Система регулирования уровня воды в канале

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 9) (11) 99 51)4 005 Р САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Одесский политехнический институт (72) Рауль Ривас Перес (С 11), П. И. Коваленко, Е. Д, Пичугин (511), Као Тиен Гуинь (ЧМ) и Карлос Франко Парельяда (С 11) (53) 62-50(088,8)(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ В КАНАЛЕ(57) Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к системам автоматического водорегулирования уровней и расходов воды на открытых каналах. Цель изобретения - расширение области применения, повышение быстродействия системы - достигается тем, что система дополнительно содержит датчик расхода воды потребителями, второй блок суммирования, последовательно соединенные второй пороговый блок, блок управления, насосную станцию, расходомер, блок сравнения и третий пороговый блок, вход блока реле связан с выходом датчика уровня в начале данного участка канала, а выход - с третьим входом широтно-импульсного модулятора, первый, второй и третий входы первого блока суммирования соединены соответственно с выходом блока реле, выходом датчика уровня в конце вышерасположенного участка канала и первым выходом радиоприемного блока, а выход - с первым входом первого порогового блока, первый и второй входы второго блока суммирования соединены соответственно с выходом датчика расхода воды потребителями и вторым выходом радиоприемного блока, а выход - с вторым входом первого порогового блока, в первом участке канала выход датчика уров- с ня в конце участка соединен с первым вхо- ф дом первого порогового блока, а выход дат- р чика уровня в начале участка - с первым %У ф входом третьего порогового блока, второй С вход которого соединен с первым выходом радиоприемного блока, а выход - с первым входом блока управления, второй вход блока сравнения соединен с вторым выходом радиоприемного блока, а выход - с входом второго порогового блока. 11 ил. (:50 55 Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к системам автоматического водорегулирования уровней и расходов воды на открытых каналах.Целью изобретения является расширение области применения системы за счет обеспечения возможности регулирования водо- распределения в открытых каналах, подача воды в которых осуществляется головной насосной станцией, и повышение быстродействия и надежности системы.На фиг. 1 представлена функциональная схема системы; на фиг. 2 - схема датчика уровня; на фиг; 3 - схема радио- приемного блока; на фиг. 4 - схема широтно-импульсного модулятора; на фиг. 5 - схема блока реле; на фиг. 6 - схема первого блока суммирования; на фиг. 7 - схема датчика расхода потребителей; на фиг. 8 - схема второго блока суммирования; на фиг, 9 - схема первого порогового блока; на фиг. 10 - схема радиопередающего блока; на фиг. 11 - схема насосной станции.Система содержит затвор 1, датчик 2 уровня, блок 3 реле, радиоприемный блок 4, широтно-импульсный модулятор 5, исполнительный блок 6, первый блок 7 суммирования, датчик 8 расхода воды потребителями, второй блок 9 суммирования, первый пороговый блок 10, блок 11 коммутации, радиопередающий блок 12, второй пороговый блок 13, блок 14 управления насосной станцией 15, расходомер 16, блок 7 сравнения и третий пороговый блок 18,Каждый датчик 2 уровня (фиг. 2) выполнен в виде магнитоуправляемого геркона 19, установленного на неподвижном диске 20, напротив которого размещен рычаг 21 и магнитом 22, связанным со шкивом 23, в спиральных пазах 24 которого находится гибкая тяга 25, связанная с поплавком 26, причем шкив датчика уровня может иметь переменный диаметр по длине. Для обеспечения постоянного натяга гибких тяг каждый датчик уровня снабжен противовесом 27,Радиоприемный блок 4 (фиг. 3) состоит из последовательно соединенных радиоприемника 28, усилителя 29, демодулятора 30, усилителя 31 с емкостными накопителями и блока 32 выходных реле. Широтно-импульсный модулятор 5 (фиг. 4) состоит из мостовой схемы 33, блока 34 магнитных пускателей и блока 35 формирования длительности. В мостовой схеме 33 контакты 36 о 1 - 36,предста вляют собой первую пару контактов реле 36. - 361 блока 32 выходных реле. Контакты 36., - 36 реле 36, - 36, образуют первый выход блока 32 выходных реле, а контакты 36 - Збп реле 36 а - 36 образуют второй выход указанного блока. Контакты 37 - 37 представляют собой первую пару контактов реле 37. - 37, блока 3 реле (фиг. 5). 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 В первом блоке 7 суммирования (фиг. 6) контакты 36 - 36 представляют собой вто рую пару контактов, реле 36 о - 367 блока 32 выходных реле, контакты 37 О. - 377 вторую пару контактов реле 37 О - 377 блока 3 реле, контакты реле 38 О - 38-, представляют собой контакты герконов 19 датчика 2 уровня в конце вышерасположенного участка канала. Имеется также сумматор 39.