет обеспечения безаварийной работы системы автоматического регулирования при =яучайных возникновениях паводков на гидротехнических сооружениях не оборудованных специальным сбросом, например на сооружениях горных рек.

При возникновении условия h = 0 затворы сооружения поднимутся только на высоту а ) Н и поломки че произойдет.

Экономический эффект от применения предлагаемого регулятора можно кодсчитать по ущербу, наносимому

Гидротехническому сооружению, не 4О оборудованному специальным сбросом в период возникновения паводка.

Средняя стоимость гидротехнического сооружения составляет примерно

1 млн. руб. Ущерб от паводка при разрушении сооружения составляет от 200 до 300 тыс руб.„ что позволяет судить об экономическом эффекте от применения предлагаемого регулятора. цифровой регулятор для гидромелиоративных систем по авт,св. 9 761983 заявка 9 2661292 о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области его применения, в него введены элемент НЕ, датчик положения затворов, второй регистр памяти, второй сумматор и последовательно соединенные третий сумматор, четвертый элемент И и третий элемент ИЛИ, выход которого подключен к второму входу исполнительного механизма, а второй вход — к выходу первого элемента И, четвертый вход которого соединен с выходом третьего сумматора, выходы датчика уровня верхнего бьефа подключены поразрядно к суммирующим входам второго и третьего сумматоров, вычитающие входы которых соединены поразрядно соответственно с выходами второго регистра памяти и выходами датчика положения затворов, причем выход второго сумматора подключен к, второму входу четвертого элемента И и через элемент НŠ— к четвертому входу второго элемента.

Источники информации, принятые во вчимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 761983, кл. G 05 В 11/26, 1978.

ВНИИПИ Заказ 12181/65

Тйрахс 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ó;êãîðîä, ул. Проектная,4