Система регулирования расходов и уровней воды в канале

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ ХРЕСПУБЛИК А 1 Ц 9 4 С 05 Э 9/1 САНИЕ БР ЕНИЯ ЕЛЬСТВ АНИЯ РАСХОДОВЕ 27хнический инсти(57) Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно ксистемам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды наоткрытых каналах, Целью изобретенияявляется расширение области применения системы и повышение ее надежности. Для этого в систему, содержащую С), угин ( тво ССС О, 1979 с Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(72). Р ауль Ривас ПересП, И. Коваленко, Е. Д.и Као Тиен Гуинь (7 И)(56) Авторское свидетелУ 817135, кл. Е 02 В 13 54) СИСТЕМА РЕГУЛИР УРОВНЕЙ ВОДЫ В КАН 3 ЛИЮВМ1,;,",1бг;,Ь1,;, г,.С3 1495756 последовательно соединенные первый пороговый блок 7, блок 10 управления, насосную станцию 1, расходомер 2 и блок 3 сравнения, а также первый5 датчик 4 уровня, датчик 5 расхода потребителя, второй датчик 6 уровня и сумматор 8, введен второй пороговый блок 9. Применение предлагаемой системы регулирования расходов и уровней воды в канале с каскадом высокопроизводительных насосных станцийпозволяет создать безаварийные усло-вия эксплуатации канала, сократитьэксплуатационные потери воды насброс и получить требуемую для орощения точность водоподачи. 4 ил, Изобретение, относится к автоматическому регулированию, а именно ксистемам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды наоткрытых каналах.Цель изобретения - расширение области применения системы и повышение 20ее надежности путем уменьшения числа срабатывания насосных агрегатовза счет максимального использованиярезервных объемов в канале.На фиг, 1 представлена структурная схема системы; на фиг, 2 - схема. блока управления; на фиг. 3 - вариантреализации первого или второго рас пределителя импульсов; на фиг. 4 -временная диаграмма распределителей 30импульсов.Система содержит насосные станции1, расходомеры 2, блоки 3 сравнения,первые датчики 4 уровня, датчики 5расхода потребителя, вторые датчики6 уровня, первые пороговые блоки 7,сумматоры 8, вторые пороговые блоки9 и блоки 10 управления,Насосная станция 1 содержит насосные агрегаты 1 1 1 1 ,.1 140(фиг. 2) .Первый пороговый блок 7 содержитпороговый элемент 12, 12 . Второйпороговый блок 9 содержит пороговыйэлемент 13 , 13 (фиг, 2), Блок 10управления содержит определители 14и 15 очередности включения и логические схемы ИЛИ 16 и 16 (фиг. 2),Определитель 14 очередности включения содержит первое реле 17 времени, первый формирователь 18 импуль-.сов, первый распределитель 19 импульсов и блок 20 включения (фиг. 2).Блок 20 включения содержит электронные ключи 21 ,21, Реле 22, ф 5522 (фиг. 2) .Определитель 15 очередности выключения содержит второе реле 23 времени, второй формирователь 24 импульсов, второй распределитель 25 импульсов и блок 26 выключения (фиг. 2).Блок 26 выключения содержит электронные ключи 2727, реле 28,28(фиг, 2). На фиг. 3 представлен возможный вариант реализации первого 19 или . второго 25 распределителей импульсов для случая и =4 (и - количество насосных агрегатов)."Распределители 19 и 25 импульсов при и = 4 содержат триггеры 29,.,29и элемент ИЛИ - НЕ 30. Элемент ИЛИ-НЕ 30 предотвращает возможность одновременного переключения двух триггеров или более, для этого выходы всех триггеров 29,29 подаются на входы элемента ИЛИ-НЕ 30. Когда переключится последний триггер 29,.уа входы элемента ИЛИ-НЕ 30 со всех выходов триггеров 29129будут поданы нули, что обеспечит поступление на вход Э первого триггера 29 единицы и йодготовку распределителей 19 и 25 к работе, Если вместе с переключением последнего триггера 29 4 будет переключаться еще какой-нибудь триггер, например второй 29, то на вход элемен,та ИЛИ-НЕ 30 будет подана комбинация 0100 вместо 0000, что не обеспечит снятия с его выхода единицы, и в этом случае распределители 19 и 25 не будут работать.На фиг, 4 представлена временнаядиаграмма распределителей 19 и 25,иллюстрирующая их принцип работы. Напорные трубопроводы каждого насосного агрегата 11 11 насосной станции 1 присоединены к общей напорнойтрубопроводной магистрали. Расходомер2 установлен в общей напорной трубопроводной магистрали насосной станции 1 и поэтому он измеряет общий расход,подаваемый насосной станцией 1. Сигнал на выходе расходомера 2 пропор5 14 ционален общему расходу, подаваемому насосной станцией 1.Система работает следующим образом.В исходном состоянии расход, подаваемый в участок канала и разбираемый потребителями, сбалансирован, и система работает устойчиво. При этом уровни воды подцерживаются постоянными.