Устройство для регулирования уровня воды

(19) ЯО (11 9/12 1)4 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(72) Р.М.Тюменев и А.В.Рожнов (71) Среднеазиатский ордена Трудового Красного Знамени государственньй проектно-изыскательский и научноисследовательский институт по ирригационному и мелиоративному строительству "Средазгипроводхлопок" им. А.А.Саркисова(56) 1. Рожнов В.А. Электрические системы автоматического регулирования на ирригационных каналах. Фрунзе, "Илим", 1974, с. 14, рис. 4 в.2. Авторское свидетельство СССР И( 551617, кл. С 05 В 9/12, 1976 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ, содержащее последовательно соединенные датчик уровнянижнего бьефа, первый сумматор и пер вый авторегулятор, а также затвор,расположенный между верхним и нижнимбьефами смежных участков канала, дачик уровня верхнего бьефа, блок изменения уставки задания, второй сумматор и задатчик уровня нижнегобьефа, выход которого подключен ковторому входу первого сумматоРа, ол и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит последовательно соединенные задатчикуровня верхнего бьефа, третий сумматор, блок "зона нечувствительности"инвертор и второй авторегулятор, выход которого подключен ко входу блока изменения уставки задания и ко.второму входу второго сумматора, связанного выходом с затвором, выходдатчика уровня верхнего бьефа соединен со вторым входом третьего сумма-тора, а выход блока изменения уставки задания подключен ко входу задатчика уровня верхнего бьефа.1 1167Изобретение относится к автоматиза. ции водораспределения, а именно к системам регулирования уровня воды в оросительном канале, и может быть использовано при автоматизации регулируемых гидротехнических сооружений на открытых оросительных каналах,Известна система стабилизации уров- ней воды на гидротехнических сооружениях, которая включает датчик уровня нижнего бьефа и датчик уровня верхнего бьефа, подключенные ко входам авторегулятора, выход которого связан с электроприводом затвора перегораживающего гидросооружения 1 . 15Недостатком этой системы является невозможность одновременного регулирования по верхнему и нижнему бьефам, что приводит к увеличению динамическогоотклонения уровня воды в нижнем бьефе.Наиболее близкой к предлагаемой является система регулирования уровня воды, содержащая блоки формирования сигнала перемещения затвора и последовательно соединенные блоки сравнения, усиления и уставки задания, соединенные со входом авторегулятора, выход которого подключен через блоки формирования сигнала перемещения затвора к приводу затвоЗО ра, а вход блока сравнения подключен к датчику положения затвора 2,Недостаток этой системы состоит в том, что она срабатывает только 35 при появлении отклонения от заданного уровня воды в нижнем бьефе и не реагирует на возмущение уровня верхнего бьефа. Вследствие этого динами-, ческое отклонение уровня воды в ниж нем бьефе превышает допустимую величину, и длительность процесса регулирования увеличивается.Целью изобретения является повышение точности устройства за счет 45 его динамической точности и быстродействия устройства при.регулировании уровня воды нижнего бьефа гидротехнического сооружения при возмущениях в верхнем бьефе. 50Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные датчик уровня нижнего бьефа, первый сумматор и первый авторегулятор, а также затвор, 55 расположенный между верхним и нижним бьефами смежных участков канала, датчик уровня верхнего бьефа, блок из 590 2менения уставки задания, второй сумматор и задатчик уровня нижнего бьеФа, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, введены последовательно соединенные эадат чик уровня верхнего бьефа, третий сумматор, блок "Зона нечувствительности , инвертор и второй авторегулятор, выход которого подключен ко входу блока изменения уставки задания и ко второму входу второго сумматора, связанного выходом с затвором, выход датчика уровня верхнего бьефа соединен со вторым входом третьего сумматора, а выход блока изменения уставки задания подключен ко входу задатчика уровня верхнего бьефа.На чертеже представлена Функциональная схема устройства для регулирования уровня воды.Устройство состоит из двух взаимосвязанных объектов регулирования - верхнего участка канала 1 (в дальнейшем - верхний бьеф), нижнего,.: участка канала 2 (в дальнейшем - нижний бьеф) и расположенного между ними водорегулирующего затвора 3, Нижний бьеф 2 связан через датчик 4 уровня нжкнего бьефа с одним из входов первого сумматора 5. К другому входу первого сумматора 5 подключен эадатчик 6 уровня нижнего бьефа. Выход первого сумматора 5 соединен с первым авторегулятором 7 уровня нижнего бьефа.