Способ обнаружения утечек в трубопроводах автоматизированной закрытой оросительной системы и устройство для его осуществления
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1372114
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3997522/30-15 (22) 12.11.85 (46) 07.02.88. Бюл. Р 5 (71) Северный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации (72) В.В.Матвеев и И.М.Рутенбург (53) 631.347.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 645629, кл, А 01 G 25/16, 1977.
Авторскоа свидетельство СССР
Ф 7993500, кл. А О1 G 25/16, 1979. (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК В ТРУБОПРОВОДАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ЗАКРЫТОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВО
ДЛЧ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к мелио-рации и может быть использовано при (51) 4 Р 15 Р 1/00, А О1 О 25/169
Е 02 В 13/00 поливе растений. Цель изобретения расширение функциональных возможностей способа, а также повьппение надежности и экономичности работы оросительной системы. Способ обнаружения утечек состоит в измерении расхода и давления на выходе насосной станции, давления в местах соединения магистрального и оросительного трубопроводов (Т) и на поливных Т перед задвижками выключенных дождевальных машин (ДМ) при различных производит.льностях насосной станции и определении мест утечек по уравнениям баланса расходов в узлах и баланса падений давлений по гидравлическим линиям трубопроводной сети. Способ позволяет определить фактические места
13721 ,генек н. всех участках оросительной сети. Лв гок<атизк1; онанная закрытая ор<:, <; —..явная система, реализующая ук<занныи < по< об, содержит напорный магистральный и поливной Т 7 и 8, магистральную задвижку 4. Пульт управления снабжен сигнализатором утечки. Насосные агрегаты 1 снабжены блоками управления 2. ДМ 9 оснащены
l4 бло!<оми управления и связи 10. В систему введены блок задания режима
11, блок программного управления 12 и вычислительный блок 13. В местах соединения магистрального и поливных
Т и на поливных Т перед задвижками
ДМ установлены датчики данления 6, 2 с.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано при поливе сельскохозяйственных культур с помощью автоматизированной оросительной системы. 5
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем определения мест утечек, а также повышение надежности и экономичности работы автоматизи- 1О рованной закрытой оросительной систе-" мы, На фи<.! пок,! аи фрагмент трубо<р >»o.. !CA . етп «в .оматизированной закрытой Gpîñèi PJ
f .r. 1а <И1ИРРЬ i .<ЯО
:!ой систем.:..; < а фиг.3 — функциональная с: ема блока задания режима, блока !рограм яс г.1 упра» 1е о<я и г ычис.л<< тельного бл<>ка.
Пос. <. ."гановл чия <;ли пп-. утечек
25 и с.-.от -. . уст.".»< -. ливаю1 д!<агностический режим ""«бота н
Кс гором вык1поча!ат нсе дождевальные машины (закрываю" их задвижки). 1(оли«р< тэо вклаче.п ъ!х:<асо<.ных а -регатов опредpляе!ся ясдопотребленпем систе30 ъ пр! установленном режиме, т,е. величиной утечки, на ко:.,
1-5; величины утечек на участках; расстояния от узла, расположенного вьппе по потоку, до места утечки; длина участка магистрального трубопровода между двумя поливными трубопроводами; коэффициент гид1-пвлического <.опротивления магистральног"э трубопровода; длина участка поливного трубопровода между двумя дождевальными машинами или меяду дождевальной машиной и мес-ом соединения магистрального и поливного трубопронодов;
Q,, ° ° °, Q,ю ю го
Предположим, что на каждом участке труболроводной сети имеется утечка (Q, Q,. ° ., Q ) . Для данного фрагмента трубопроводной сети в установившемся режиме можно составить линеаризованные уравнения баланса расходов в узлах и падений давления по гидравлическим линиям:
Qo 4 Q 0з 041
Pa — P, = Q, 1, + (Q, — Q,),.(L-1,);
Рз —, = (Qo — Q,),1, + (Qe — 0 — 0 ) r, (1 ° — 1д) <.I)
P> (Qo Q "Qq)» 1qi (Q î 01 0 3 0<.) rа 1-
r. — коэффш«««ент .идр,«««лического сопротивления поливного трубопровода; расход на выхо;«е сосной сташцш.
Значения P„,..., Р, и Q, измеряктся, таким образом, в системе (I) имеется 8 неизвестных—
Q« и 1,,..., 1,т.е. система не определена.
При изменении производите.«ьности насосной станции, т.е. Q получают перераспределение значений Q,, по участкам сети и давлений P
Рс н узлах °
+Q, +Q,+Q;
2 1 с о о -1 (сс Q 1) го
-Т)
Р - Р, = ж, - Q,)г,1 + Я . - O, - Q>) r И.— Т,); а) где Р„,..., Р— давления н гочках а,...,q;
1 ч,..., (« — величины утечек на
721 4
4 равной ну.:ю, а расстояние от датчика данле«шя, расположенного вьпве по потоку. до места утечки — длина участка. (Утечки в узлах трубопроводной
Iети оросительной системы, а также
««есколько утечек на участке этим способом не определяются.
