Устройство для регулирования уровня воды в ирригационном канале

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН О 1008709 0 9/12 ГОСУД АРС ПО ДЕЛА САНИЕ ИЗОБРЕТЕН СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИК АВ ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Среднеазиатский ордена Трудового Красного Знамени государственный проектно-изыскательский и науч-,но-исследовательский институт поирригационному и мелиоративномустроительству "Средазгипроводхлопок"им. А.А,Саркисова(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 300592, кл. Е 02 В 13/02, 19692. Авторское свидетельство СССРй 362895, кл, Е 02 В 13/02, 1970(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА"НИЯ УРОВНЯ ВОДЫ В ИРРИГАЦИОННОМ КА"НАЛЕ, содержащее затвор водовыпуска,затворы подпорных сооружений, разде-ляющие канал на участки и связанныес приводами, последовательно соединенные задатчик и блок рассогласования, основной датчик уровня воды, расположенный в конце участкаканала, а также регулятор, выходом подключенный к приводу затвора выше- расположенного подпорного сооружения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, цто, с целью повышения точности устройства, оно содержит допдлнительныедатчики уровня воды, расположенные вдоль всего участка канала на равном.расстоянии друг от друга, инвертор, последовательно соединенные блокидемпфирования и дифференцирования.и последовательно соединенные блокидемпфирования и дифференцирования .и последовательно соединенные блокключевых элементов, сумматор и не-.линейный элемент типа "зона нечувствительности", причем выход основного датцика уровня воды через инвер- В тор подключен к второму входу блока фу рассогласования, выходом связанного . ф ф с вторым входом сумматора, выход не :линейного элемента типа."зона нечувствительности" подключен к входурегулятора, выходы дополнительныхдатчиков уровня вода соединены свходами соответствующих блйков демпфирования, а выходы блоков дифферен- ; цирования подключены к соответствую-. 00 щим входам блока ключевых элементов. ф 3Ю1 1008Изобретение относится к водохозяй-.ственному строительству и может бытьиспользовано для автоматизации управления режимами работы каналоворосительных систем, 5Известно устройство для распределения жидкости в оросительном канале, включающее последовательнорасположенные в канале затворы иДатчики уровней, установленные между затворами в непосредственной бли"зости от них и посредством тяг соединенные с сельсинами, управляющимирычагом, воздействующим через усилитЕль на сервомотор механизма управ"15ления верхнего по течению затво-,ра 111,Известна система регулированияуровня воды в оросительном канале,включающая затворы водовыпусков, 26затворы подпорных сооружений с приводами с авторегулятор, соединенныйс датчиками уровня воды и приводомзатвора управляемого подпорногосооружения. К входу авторегулятора 25подключены датчики положения затворов подпорных сооружений. и затворовводовыпусков Г 2 3,Однако в известном устройстве недостаточная динамицеская точность, З 61 цто ухудшает качество водоподачипотребителям, приводит к разрушениюдамб каналов, остановке дождевальныхустановок, непроизводительным сбросам воды.Цель изобретения - повышение точности устройства,Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее затворводовыпуска, затворы подпорных сооружений, разделяющие канал на участки и связанные с приводами, последовательно соединенные задатчик и блокрассогласования, основной датчикуровня воды, расположенный в концеучастка канала, а также регулятор,выходом подключенный к приводу затвора вышерасположенного подпорного соо.ружения, дополнительно содержит датчики уровня воды, расположенныевдоль всего участка канала на равном расстоянии друг от друга, инвер-,тор, последовательно соединенныеблоки демпфирования и дифференцирования, блок ключевых элементов, сумматор и нелинеиныи элемент типа "зоч чБна нечувствительности", причем выход основного датчика уровня водычерез инвертор подключен к второму 09 2входу блока рассогласования, выходом связанного с вторым .входомсумматора, выход нелинейного эле- .мента типа "зона нечувствительности"подключен к входу регулятора, выходыдополнительных датчиков уровня водысоединены с входами соответствующихблоков демпфирования, а выходы блоков дифференцирования подключены ксоответствующим входам блока ключевыхэлементов.