Указанные элементы образуют первый контур 8 регулирования уровня водынижнего бьефа.Верхний бьеф 1 связан через датчик 9 уровня верхнего бьефа с одним из входов третьего сумматора 10. К другому входу сумматора 10 подключен эадатчик 11 уровня верхнего бьефа. Выход сумматора 10 через блок 12 "Зона нечувствительности", инвертор 13 и второй авторегулятор 14 связан со входом второго сумматора 15. К другому входу сумматора 15 подключен вы" ход первого авторегулятора 7. Выход . сумматора 15 подключен к затвору 3.Указанные элементы образуют второй контур регулирования 16.Выход второго авторегулятора 14 связан через блок 17 изменения уставки задания со входом задатчика 11 уровня верхнего бьефа, образуя третий контур. регулирования 18. На чертеже показаны возможное возмущениез 1167 .Р, (й) в нижнем бьефе и Р(й) - возможное возмущение в верхйем бьефе.Устройство для регулирования уровня воды работает следующим образом, 5При возмущении со стороны нижнего бьефа Р 1(й) работает контур регу.- лирования 8. В контуре 8 при отклонениях уровня воды в нижнем бьефе 2 от заданного задатчиком 6 значения 1 О (например, при увеличении уровня в нижнем бьефе в результате уменьшения расхода водопотребления в нижнем бьефе), на выходе сумматора 5 появляется сигнал отклонения, равный разности сигналов задатчика 6 и датчика 4, и авторегулятор 7 формирует команду управления на прикрытие водо- регулирующего затвора 3, В результате расход воды через затвор 3 уменьО шается и уровень воды в нижнем бьефе 2 постепенно возвращается в заданное значение.При возмущении со стороны верхнего бьефа Р(й) работает второй контур 16. При этом изменение уровня воды про исходит сначала в верхнем бьефе 1, затем эа счет появившегося увеличе- ния напора воды верхнего бьефа начинает постепенно изменяться расходЭО воды через затвор 3, а потом и уро, вень воды в нижнем бьефе 2. Причем за счет инерционности и запаздывания изменение уровня нижнего бьефа происходит медленнее. Поэтому эа счет небольших первоначальных изменений уровня нижнего бьефа 1 контур регулирования 8 еще не начинает работать, так как авторегулятор 7 имеет некоторую зону нечувствительности Г, но затем расход воды через затвор 3 увеличивается. Таким образом, в нижний бьеф поступает лишний расход воды, который не используется рационально. В этом случае работа второго контура 16 позволяет повысить точность стабилизации уровня нижнего бьефа следующим образом.При возмущении Рсо стороныверхнего бьефа 1 и отклонении Уров ня верхнего бьефа 1 от заданного эадатчиком 11 значения (например, при увеличении уровня) сигнал иэме 590 4нения уровня через датчик 9 поступает на сумматор 10, на выходе которого,появляется. сигнал отклонения(равный разности сигналов задатчика 11 и датчика 9) и через блок 12 "Зона нечувствительности", инвертор 13 подается на авторегулятор 14. Инвертор 13 позволяет прикрыть затвор 3 при увеличении уровня верхнего бьефа и открыть затвор 3 при уменьшении уровня верхнего бьефа. Далее авторегулятор 14 формирует команду на прикрытие затвора 3. В результате расход воды через затвор .3 уменьшаечся, а уровень воды в нижнем бьефе 2 остается на заданном значении, т,е. достигается повышение точности регулирования уровня нижнего бьефа 2, улучшается качество регулирования и уменьшаются непроизводительные потери воды по каналу.Одновременно с работой второго контура 16 сигнал с выхода авторегулятора 14 поступает через блок 17 изменения уставки задания на эадатчик 11 уровня верхнего бьефа и так изменяет значение уровня воды верхнего бьефа, заданного задатчиком 1 1, что при увеличении уровня верхнегобьефа от действия возмущения Р (й)й блок 17 увеличивает положение задатчика 11, Таким образом, одновременно с работой второго контура происходит работа третьего контура регулирования 18.Прн описанной работе контуров 16 и 18 уровень воды в верхнем бьефе 1 занимает новое (увеличение) положение, которое соответствует новому заданию уровня верхнего бьефа, сформированному третьим контуром 18.Для защиты от переполнения уровня воды в верхнем бьефе 1 выше допускаемого значения обычно предусматриваются автоматические водосбросные устройства.Технический эффект от использования предлагаемого устройства состоит в увеличении динамической точности и быстродействия регулирования уровня нижнего бьефа при воэмущенияхв верхнем бьефе..Тююхима Заказ 4436/4 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4ф Тираж 863 ПодписноНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5