Таким образом, после уст;«нонления наличия утечек в закрь«той«оросительной системе для конкретной кoíôèãóðàцни трубопроводной сети и нескольких режимах работы насосной станции сос15 тавлеот систему уравнений, при решении которой вычисляют расстояния от датчиков давления, расположенных выше по потоку, до мест утечек. При этом для каждого режима работы насос2р ной станции измеряют расход и давление на ее выходе, давления в местах соединения магистрального и поливных трубопроводов и на поливных трубопроводах перед задвижками выключенных
25 дождевальных машин. Для измерений можно использовать любые датчики расхода и давления, например расходомеры типа ИР и тензометрические датчики с «с участках; расход на выходе насосной ст;нции при втором режиме работы c H c. T p. ìû .
Таким образом, пог.1«е изменения производительности и повторных измерений в системах (!) и (2) имеется
10 уравнений и !2 ««еизвестнь«х—
1 I у ° ° ° е lgç QIç ° ° т(«и (,> т.е. число уравнений растет быстрее числа неизвестных.
Изменив производительность насос . ной станции еще два раза и составив уравнения„ аналогичные (I) и (2), получают полностью определеьп«ую систему из 20 уравнений, содержащую 20 неизвестных, решив которую, находят значения 1, ..., 1, а также д.;я различных общих подач в систему
Qo °
В общем случае, если в закрытой оросител«ной системе имеется п участков, на каждом из котцарь«х возможна утечка, необходимо измерить расход на выходе насосной станции и давления в узлах при и различных «режимах насосной ст.-нц«ш и решить систему и (и+1) уран:.гний, содержащую и (и+1) неизвестных. Прн отсутствии утечки на
УЧа. тКЕ Ы «с Е 11111«««а ПОЛУЧаЕтСЯ давления.
При ламинарном течении жидкости и постоянном коэффициенте кинематичесьой вязкости гидравлический трубопровод представляет линейный резистор, где гидравлическое сопротивление явля35 ется постоянной величиной. Таким образом, если пренебречь местными потерями сопротивления, падение данления на участке цепи определяется линейнь.м уравнением
40 p = Q (3) где Р— разность давления на участке, Н/м;
Q — - расход на участке, м/с; гидравлическое сопротивление, 45 Н- с/м.
В системах ураннений баланса расходов для узлов и падения давлений для контуров (1) и (2) используется удель««ь«й коэффициент гидравличесR„ кого сопро«ивления r! - †--, где
1 с — длина участка, м.
Насосные агрегаты 1 (фиг.2) насосной станции автоматизированной закрытой оросительной системы снабжены блоками 2 управления, связанными с пультом Э управления. На напорном коллекторе насосной станции установлена магистральная задвижка 4, датчики 5
1372114 и 6 соответственно раcõîäà и давления, связанные по выходам с входами пульта
3 управления . Датчики 6 давления установлены также в местах соединения магистрального 7 и поливных 8 трубопроводов, а также на поливных трубопроводах перед задвижками дождевальных машин 9. Последние снабжены блоками 10 управления и связи, связанными с пультом 3 управления. В устройство введены блок 11 задания режима, блок 12 программного управления и вычислительный блок 13, причем выходы датчиков 5 и 6 расхода и давления подключены к входам вычислительного блока 13, выходы которого соединены с входами пульта 3. Последний по выходу обнаружения утечки посредством блока 12 программного управления связан с блоком 11 задания режима и вычислительным блоком 13, а выходы блока 11 задания режима соединены с входами блоков 2 управления насосных агрегатов 1, блоков 10 связи дождевальных машин 9 и магистральной задвижкой 4 насосной станции.
Вычислительный блок выполнен на микропроцессорах 14, связанным с блоком 15 синхронизации и посредством шины 16 данных, шины 17 адреса и шины 18 управления и интерфейсными модулями i9 и 20. Интерфейсный модуль
20 соединен с пульт.м 3 управления.
С первым интерфейсным модулем связан аналого-цифров. и преобразователь 21, 35 входы которого соедин ны с датчиками
6 и 5 соотвеTcT венно давления и расхода. B вычислнтельгый блок 13 введены оперативное 22 и;.rстоянное 23 запоминающие уст р ..".ства. Блок 24 ггрерыкания связан с бпоком 2 программного управления, являющегося набором прсгоаммируемъа.. таймеров 25, задающих в; еменные интервалы (например, между
«1» выдачей команды Закрыть на дождсвальные машины и окончанием переходных процессов).
Блок ll задания режима служит для зыдачи управляющих команд на дождезальные машины 9, магистральную задвижку 4 и блоки 2 управчения насосных агрегатов 1. Блок 11 управляется сигналами с блока программного управления 12. В состав блока задания
11 режима входят формирователи 26 импульсов и усилители 27.
Устройство работает следующим образом. .. нгнал с выхода обнаружения утечки пульта 3 управления запускает блок 12 программного управления, задающий программу работы устройства.
