Устройство для регулирования уровня воды в ирригационном канале

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ую G 05 0 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3284206/18-24 (22) 29.04.81 (46) 30.03.83. Бюл. И 12 ! (53) 62-50 (088.8) (72) P.Ì.Òþìåíåâ и В.А.Рожнов (71) Среднеазиатский ордена Трудо вого Красного Знамени государственный проектно-изыскательский и науч-, но-исследовательский институт по ирригационному и мелиоративному строительству "Средазгипроводхлопок" им. А.А.Саркисова (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 300592, кл. E 02 В 13/02, 1969

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 362895, кл. E 02 B 13/02 1970 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА" НИЯ УРОВНЯ ВОДЫ В ИРРИГАЦИОННОМ КАНАЛЕ, содержащее затвор водовыпуска, затворы подпорных сооружений,. разделяющие канал на участки и связанные с приводами, последовательно соединенные задатчик и блок рассогласования, основной датчик уровня воды, расположенный в конце участка канала, а также регулятор, выходом

„„Я0„„1008709, 4 подключенный к приводу затвора вышерасположенного подпорного сооружения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повйшения точности устройства, оно содержит допдлнительные датчики уровня воды, расположенные вдоль всего участка канала на равном. расстоянии друr от друга, инвертор, последовательно соединенные блоки демпфирования и дифференцирования и последовательно соединенные блоки, демпфирования и дифференцирования .и последовательно соединенные блок ключевых элементов, сумматор и не-. линейный элемент типа "зона нечувствительности", причем выход основного датчика уровня воды через инвер- В тор подключен к второму входу блока ур рассогласования, выходом связанного . %У с вторым входом сумматора, выход не

:линейного элемента типа."зона нечувствительности" подключен к входу регулятора, выходы дополнительных датчиков уровня вода соединены с входами соответствующих блйков демпфирования, а выходы блоков дифферен- ; © цирования подключены к соответствую-. G© щим входам блока ключевых элементов. 3

CO

<Ф

1 10087

Изобретение относится к водохозяй-ственному строительству и может быть использовано для автоматизации управления режимами работы каналов оросительных систем. 5

Известно устройство для распределения жидкости в оросительном канале, включающее последовательно расположенные в канале затворы и датчики уровней, установленные меж- 16 ду затворами в непосредственной бли" зости от них и посредством тяг соединенные с сельсинами, управляющими рычагом, воздействующим через усилитель на сервомотор механизма управ- 15 ления верхнего по течению затво-, ра 111.

Известна система регулирования уровня воды в оросительном канале, включающая затворы водовыпусков, 26 затворы подпорных сооружений с приводами с авторегулятор, соединенный с датчиками уровня воды и приводом затвора управляемого подпорного сооружения. К входу авторегулятора 25 подключены датчики положения затворов подпорных сооружений. и затворов водовыпусков Г2 ).

Однако в известном устройстве не достаточная динамическая точность, ЗО

1что ухудшает качество водоподачи потребителям, приводит к разрушению дамб каналов, остановке дождевальных установок, непроизводительным сбросам воды.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее затвор водовыпуска, затворы подпорных сооружений, разделяющие канал на участки и связанные с приводами, последовательно соединенные задатчик и блок рассогласования, основной датчик уровня воды, расположенный в конце участка канала, а также регулятор, выходом подключенный к приводу затвора вышерасположенного подпорного сооружения, дополнительно содержит датчики уровня воды, расположенные вдоль всего участка канала на равном расстоянии друг от друга, инвер-, тор, последовательно соединенные блоки демпфирования и дифференцирования, блок ключевых элементов, сумматор и нелинеиныи элемент типа "зои

55 на нечувствительности", причем выход основного датчика уровня воды через инвертор подключен к второму

09 2 входу блока рассогласования, выходом связанного с вторым .входом сумматора, выход нелинейного эле- . мента типа "зона нечувствительности" подключен к входу регулятора, выходы дополнительных датчиков уровня воды соединены с входами соответствующих блоков демпфирования, а выходы блоков дифференцирования подключены к соответствующим входам блока ключевых элементов.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит канал 1 с затворами 2 и 3 соответственно вьпаерасположенного и нижерасположенного подпорных сооружений, разделяющих канал на участки с расстояниями S и образующих типовой регулируемый участок 4 канала, нижерасположенный участок канала 5, затвор 6 водовыпуска. Затворы 2 и 3 подпорных сооружений соединены через реверсивные приводы 7 с выходами регуляторов 8.

