Устройство для регулирования уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений

Сов э СоветсннкСоциапистичеснинРеспублин ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 930283(22)Заявлено 06, 0 с присоелнненнем з вки аударстаанньй каннтвт СССР о данаи нзобретеннй н втнрытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ В БЬЕФАХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙже Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для автоматической стабилизации уровней воды в гидротехнических сооружениях, в частности в открытых каналах, в особенности в проводящих.Известны устройства для регулирования уровней воды в гидротехнических сооружениях, включающие секторный полый затвор с горизонтальной1 О осью вращения, внутренняя полость которого посредством отверстий в его корпусе сообщается с верхним и нижним бьефами, причем одно из отверстий дросселируется мембранным клапаном,1 связанным с датчиком регулируеиых бьефов 1.Недостатками таких устройств является сложность конструкции и малая эксплуатационная надежность клапанной системы датчиков вследствие необходимости в ее герметичности, а так прочность полости затвора с малыми скоростями течения воды, что требует.частых промывок полости затвора от осевших в ней взвешенных наносов,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, состоящее из секторного полого затвора с горизонтальной осью вращения, внутренняя полость которого посредством питающего трубопровода сообщается с верхним бьефом. В трубопроводе имеется отверстие, которое.сообщает последний с нижним бье= фом, причем отверстие дросселируется клапаном датчика нижнего бьефа 2).Недостатками устройства являются возможность стабилизации только уровня воды нижнего бьефа, что делает целесообразным применение рассматриваемого устройства для автоматизации перегораживающих сооружений в проводящих каналах с возможными аварийными (паводковыми) расходами, малая эксплуатационная надежность устройства при его работе при малых перепадах уровней воды между бьефами вследствие3 93028 3 4ка 8 с первым клапаном 9 и вторым 10, причем диаметр клапана 10 больше диаметра клапана 9. Клапаны 9 и 10 дросселируют отверстия 11 и 12 в клапанной коробке 13, которая сообщается с полостью затвора 1 посредством питающего трубопровода 14 с гибким участком 15, В колодце 5 размещен поплавковый датчик 1 б, связанный посредством штока 17 с третьим клапаном 18 и четвертым 19, которые дросселируют,. отверстия 20 и 21 в клапанной коробке 22, причем диаметр клапана 19 больше диаметра клапана 18, Поплавковые датчики 7 и 1 б прикреплены к штокам 8 и 17 посредством Фиксаторов 23 и 24; с помощью которых изменяется установка задания вПри необходимости регулировать уровень только в верхнем бьефе, датчик уровня нижнего бьефа и колодец 3 отсутствует.Устройство работает следующим образом. того, что в полости затвора при мак-симальном открытии отверстия датчикауровень не снижается до уровня нижнего бьерна из-за разности давлений взапорной коробке датчика и выходномсечении отверстия, вызванной постоянным течением воды по питающей трубеиз верхнего бьефа, Кроме уменьшениянадежности работы устройства, это требует увеличения массы противовеса, щ Под действием разности сил гидростатическбго давления, действующих на напорную грань затвора 1 с стороны верхнего бьефа и внутренней полости затвора, последний, вращаясь на оси 2, пропускает некоторый расход, Величина открытия затвора зависит от уровня воды, который устанавливается в его полости (при, уровне воды в полости затвора, ровном уровню воды в верхнем бьефе, затвор полностью закрыт, при уровне, равном уровню в нижнем бьефе - открытие максимальное), В обычных условиях эксплуатации ка-. нала, когда уровень воды в верхнем бьефе ниже максимального (аварийного), поплавковый датчик 16 посредством штока 17 и клапанов 9 и 18 держит открытым отверстие 20 и закрытым отверстие 21, регулятор работает по стабилизации уровня воды в нижнем бьефе. В установившемся режиме, если уровень воды в нижнем бьефе вьппе минимального и ниже максимального (отверстия 12 и 11 приоткрыты), вода из верхнего бьефа через отверстие 20 и трубопровод 14 поступает в полость клапанной коробки 13 и сбрасывается через отверстие 12 в нижний бьеф, При этом уровень воды в полости затвора устанавливается вьппе уровня воды в нижнем бьефе на величину гидравлических потерь, вызванных постоянным током воды через сбросное отверстие На чертеже изображено предлагаемое устройство.Устройство состоит из секторного полого затвора, закрепленного на горизонтальной оси вращения 2, колодца 3, сообщающегося с нижним бьефом отверстием 4,.колодца 5, сообщаннцегося с верхним бьефом питающим трубопрово" 55 дом 6.В колоцце 3 размещен поплавковый датчик 7, связанный посредством штоДля частичного устранения этого недостатка можно увеличить гидравлическое сопротивление питающей трубы, однако это приводит к снижению быстродействия регулятора, невысокая точность стабилизации уровня вследствиетуго, что при закрытом сбросном отвер-,стии (максимальном уровне воды в нижнем бьефе) на клапан датчика действует вертикально вниз направленная си- ррла, обусловленная разностью уровнейводы в бьефах, что требует увеличенного, по сравнению с открытым отверстием погружения поплавка датчика подуровень воды, 25Цель изобретения - повьппение надежности и точности ,.