Устройство для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды через гидросооружение

 

Изобретение относится к расходометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода и стока воды через гидросооружение на открытых оросительных каналах, и позволяет повысить точность измерения и регулирования расхода. Датчик 4 скорости потока установлен в канале перпендикулярно плоскости водного потока в точке пересечения нижней кромки затвора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 6 01 F 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4693776/10 (22) 18.05.89 (46) 07,05,91, Бюл. М 17 (71) Среднеазиатский государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по ирригационному и мелиоративному строительству "Средазгипроводхлопок" (72) P.М. Тюменев (53) 681,121(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 578566, кл. G 01 F 1/56, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 346581. кл, G 01 F 1/00, 1973.

„„ ЫÄÄ 1647265 Al (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ВОДЫ ЧЕРЕ3 ГИДРОСООРУЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к расходометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода и стока воды через гидросооружение на открытых оросительных каналах, и позволяет повысить точность измерения и регулирования расхода. Датчик 4 скорости потока установлен в канале перпендикулярно плоскости водного потока в точке пересечения нижней кромки затвора

1647265

I = K> Рз, где! — сила тока, с иэотахой средней скоростй потока под затвором. Выходной сигнал датчика 1.6 положения затвора с помощью блоков извлечения корня квадратного 14, умножения 15, демпфирования 17 и интегратора 19 преобразуется в величину сигнала обьемного стока воды через гидросооружение. Автоматический регулятор 21 расхода поддерживает веИзобретение относится к расхадометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода и стока воды через гидрасооружение на открытых оросительных каналах.

Цель изобретения — повышение точности измерения и регулирования расхода.

На чертеже изображены устройство для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды через гидросооружение, продольный разрез, и эпюра скоростей потока, Устройство содержит установленный в канале 1 затвор 2 гидросооружения. На полке 3 нижней кромки затвора 2 установлен датчик 4 скорости потока, смонтированный в защищающем его от воды кожухе 5. Датчик 4 сообщен со сжатым сечением воднога потока под затвором через отверстие 6 в потолке 3, расположенчое на пересечении нижней кромки затвора 2 с изотахой 7 средней скорости потока. Соединение датчика 4 с полкой нижней кромки затвора 2 выполнено через легко разъемное уплотнительное соединение 8 (например, коническое), обеспечивающее ега герметичность, а также свободный монтаж и демонтаж датчика 4 скорости с кожухом 5 при их вертикальном перемещении. Датчик 4 скорости потока содержит гофрированную мембрану 9, нижняя полость которой сообщена через отверстие 6 с потоком. Над гофрированной мембраной 9 размещен тенэапреобразователь, состоящий иэ мембраны 10 и установленных на ней тензорезисторов 11, Внутренняя полость 12 тенэапреабразователя и верхняя полость мембраны 9 запол, нены кремнийорганической жидкостью (силиконовым маслом). Выход тензарезисторов 11 (выход датчика 4 скорости патока) подключен к преобразователю 13 сигнала датчика 4 скорости потока в пропорциональный токовый сигнал по зависимости личину расхода на уровне, определяемом уставкой, Результаты измерения поступают через блок 31 телеизмерения расхода, блок 32 выбора объекта и линию связи на пульт 34 управления диспетчера. С пульта

34 управления поступают уставки в автоматический регулятор 21 расхода через блок

30 управления уставкой. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Рз — давление в отверстии 6.

Выход преобразователя 13 подключен к входу блока 14 извлечения квадратного кор5 ня, преобразующего сигнал датчика 4 скорости по зависимости

Чэ=К Рз, где К вЂ” постоянный для данного сооружения коэффициент;

10 Чэ — средняя скорость потока под затвором.

Выход блока 14 извлечения корня квадратного подключен к первому входу блока

15 умножения, К второму входу блока 15

15 умножения подключен датчик 16 положения затвора 2. Блок 15 умножения преобразует сигнал Чз (с одного входа) и сигнал à (c другого входа) в величину массового расхода воды Q по зависимости

20 Q=b а Чз, где а — величина открытия затвора — сигнал с датчика 16 положения затвора;

Ь вЂ” ширина затвора — постоянная величина для данного сооружения.

