Устройство для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды в канале

(46) 15.02.92. бюл осударственный прои научно-исследовао ирригационному и тельству им, А.А.Сарльство СССР(54) УСТРОЙСТВО ДГО ИЗМЕРЕНИЯ ИРЕГУЛИРОВАНИЯ РНАЛЕ ННОКОГО В Ь-,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ(71) Среднеазиатский г ектно-изыскательский тельский институт и мелиоративному строи кисова(57) Изобретение относится к расходометрии и позволяет повысить точность дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды в канале, Первичный измерительный преобразователь расхода, установленный в канале выше затвора 33 по течению, преобразует величину расхода воды в канале в пропорциональный ей сигнал. Этот сигнал поступает на вход блока 19 извлечения квадратного корня и с его выхода - на вход авторегулятора 24 расхода, Авторегулятор 24 расхода посредством электропривода 32 перемещает затвор 33 в положение, обеспечивающее величину расхода на уровне, заданном уставкой. Проинтегрированный сигнал расхода с выхода интегратора 22 и мгновенное значение расхода с выхода преобразователя 17 сигнала поступают на входы блока 35 телеизмерения и далее на пульт 38 диспетчера. 1 ил.с Изобретение относится к автоматизации водораспределения, а именно к устройствам для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода и стока воды на открытых оросительных каналах.Цель изобретения - повышение точности измерения и регулирования расхода.На чертеже изображено устройство для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды в канале, продольный разрез.Устройство для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды содержит установленный на канале 1 сужающий поток воды элемент 2,выполненный в виде емкости, сообщенной с уровнем воды в канале 1 посредством низких стенок 3. Нижняя поверхность сужающего элемента 2 выполнена криволинейной, с выпуклостью в сторону водного потока, сначала плавно опускающейся, а затем плавно поднимающейся в направлении движения потока. Такое выполнение. криволинейной поверхности формирует гидравлику потока, исключающую завихрения водного потока при обтекании.В сужающем элементе 2 установлен двухмембранный дифманометр 4, смонтированный в защищающем его от воды кожухе 5, Дифманометр 4 установлен ниже уровня минимального давления в сжатом ечении потока.Дифманометр 4 содержит минусовую 6 и плюсовую 7 мембраны. Надмембранная полость минусовой мембраны 6 через трубку 8 сообщена со сжатым сечением потока и подведена к отверстию 9 сужающего элемента 2, в котором выполнено легкоразъемное уплотнительное соединение 10 (например, коническое), обеспечивающее герметичность, а также свободный монтаж и демонтаж дифманометра 4 с кожухом 5 при вертикальном перемещении.Надмембранная полость плюсовой мембраны 7 через трубку 11, которая пропущена через кожух 5, сообщена с сужающим элементом 2, который с уровнем воды в канале 1 сообщен посредством низких стенок 3,Основание дифманометра 4 за мембранами 6 и 7 имеет профилированные поверхности 12, повторяющие профиль мембраны и служащие для защиты мембран от деформации и разрушения односторонним рабочим давлением. Центры мембран 6 и 7 соединены между собой штоком 13, связанным с одним концом рычага 14 тенэопреобразователя мембранно-рычажного типа. Другой конец рычага 14 соединен с мембра ной 15, на поверхности которой смонтиро, ваны тензорезисторы 16,Выход тензорезисторов 16 подключен ктоковому преобразователю 17 сигнала тен 5 зорезисторов 16 в пропорциональный токовый сигнал по зависимости= К 1 Д Р навыходе 18, где- сила тока, К 1 - коэффициент пропорциональности, ЬР - водомерный перепад давления между сжатым10 сечением потока и уровнем воды в канале 1,Выход токового преобразователя 17подключен к блоку 19 извлечения корня,преобразующего сигнал водомерного перепа а авления ДР по зависимости О - К х15 х Др.К выходу блока 19 извлечения корняподключен блок 20 демпфирования с передаточной функцией И/1 =Тдм 1 Р+1где Кдм 1 - коэффициент усиления демпфе- ра Тдщ - постоянная времени демпфера;Р - оператор дифференцирования,На выходе 21 блока 20 демпфированияобразуется значение массового расхода О.К этому же выходу блока 20 демпфи рованияподключен интегратор 22 расхода воды,преобразующий сигнал расхода по зависи 30 мости Щ = От. Сигнал на выходе 23 интегратора 22 определяет обьемный сток воды Юза время 1 при расходе О,Выход блока 19 извлечения корня подключен к авторегулятору 24, к одному извходов его блока 25 рассогласования, К другому входу блока 25 рассогласования подключен задатчик 26 уставки, Выход блока 25рассогласования через второй блок 27 демпфирования с передаточной функцией40И/2=, подключен к одному изТдм 2 Р+1входов сумматора 28. Выход последнегоподключен к входу трехпозиционного блока29 зоны нечувствительности. Между выходами блока 29 и вторым входом сумматора28 включен генератор 30 пилообразного напряжения, Формирователь 31 паузы включен между выходом блока 29 и его входом, атакже выходом генератора 30 пилообразно 50 го напряжения.Выход блока 29 подключен через реверсивный электропривод 32 к регулирующемурасход затвору 33 гидросооружения. Входзадатчика 26 уставки подключен к блоку 34телеуправления уставкой.