На чертеже показана блок-схемаустройства.Устройство содержит канал 1 сзатворами 2 и 3 соответственно вьаерасположенного и нижерасположенногоподпорных сооружений, разделяющихканал на уцастки с расстояниями 5и образующих типовой регулируемыйучасток 4 канала, нижерасположенныйучасток канала 5, затвор 6 водовыпуска. Затворы 2 и 3 подпорных сооружений соединены через реверсивныеприводы 7 с выходами регуляторов 8.Регулятор 8 может быть выполнен,например, с передатоцной функциейпропорционального закона регулирования 4(р):К, изодромного закона регулирования Т Р+1акР 1=К -тргде К коэффициент пропорциональности;Ти- постоянная времени изодрома;Р - оператор дифференцированияи других законов регулирования.К входу регулятора 8 через нелинейный элемент типа "зона нечувствительности" 9 и суматор 10 подключенблок 11 рассогласования. Нелинейныйэлемент типа "зона нечувствительности" 9 имеет возможность настройкивеличины нечувствительности 5 устройства в некотором диапазоне сигналов изменения уровня 1,например+ 0-10).К одному входу блока 11 рассогласования подключен задатчик 12, квторому через инвертор 13 и блок 14демпфированияс передаточной ФункЯ ( р 1"ч цией, ДИРА= 1. г+,.1основноиМдатчик 15 уровня воды, расположенныйв конце участка канала, Описаннаячасть устройства за исключениемсумматора 10 образует основной контур автоматического регулирования.3 100870Расположенные вдоль всего участ-, ка канала на равном расстоянии один от другого дополнительные датчики 16-19 уровней воды 1 количество которых определяется параметрами .каналов и систем регулирования) через соответствующие блоки 20-23 демпфирования 1, с передаточной ФункциейкЮ )р)= +и) блоки 2 Клиф- )одм Т )кр+Ференцирования с передаточной ФункК Т рцией;щ):ф ), блок 28 ключевйхр т р+1А ., н элементов подключены к входам сумматора 10, где Тди - постоянная времени блока демпфирования; Кд - дина-. мический коэффициент передачи блока дифференцирования, ТА- постоянная времни блока дифференцирования;20 Р = д- оператор дифференцирования.Инвертор 13 изменяет знак сигнала датчика 15 по отношению к знакам сигналов датчиков 16-19.Блок 28 ключевых элементов содер 2 жит двувходовые электронные ключи 29-31, Через блоки демпфирования и дифференцирований к входам а и о клю". ча 29 подключены датчики 16 и 17 уровней. К входу а ключа 30 под- ЗЕ ключен выходключа 29, к входу о ключа 30 - датчик 18 уровня, к входу см ключа 31 - выход о 1, ключа 30, к входу Ь ключа 31датчик 19 уровня. Выходы О 1 ключей Э29-31 и выход о 1 ключа 31 от блока28 подключены к входам сумматора 10.Каждый из ключей 29-31 выполнентак, что сигнал по входу о 1 проходитбеспрепятственно, а сигнал по входу 465 проходит только в том случае, еслисигнал с входа с 1 прошел ранее. Сумма,тор 10 снабжен регуляторами коэффициентов передачи К , К , К по1 2 .и+1каждому из входов, Отмеченные элементц совместно с нелинейным элементомтипад"зона нечувствительности" 9,регулятором 8, приводом 7, затвором2 и участком Й канала образуют конту"ры гибких обратных связей по уровням за.в промежуточных створах участка канала. Полярность подключения датчиков 16- 19 при одном направлении отклонения уровня воды обеспечивает формиро- фф ванйе на входе элемента 9 сигнала, противоположного по знаку тому сигналу, который формируется датчиком 9 415 основного контура регулирования.Если на участке 4 канала образует.ся кривая подпора 32 уровня воды,что влечет за собой уменьшение скорости течения воды и,соответственно,увеличение запаздывания, расстояниямежду датчиками 16-19 промежуточныхконтуров гибкой обратной связи должнцобеспечивать равные значения запазды с,ваний между смежными датчиками уров"ней.Устройство для регулирования уровня воды работает следующим образом,В исходном состоянии сигналы навыходе блоков 2 Мдифференцирования равны нулю, а сигнал задатчика12 скомпенсирован сигналом датчика 15и на входе регулятора 8 сигнал равеннулю,В системе должен поддерживатьсянормальный заданный задатчиком 12,уровень воды в створе датчика 15,При возмущении системы, вызванном,например необходимостью увеличитьрасход воды, поступающей на нине"расположенный участок 5 канала,путем большего о 1 крывания затвора 3уровень воды в створе датчика 15постепенно снижается, распространяясьвверх по течению к затвору 2;на входрегулятора 8 поступает сигнал рассогласования, и регулятор 8, формируя сигнал управления и воздействуяна привод 7, увеличивает открывание затвора 2. В результате этогорасход и уровень воды в началеучастка 4 начинает возрастать, распространяясь вниз по течению.