25 К выходу блока 15 умножения подключен блок 17 демпфирования с передаточной функцией

Кдм1 т Р+1

30 где K M> — каэффициентусиления демпфера;

Тдм — постоянная времени демпфера;

Р— оператор дифференцирования.

На выходе 18 блока 17 демпфирования образуется демпфированное значение мас35 сового расхода Q. К этому же выходу блока

11 демпфирования подключен интегратор

19, преобразующий сигнал расхода Q no зависимости W = 0 t. Сигнал на выходе 20 интегратора 19 определяет объемный сток

40 воды W за время t при расходе воды Q.

Выход блока 15 умножения подключен к автоматическому регулятору 21 расхода (APP), к одному из входов блока 22 определения рассогласования. К другому входу блока 22 определения рассогласования подключен задатчик 23 уставки. Выход блока 22 опре1647265

20 эом

40,/ д = К„,Я;) 55 деления рассогласования через демпфирующий блок 24 с передаточной функцией

Кдм2

Р/дмг =—

Тдм2 Р+1 подключен к одному иэ входов сумматора 25, выход которого подключен к входу блока 26 нелинейности типа "зона неч, вствительности".

Между выходом блока 26 нелинейности и вторым входом cyr .ìstîðs 25 включен ге. нератор 27 пилообразного напряжения.

Формирователь 28 паузы включен между выходом блока 26 нелинейности и-его входом. Выход блока 26 нелинейности подключен через электропривод 29 к регулирующему расход затвору 2, Вход задатчика 23 уставки подключен к блоку 30 телеуправления уставкой, Выходы 18 и?О соответственно блока 17 демпфирования и интегратора 19 подключены к блоку 31 телеизмерения расхода. Блок 30 телеуправления уставкой и блок 31 телеиэмерения через блок 32 выбора обьекта и через линию 33 связи соединены с пультом 34 управления.

Устройство работает следующим обраРасход воды Q через гидросооружение определяешься зависимостью

Q =Чз и=Чз а Ь, где Va — скорость потока воды под затвором; юз — площадь водопропускного отверстия под затвором; а — высота открытия затвора 2, измеряемая датчиком 16 положения затвора;

Ь вЂ” ширина затвора 2 — постоянная величина для конкретного гидросооружения.

Следовательно, для измерения расхода необходимо измерить V3 и а, Скорость водного потока Чз под затвором 2 определяется зависимостью

Чз = Kv Рз ° где Рз — давление потока в суженном сечении под затвором 2;

Кч — коэффициент, постоянный для данного сооружения.

Давление Р3 под затвором 2 измеряется датчиком 4 скорости потока. Измеряемое давление воздействует на гофрированную мембрану 9 и через кремнийорганическую жидкость, заполняющую внутреннюю полость 12 — на мембрану 10 тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и пропорциональное изме ение со".,ðoòèâëåния тенэорезисторов 11. Электрический сигнал от тензорезисторов 11, пропорциональный средней скорости потока Ч . поступает к преобразователю 13 сигнала датчика скорости, и на его выходе образуется токовый сигнал I, пропорциональный среднему давлению водно о потоке Рз под затвором

2 по зависимости

I=K> Рз где К1 — коэффициент пропорциональности.

С выхода преобразователя 13 сигнал поступает на вход блока 14 извлечения корня, который преобразует сигнал Рз в величину средней скорости V> по зависимости

Чз = K Pa. С выхода блока 4 извлечения корня сигнал Чз посту пает на один иэ входов . блока 15 умножения. На другой вход блока

15 умножения поступает сигнал с датчика 16 положения затвора 2, пропорциональный величине а открытия затвора 2. В блоке 15 умножения сигналы средней скорости потока Чз и величины а открытия затвора 2 перемножаются и на выходе блока 15 умножения образуется сигнал величины массового расхода

Q через гидросооружение по зависимости.Q -= -Чз а i:, гре Ь вЂ” ширина затвора 2, Нэ выходе блока 15 умножения сигнал.массового расхода Q содержит пульсации, вызванные дзижением водного потока под затвором 2. Первый блок 17 демпфирования сглаживает пульсации сигнала массового расхода 0 и передает на выход 18 сигнал для дистанционного измерения массового расхода воды Q. С -.ûxoäs 18 сглаженный сигнал расхода Q во-времени т поступает на интегратор 18, который на выходе 20 образует сигнал обьемного стока воды .w=0

С выхода блока 15 умножения сигнал массового расхода воды Q передается в АРР

21, где в блоке 22 определения ра,согпасования сравнивается с заданным задатчиком

23 значением расхода СЬд. С выхода блока

22 сигнал рассогласования расхода воды

Q-=0 — Сзд сглаживается демпфирующим блоком 24 и поступает на первый вход сумматора 25, а с его выхода — на вход блока 26 нелинейности.