Выходы 18, 21 и 23 соответствеков 17, 20 и 22 подключены к блокуизмерения, Блок 34 телеупрауставкой и блок 35 телеизмерени нно бло телевления я через1712786 де ЬР - водомер Р 1 - статическанале 1; Р 2 - статичес 0 е давление в сжатом се чен ечении и в 5 блок 36 выбора объекта и линию 37 связи соединены с пультом 38. диспетчера. Вентили выпуска воздуха из надмембранных полостей при наладке устройство обозначены позицией 39. 5Устройство работает следующим образом.Сужающий элемент 2, установленный на канале 1, по которому протекает расход воды О, создает местное сужение водного 10 потока. Скорость потока Ч 2 в суженном сечении увеличивается по сравнению со скоростью течения Ч 1 в канале 1. Часть потенциальной энергии потока переходит в кинетическую. В результате статического 15 давление Р 2 в сжатом сечении становится меньше статического давления Р 1 в канале 1, Перепад(разность) этих давлений ЬР зависит от скорости Ч 2 расхода воды 0 черЕз суженное сечение сужающего элемента 2, 20 Статическое давление воды Р 2 в сжатом Сечении и в отверстии 9 и соответствующий этому давлению уровень воды в трубке 8 устанавливается ниже, чем уровень (давления Р 1) в канале 1 на величину 25ЬР = Р 1" Р 2д 2 д 2 2 )В 1ый перепад давлений;ое давление (уровень) в 0 - расход воды в сжатом сале;й)1 - площадь поперечного сеченияа 1; й 2 - площадь сжатого сечения;р- плотность жидкости.Измерение уровня Р производится в сужающем элементе 2, в который вода поступает из канала 1 через низкие стенки 3. Измерение давления Р 2 в сжатом сечении производится мембраной 7 через трубку 8 и отверстие 9.Мембраны 6 и 7 воспринимают разность давлений ЛР = Р 1- Р 2, которая.через рычаг 14 вызывает прогиб мембраны 7 и изгиб мембраны 6 дифманометра и изгиб мембраны 15,тензопреобразователя, изменение сопротивления тензорезисторов 16,Электрический сигнал, соответствую,щий перепаду давления Ь Р тензорезисторов 16, передается в токовый преобразователь 17, на выход 18 которого сигнал передается в виде изменения тока 1= К 1 ЬР, пропорционального величине водомерного перепада давления ЬР, Выход 18 предназначен для дистанционного или телемеханического измерения водомерного перепада давлений ЬР в сжатомсечении потока. С выхода блока 17 сигналпередается также на блок 19 извлечениякорня, в котором токовый сигнал водомерного перепада давлений ЬР = Р 1- Р 2 преобразуется в массовый расход воды О,протекающей в сжатом сечении, по зависимости2 1 ( - ) 1 1- (Р 1 Р 2)илиШ 1 РС=Р - Р 1где К- постоянный для данного водомерного устройства и канала множитель,причем1712786 Формула изобретения Устройство для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды в канале, содержащее первичный измерительный преобразователь расхода, установленный в канале, последовательно соединенные преобразователь сигнала, блок извлечения квадратного корня, блок демпфирования и 10 интегратор, последовательно соединенныеблок телеизмерения, блок выбора объекта и пульт управления, блок телеуправления уставкой, включенный между вторым выходом блока выбора объекта и выходом авторегу лятора расхода, выходом соединенного сэлектроприводом затвора, установленного в канале, выходы преобразователя сигнала, блока демпфирования и интегратора подключены к входам блока телеизмерения, о т л ич а ю щеесятем,что,с цельюповышения точности измерения, первичный измерительный преобразователь расхода установлен в канале и выполнен в виде криволинейного сужающего элемента с отвер стием, над которым расположендвухмембранный дифманометр, полость первой мембраны которого сообщена с сужающим элементом, полость второй мембраны дифманометра через легкоразъемное 30 соединение сообщена с отверстием в сужающем элементе, обе мембраны дифманометра соединены силопередающим элементом, подвижная часть которого соединена через тензопреобразователь с выходом 35 дифманометра, подключенным квходу преобразователя сигнала, при этом выход блока извлечения квадратного корня соединен с вторым входом авторегулятора расхода,рассогласованием ЬО на первом входе сумматора 28, блок 29 выключится и действие управляющего сигнала Т закончится. В момент окончания управляющего сигнала Ти включается в работу формирователь 31 паузы, который сигналом на своем выходе приводит к нулю выходной сигнал генератора 30 и на время паузы Тп зашунтирует вход блока 29. Во время действия паузы протекает переходный процесс в верхнем и нижнем бьефах канала 1, начинающийся в результате перемещения затвора 33 от действия импульса управления Ти.По окончании паузы Т действие блока 31 прекратится и, если рассогласование между заданным Од и фактическим расходом О еще имеется, авторегулятор 24 повторяет цикл регулирования, и так до тех пор, пока расход О не станет равным заданному задатчиком 6 значению Оэд Уставка задатчика 26 Озд в зависимости от потребности воды на орошение дистанционно управляется диспетчером при помощи пульта 38 диспетчера через линию 37 связи, блок 36 выбора объекта и блок 34 телеуправления уставкой. На выходах 18, 21 и 23 соответственно блоков 17, 20 и 22 значения перепада давления Л Р, массового расхода воды О и объемного стока воды Ю под сужающим элементом 2 и через затвор 33 дистанционно измеряются диспетчером с помощью пульта 38 диспетчера через линию 37 связи, блок 36 выбора объекта и блок 35 телеизмерения,40 45 50 Составитель В. Ярыч Редактор М. Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор М. ДемчикПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 529 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5