Система регулирования водораспределения открытого канала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9 12 ОПИСАНН АВТОРСКОМУ ИЯ Е ИЗОБРЕТСВИДЕТЕЛЬСТВУ рения области применения системы, она,содержит датчик расхода воды в начале канала, датчики положения затворовперегораживающих сооружений, последо"вательно соединенные вторые блокизадания и регуляторы уровня воды нижних бьефов водовыпусков, последовательно соединенные блок памяти, блокумножения, суммирующий накопительи блок дистанционной коммутации, а.также датчики уровня воды бьеовводовыпусков., выходы которых подключены к вторым входам соответствующихрегуляторов уровня воды нижних бьефовводовыпусков, выходами связанных сприводами затворов водовыпусков, пер-,вый выход блока дистанционной коммутации подключен к входу блока умножения, вторые выходы - к входам соответствующих первых и вторых блоковзаданиявыходы датчика расхода водыв начале канала, датчиков положениязатворов перегораживающих сооружений и водовыпусков, датчиков уровняводы верхних бьефов перегораживающихсооружений и датчиков уровня водц (нижних бьефОв водовыпусков соединены с соответствующими вторыми входами блока дистанционной .коммутации. 3 Я(71) Проектное коогическое бюро 34П. Прямков норско-т боравт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ нструкто ех л Узводпри оматика"(56) 1. Авторское свицетельство СССР В 477390, кл. 6 05 В 11/01, 1972.2. Авторское свидетельство СССР М 589331, кл. Е 02 В 13/00, 1974 (прототип).(54)(57) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДО-. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКРЫТОГО КАНАЛА, со.- держащая регуляторы уровня воды верх-. них бьефов перегораживающих соору" жений, выходами связанные с приводами затворов перегораживающих сооружений, а входами - соответственно с выходами первых блоков задания и с выходами датчиков уровня води верхних бьефов перегораживающих сооружений, а также приводы затворов водо- выпусков и датчики положения затворов водовыпусков, о т л и ч а ю - . щ а я с я тем, что, с целью расюя 1042000 АИзобретение относится к водному хозяйству, а именно автоматизации водораспределения открытого канала.:. Известна система автоматическогорегулирования водораспределения открытого канала, .содержащая регуляторы уровней воды, связанные с датчиками уровней верхних и нижних бьефов перегораживающих сооружений, блоки заданий и сумматоры1 .Недостатком известной системы 10 является наличие непроизводительных сбросов воды при отключениипотребителей. Наиболее близкой по технической 15сущности к предлагаемому изобретениюявляется система регулирования водораспределения открытого канала сперегораживающими сооружениями и водовыпусками с затворами и приводами 2 Ок ним, содержащая регуляторы уровнейводы, связанные с датчиками уровней верхних и нижних бьефов перегораживающих сооружений, блоки заданий, сумматоры, датчики возмущений, 5:датчики положения регуляторов и ин,.верторы Г 21.Известная система обеспечиваетперестройку и стабилизацию режимаводораспределения таких открытых ка- Зоналов, подача воды в которые и, соответственно, забор воды из них нелимитированы. При этом в процессеФункционирования каналов допускаются произвольные во времени включения и величины открытия затворовводовыпусков со стороны потребителей, которые в любой момент могутбыть удовлетворены согласно ихпотребности. Однако существует множество открытых каналов подача воды 40в которые и, соответственно, заборводы из них лимитированы. В процессе функционирования этих каналов недопускаются произвольные во временивключения и величины открытия затворов водовыпусков со стороны,потребителей. В связи с этим забор водыи, соответственно, регулирование затворов водовыпусков потребителей натаких каналах должны осуществлятьсяв зависимости от изменения величиныподачи воды в канал. Основным недостатком известной системы являетсяневозможность регулирования водораспределения открытого канала, подача 55воды в который лимитирована, таккак не обеспечивается регулированиезатворов водовыпусков потребителейпри изменениях величины подачи воды в канал.Цель изобретения " расширение области применения системы регулирования водораспределения.Поставленная цель достигается тем, что в систему регулирования во-, у дораспределения открытого канала, содержащую регуляторы уровня воды верхних бьефов перегораживающих сооружений, выходами связанные с приводами затворов перегораживающих сооружений, а входами - соответственно с выходами первых блоков за-. дания и с выходами датчиков уровня . воды верхних бьефов перегораживающих сооружений., а также приводы затворов водовыпусков и датчики положения затворов .