Способ автоматического регулирования гидравлической структуры потока и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (1 И: САН ОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСНОМУ(71) Киргизский сельскохозяйственный иститут им. К. И. Скрябина.(54,) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РГУЛИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОСТРУКТУРЫ ПОТОКА И УСТРОЛСТВДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(57) 1. Способ автоматического регулиро ва ния гидравлической структуры потокапреимущественно при заборе воды из водотрка,. включающий размещение. в водон- токе под углом к его оси вертикального циркуляционного порога и изменение уровня во.ды в верхнем бьефе гидротехнического соору в ження, отличающийся тем, что, с целью рас. ширения диапазона регулирования, уменьшес- ния захвата наносов при заборе воды и сни, жения непроизводительных сбросов воды напромыв наносов, при уменьшении мутности в сбрасываемой воды увеличивают интенсив, ность циркуляции потока перед порогом,а при увеличении мутности сбрасываемой Е- воды уменьшают интенсивность циркуля- Я цин потока перед порогом путем поворота О порога относительно горизонтальной оси,2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее циркуляционный порог, установленный под углом к оси водотока., отличающееся тем, что оно снабжено при. водом и датчиком, измеряющим мутность сбрасываемой воды, а циркуляцнонный порог выполнен из секций, установленных с возможностью поворота приводом относи-. тельно горизонтальной оси, размегценной в нижней части свкций, причем привод связан с датчиком.Изобретение относится к гидротехникеи может найти применение на водозаборных узлах, шлюзах-регуляторах, пескогравиеловках и других гидротехнических сооружениях, где применяются циркуляционные пороги, особенно там, где имеются большие колебания уровней воды на сооружениях,что в свою очередь ведет к большим.изменениям энергии потока и транспортиров ке наносов разнофракционного состава.Известен способ автоматического регулирования гидравлической структуры потока, в котором для управления структурой потока используют автоматы уровней воды и промывки наносов, способствующие переформированию структуры потока в зависимости от информации, на которую нацелен данный автомат ).Недостатком такого способа автоматического регулирования гидравлической структуры потока является то, что основную функцию в переформировании структуры потока выполняют автоматы уровней воды, однако при больших колебаниях уровня воды, например при падении уровня до минимального, происходит активное переформирование призм отложения наносов в верхнем рьефе гидротехнических сооружений, но 8 связи с уменьшением энергии потока влияние автоматов уровня воды на структуру готока резко ограничивается, что и привоцит к поступлению наносов в водоприемнии, а затем и в оросительную сеть.Известно устройство для регулирования гидравлической структуры потока, представляющее собой плавающие деревянные догцатые стенки, собранные под одну общую раму, погруженную в воду. Стенки устанавливаются в плане под углом 18-25 к оси ротока и способствуют подгону верхних слоев воды к регулятору и подпорному шлюу, образующаяся при этом циркуляция поока направляет к. промывному шлюзу наиболее загрязненные донные слои воды 21,Недостатком данного устройства являВтся то, что оно создает устойчивую цирку-, пяпию потока только при определенных скоростях потока и неработоспособно как орн большой турбулизации потока, так и рри малой энергии потока, что существенно Ограничивает область его применения. Дан- ное устройство вообще неприменимо на потоках, содержащих плавник, который:.удетскапливаться на решетке, что выведе- иэработы не только само устройство, но и сооружение в целом.5 Наиболее близким к изобретении; потехнической сущности является способ автоматического регулирования гидр:влической структуры потока преимущественнопри заборе воды из водотока, включагсшийразмещение в водотоке под углом к егооси вертикального циркуляционного порога н изменение уровня волы в верхнем бьефегидротехнического сооружения,При использовании известного способагидравлическая структура потока, созданная встречными косорасположенными циркуляционными порогами, управляется затвором-автоматом уровня верхнего бьефаи встроенным в него автоматом прск.:ывкннаносов 3.Недостатком данногс способа являетсяограниченность действия затворов-автсматов на структуру потока. Лвтоматы, расположенные перпендикулярно фронту движения воды, создают экранный эффект вовремя их частичного открытия, и наносыне идут в промывник, а откладываются вверхнем бьефе водозаборного сооруженияпризмой, по форме описывающей элементысооружения, формирующие структуру потока, а по высоте - доходящей до отметокверха,циркуляционных порогов, С ростомзО вь 1 соты призмы происходит уменьшение живого сечения подводящего русла, скоростьи транспортирующая способность потокав нем возрастают, при этом в движение вовлекается все большее количество наносов,и наносотранспортируюшие вальцы, создан 35 ные циркуляционными порогами, не справляютсп с транспортом наносов и с увеличением скорости всего потока, вследствиеэтого большая часть наносов попадает вводоприемные камеры. Производство жепромывки при открытии автомата уровнямалоэффективно и приводит к большимнепроизводительным сбросам воды и отключениям оросительной системы на время промывки.