Регулятор уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений

1 б 38928 2. Регулятор по и. 1, о т п и ч аю щ и й с я тем, что первый и второй штоки соединены с первым плечом короИзобретение относится к гидравлической автоматизации мелиоративных, в оссбенности осушительных систем, гидротехнические сооружения котомки х должныобеспечить высокую точность стабипиэации уровней воды в каналах во времяувлажнения в обоих бьефах и беспрепят-ственный пропуск паводков, возможныхво время вегетационного периода.Известно устройство, включающеесекторный затвор, внутренняя полостькоторого сообщена с верхним и нижнимбьефами посредством отверстий в егокорпусе, причем одно из отверстий дроссепируется мембранным клапаном, свяэанным с поплавковыми датчиками уровня верхнего и нижнего бьефов. Поплавковый датчик уровня верхнего бьефа,закрепленный на штанге, входит в зацепление с рычагом мембраны етого датчика 20только при уровне воды в. верхнем бьвфевыше. максимального или ниже минимального. Данное устройство позволяет свысокой точностью стабилизировать уровни воды в нижнем бьвфв и ограничивать 25максимальные и минимальные уровни водыв верхнем бьефе 3,Существенными недостатками указанного устройства являются быстров заипвние полости затвора взвешенными наносами, сложная и ненадежная системамембранных клапанов и создание гидравлических перепадов между бьефамипорядка 0,2-0,3 м для обеспеченияподъема затвора. 351Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является устройство, включающее секторный затвор,питающий трубопровод, два клапана, уста,новпенные на штоке и расположенныемежду верхним и нижним бьефами и питающим трубопроводом, причев шток связан с коромыслом, плечи которого, всвою очередь, связаны с поцпавковымидатчиками верхнего и нихснего бьефов, 45емкость-противовес, установленную наобщей с затвором оси вращения и размемыспа посредством жестко соединенногос ним ригвля, шарнирно связанного соштоками щенную в камере, сообщающейся с верхним бьефом посредством подвижного вода.слива и с нижним бьвфом посредствомкалиброванного отверстия, Данное устройство нв создает гидравлического перепада между бьефами, имеет простую инадежную кпапанную систему и характеризуется незначительным эаилением попости затвора 2,Существенными недостатками известного устройства являются невозможностьограничения минимального уровня водыверхнего бьефа, проточность камеры емкости-противовеса, что влечет ее заиление и снижение надежности устройства,а также необходимость при измененииуставки маневрировать как подвижнымщитом, так и поплавковым датчикомуровня верхнего бьефа, что затрудняетцентрализованное управление эатворомавтоматом. Бель изобретения - повышение точности и надежности регулятора,Указанная цепь достигается тем, чтов регуляторе уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений, содержащем установленные на горизонтальной оси вращецния секторный затвор, полость которогосообщена с нижним бьефом первым питающим трубопроводом, и емкост противо-вес, размещенную в камере, поппавковыедатчики уровня верхнего и нижнего бьефов, установленные на первой и второйштангах, связанных с первым и вторымплечами коромысла, первое из которыхсвязано с первым штоком, на которомразмещены первый и второй клапаны, установленные между верхним и нижним бьефами и первым питающим трубопроводом,содержится второй питающий трубопро.вод, через который камера сообщена снижним бьефом, связанный с первымплечом коромысла второй шток, на котором размещены третий и четвертый кладаны, установленные между верхним инижним бьефами и вторым питающим трубопроводом, первый и второй толкатели, неподвижно установпенные соответственно выше максимапьного и ниже минимального уровней верхнего бьефа на первой штанге, причем поплавковый датчик уровня верхнего бьефа выполнен с возможностью свободного перемещения по штанге между топкатецями.Кроме того, первый и второй штоки соединены с первым нпечом коромысла 10 посредством жестко соединенного с ним ригепя, шарнирно связанного со штоками.