Система регулирования расходов и уровней воды в канале

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 6 05 О 9/ КОМИТЕТИ ОТКРЪТИЯМ ГОСУДАРСТВЕ Н ЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ одственное и мелиорэцелюк (ЯО),ебедев и В. льство С 3/02, 198ельство СС 9/12, 198 Изобретение относится к автоматическому регулированию. а именно к системам автоматического водорегулирьвания расходов и уровней воды в каналах,Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности функционирования системы путем уменьшения числа срабатываний насосных агрегатов за счет максимального использования резервных обьемов в каждом участке канала. Мд приведена структуриг. 2 - фунЪциональнения и пороговых бциональная схема ифиг. 4 - диаграммы,стемы.регулирования рав канале на каждоит насосную станци а = нс - 2 1 чцР) -(71) Всесоюзное научно-проиобъединение по гидротехникции земель в УССР и МССР(56) Авторское свидетеМ 817135, кл. Е 02 В 1Авт,)рское свидетГФ 1495756, кл. С 05 О На фиг, 1 истемы; на ф лока управл фиг, 3 - фун лементов; на щие ра. )Ту с Система ровней воды энала содернах схема ые схемы локов; на араго вых ПОЯСНЯЮСХОДОВ И м участке ю 1 пере 5 О 1727116 А 1(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДОВ И УРОВНЕЙ ВОДЫ В КАНАЛЕ (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию. а именно к системам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды в каналах. Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности функционирования системы путем уменьшения числа срабатываний насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в каждом участке канала, Для этого в каждом участке канала дополнительно с насосными станциями 10 подкачки с расходомерами 11 введены второй сумматор 12, подключенный выходом к второму входу блока 3 сравнения. 4 ил. качки, рэсходомер 2, блок 3 сравнения, сумматор 4, датчики 5, 6 уровня, пороговые блоки 7, 8, блок 9 управления, насосные станции 10 подкачки, расходомеры 11 и сумматор 12, насосные агрегаты 13, пороговые элементы 14, 15, определитель 16 очередности включения, определитель 17 очередности выключения, элементы ИЛИ 18.В исходном состоянии расходы, подаваемые насосными станциями 1 перекачки на участки канала и разбираемые насосными станциями 101, 102,10 подкачки, сбалансированы и при этом выполняется ра- венствогде 0(1) - суммарный расход, подаваемый в канал;Онс)(с) - расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки 1-го участка;Оф)(1) - потери воды на фильтрацию на 1-м участке канала;0 и)(1) - потери воды на испарение на 1-м участке канала;и - количество участков канала;гп - количество насосных станций 101 подкачки 1-го участка канала;р)1 - расход 1-й насосной станции 1 О) подкачки 1-го участка канала.При выполнении равенства (1) уровни воды в начале и конце каждого участка канала поддерживаются постоянными.На выходе второго сумматора 12 1-го участка канала имеется суммарный сигнал Ф) (1), который определяется соотношениемфИ 2 ц(2)1=1то есть, второй сумматор 12 1-го участка канала суммирует выходные сигналы расходомеров 111, 112, , 11 П) указанного участка, которые являются пропорциональными расходами, отбираемыми насосными станциями 101, 102, 10 П) подкачки рассматриваемого участка канала,На выходе расходомера 2 1-го участка канала имеется сигнал р (1), пропорциональный расходу, подаваемому насосной станцией 1 перекачки у),азанного участка. Расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки 1-го участка канала. определяется соотношениемр(Онн- Он(1),/=1где Оц - производительность )-го насосного агрегата насосной станции 1 перекачки 1-го участка;г - количество одновременно работающих насосных агрегатов.На выходе блока 3 сравнения 1-го участка канала имеется сигнал рассогласования О(1), определяющий разницу между расходом, подаваемым насосной станцией 1 перекачки, и насосными станциями 101, 102, , 10 п) подкачки рассматриваемого участка канала. То есть:а (1)=у) (1)-Ф 1(1) (4) Если расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки, и расход, отбираемый насосными станциями 101. 10210 п) 1-го участка, одинаковы, то есть р (т)= Ф(1), то сигнал рассогласования й(1) равен нулю и при этом блок 9 управления рассматриваемого участка не изменяет количество вклю 5 10 15 ченных насосных агрегатов 131, 13213 п насосной станций 1 перекачки 1-го участка.