При изменении расхода потребителей какого-либо участка, например третьего, на величину Щ, с выхода блока 3 сравнения снимается сигнал ошибки Е ц, равный разности между расходом подаваемым насосной станцией 1 и расходом потребителей, т,е. 957566 5 10 15 20(, - 3-й расход, подаваемый насосной станцией 1 -гоучастка;Ч- 1-й расход, забираемыйпотребителями 1.-го участка.Сигнал ошибки третьего участкапоступает на первый вход сумма 3,тора 8. Выходной сигнал сумматора 8одновременно поступает на вход второго порогового блока 9 и на второйвход сумматора 8 нижерасположенногоучастка канала (второго участка).Вторей пороговый блок содержитпороговые элементы 13 и 3. Пороговый элемент 13, срабатывает, еслисуммарный сигнал ошибки, несущий информацию о рассогласовании между расходом, подаваемым насосной станцией1, и расходом, забираемым потребителями, превышает его пороговое значение, .равное 70 расхода дополнительных насосных агрегатов. Если расход,эабираемый потребителями, больше расхода, подаваемого насосной станцией1, на величину 70 расхода дополнительных насосных агрегатов, срабатывает пороговый элемент 13. При этомУчерез логическую схему ИЛИ 16 блока 10управления включается определитель 14очередности включения,По выходному сигналу логическойсхемы ИЛИ 16, включается в работупервое реле 17 времени определителя14 очередности включения. Реле 17времени с задержкой, необходимой дляподтверждения установившегося режима в участке канала, выдает команду на первый Формирователь 18 импульсов. Формирователь 18 импульсов Формирует один прямоугольный импульс, который поступает на вход первого распределителя 19 импульсов.Распределитель 19 импульсов распределяет подаваемые на его вход импульсы по всем его выходам. При этом обеспечивается поочередное возникновение импульсов на его выходах.Так как первый насосный агрегат 11 работает, выходной импульс Формисрователя 18 импульсов поступает на вход второго триггера 29, при этом на втором выходе распределителя 19 появляется импульс, который поступает на вход ключа 21блока 20 включения, что обеспечивает срабатывание реле 22, замыкание его контакта и включение насосного агрегата 11, При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегата 11 расход, подаваемый в третий участок канала,Если после включения дополнительного насосного агрегата 1выходной суммарный сигнал сумматора 8 превышает пороговое значение порогового элемента 13. то процесс повторяется и при этом включается дополнительный насосный агрегат 11, и т.д, Дополни 4 тельные агрегаты насосной станции будут работать, пока не заполнится резервный объем участка канала.При уменьшении потребления воды в указанном участке расход, подаваемый насосной станцией 1, становится больше расхода, забираемого потребителями, и сигнал ошибки меняет свой знак. Если расход, подаваемый насоснойстанцией 1, больше расхода, эабираемого потребителями, на величину 70 расхода дополнительных насосных агрегатов, срабатывает пороговый элемент13второго порогового блока 9 и приэтом включается определитель 15 очередности выключения блока 10 управления, второе реле 23 времени с задержкой, необходимой для подтверждения установившегося режима в участкеканала, выдает команду на второй формирователь 24 импульсов. Второй формирователь 24 импульсов формируетодин прямоугольный импульс, которыйпоступает на вход второго распределителя 25 импульсов. Прямоугольньйимпульс Формирователя 24 импульсов,поступает на вход С первого триггера29распределителя 25 импульсов, при этдм на первом выходе распределителя 25 импульсов появляется импульс, который поступает на вход ключа 275 блока 26 выключения, что обеспечивает срабатывание реле 28 размыкание его контакта и отключение насосного 1агрегата 11,. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агре гата 11, расход, подаваемый в третий участок канала, Если после выключения дополнительного насосного агрегата 11 выходной суймарный сигнал сумматора 8 превышает пороговое значение 15 лорогового элемента 13, то процесс повторяется, при этом выключается дополнительный насосный агрегат 11 г и т.