Регулятор 8 может быть выполнен, например, с передаточной функцией пропорционального закона регулирования Q(p)=K, изодромного закона регулирования

Т Р+ 1

w »= — т„р где К - коэффициент пропорциональности

T„- постоянная времени изодрома;

P - оператор дифференцирования и других законов регулирования.

К входу регулятора 8 через нелинейный элемент типа "зона нечувствительности" 9 и суматор 10 подключен блок ll рассогласования. Нелинейный элемент типа "зона нечувствительности" 9 имеет возможность настройки величины нечувствительности Я; устройства в некотором диапазоне сигналов изменения уровня (например

+ 0-103 ).

К одному входу блока 11 рассогласования подключен задатчик 12, к второму через инвертор 13 и блок 14 демпфирования (с передаточной функ1 ф Р 1= цией дщРi T р,ь 1 ocHoBHQN

*М датчик 15 уровня воды, расположенный в конце участка канала. Описанная часть устройства за исключением сумматора 10 образует основной контур автоматического регулирования.

3 100870

Располо7(<енные вдоль всего участ-,. ка канала на равном расстоянии один от другого дополнительные датчики

16-19 уровней воды (количество ко- . торых определяется параметрами .каналов и систем регулирования ) через соответствующие блоки 20-23 демпфирования (с передаточной функцией к

% (Р)= +и ) блоки 2К-27 лиф- щ дм Т Р+ ференцирования с передаточной функк т р цией ;щ r )= * ), блок 28 ключевйх

Р<р Т p+

А... 3$ элементов подключены к входам сумматора 10, где Тд и — постоянная времени блока демпфирования; Кд - дина-. мический коэффициент передачи блока дифференцирования; Тд- постоянная времени блока дифференцирования;

P = - оператор дифференцирования.

Инвертор 13 изменяет знак сигнала датчика 15 по отношению к знакам сигналов датчиков 16-19.

Блок- 28 ключевых элементов содер25 жит двувходовые электронные ключи

29-31. Через блоки демпфирования и дифференцирования к входам а и о клю". ча 29 подключены датчики 16 и 17 уровней. К входу а ключа 30 подключен выход о ключа 29, к входу о ключа 30 - датчик 18 уровня, к входу с ключа 31 - выход о1, ключа 30, к входу Ь ключа 31датчик 19 уровня. Выходы а-7 ключей эю

29-31 и выход о ключа 31 от блока

28 подключены к входам сумматора 10.

Каждый из ключей 29-31 выполнен так, что сигнал по входу о1 проходит беспрепятственно, а сигнал по входу 40 о проходит только в том случае, если сигнал с входа с прошел ранее. Сумма,тор 10 снабжен регуляторами коэффициентов передачи К, К,... К по

-1 2 и+1 каждому из входов. Отмеченные элемен- 45 ты совместно с нелинейным элементом типа "зона нечувствительности" 9, регулятором 8, приводом 7, затвором

2 и участком 4 канала образуют конту". ры гибких обратных связей по уровням 50 в промежуточных створах участка канала.

Полярность подключения датчиков

16-19 при одном направлении отклонения уровня воды обеспечивает формиро- ванне на входе элемента 9 сигнала, противоположного по знаку тому сигналу, который формируется датчиком

9 4

15 основного контура регулирования.

Если на участке.4 канала образуется кривая подпора 32 уровня воды, что влечет за собой уменьшение скорости течения воды и,соответственно, увеличение запаздывания, расстояния между датчиками 16-19 промежуточных контуров гибкой обратной .связи должны обеспечивать равные значения запазды, ваний между смежными датчиками уров" ней.

Устройство для регулирования уровня воды работает следующим образом.

В исходном состоянии сигналы на выходе блоков 24-27 дифференцирования равны нулю, а сигнал задатчика

12 скомпенсирован сигналом датчика 15 и на входе регулятора 8 сигнал равен нулю.

В системе должен поддерживаться нормальный заданный задатчиком 12, уровень воды в створе датчика 15.