При изменении расхода насосных станций 101, 1 Ж, , 10 п) подкачки любого участка канала, например второго участка, на величину рг(т), с выхода блока 3 сравнения этого участка снимается сигнал ошибки(рассогласования) й(1), пропорциональный разности между подаваемым и отбираемым на участке расходом. Сигнал еф) поступает на первый вход первого сумматора 4 этого участка, где суммируется с сигналом ошибки всех вышерасположенных участков канала. При этом на выходе второго сумматора 4 имееется сигнал, определяемый соотношением и Г 3,)3 и) =ЕЕ;(с) =Д У; И)- ф;(с), (5) 1-2 .- 220Выходной сигнал Д 11) одновременнопоступает на вход второго порогового блока 8 второго участка канала и на второй вход первого сумматора 4 нижерасположенного 25 участка канала (первого участка). Если сигнал Рг(1) на выходе первого сумматора 4 имеет положительный знак. то что означает, что расход, подаваемый насосными станциями 1 перекачки больше суммарного расхо да, отбираемого насосными станциями 101,1 С 2, 10 пь подкачки, то есть р(1)Фг(1), и наоборот, если сигнал Щ) имеет отрицательный знак, то расход, отбираемый насосными станциями 101, 102, , 10 п) подкачки.35 больше расхода, подаваемого насоснымистанциями 1 перекачки, то есть р(1)Фг(1),Суммарный сигнал аг(1) одновременнопоступает на вход пороговых элементов.151.40152 второго поро ового блока 8, Если сигнал0 рг(1) имеет отрицатепьный знак и его значение превышает пороговое знач ение, равное 70 расхода дополнительных насосных агрегатов 13) насссной станции 1 перекачки, 45то есть, если расход забираемый насосными станциями 101, 10 г, ., 10 подкачки больше расхода, подаваемого насосной станцией 1 перекачки на величину 70 расхода дополнительных насосных агрегатов 13 К то срабатывает пороговый элемент 151 и через элемент ИЛИ 181 блока 9 управления включается определить 16 очередности включения. При этом алкючается в работу первое реле 19 времени. Реле 19 времени с задержкой, необходимой для подтверждения за данного значения разбаланса, при которомнеобходимо включение дополнительных,насосных агрегатов, выдает команду на первый формирователь 20 импульсов.Формирователь 20 импульсов формируетодин прямоугольный импульс, который поступает на вход первого распределителя 21 импульсов.Распределитель 21 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 131насосной станции 1 перекачки включен, выходной импульс формирователя 20 импуль.ов поступает на вход С второго триггера распределителя 21 импульсов. При этом на втором выходе Ог распределителя 21 появится импульс, который поступает на вход блоз 22 включения через ключ 232, что обеспечивает срабатывание реле 242, замыкание его контакта и включение насосного агрегата 132. Это обеспечивает ступенчатое изменение на величину расхода агрегата 13 расход, подаваемый на второй участок канала.Если после включения дополнительногонасосного агрегата 132 выходной суммарный сигнал Щт) первого сумматора не изменил его знак и превышает пороговое значение порогового элемента 151. то процесс повторяется и при этом включается до пслнительный насосный агрегат 13 з и т.д.Дополнительные агрегаты насосной стан ции 1 перекачки второго участка канала будут включены, пока не заполнятся резервные объемы этого участка и всех вышерасположенных участкоа.Если сигнал Д(т) имеет положительныйзнак и его значение превышает пороговое значение, равное 70% расхода дополнительных насосных а. регатов 13), то есть, если расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки больше расхода, забираемого насосными станциями 101. 102, " 10 п подкачки, то срабатывает второй пороговый элемент 152 второго порогового блока 8 и при этом через элемент ИЛИ 182 блока 9 управления включается определитель 17 очередности выключения, Второе реле 25 времени с задержкой, необходимой для подтверждения заданного значения разбаланса, выдает команду на второй формировагель 26 импульсов, Второй формирователь 26 импульсов формирует один прямоугольный импульс, который поступает на вход второго распределителя 27 импульсов, Прямоугольный импульс формирователя 26 имп,: - ,ьсов поступает на вход С пеового триггера распределителя 27 импульсов. При этом на пер вом вь ходе распределителя 27 появится импульс, который поступает на вход блока выключения 28 через ключ 291 и обеспечит5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 срабатывание реле 301, размыкание его контакта и отключение насосного агрегата 131, При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегата 131 расход, подаваемый на второй участок канала. Если после выключения дополнительного насосного агрегата 131 выходной суммарный сигнал первого сумматора 4 не изменил знак и превышает пороговое значение пороговсго элемента 152, то процесс повторяется и при этом выключается дополнительный насосный агрегат 132 и т.