Регулятор уровня воды

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1511 б 05 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ИСАЙИ АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ Гориз онталь для огранитл качаю. ью повыше- ости, заа, верхняя плоской, а ентр криюлВ 13в, Б.И.Мельников ельскохозяйсСкрябина н гориз оничем затво сторону.В Овчаров и и автомати процессов в Колос", 198 п). ациигидрос. 136 о тлирычаг с пронсоли заром центррытом поло-.на горизон(54) (57) 1РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВОДЫ,содержащий затвор с консолью, установленный на горизонтальной оси вра(21) 3526966/ 18-2(56) 1. Бочкаревв орошении. М.,рис, 26.2. Бочкарев ЯОсновы автоматикпроизводственныхмелиорации. М.,рис. 63 (прототи Я.В, Гидроавтоматика Колос", 1978, , 79,(19) 11111 з Э 9/02щения, противовес, закреплрычаге, установленном наной оси вращения, и упорычения поворота рычага, ощ и й с я тем, что,.с целния его точности и надезнтвор выполнен в виде ковшчасть которого выполненанижняя - криволинейной, цвизны которой совпадает стальной осью вращения, прустановлен вогнутостью вверхнего бьефа.2. Регулятор по п, 1,ч а ю щ и й с я тем, чтотивовесом установлен к котвора под углом, при кототяжести противовеса в закженин затвора расположентальной оси вращения.Изобретение относится к ирригации в частности к технике автоматизации водозаборных узлов на участках рек горно-предгорной зоны.Известен авторегулятор уровня во ды верхнего бьефа типа "качающаяся призма" с эадатчиком положения уров:ня воды, применяемый на речных пролетах горных водозаборных узлов Г 1 3.Недостатками данного устройства являются относительно большое время запаздывания, т,е. время самонастройки авторегулятора на заданный уровень при колебаниях уровней воды насооружении, снижение точности регу,лирования уровня воды в верхнем бьефе при наличии мелких фракций наносов в источнике, а также создание экранного эФфекта перед затвором, затрудняющего и усложняющего 20 борьбу с наносами при водозаборе.В данном авторегуляторе время запаздывания, т.е. время перерегули. рования возмущающего воздействия, связанного с изменением уровня воды 25 в верхнем бьефе, определяется из условия наполнения или опорожнения емкости затвора. Однако условия работы водозаборных узлов горного типа требуют почти мгновенного откры- З 0 тия отверстий речных пролетов при прохождении внезапно нарастающих паводковых расходов, так как горные реки относятся к источникам с быстро- изменяющимися режимами и большими колебаниями расходов и уровней как в течение суток, так и в отдельные периоды времени.Горные источники транспортируют большое количество донных и взвешен ных наносов. Последние через отверстие задатчика и питающую трубу посту" лают в емкость затвора, откладываются в ней, увеличивая тем самым вес затвора. Это приводит к нарушению 45 равновесия системы сил, действующих на затвор, так как в расчетном уравнении вес наносов в камере затвора не учитывается. Нарушение равновесия системы силдействующих на затвор, 50 приводит к снижению точности регулирования уровней воды на сооружении, а так же к возможным случаям отказа в работе авторегулятора.Вместе с тем фронтальное располо жение полотнища затвора на речном пролете водозаборного сооружения создает нежелательный экранный эффект, который приводит к переформированию призмы наносов в верхнембьефе и изменению структуры потока,что усложняет борьбу с наносами приводозаборе.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсярегулятор уровня воды, содержащийзатвор с консолью, установленныйна горизонтальной оси вращения, противовес, закрепленный на рычаге,установленном на горизонтальной осивращения, и упоры для ограниченияповорота рычага2 3.Недостатками данного регулятораявляются низкое качество регулирования уровней воды и устойчивость вработе, а также занчительное времяотработки возмущения, вызываемогоизменением уровней в верхнем бьефе,при котором сооружение работает внеустойчивом .режиме.,В закрытом положении на плоское полотнище затвора действует гидро- статическое давление воды, закон изменения которого происходит по прямоугольному треугольнику, а система сил, действующих на затвор, находится в равновесии. При резком изменении (повышении) уровней воды в верхнем бьефе нарушается равновесие сис. темы сил, в результате чего полотни. ще затвора окажется в открытом поло жении. Причем на полотнище затвора начинает действовать сила гидродинамического давления воры. Зпюра гидродинамического давления воды, действующего на полотнище затвора в от. крытом положении, резко отличается от эпюры гидростатического давления воды, действующего на полотнище затвора в закрытом его положении.В закрытом положении затвора сила гидростатического давления воды в нижней точке полотнища имеет максимальное значение, а при открытии затвора сила гидродинамического давления в этой точке падает до нуля.На основании проведенных исследований значительные изменения гидро- динамического давления происходят примерно на глубине от 2/3 высоты погруженной части затвора и до нижней его кромки, т.