Известный способ осуществляется уст 45 ройством, содержащим циркуляциснныйпорог, установленный под углом к оси водотока 3),мНедостатком этого устройства являетсято, что его устойчивая работа по борьбес наносами возможна только в незначительном диапазоне изменения расходов и соответственно уровней воды в верхнем бьефесооружения, Это в свою очередь приводит кнепроизводительным промывным расходамв случае увеличения уровня воды в верхнембьефе больше номинального и не обеспечивает транспорт наносов, когда уровеньводы меньше номинального. Высота вальца и интенсивность его вращения зависятот высоты порога и уровня воды в верхнембьефе сооружения, что не всегда согласуется с другими элементами сооружения в случае изменения характеристик потока. Результатом этого является сбойность течения и дополнительная турбулизация потока,приводящие к ухудшению качества работывсего сооружения.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования, уменьшение захвата 20наносов при заборе воды и снижение непроизводительных сбросов воды на промывнаносов.Указанная цель достигается тем, чтосогласно способу автоматического регулирования гидравлической структуры потока,при уменьшении мутности сбрасываемойводы увеличивают интенсивность циркуляции потока перед порогом, а при увеличении мутности сбрасываемой воды уменьшают интенсивность циркуляции потокаперед порогом путем поворота порога относительно горизонтальной оси.Устройство для осуществления способаснабжено приводом и датчиком, измеряющим мутность сбрасываемой воды, а циркуляционный порог вь 1 полнен из секций, З 5установленных с возможностью поворотаприводом относительно горизонтальной оси,размещенной в нижней части секций, причемпривод связан с датчиком.На фиг, 1 представлена функциональная40схема системы, реализующей способ авто матического регулирования гидравлической структуры потока, на примере водозаборного узла; на фиг. 2 - циркуляционныйпорог,Устройство для осуществления способаавтоматического регулирования гидравлической структуры потока содержит автомат 1 промывки наносов, на выходе которого установлен пробоотборник 2, совмещенный с датчиком 3, измеряюгцим мутность воды, Устройство содержит также 50блоки 4 и 5 сравнения, блоки 6 и 7, определяющие знак отклонения, усилитель 8 синвертором, механизмы 9 преобразованияи привод 1 О циркуляционного порога 1.Вертикальный циркуляционный порог 11установлен под углом к оси водотока 12 ивыполнен из секций 13, установленных наднеподвижной частью 4 порога 11 с возможностью поворота приводом 10 относительно горизонтальной оси 5, размещеннойв нижней части секций 13. За циркуляцион.ными порогами 11, установленными в верхнем бьефе 16 гидротехнического сооружения 17, расположены входные отверстияводоприемника 18,Устройство работает следующим образом.Датчик 3 измеряет мутность воды в пробоотборнике 2 и преобразует этот параметр,в соответствующее напряжение 13, Это напряжение поступает на блок 4 сравнения,где оно сравнивается с задающим нижнююграницу интервала мутности напряжением.3" . Сигнал рассогласования а .3 поступает на блок 6, где определяется знак отклонения. Если ь 3 меньше нуля, то он поступает непосредственно на усилитель 8 синвертором, который усиливает входной сигнал по мощности и меняет знак напряженияна противоположный. Если же ь 3 большенуля, то этсц сигнал поступает на второйблок 5 сравнения, задающий интервал допустимой мутности сбрасываемого потока613 . Величина отклонения Ви показывает,Фвыходит ли мутность сбрасываемой воды запределы заданного интервала.Если А меньше нуля, то значит сбрасываемая на промыв вода содержит достаточное количество твердого вещества и сигнал, на выходе блока 5 отсутствует.Если Би больше нуля; то этот сигналчерез блок 7, аналогичный блоку 6, поступает на усилитель 8 и далее через механизмы 9 преобрзования - на привод 1 О, обеспечивающий изменение угла наклона верхней части циркуляционного порога 11, состоящей из секции 13, расположенных наднеподвижной частью 14 порога 11, что обеспечивает качественный водозабор в водоприемник 18.Способ автоматического регулированиягидравлической структуры потока осуществляется на водозаборном сооружении следующим образом.Если определенное открытие автоматапромь 1 вки наносов обеспечивает сброс водына промыв некоторой мутности О соответствующей заданным нормам, то вся система находится в стационарном состоянии.Если содержание твердого вещества уменьшилось до величиныр, т.е. мутность уменьшилась и происходит ненужный сброс оросительной воды, что недопустимо, то сигналрассогласования л .3И - 13О. Подавсигнал рассогласования через усилитель8 с инвертором и через механизмы 9 преобразования к приводу 10, производится наклон циркуляционных порогов 1 к горизонту, что интенсифицирует промывку за счетувеличения скорости внутри вальца и изменения зоны его действия, чем вызываетсперераспределение расходов, идущих н;промыв и поступаощнх в водоприемннк б, благодаря этому мутность сбрасываемой воды увеличится, т.