По сигналу с блока 12 программного управления в блоке 11 задания режима формируются команды на закры-.не задвижек дождевальных машин 9, которые поступают на входы каналов управления блоков 10 управления и связи. После окончания вращения переходных процессов и установления производительности насосной станции, соответствующей величине утечек, что осуществляется через блоки 2 управления по командам с пульта 3 управления, по сигналу с блока 12 программного управления и в вьгчислительный блок 13 заносятся значения давлений, измеренные датчиками 6, и расхода, измеренные датчиком 5. По окончании измерений с блока 11 задания режима на магистральную задвижку 4 и блоки 2 управления подаю:,"ÿ команды об изменении производительности насосной станции.
Программа задания режимов зависит от соотношения величины утечек и общей максимальной подачи ягрг гатов насосной станции, а также числа требуемых режимов насосной станции, т.е. участков трубопроводной сети, на к;горых определяются утечки.
Так, при малораэветвленной трубопроводной сети нужное количество ре-жимов возможно обеспечить только при помощи управления магистральной задвижкой 4. При разветвленной сети и (или) большой величине утечек требуемое количество режимов обеспечивается воздействием на насосные агрегаты
1 через блоки 2 управления, например, Включить (выключить) насосный агрегат, "Открывать (закрыва ь) з,"движку насосного агрегата", "Увеличить (уменьшить) частоту вращения двигагеля", а также воздействием на ма-. гистралт..ную задвижку 4 (Закрьгвать, открывать ), После изменеыл ;.ежима по сиг .алу блока 12 программного управления в а а,...-п ельный блок 13 поступаст внг d.;-. из геренные величины расходd и ,,=.: лв:.гий.
i .ропесс изменения режима и измерений производится аналогичньм образом заданное число раэ„ количество измерений определяется зо конфигурапии р.а проводной сети. Лосче етого по
13-211 ао
1, сигналу с блока 12 прагрлммнага управления в вычислительном блоке 13 дпя каждого уча< ка трубопроводной сети вычисляется расстаяниг ат д т ип<л )лв--, .) ления, рлсполажен1<аго ньш1е по гот<7ьу, ДО МЕСта УТЕЧКИ. ДаННЫЕ ВмваДЯ1СЯ на индикаторы пульта 3 у;.равнения.
Вычислитель. ый блок может быть н<-гпалнен в виде аналоговой вычислитепт.ной 10 машины или IIH::ñð<7-3ВМ.
Предлагаемое устройство и способ позволяют понысить надежность и экономичность из-зл сваеьременного обна- ружения мест утечек, что ведет к эко- 15 номии полинной воды, предотвращению размыва почвы, увеличению срока службы напорных труб7лпраьодов и уменьшению затра; на их ремонт.
Формул аизабретени я
1.Способ обнарукения утечек в трубопроводах автоматизированной закрытой оросительна. < системы, включающий измерение расходов работающих дождевлльных машин и оросительной систе.1ы и установление наличия утечки при расхождении указанных рлсхадан, а т— л и ч а н шийся тем, -<то, с целью расширения функциональHbl:; возможностей способа путем определения мест у генек, .".осле установления наличия утечки выключают дождевальные машины и при pлзllи Iныx праизнОдиTе:Iь 35 ногтях насосной станции измеря1<г1 рлсход и давление нл ее выходе, давление в местах соеди<1ени7 магистрального и поливными 7рубопроводов и в Il<7-линных трубопроводах; еред злд1<1-х."<)— ми даждевлльных машин, л з)1тем п<7 ураннениям бл1лнсл расходов в узлах системы и бл::лн< . падений длвп:ний и 7 гидрлвличгскиь< линиям трубопроваднай сети определяют координаты места уT< . чек .
2. Устройство обнару-кс1шя утечек в трубопроводах автоматизированной закрытой оросительной системы, ссдер-жащее нлсоснь1е агрегаты с блоками управления, пульт управления с сигнализатором утечки, магистральный трубопровод с магистральной злдьюккай и датчиком расхода, установленными в начале трубопровода, поливные трубопроводы соединены с магистральным трубопроводом, дождевальные машины, имеющие блоки управления и связи, а также задвижки, расположенные на входе н поливные трубопроводы, и блок злдания режима, а т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, н устройство введены блок программного управления и вычислительный блок, а в местах соединения магистрального и поливных трубопроводов и на поливных трубопроводах перед задвижками дождевлльных машин установлены датчики давления, причем выходы датчиков давления и расхода 11одключены к соответству7<7щим входам вычислительного блока, выходы которого соединены с входами пульта у-.<рлвления, при этом выход Обнаружения утечки пульта угрлвления посредством блока прогрлкап1ого управления связан с управляющим входам вычислительного блока и блоком задания режима, л выходы блока задагп1я режима соединень1 с входами блоков упранления насосных агрегатов, блоков управления и связи дождевальных машин а также магII<:òpëëüíÎÉ задвижкой.
1372114
Составитель М. Пантелеева
Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга
Редактор О.Головач
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 467/30 Тираж 652
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и отк1,ытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Ф 1