д.Настройка пороговых элементов 151, 152 второго порогового блока 8 обеспечивается, исходя из требований уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов 13) эа счет максимального использования резервных обьемов в канале, Это увеличивает надежность функционирования насосных станций 1 перекачки и существенно сокращает расход электроэнергии.Если в результате включения или отключения дополнительных насосных агрегатов 13) насосной станции 1 перекачки уровень воды в конце и/или начале участка канала остигает максимально или минимально допустимых значений, то срабатывает первый пороговый блок 7. Пороговый элемент 141 первого порогового блока 7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или в конце участка канала достигает минимально допустимого значения. При этом на его выходе появится сигнал, который через элемент ИЛИ 18 блока 9 управления включает определитель 16 очередности включения и, соответственно, включаются в работу дополнительные насосные агрегаты 13) насосной станции 1 перекачки. Это не допускает опорожнения участка канала. Пороговый элемент 142 порогового блока 7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или в конце участка канала достигает максимально допустимого значения. При этом на его выходе появится сигнал, который через элемент ИЛИ 182 блока 9 управления включает определитель 17 очередности выключения и, соответственно, выключаются дополнительные насосные агрегаты 13) насосной станции 1 перекачки, что не допускает непроизводительные технологические сбросы оросительной воды и излишние расходы электроэнергии.Пороговые элементы содержат операционные усилители 311, 312, элемент ИЛИ 32,Суммарный сигнал Щ в первом сумматоре 4 первого участка канала суммируется с сигналом рассогласования О(т) этого участка канала. Таким образом, на выходе первого сумматора 4 первого участка каналаимеется сигнал Щ 1), пропорциональный суммарному рассогласованию по всему каналу. При этом блок 9 управления первого участка канала формирует сигнал управления с учетом суммарного сигнала рассогласования (ошибки) всех вышерасположенных участков канала. Это приводит к резкому уменьшению числа срабатываний насосных агрегатов и увеличению надежности функц 11 онирооания насосных станций 1 перекач- К 1.Работа системы на всех участках каналапроисходит аналогично.Таким образом, система позволяет управлять водораспределечием в открытых каналах, подача воды в которые осуществляется каскадом насосных .танций 1 перекачки и отбирается насосными станциями 101, 102 10 подкачки. Г 1 овышение надежноси работы насоеных станций перекачки достигается эа счет того, что насосные агрегаты насосной станци каждого участка канала работают, пока не заполнятся резервные объемы данного и всех вышерасположснных; частков канала. Это приводит к резкому уменьшению числа срабатываний насосных агрегатов, что позволяет создавать безаварийные условия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воры на сброс и получить требуемую для орошения точность водоподачи. Формула изобретения Система регулирования расходов иуровней воды в канале, содержащая в каждом участке канала первый и второй датчики 5 уровня, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам первого порогового блока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, 10 подключенного третьим и четвертым входами соответственно к пер зому и второму выходам второго порогового блока, а выходом - к входу управления насосной станции перекачки с установленным на выходном тру бопроводе расходомером, подключеннымвыходом к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, подключенного выходом к входу второго порогового блока, а 20 вторым входом - к выходу первого сумматора вышерасположенного участка, о т л и ч аю щ а я с я тем; что, целью расширения области применения и повышения надежности функционирования системы путем 25 уменьшения числа срабатываний насосныхаГРЕГатОВ За СчЕ 1 МаКСИМаЛЬНОГО ИСПОЛЬЗО- вания резервных объемов в каждом участке канала, введены второй сумматор, группа расходомеров и группа насо ных станций 30 подкачки с установленными на соответствующих выходных трубопроводах расходомерами, выходы которых соединены с соответствующими входами второго сумматора,подключенного выходом к второму вхоЭ 5 ду блока сравнения.,Гагарина. 101 акаэ 1279 ВНИИПИ Госуда Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5