е. технологические показатели возвратятся в заданный интервал.Если пороги, обрабатывая минимальнодопустимую мутность сбрасываемой воды, при определенном открытии автомата промывки наносов, заняли свае крайнее положение, а мутность сбрасываемой воды все равно не отвечает технологическим показателям и сигнал дО = . - УсО то в тахой ситуации сигнал рассогласования через усилитель 8 с инвертором н через механизмы 9 преобразования поступает к приводу 1 О, обеспечивающему прикрытие автомата 1 промывки наносов. Новое положение автомата 1 промывки наносов уменьшит количество воды, сбрасываемой на промыв, чем обеспечится возврат системы в задан.- ные технологические нормы по мутностиЕсли содержание наносов в сбрасываемой воде увеличилось, т.е. мутность воды дошла до р, превысив верхнюю границу заданного интервала мутности, за порогом которого в верхнем бьефе 16 гидротехнического сооружения 17 начинается интенсивный рост призмы наносов, то отклонение напряжения от заданных значений 13 в бло-.ке 4 и а 1 в блоке 5 больше нуля. При этом величина отклонения 3 н через блок 7 поступает на усилитель 8 н далее через механизмы 9 преобразования - на привод 10 и производится возврат ранее наклоненных порогов 11 к более вертикальному положению, что приведет к увеличению геометрических размеров вальца, Увеличившиеся размеры вальца и выросшие абсолютные отметкИ верха циркуляцяонных порогов 11 обеспечивают качественный водоотбор.Если при этом мутность воды, выходящей из-под автомата 1 промывки наносов, остается постоянной, отвечающей технологи- ческим нормам, то процесс регулирования завершен. Если же мутность будет и дальше возрастать, то значит в верхний бьеф 16.поступает такое количество твердого веще-, ства, которое не способнО обработать циркуляционные пороги 11 и автомат 1 промывки наносов при данном открытии, и при этом начинается формирование призмы отложения наносов. В такой ситуации циркуляционные пороги 11 дойдут до своего вертикального положения.Если же наносы образуют призму в верхнем бьефе 16 при уже вертикально расположенных циркуляционных порогах 11, т.е. мутность сбрасываемой воды все равно вы- шеД , то сигнал рассогласования переклю . чается на дополнительное открытие авто мата 1 промывки наносов, что в конечном итоге восстановит технологические показатели, и система повторит описанные опе.рации.Прй вертикальном, положении секций 13 циркуляционных порогов 11 и полностью рткрытом автомате 1 промывки наносов, хогда мутность сбрасываемой воды все равно превосходит нормы, обеспечивающие промыв наносов без образования призмы отложения в верхнем бьефе,16, сигнал рассогласования Ьи поступает на привод 10, рбеспечивающий приоткрытие автомата уровня воды верхнего бьефа.При незначительном изменении мутности сбрасываемого потока, не выходящем за заданный технологический интервал мутности, что соответствует случаю, когда ь 1.1 О и 8 и О, сигнал на выходе блока 5 отсутствует, и система работает в установившемся режиме. Щния хорошо зарекомендовавших себя на практике ссюружений с косонаправленнымн циркуляционными порогами, при этом данный способ благодаря интенсификации управления структурой потока,расширению зоны влияния вальца и возможности перераспределения расходов воды, забираемых в водоприемник и сбрасываемых на промыв, позволяет уменьшить размеры сооружений, формирующих структуру потока, и их стонмость прн улучшении качества их работы 30 Выполнение циркуляционного порога из секций, установленных с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, размещенной в нижней части секций, позволяет влиять на гидравлическую структуру потока изменением угла наклона верхней части порога, обеспечивая надежную работу сооружения и уменьшая захват наносов при заборе воды, при этом нижняя неподвижная часть порога, возвышаясь над дном, предохраняет шарнирное соединение с верхней подвижной частью от заклинивания 3 40 скопившимися у порога отложениями и обеспечивает полный ход верхней части от вертикального до горизонтального положения. Расчленение верхней части циркуляцион ного порога на секции расширяет 45 диапазон возможности регулирования структуры потока в верхнем бьефе гидротехнического сооружения за счет различного наклона, секций к горизонту,Способ автоматического регулирования гидравлической структуры потока благодаря регулированию интенсивности циркуляции потока в зависимости от показаний датчика, измеряющего мутность сбрасываемой воды, позволяет понизить непроизводительные сбросы воды на промыв наносов и.экономить оросительную воду,Способ автоматического регулированИягидравлической структуры потока и устройство для его осуществления позволяют 20: значительно расширить диапазон прнменеП. рес тааитель ред И. В Знмокосов ая Сос Тех ТярИ ПИ Госуда по делам иэМосква, Ж ПП еПатеит Редактор С. ПекарьЗаказ 6393/19ВНИ303Филиал аж 643рст венногообретений- ЗЬ, Раг. Ужго ГордиенкоКорректоПодписноекомитета СССРн открытийшсхая иьб., А 4 Фрод, ул. Проекти