На фиг. 1 представлен разрез А-А на фиг. 4 (продопьный разрез по затвору) на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 4 15 (продопьный разрез по успокоитепьным коподцам и камере); на фиг. 3.разрез В-В на фиг, 4 (поперечный разрез колод- ца датчика уровня нижнего бьефа); на фиг. 4 - предлагаемый регупятор в плане.20Регулятор состоит из секторного затвора 1, емкости-противовеса 2, размещенной в камере 3 и выпопненной в виде части ципинара, ппоская грань которого обращена в сторону. верхнего бьвфа, За твор и емкость .противовес закреппвны на. горизонтапьной оси 4 вращения.Поплавковый датчик 5 уровня верхнего бьефа размещен в коподце 6, сообщенном с указанным бьефом трубопроводом ЗО 7, причем поплавковый датчик 5 установпен на первой штанге 8 с возможностью свободного перемещения вдопь поспедней и пригружен балластом. На штанге 8 посредством фиксаторов 9 установпены первый 10 и второй 11 топкатепи, причем толкатепь 10 распопожен выше максимального уровня 12 воды верхнего бьефа на величину расстояния от верха датчика 5 ао вго ватерпинии,а толкатепь 40 11 - ниже минимального уровня 13 воды верхнего бьефа на величину расстояния от ватерлинии датчика 5 ао днищапоспедМего.На шарнирной опоре 14 установлено 45 коромысло 1 5, первое плечо которого посредством резьбового соединения ( нв показано) связано с первой штангой 8, а второе плечо второй штангой 16 и попзуном 17 связано с третьей штангой 18.50 На штанге 16 установлен поплавковый датчик 19 уровня нижнего бьефа, причем этот аатчик размещен в коподце 20, сообщенном с указанным бьефом отверстием 21. В колодце 20 размещены кпа панныв коробки 22 и 23, сообщенные патрубками 24 и 25 и трубопроводом 7 с верхним бьефом. Кроме алого, кпапанная коробка 22 сообщена первым питающим трубопроводом 26, имеющим гибкий гофрированный участок 27, с попостью затвора 1, и отверстием 28 с колодцем 20. Выходное отверстие 29 патрубка 24 и отверстие 28 дроссвпируют первый 30 и второй 31 кпапаны, установ ленные на первом штоке 32. Клапанная коробка 23 раэдепена диафрагмой с отверстием 33, сообщающим верхнюю яопость коробки с нижней. Верхняя попость кпапанной коробки 23 сообщена с кем рой 3 вторым питающим трубопроводом 34 и отверстием 35 с коподцем 20, Отверстия 33 и 35 дросселируют третий 36 и четвертый 37 клапаны, установпенныв на втором штоке 38, Штоки 32 и 38 шарнирно связаны с ригенем 39, жестко связанным со штангой 18.Регулятор работает спеаующим об-разом.Под действием разности моментов сип гидродинамического давпвния, действующих на напорную грань затвора 1 со стороны верхнего бьвфа и внутренней попости затвора, а также момента сипы гидростатического давпе ния, действующего на ппоскую грань емкости-противовеса 2, затвор, вращаясь на оси 4, пропускает некоторый расход, Вепичины этих моментов при фиксированном уровне верхнего бьефа зависят от уровней воды в полости затвора 1 и камере 3.При уровне воды в верхнем бьефе ниже мвксимапьного 12 и минимального 13 поплавковый датчик 5 не касается топкатепей 10 и 11 и попожение штанги 18 зависит топько от положения поплавкового датчика 19, т.е. от уровня нижнего бьефа.В установившемся режиме при уровне воды в нижнем бьефв ниже максимапьного и выше минимального (т.е. регупятор находФггся в зоне статического режима (работы) поплавковый датчик 19 посредством штанг 16 и 18, коромысла 15 и штока 32 держит приоткрытыми отверстия 28,29,33 и 35 в клапанных коробках 22 и 23. При этом вода из верхнего бьефа через трубопровод 7 и патрубки24 и 25 поступает в указанные клапанцые коробки и сбрасывается в нижний бьеф уровень воды в полости затвора 1 и камере,3 устанавливается выше уровня нижнегобьете на величину потерь напора, выэванных постоянным током воды через отверстия 28 и 35. Повышение уровня воды в нижием бьефе впечет поворот коромысла1 5 против часовой стрепки и подъем штанги 18 и штоков 32 и 38, уменьшение открытия отверстий 