Устройство для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды через гидросооружение

(9) Р 1/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ й про- едоваому и азгипударственн научно-исс ирригацион льству "Сре ьство ССС6, 1977.ьство ССС О, 1973. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ВОДЫ ЧЕРЕЗ 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 затвора1647265 1= К 1 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, умнокения 15, демпфирования 17 и интегратора 19 преобразуется в величину сигнала обьемного стока воды через гидросооружение. Автоматический регулятор 21 расхода поддерживает веИзобретение относится к расходометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения и автоматическогорегулирования расхода и стока воды черезгидросооружение на открытых оросительных каналах.Цель изобретения - повышение точности измерения и регулирования расхода,Начертеже изображены устройство длядистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды черезгидросооружение, продольный разрез, иэпюра скоростей потока,Устройство содержит установленный вканале 1 затвор 2 гидросооружения, На полке 3 нижней кромки затвора 2 установлендатчик 4 скорости потока, смонтированныйв защищающем его от воды кожухе 5, Датчик 4 сообщен со сжатым сечением водногопотока под затвором через отверстие 6 впотолке 3, расположенчое на пересечениинижней кромки затвора 2 с изотахой 7 средней скорости потока, Соединение датчика 4с полкой нижней кромки затвора 2 выполнено через легко разъемное уплотнительноесоединение 8 (например, коническое), обеспечивающее его герметичность, а такжесвободный монтаж и демонтаж датчика 4скорости с кожухом 5 при их вертикальномперемещении. Датчик 4 скорости потока содержит гофрированную мембрану 9; нижняя полость которой сообщена черезотверстие 6 с потоком, Над гофрированноймембраной 9 размещен тенэопреобразователь, состоящий иэ мембраны 10 и установленных на ней тензорезисторов 11,Внутренняя полость 12 тенэопреобразователя и верхняя полость мембраны 9 запол, нены кремнийорганической жидкостью(силиконовым маслом). Выход тензорезисторов 11(выход датчика 4 скорости потока)подключен к преобразователю 13 сигналадатчика 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 1 - коэффициент пропорциональности;Рз - давление в отверстии 6.Выход преобразователя 13 подключен квходу блока 14 извлечения квадратного кор 5 ня, преобразующего сигнал датчика 4 скорости по зависимостиЧэ=К /Рз,где К - постоянный для данного сооружениякоэффициент;10 Чэ - средняя скорость потока под затвором.Выход блока 14 извлечения корня квадратного подключен к первому входу блока15 умножения, К второму входу блока 1515 умножения подключен датчик 16 положениязатвора 2, Блок 15 умножения преобразуетсигнал Чз (с одного входа) и сигнал а (сдругого входа) в величину массового расхода воды О по зависимости20 О=Ь а Чз,где а - величина открытия затвора - сигналс датчика 16 положения затвора;Ь - ширина затвора - постоянная величина для данного сооружения.25 К выходу блока 15 умножения подключен блок 17 демпфирования с передаточнойфункциейКдм 1тдм 1 Р + 130 где Кдм 1 - коэффициентусиления демпфера;Тдм 1 - . ПОСТОЯ Н НаЯ ВРЕМЕНИ ДЕМ ПфЕРа;Р - оператор дифференцирования.На выходе 18 блока 17 демпфированияобразуется демпфированное значение мас 35 сового расхода О. К этому же выходу блока17 демпфирования подключен интегратор19, преобразующий сигнал расхода 0 позависимости Ю = 0 1, Сигнал на выходе 20интегратора 19 определяет объемный сток40 воды Чl за время 1 при расходе воды О.Выход блока 15 умножения подключен к автоматическому регулятору 21 расхода(АРР),к одному из входов блока 22 определениярассогласования, К другому входу блока 22определения рассогласования подключензадатчик 23 уставки. Выход блока 22 опре1647265 5 10 15 20 эом 30 35 40 деления рассогласования через демпфирующий блок 24 с передаточной функциейКдм 2дм 2 =Тдм 2 Р+1подключен 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 сумматора 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 20 соответственно блока 17 демпфирования и интегратора 19 подключены к блоку 31 теле- измерения расхода, Блок 30 телеуправления уставкой и блок 31 телеизмерения через блок 32 выбора обьекта и через линию 33 связи соединены с пультом 34 управления.Устройство работает следующим обраРасход воды 0 через гидросооружение определяешься зэвисимостью0 =Чз и=Чз а Ь,где Чз - скорость потока воды под затвором;юз - площадь водопропускного отверстия под затвором;а - высота открытия затвора 2, измеряемая датчиком 16 положения затвора;Ь - ширина затвора 2 - постоянная величина для конкретного гидросооружения.Следовательно, для измерения расхода необходимо измерить Ч и а, Скорость водного потока Чз под затвором 2 определяется зависимостьюЧз = К Рз .где Рз - давгение потока в суженном сечении под затвором 2;К - коэффициент, постоянный дпя данного сооружения,Давление Рз 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 тензопреобразовэтеля, вызывая ее прогиб и пропорциональное изменение сопротивления 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 1, пропорциональный среднему давлению водно о потоке Рз под затвором2 по зависимости 1=К 1 Рзгде К 1 - коэффициент пропорциональности.С выхода преобразователя 13 сигнал поступает на вход блока 14 извлечения корня, который преобразует сигнал Рз в величину средней скорости Ч, по зависимости Чз = К Рз, С выхода блока 4 извлечения корня сигнал Ч 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 0 через гидросооружение по зависимости 0 =Чз а Ь,гре Ь - ширина затвора 2, Нз выходе блока 15 умножения сигнал.массового расхода 0 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 О. С выхода 18 сглаженный сигнал расхода 0 во временит поступает на интегратор 18, который на выходе 20 образует сигнал обьемного стока водыИ=0С выхода блока 15 умножения сигнал массового расхода воды 0 передается в АРР 21, где в блоке 22 определения ра-.,согласования сравнивается с заданным задатчиком 23 значением расхода СЬд. С выхода блока 22 сигнал рассогласования расхода воды0 =0 - 0 зд сглаживается демпфирующим блоком 24 и поступает на первый вход сумматора 25, а с его выхода - на вход блока 26 нелинейности. Если сигнал рассогласования Л 0 превысит 45 величину эоны нечувствительности й Е, на выходе блока 26 нелинейности образуется управляющий сигнал Щт), который черезэлектропривод 29 переместит затвор 2 гидросооружения нэ величину где Ь а - перемещение затвора 2; Кр - коэффициент пропорциональности АРР 21,Одновременно с этим управляющий сигнал блока 25 включает генератор 27 пилообразного" напряжения, который начинает вырабатывать линейно возрастающее напряжение обратной связи Ос(1 - Ь) по зависимости1647265 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 умноже 5 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 ющеес 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, а вторым выходом объеди 30 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. 45 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, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул;Гагарина, 101 Оос 1 1 о ) - т -Ри подает его на второй вход сумматора 25, , где со - время начала импульса управления, 1 - текущее время, (1- 1 о) = Ти - длительность.импульса управления.Когда сигнал Оос генератора 27 на втором входе сумматора 25 сравняется с рассо- гласованиемО 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 Тп протекает переходной процесс в верхнем и нижнем бьефах канала 1, начавшийся в результате перемещения затвора 2 от действия импульса управления Ти, По окончании паузы Тп действие формирователя 28 паузы прекратится и, если рассогласование ЛО между заданным Озд и фактическим расходом О еще имеется, АРР 21 повторит цикл регулирования, итакдотех пор, пока расход О 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 соединен20 с вторым входом блока телеизмерения рас