д.20Настройка пороговых элементов 131 и АЗвторого порогового блока 9 обе" спечивается, исходя из требованийФ уменьшения числа срабатывания насос" ных агрегатов за счет максимального использования резервных обьемов в канале, при этом увеличивается надежность работы насосной станции, значительно сокращается расход электроэнергии, 30Если в результате включения и отключения дополнительных насосных агрегатов насосной станции 1 уровень воды в конце и/или начале участка канала достигает максимального или минимального допустимых значений, то срабатывает первый пороговый блок 7. Пороговый блок 12, порогового блока 7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или конце участка достигает 405Э минимально допустимого значения. При этом на его выходе появляется сигнал, который через логическую схему ИЛИ 16 блока 10 управления включает опреде-, литель 14 очередности включений, со ответственно включаются дополнительные насосные агрегаты, что не допускает опорожнения. участка канала. По 1роговый элемент 12порогового блока 7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или конце участка канала достигает максимально. допустимого значения. При этом на его выходе появляется сигнал, который через логическую схему ИЛИ 16блока 10 управления включает определитель 15 очередности выклочения, и соответственно выключаются дополнительные насосные агрегат ты, что не допускает непроизводительные сбросы оросительной, воды и излишние расходы электроэнергии.Сигнал ошибки Ез в сумматоре 8звторого участка канала суммируется с сигналом ошибки Е укаанного участка. Таким образом, на выходесумматора 8 второго участка канала имеется суммарный сигнал ошибки третьего и второго участков канала. При этом блок 10 управления второго участка канала Формирует сигнал управления с . учетом суммарного сигнала. ошибки второго и третьего участков канала. Это приводит к увеличению точности и быстродействия регулирования, а также к резкому уменьшению числа срабатываний насосных агрегатов, так как насосные агрегаты второго участка канала будут работать, поФа не заполнятся резервные емкости второго и третьего участков канала, при этом уве-. личивается надежность работы насосных станций.На выходе сумматора 8 первдго участка канала имеется суммарный сигнал ошибки по расходу всех вышерасположенных участков канала, при этом насосные агрегаты насосной станции 1 этого участка будут работать, пока не заполнятся резервные объемы всех вышерасположенных участков канала.Работа системы во всех участках канала происходит аналогично.1Таким образом, предложенная система позволяет регулировать водораспределение открытого канала, подача воды в который осуществляется каскадом насосных станций. При этом повышаетФся быстродействие и точность регулирования по всему каналу, а также увеличивается надлность работы насосных станций. Повышение быстродействия и точности регулирования достигается тем., что сигнал управления каждого участка канала Формируется с учетом суммарного сигнала ошибки всех выше- расположенных участков канала. Повышение надежности работы насосных станций достигается путем уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объембв всех участков канала, так как насосные агрегаты на 0сосной станции каждого участка канала работают, пока не заполнятся резервные объемы всех вь 1 шерасположенных участков.Применение предлагаемой системы регулирования расходов и уровней воды в каналах с каскадом высокопроизводительных насосных станций позволяет создавать безаварийные условия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воды на сброс и получить требуемую для орошения точность водоподачи. Формула изобретенияСистема регулирования расходов и уровней воды в канале, содержацая в каЖдом участке канала последовательносоединенные первый пороговый блок и блок управления, подключенный выходом к входу насосной станции, последовательно соединенные расходомер, вход которого подключен к выходу насосной станции, и блок сравнения, а также первый датчик уровня, датчик расхода потребителя, второй датчик 1 уровня и сумматор, причем выход второго датчика уровня соединен с первымвходом первого порогового блока, о т 5о т л и ч а ю ц а я с я тем, что,с целью повьыения надежности расцирения области применения системы, онасодержит второй пороговый блок, причем выход первого датчика уровня соединен с вторым входом первого порого-.вого блока, второй выход которогоподключен к второму входу блока управления, выход датчика расхода потребителя соединен с вторым входом15 блока сравнения, выход которого подключен к первому входу сумматора,второй вход которого связан с выходомсумматора вынерасполокенного участка,а выход - с входом второго порогового2 О блока, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам, блока управления,й149575 б л раж 788 аказ 4264 44 пнсно ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп. Гагарина, 101 оизводственн Составитель Л. Цаллаговаактор В. Данка Техред А.Кравчук Корректор Н НИИПИ Государственного комитета по иэобретени 113035, Москва, Ж, Раушскаяоткрытиям при ГКНТ СССР д. 4/5