28 и 33 и увепичение открытия отверстий 29 и 35, в свою очередь, влечет повышение павле ния в клапанной коробке 22 и приток воды в попость затвора 1 иэ верхнего бьефа, а также понижение давпения в клапанной коробке 23 и отток воды иэ камеры 3 через трубопровод 34 и отверстие 35 в нижний бьеф. Вследствие этого взвешивающие моменты, действующие на затвор 1 и емкость-противовес 2, уменьшаются, уменьшается также открытие затвора и величина пропускаемого расхо да воды в нижний бьеф. Анапогично предыдущему понижение уровня воды в бьефе вецет к понижению уровня вопы в полости затвора 1 и повышению уровня в ка- мере 3, увепичению взвешивающих моментов открытия затвора и пропускаемого в накний бьеф расхода.При подъеме уровня верхнего бьефа .выше максимапьного уровня 12 поплавковый датчик 5 входит в зацепление с 25 первым топкатепем 10, поворачивает коромысло 15 по часовой стрепке (поппавковый датчик 5 создает значительно бопьший момент, чем поппавковый датчик 19 при соответствующем выборе диамет ров поппавковых датчиков и плеч коромысла), цавпение в кпапанных коробках 22 и 23 соответственно понижается и повышается, уровень воды в попости затвора понижается, а в камере 3 повыша-З 5 ется, затвор 1 открывается, При попном закрытии отверстий 29 и 35 в полости затвора 1 устанавпивается уровень воды нижнего бьефа, а камере 3 - верхнего бьерна С увепичением открытия затвора 40 уровень воды в нижнем бьефе повышается и взвешивающий момент, действующий на его напорную грань вследствие этого, а также вследствие уменьшения погружения затвора под уровень верхнего бьефа, 45 уменьшается. Однако оцновременно увеличивается момент, действующий на емкость противовес 2 вследствие увеличения ее погружения при повороте оси 4 вращения. Размеры емкости-противовеса выбраны такими, что момент, действук- щий на нее при нахожцении ее напорной грани в вертикальном попожении и подъеме уровня в верхнем бьефе до заданного, уравновешивает момент сипы собственного веса затвора и емкости. При этом затвор открывается на максимальный угоп открытия, при котором он не создает потоку гидравпических сопротивлений и перепад между бьефами отсутствует.При понижении уровня воды в верхнем бьефе ниже заданного момент, действук- щий на емкость противовес 2, уменьшаемся и затвор частично прикрываетм, создает потоку некоторое гидравническое сопротивление и, как спедствие, перепад уровней между бьефами. При понижении до уровня 12 поппавковый датчик 5 выходит из зацепления с толкатепем 10 и не впияет на положение штанги 18. Таким образом, регупятор переключается на стабилизацию уровня в нижнем бьефе.При понижении уровня в верхнем бьефе до уровня 1 3 поплавковый датчик 5 входит в зацепление с вторым толкатепем 11 и под действием сипы веса этого поппавкового датчика коромысло 1 5 поворачивается против часовой стрелки, штанга 1 8 поднимает штоки 32 и 38, что влечет приток воды в .попость затвора 1, отток воды иэ камеры 3 и закрытие затвора.При достижении топько одним иэ штоков (вследствие неточной установки ипи смешения клапанов) крайнего верхнего или нижнего положения образуется момент относитепьно шарнира, соединяющего указанный шток с ригелем 39. Дапьнейшее перемещение штаНги 18 влечет перемещение другого штока в необходимое крайнее положение, чем обеспечивается надежное перекрытие отверстий обеих кпапанных коробок. Предпагаемый регупятор обеспечивает реализацию схемы смешанного регулирования с высокой точностью и воэможностью ограничения как максимапьного, так и минимапьного уровня воды в верхнем бьефе, имеет простую и надежную. кпапанную систему и пониженную чувствитепьность к наносам бпагодаря тому, что воца в полость затвора поступает топько. при его закрытии, а в камеру емкости- противовеса - топько при необходимости в увеличении открытия затвора. Кроме того, изобретение обеспечивает простоту изменения уставки задания и возможность попного открытия отверстия сооружения при пропуске максимапьного расхода,