Однако из-за транспортного запаздывания между управляемым затвором 2 и датчиком 15 уровня увеличившийся в начале участка 4 расход водыне сразу поступает в конец участкаи уровень воды в створе датчика15 некоторое время Т остается меньшезаданной задатчиком 12 величины,а на вход регулятора 8 продолжаетпоступать сигнал рассогласования.Чтобы в период Т регулятор 8 повторно не воздействовал на затвор 2, навход регулятора 8 через сумматор 10подается временно компенсирующийрассогласование сигнал гибкой обратной связи с промежуточных створов участка 4 канала от дополнительных датчиков 16-19 уровня водц через блоки 2 Мдифференцирования. При прохождении изменяющегося10087 расхода через створ датчика 16 блок 24 дифференцирования Формирует на своем выходе сигнал, который сохраняется некоторое время, определяемое настройкой блока дифферен- ю цирования, зависящий от параметров канала. Полученный сигнал с блока 24 дифференцирования складывается в сумматоре 10 с противоположным по знаку сигналом рассогласования о датчика 15 и временно компенсирует его. После прохондения изменившегося расхода через створ датчика 16 сигнал с блока 24 уменьшается, но к этому времени начинает поступать сигнал с датчика 17 через блок 25 и т,.д.Следовательно, при прохождении по всему участку 4 канала изменившегося расхода воды на выходе сумматора 20 10 алгебраическая сумма сигналов с датчика 15 и блоков 24-27 изменяет" ся в небольших пределах, не превышающих заданную зону нечувствительности. 25За счет работы дополнительных датчиков происходит последовательное слежение за движением сверху вниз по участку 4 изменившегося расхода воды. Сигналы от дополни- ЗЕ тельных датчиков временно компенсируют на входе регулятора 8 сигнал от основного датчика 15 до тех пор, пока изменение уровня от действия регулятора 8 не достигнет датчика 15. Происходит истинная компен-, сация уровня и, таким образом, в системе регулирования автоколеба,ний не будет, так как переходный процесс апериодический.46При наличии блоков 24-27 дифференцирования сигналы от дополнительных датчиков 16, 17, 24, 25, 26 и 27 уровней воздействуют на регулятор 8 только при изменении уровня воды во времени 4 П. в их створах,йпричем величина сигнала воздействия пропорциональна скорости изменения ,уровняЧ =К - и сначала максималь"лЯи дна, а после прохождения фронта из 09 Фменившегося расхода постепенно умень. шается в соответствии с передаточной Функцией блоков 24-27 дифференцирования.Нелинейный, элемент типа "зона нечувствительности" 9 позволяет исключить случайное включение регулятора 8 в период прохождения волны между смежными датчиками 16-19 уровня.Блок 28 ключевых элементов отклю чает контуры промежуточных обратных связей от дополнительных датчиков 16-19 при последовательном изменении уровня в направлении от ниже- расположенных к вышерасположенным датчикам с целью исключения нежелательного воздействия на систему реГулирования изменяющегося уровня при двикении волны расхода от створа затвора 3 к створу затвора 2, что повышает устойчивость системы.Блоки 14, 20 и 23 демпфирования включены для сглаживания сигналов датчиков при случайных волновых колебаниях уровня воды и исключения воздействия на работу системы регулирования случайных изменений уровня воды.Устройство обеспечивает защиту от случайного включения регулятора 8 при волновых колебаниях уровня воды за счет того, что резко изменяющийся сигнал воды, проходя через блоки 20-23 и 14 демпфирования, сглаживается,и всплеск амплитуды сигнала уменьшается. Степень демпфирования определяется настройкой блоков дифференцирования.В результате повышения динамической точности в предлагаемом устройстве обеспечивается экономное ис,пользование оросительной воды, сокращение сбросных расходов, повышается оперативность водораспределения и точность водоподачи; кроме того, возможно уменьшение строительной высоты канала за счет уменьшения амплитуды динамического отклонения уровня воды при переходных процессах в канале.1008709 Составитель Л.Цаллагох Техред Л,Пекарь Редактор А 8 одписн енного комитета СССРобретений и открытий-35, Раушская наб., д. М 5 ю т е вевав юажша ж нт", г. Ужгород, ул. Проектн лиал.ПППЗаказ 2336/58 Тира ВНИИПИ Государст по делам и 113035, Косква, Корректор Ю Макаренко