устройства,Указанная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем секторный затвор, полость которого соедине- Збна с нижним бьефом через питающийтрубопровод, на котором установленпервый клапан, связанный со штокомпоплавкового датчика уровня нижнегобьефа дополнительно содержится вто 35рой клапан, установленный на штокепоплавкового датчика уровня нижнегобьефа, поплавковый датчик уровняверхнего бьефа, на штоке которогоустановлены третий и четвертый клапа 46ны, причем второй и третий клапаныустановлены соответственно между нижним и верхним бьефами и питающим трубопроводом, а четвертый клапан уста-новлен последовательно с первым аф 45клапаны каждого из датчиков уровней .выполнены разного диаметра.1 О 15 20 25 ЭОсЭ 5 40 50 55 12, При переходном процессе, когдауровень воды в нижнем бьефе изменяется, поплавковый датчик 7 посредством штока 8 и клапанов 10 и 9 изменяет открытие отверстий 11 и 12, давление в клапанной коробке 13 изменяется, что влечет изменение уровня воды в полости затвора 1 и положенияпоследнего. При понижении уровня воды в нижнем бьефе открытие отверстий12 увеличивается, а отверстие 11уменьшается, что влечет уменьшениедавления в полости клапанной коробки 13 и отток воды из полости затворачерез отверстие 12 в нижний бьеф, выталкивающий момент и открытие затвора увеличиваются, Аналогично, повьппение уровня воды в бьефе ведет к повышению давления в клапанной коробке иуменьшению открытия затвора,При достижении уровнем воды в нижнем бьефе своего максимального значения, отверстие 12 полностью перекрывается клапаном 10, в затворе устанавливается уровень воды, равыйуровню верхнего бьефа, и затвор полностью закрывается. При достиженииуровнем воды в нижнем бьефе своегоминимального значения клапан 9 полностью перекрывает отверстие 11, отверстие 12 полностью открыто и в полоти затвора 1 устанавливается уровеньводы, равный уровню нижнего бьефа,что приводит к открытию затвора намаксимальный угол.Направленная вертикально вверх равнодействующая сил гидростатическогодавления, действующая на клапаны датчика нижнего бьефа вследствие разности уровней воды между бьефами, большепо величине в крайнем верхнем положении подвижного элемента датчика, чемв крайнем нижнем из-за того, что диаметр клапана 10 больше диаметра клапана 9. Поэтому высота затопления поплавка в крайнем верхнем положениитребуется меньшей, чем вкрайнем нижнем, что делает статическую ошибкурегулирования меньшей, чем величинахода штока датчика,При повьнпении.уровня в верхнем бье фе вьппе допускаемого (аварийного) поплавковый датчик 1 б всплывает и посредством штока 17 и клапанов 18 и 19 открывает отверстие 21 и перекрывает отверстие 20, Поступление воды в клапанную коробку 22 из:верхнего бьефа прекращается, Это влечет отток воды из полости затвора по трубопрово дам 14 и 5 в полость клапанной коробки,13 и оттуда по трубопроводу 14 в нижний бьеф рассматривается случай, когда в нижнем бьефе максимальный уровень и отверстие 12 полностью перекрыто клапаном 10, а отверстие 11 открыто), В итоге уровень воды в полости затвора достигает уровня нижнего бьефа, и затвор открывается на максимальный угол, Если датчик уровня нижнего бьефа находится в промежуточном положении (отверстия 12 и 11 частично открыты), то отток воды из полости затвора частично происходит и через отверстие 12.Направленная вертикально вниз равнодействукиая сил гидростатического давления, действующая на клапаны датчика верхнего бьефа вследствие разности уровней воды между бьефами, больше в крайнем нижнем положении подвижного элемента датчика, чем в крайнем верхнем, вследствие того, что диаметр клапана 19 больше диаметра клапана 18, Поэтому высота затопления в крайнем верхнем положении меньше, чем в крайнем нижнем, что делает статическую ошибку регулирования меньпей, чем ход штока датчика,Данное устройство обеспечивает реализаццю технологических схем по верхнему и нижнему бьефам и смешанного регулирования с высокой точностью стабилизации уровней и вшсоким быстродействием, имеет простую клапанную систему и пониженную чувствительность к наносам, благодаря тому, что вода в полость затвора поступает только при его закрытии, а также большую по сравнению с известным надежность работы при малых перепадах уровней между бьефами,формула изобретения 1. Устройство для регулирования уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений, содержащее секторный затвор, полость которого соединена с нижним бьефом через питающий трубопровод, на котором установлен первьй клапан, связанный с штоком поплавкового датчика уровня нижнего бьефа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности устройства, оно содержит второй клапан, установленный на штоке поплавкового датчика уровня нижнего бье930283 ВНИИПИ Заказ 3471/64 Тираж 908 Подписно лидл ППП Патент , г, Ужгород, ул. Проектная,фа, поплавковый датчик уровня верхне-, го бьефа, на штоке которого установлены третий и четвертый клапаны, причем второй и третий клапаны установлены соответственно между нижним и верхним бьефами и питающим трубопроводом, а четвертый клапан установлен последовательно с первым.2Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что клапаны каждого из датчиков уровней выполнены разного диаметра. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Указание по проектированию оросительных систем, Руководство по проектированию автоматизации водораспределения на оросительных системах,ЕТР-10-7 б. Ч. Ъ 1, Киев, 1977,с. 105, 111, 115,1 О 2, Авторское свидетельство СССРФ 474793, кл. С 05 0 9/02, 1975