водовыпусков, введены датчик расхода воды в начале канала, датчики положения затворов перегораживающих сооружений, последовательно соединенныевторые блоки задания и регуляторы уровня воды нижних бьефов водовыпусков, последовательно соединенные блок памяти, блок умножения, суммирующий накопитель и блок дистанционной коммутации, а также датчики уровня воды нижних бьефбв водовыпусков, выходы которых подключены х вторьи входам соответствующих регуляторов уровня воды нижних бьефов водовыпусков, выходами связанных с приводами затворов водо- выпусков, первый выход блока дистанционной коммутации подключен к входу блока умножения, вторые выходы - к входам соответствующих первых и вторых блоков задания, выходы датчика расхода воды в начале канала, датчиков положения затворов перегораживающих сооружений и водовыпусков, датчиков уровня воды верхних бьефов перегораживающих сооружений и датчи ков уровня воды нижних бьефов. водовыпусков соединены с соответствующими вторыми входами блока дистанционной коммутации.Открытый канал представляет собой совокупность в общем случае ю узлов каждый из которых состоит иэ перегораживающего сооружения и прилегающих к нему в общем случае водовыпусков , связанных участками Открытых водоводов. На Фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой системы для 1-го и о-го узлов; на фиг. 2 - схема регулятора уровня воды; на Фиг. 3 - схема блока дистанционной коммутации.Система включает датчики 1 уровней воды верхних бьефов перегораживающих сооружений и датчики 2 уровней воды нижних бьефов водовыпусков, первые входы которых соединены соответственно с входами регуляторов 3 уровня воды верхних бьефов перегораживающих сооружений выходы которых связаны с приводамк затворов перегораживающих сооружений и входами регуляторов 4 уровня воды нижних бьефов водовыпусков, выходы которых соединены с приводами затворов водо-: выпусков, причем втооые входы регуля3 ,:10.420 .торов 3 уровня воды верхних бьефов перегораживающих сооружений соедине-. ны с выходами первых блоков 5 зада ния, а вторые входы регуляторов 4 уровня воды нижних бьефов водовыпус.-ков - с выходами вторых блоков б за дания; датчики 7 положения затворовперегораживающих сооружений, датчики 8 положения затворов водовыпусков и датчик 9 расхода воды в начале канала, выходы которых, а также10 вторые выходы датчиков 1 уровней воды верхних бьефов перегоражнвающиХ- сооружений и датчиков 2 уровней во- ды нижних бьефов водовыпусков соеди., иены с соответствующими вторычи вхо дами блока 10 дистанционной коммута- . ции последовательно соединенные блок 11 памяти, блок 12 умножения и.суммирующий накопитель 13, выход которого соединен с первьы входом ., 2 О блока 10 дистанционной коммутации, первый выход которого подключен к входу блока .12 умножения, а вторые выходы - к входам соответствующих. первых 5 и вторых б блоков задания. 1Количество датчиков 2 уровня воды, регуляторов 4, блоков б зада. ния и.датчиков 8 положения затвора на каждом из в узлов зависит от числа водовыпусков.ЗОДатчик 9 расхода воды предназначен для и,мерения величины. подачи воды в канал из источника ( реки, во. дохранилища 1 и размещен в начале канала. 35Регуляторы 3 уровня воды верхнего бьефа перегораживающего соору . жения и регуля 1 орй 4 уровней воды нижнего бьефа водовыпусков имеют одинаковое принципиальное исполне- . .4 О ние. Блок-схема регулятора представ-" лена на фиг. 2 и состоит иэ блока сравнения 14 и ШИМ, 15.На один вход блока 14 поступают сигналы от датчика уровня, а на другой вход - сигналы от блока за-, дания На выходе блока 14 вырабаты-, ваются сигналы рассогласования пропорциональные по величине разносги сигналов от датчика уровня и блока задания. Сигналы рассогласования с выхода блока сравнения поступают, на вход блока 15, который вырабаты-" вает на выходе импульсные сигналы, с.длительностью импульса,пропорцио-, нальной величине сигнала рассогла-., сования.Первые 5 и вторые б блоки задания преобразуют сигналы установок в сигналы удобные для сравнения их в регуляторе с сигналами от дат- " 60 чиков. Блоки 5 и 6 задания имеют одинаковое принципиальное исполне-.:, ние. Одним иэ вариантов исполнения:. блока задания является шаговый двиГатель. На вход двигателя поступают 00импульсные сигналы уставок, которые преобразуются на выходе в сигналы угла поворота вала шагового двигателя пропорциональные величине сигнала уставки.Блок 10 дистанционной коммутации функционирует периодически и предназначен.для коммутации и передачи последовательно во времени измерительных сигналов отдатчиков к блоку 12 умножения, а также сигналов уставок от суммирующего накопителя 13 к первым 5 и вторым б блокам задания.