Если сигнал рассогласования ЛО превысит

45 величину эоны нечувствительности и Е, на выходе блока 26 нелинейности образуется управляющий сигнал U(t), который через электропривод 29 переместит затвор 2 гидросооружения на величину где Л а — перемещение затвора 2;

Кя — коэффициент пропорциональности

АРР 21,, Одновременно с этим управляющий сигнал блока 25 включает генератор 27 пилообразного" напряжения, который начинает вырабатывать линейно возрастающее напряжение обратной связи Uoc(t — Ь) по зависимости

1647265 расхода воды через гидросооружение, содержащее затвор с электроприводом и датчиком положения затвора, датчик скорости потока и автоматический регулятор расхода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и регулирования расхода, в него введены последовательно соединенные преобразователь сигнала датчика скорости потока, блок извлечения квадратного корня, блок умноже5

10 ния, блок демпфирования, интегратор, блок телеизмерения, блок выбора объекта и пульт управления, блок телеуправления уставкой, включенный между вторым выходом блока выбора объекта и первым входом автоматического регулятора расхода, второй вход которого подключен к выходу блока

15 умножения, а выход соединен с электроприхода, датчик. положения затвора соединен с вторым входом блока умножения, причем датчик скорости потока установлен в плоскости нижней кромки затвора.

2, Устройство поп, 1, отл ича ю щеес я тем, что автоматический регулятор расхода содержиг последовательно соединен-

25 ные задатчик уставки, входом соединенный с первым входом автоматического регулятора расхода, блок определения рассогласования, демпфирующий блок, сумматор, блок нелинейности и генератор пилообразного напряжения, формирователь паузы, подключенный первым выходом и входом соответственно к входу и выходу-блока нелинейности, э вторым выходом объеди30

35 нен с выходом генератора пилообразного напряжения и подключен к второму входу сумматора, второй вход блока определения рассогласования соединен с вторым входом

40 автоматического регулятора расхода, выходом которого является выход блока нелинейности.

Составитель В. Ярыч

Техред М,Моргентал

Корректор С. Шевкун

Редактор В. Данко

Заказ 1389 Тираж 427 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

Upc(t о)

P и подает его на второй вход сумматора 25,, где tp — время начала импульса управления, t — текущее время, (t — tp) = Т вЂ” длительность импульса управления.

Когда сигнал Upg генератора 27 на вто ром входе сумматора 25 сравняется с рассогласованиемО на первом входе сумматора

25, блок 26 нелинейности выключится и действие управляющего сигнала Ти закончится, В момент окончания управляющего сигнала

Ти включится в работу формирователь 28 паузы, который своим. выходом приведет к нулю выходной сигнал генератора 27 и на время паузы Тп зашунтирует вход блока 26 нелинейности. Во время действия паузы Тл протекает переходной процесс в верхнем и нижнем бьефах канала 1, начавшийся в результате перемещения затвора 2 от действия импульса управления Ти. По окончании паузы Гп действие формирователя 28 паузы прекратится и, если рассогласование ЛО между заданным Озд и фактическим расходом Q еще имеется, APP 21 повторит цикл регулирования, итакдотех пор, пока расход

0 не станет равным заданному задатчиком

23 значению Озд, Уставка задатчика 23 расхода в зависимости от потребления воды на орошение дистанционно управляется диспетчером при помощи пульта 34 управления через линию 33 связи, блок 32 выбора объекта и блок 30 телеуправления уставкой.

Изобретение обеспечивает снижение погрешности измерения до 1,5%, Обеспечение автоматического регулирования расхода позволяет снизить нестабильность расхода через затвор гидросооружения до

3%

Формула изобретения

1. Устройство для дистанционного измерения и автоматического регулирования водам затвора, вход интегратора соединен

20 с вторым входом блока телеизмерения рас