е. на 1/3 высоты нижней погруженной части затвора, Резкое изменение гидроцннамического давления в нижней части затвора при открытом его положении приводит к10 его неустойчивой работе. При этом имеет место покачивание затвора во- . круг горизонтальной оси вращения, что и приводит к снижению точности регулирования уровней на 7 - 107 5 по сравнению с описанным выше авторегулятором.Цель изобретения - повышение точности и надежности регулятора.Поставленная цель достигается тем, чтб в регуляторе уровня воды, . содержащем затвор с консолью, установленный на горизонтальной оси вращения, противовес, закрепленный на .рычаге, установленном на горизонталь. 15 ной оси вращения, и упоры для ограничения поворота рычага, затвор выполнен в виде ковша, верхняя часть которого выполнена плоскойр а нижняя - криволинейной, центр кривизны которой совпадает с горизонтальной осью вращения, причем затвор установа лен с вогнутостью в сторону верхнего бьефа, а также тем, что рычаг с противовесом. установлен к консоли затвора под углом, при котором центр тяжести противовеса в закрытом положении затвора расположен на горизонтальной оси вращения.На фиг. 1 изображен регулятор, общий вид; на фиг. 2 . - регулятор разрез А-А в закрытом положении; на фиг. 3 - регулятор, разрез А-А в рабочем (открытом) положении.Регулятор уровня содержит за твор 1, выполненный в виде ковша, верхняя часть 2 которого выполнена плоской, а нижняя часть 3 выполнена криволинейной. Затвор установлен на консоли 4. Противовес 5 закреплен на 4 О рычаге 6, установленном на горизонтальной оси 7 вращения, Для ограниче. ния поворота рычага 6 установлены упоры 8.Устройство работает следующим об" 5 разом.Пока воды в верхнем бьефе нет или уровень меньше расчетного, т,е. Н( НР, затвор находится в закрытом положении (фиг. 1 и 2). При этом 50 .на затвор действуют следующие силы: вес затвора 55, вес противовеса бпла, сила гидростатического давления воды Рс,. действующая на плоскую часть . затвора РзгсЬ и криволинейную поверх ность Ркр . Силами трения в оси затвора можно пренебречь ввиду их ма" лости по сравнению с перечисленными выше силами. Причем конструктивно затвор оформлен так, что точка приложения равнодействующей всех сил находится ниже оси вращения при углах поворота затвора в пределах О.( с 35 . Тогда для системы сил, действующих на затвор, в закрыт 8 м положении имеет место следующее выражение:33 Рвгса загсат.е. МрМЕ где 03 и Ивгс- соответственно плечисил 63 "Рвгсаи Мзс 3- соответственно моМен 3 ВгММомент от веса противовеса и момент. от силы гидростатического давления на криволинейную часть затвора равны нулю, так как их равнодействующие проходят через ось вращения, а поэтому моментов вращения не создают,При превышении уровня воды в верхнем бьефе над расчетным, т.е. при Н 8 7 Н в момент трогания затвора Мстанет больше МЗ и затвор начнет открывать отверстие, что приведет к уменьшению погруженной прямолинейной части затвора, и уменьшению Мг , но при движении затвора противовес, перемещаясь влево от оси вращения, создает дополнительный момент М , способствующий открытию затвора. При этом равнодействующая сила гидродинамического давления, действующая на криволинейную часть затвора, не создает момента вращения, так как она при любом положении затвора проходит через ось вращения.Затвор, занимая промежуточное положение, находится в равновесном состоянии, сбрасывая излишки воды под полотнище затвора и боковые отверстия, При Н 3 =Н соблюдается условие М + 3 =М 9 при угле открытия затвора 0 (сМ 35 , т.е. когда затвор полностью перекрывает отверстие и когда его полотнище не влияет на истечение.Таким образом, в регуляторе, что обусловлено самой конструкцией затво ра, исключено влияние гидродинамической силы давления воды, а точка приложения равнодействующих всех сил находится ниже оси вращения при любом открытии затвора, что обеспечивает устойчивую и надежную работу регулятора при заданной точности регулирования расчетного уровня в пределах 3-5 .1084757 иг Составитель Т. Задворнактор Е.Кривина Техред Т,фанта орректор Г.Решетн Подписи ого комитета СССР етений и,открытий ушская наб., д 4/5 илиад ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,5При уменьшении, расхода воды в источнике сила гидростатического дав" ления воды на вертикальную грань затвора начнет уменьшаться, что й обусловит движение регулятора на закры-, 5 не до момента, когда Н . Н Использование предлагаемого регулятора уровня верхнего бьефа на гор". ных водозаборных узлах по сравнанию с прототипом позволяет увеличить точ ность поддержания уровня на 7-107,Заказ 2009/42 Тираж 842 ВНИИПИ Государствен по делай изоб 113035, Москва, Ж, Рбуменьшить на 25-ЗОХ вес противовесазатвора,Предлагаемое устройство эа счетисключения действия на затвор гидродинамических сил обладает повышенной надежностью и устойчивостью вработе, ликвидирует экранный эффект,что повышает другие качественные показатели регулятора, такие какосуществление подачи постоянного заДанного расхода воды в отвод, борьба с наносами при водозаборе и др,