При возмущении системы, вызванном, например необходимостью увеличить расход воды, поступающей на нине" расположенный участок 5 канала,путем большего о(крывания затвора 3 уровень воды в створе датчика 15 постепенно снижается, распространяясь вверх по течению к затвору 2;на вход регулятора 8 поступает сигнал рассогласования, и регулятор 8, формируя сигнал управления и воздействуя на привод 7, увеличивает открывание затвора 2. В результате этого расход и уровень воды в начале участка 4 начинает возрастать, распространяясь вниз по течению. Однако из-за транспортного saпаздывания между управляемым затвором 2 и датчиком 15 уровня увеличившийся в начале участка 4 расход воды не сразу поступает в конец участка

4, и уровень воды в створе датчика

15 некоторое время Т остается меньше заданной задатчиком 12 величины, а на вход регулятора 8 продолжает поступать сигнал рассогласования.

Чтобы в период Т регулятор-8 повторно не воздействовал на затвор 2, на вход регулятора 8 через сумматор 10 подается временно компенсирующий рассогласование сигнал гибкой обратной связи с промежуточных створов участка 4 канала от дополнительных датчиков 16-19 уровня воды через блоки 24-27 дифференцирования. При прохождении изменяющегося

5 10087 расхода через створ датчика 16 блок

24 дифференцирования Формирует на своем выходе сигнал, который сохраняется некоторое время, определяемое настройкой блока дифференцирования, зависящий от параметров канала. Полученный сигнал с блока

24 дифференцирования складывается в сумматоре 10 с противоположным по знаку сигналом рассогласования О датчика 15 и временно компенсирует

его. После прохо>ндения изменившегося расхода через створ датчика 16 сигнал с блока 24 уменьшается, но к этому времени начинает поступать сигнал с датчика 17 через блок 25 и т,.д.

Следовательно, при прохождении по всему участку 4 канала изменившегося расхода воды на выходе сумматора 20

10 алгебраическая сумма сигналов с датчика 15 и блоков 24-27 изменяется в небольших пределах, не превышающих заданную зону нечувствительности. 25

За счет работы дополнительных датчиков происходит последовательное слежение за движением сверху вниз по участку 4 изменившегося расхода воды. Сигналы от дополни- зф тельных датчиков временно компенсируют на входе регулятора 8 сигнал от основного датчика 15 до тех пор, пока изменение уровня от действия регулятора 8 не достигнет датчика 15. Происходит истинная компен-, сация уровня и, таким образом, в системе регулирования автоколеба,ний не будет, так как переходный процесс апериодический.

46

При наличии блоков 24-27 дифферен цирования сигналы от дополнительных датчиков 16, 17, 24, 2, 26 и 27 уровней воздействуют на регулятор

8 только при изменении уровня воды во времени «4 >> в их створах, и причем величина сигнала воздействия пропорциональна скорости изменения ,уровняЧ =К вЂ” и сначала максималь" лЯ и дф на, а после прохождения фронта из09 4 менившегося расхода постепенно умень. шается в соответствии с передаточной функцией блоков 24-27 дифферен цирования.

Нелинейный, элемент типа "зона нечувствительности" 9 позволяет исключить случайное включение регулятора 8 в период прохождения волны мех<ду смежными датчиками 16- 19 уровня.

Блок 28 ключевых элементов отклюS

° чает контуры промежуточных обратных связей от дополнительных датчиков

16-19 при последовательном изменении уровня в направлении от нижерасположенных к вышерасположенным датчикам с целью исключения нежелательного воздействия на систему реГулирования изменяющегося уровня при дви>нении волны расхода от створа затвора 3 к створу затвора 2, что повышает устойчивость системы.

Блоки 14, 20 и 23 демпфирования включены для сглаживания сигналов датчиков при случайных волновых ко.лебаниях уровня воды и исключения воздействия на работу системы регулирования случайных изменений уровня

f воды.

Устройство обеспечивает защиту от случайного включения регулятора 8 при волновых колебаниях уровня воды за счет того, что резко изменяющийся сигнал воды, проходя через блоки

20-23 и 14 демпфирования, сгла><ивается,и всплеск амплитуды сигнала уменьшается. Степень демпфирования определяется настройкой блоков дифференцирования.

В результате повышения динамической точности e предлагаемом уст ройстве обеспечивается экономное ис

:пользование оросительно" воды, сокращение сбросных расходов, повышается оперативность водораспределения и точность водоподачи; кроме того, возможно уменьшение строительной высоты канала за счет уменьшения амплитуды динамического отклонения уровня воды при переходных процессах в канале.

1008709

Составитель Л. Цаллагова Редактор А.Курах Техред Я,Пекарь Корректор Ю.Макаренко, Заказ 2336/58 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Косква, %-35, Раушская наб., д..4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,