Блок 10 дистанционной коммутации может быть выполнен, например, на базе распределителя импульсов 16, .связан" ного с вентильными схемами 17 (см.фиг, 3).Блок 11 памяти предназначен для хранения значений весовых коэффициентов, известных для каждого конкретного открытого канала,Блок 12 умножения производит поочередное последовательно во времени умножение значения сигнала откаждого датчика на свой весовой коэффициентСуммирующий накопитель 13 предназначен для выработки сигналов уставок путем суммирования нарастающим итогом сигналов, поступающих послещовательно во времени из блока 12умножения.Алгоритм Функционирования последовательно соединенных блоков 11-13 сучетом подключенного к входу блока 12первого выхода блока 10 может бытьпредставлен в следующем виде0кс1:7 И11 3 3где и - количество датчиков;М - количество регуляторов;,О; - значение установки для 1-горегулятора 1д - значение сигнала от -годатчика;К в , весовой коэффициентВесовые коэффициенты являются индивидуальной характеристикой канала и представляют собой известную матрицу значений коэффициентов.Для расчета этих коэффициентов используются гидродинамическне харак.теристики (передаточные функции участков ) канала, получаемые экспе" риментальным путем, гидюметрические данные (расходные характеристики перегораживающих сооружений и водо- выпусков ), получаемые гидрометрической службой канала на основе результатов тарировочных работ конструктивно-технологические характеристикиканала (пропускные способности перегораживающих сооружений. и водовыпусков, максимальные значения уровнейбьефов, коэффициенты откосов, уклоныдна участков канала, параметры поперечного сечения участков канала, размеры водопропускных отверстий перегораживающих сооружений и водовыпусков и т,д, , являющиеся паспортными 5характеристиками канала,Согласно приведенному алгоритмуФункционирования весовые коэффициенты определяют степень влияния изме-ряемого, параметра на значение рассчи Отываемой установки и приводят размерность измеряемого параметра к размерности сигнала уставки.Предлагаемая система работаетследующим образом, 15Периодически на блок 12 умножениячерез блок 10 дистанционной коммутации поступают последовательно вовремени сигналы от датчиков 1, 2,7,.8, 9 всех узлов открытого канала.,На основе этих сигналов согласноприведенному алгоритму функционирования последовательно соединенных блоков 10, 12, 13 вырабатываются сигналыуставок, атарове блочном дистанционной коммутации периодически псредаются последовательно во времени на вхо:ды блоков 5 и б задания, После преобразования сигналов уставок в блоках5 и б задания последние поступают напервые входы соответствующих регуляЗОторов 3 и 4, на вторые входы которыхпоступают сигналы с соответствующихдатчиков 1 и 2 уровней воды. В результате сравнения этих сигналов врегуляторах 3 и 4 последние вырабатывают сигналы, поступающие на привады затворов соответственно перегораживающих сооружений и водовыпусков,после отработки которых устанавливается режим водораспределения на .;Пканале, соответствующий текущемузначению подачи воды в канал.Случайные отклонения текущих значений уровней воды от выработанных значений уставок устраняются регуля-. торами 3 и 4 следующим образом. Например, отклонился уровень воды в нижнем бьефе одного иэ водовыпусков. В этом случае на вход регулятора 4 уровня воды нижнего бьефа водо- выпуска поступает сигнал с соответствующего датчика 2 уровня воды, на другой вход регулятора 4 поступает сигнал с соответствующего блока б задания. В результате сравнения этих сигналов в регуляторе 4 последний вырабатывает сигнал, поступающий на привод затвора водовыпуска, после отработки которого восстанавливается значение уровня воды в нижнем бьефе водовыпуска, соответствующее значению уставки.Аналогично Функционирует система при изменении уровня воды верхнего бьефа перегораживающего сооружения. Б этом случае на ,вход регулятора 3 уровня воды верхнего бьефа перегораживающего сооружения поступает сигнал с датчика 1 уровня воды, на другой вход регулятора 3 поступает сигнал с блока 5 задания.Б результате сравнения этих сигналов в регуляторе 3 последний вырабатывает сигнал, поступающий на привод затвора перегораживающего сооружения, после отработки которого восстанавливается значение уров- ня воды в верхнем бьефе перегоражи-. вающего сооружения, соответствующее значению уставки.Таким образом, предлагаемая сис - тема позволяет, регулировать водо- распределение открытого канала, подача воды в который лимитирована. Осуществление автоматического регулирования затворов водовыпусков пот" ребителей в зависимости от величины подачи воды в канал имеет особенно больщое знач ние в условиях дефицита водных ресурсов.