Датчик 8 расхода воды потребителями содержит чувствительный элемент 40 и коммутируюший блок 41. Коммутируюший блок 41 содержит пороговые элементы 42 - 42, и реле 431 - 43 (фиг. 7).Во втором блоке 9 суммирования (фиг. 8) контакты 4311 - 431 представляют собой контакты реле 431 - 43 коммутирующего блока 41 датчика 8 расхода воды потребителями. Контакты 36 м в 361 представляют собой вторую пару контактов реле 36 ц - 36блока 32 выходных реле. Имеется также сумматор 44.Первый пороговый блок 10 (фиг. 9) состоит из пороговых элементов 45 О - 451 ь Блок 11 коммутации состОит из реле 46 О - 461 ьРадиопередающий блок 12 (фиг. 10) состоит из последовательно соединенных частотного модулятора 47 и передатчика 48. Частотный модулятор 47 имеет в своем составе двенадцать конденсаторов, каждый из которых последовательно соединен с контактами соответствующего реле 46 О - 4611 блок 11 коммутации.Насосная станция 15 содержит (фиг. 11) насосные агрегаты 49 ь 49 ъ 49 м, Блок 14 управления состоит из определителя 50 очередности включения, определителя 51 очередности выключения и логических схем ИЛИ 52 ь 52.Мостовая схема 33 содержит (фиг. 4) поляризованное реле 53 и резисторы 54 - 547. Блок 34 магнитных пускателей состоит из промежуточных реле 55 и 56 и магнитных пускателей 57 и 58, Блок 35 формирования длительности содержит конденсатор 59, транзистор 60, реле 61, шаговый искатель 62, и резисторы 63 - 67.Система работает следующим образом.В исходном состоянии расход, подаваемый в канал и разбираемый потребителями, сбалансирован и система работает устой. чиво. При этом уровни воды в участках канала поддерживаются постоянными. При изменении расхода воды потребителями какого-либо участка, например третьего, на величину Л с датчика 8 расхода воды потребителями снимается сигнал, пропорциональный величине Л изменения расхода. Информация с этого датчика передается через второй блок 9 суммирования на радиопередаюший блок 12. При этом от датчика 2 уровня воды в конце третьего участка сигнала еше нет, так как уровень воды в контролируемом створе в конце указанного участ 308993ка от приложенного возмущения изменяется очень медленно в силу большой инерционности объекта. Модулятор 47 радиопередаюшего блока 12 генерирует одну из частот 1 з - 11 ь Модулируюшие частоты воздействуют на несущую частоту радиопередатчика 48, которая выбирается в области УКВ-диапазона. Модуляция несущая - частотная. Радиоприемным блоком 4 сигнал, поступающий от радиопередающего блока 12, усиливается и демодулируется. При этом срабатывает одно из реле 368 - 361 блока 32 выходных реле радиоприемного блока 4, которое замыкает свои контакты в мостовой схеме 33 широтно-импульсного модулятора 5 (один из контактов 368 - 3611 ь при этом учитывается коэффициент р соответствия изменения уровней воды от изменения расхода воды потребителями) и во втором блоке 9 суммирования (один из контактов 368 - 36112) .В диагонали мостовой схемы 33 широтно- импульсного модулятора 5 появляется напряжение, пропорциональное величине изменения Л 1 расхода воды потребителями. Блок 35 формирования длительности широтно-импульсного модулятора 5 формирует последовательность управляющих импульсов с длительностью, пропорциональной напряжению в диагонали мостовой схемы 33.После некоторого времени т датчик 2 уровня в конце третьего участка срабатывает. При этом в первом блоке 7 суммирования замыкаются контакты 38 о - 387 соответствующих герконов 19 датчика 2 уровня, срабатывает один из пороговых элементов 45 - 477 первого порогового блока 10 и одно из реле 46 - 467 блока 11 коммутации, которое замыкает свои контакты в цепи модулятора 47 радиопередаюшего блока 12, Модулятор 47 радиопередающего блока 12 генерирует одну из частот (о - (-. Модули, рующие частоты воздействуют на несущую частоту радиопередатчика 48, которая выбирается в области УКВ-диапазона. Модуляция несу шая - частотная. Радиоприем ным блоком 4 сигнал, поступающий от радиопередаюшего блока 12, усиливается и демодулируется. При этом срабатывает одно из реле Збв - 36-, блока 32 выходных реле радио- приемного блока 4, которое замь 1 кает свои контакты в мостовой схеме 33 широтно-импульсного модулятора 5 (один из контактов Збо - Збт 1) и в первом блоке 7 суммирования (один из контактов Зби - 3672)Отклонения уровней воды в начале третьего участка вызывают срабатывание одного из герконов 19 датчика 2 уровня в начале указанного участка, что приводит к срабатыванию одного из реле 37 О - 37-, блока 3 реле, которое замыкает свои контакты в другом плече мостовой схемы 33 широтно- импульсного модулятора 5 (один из контактов 37 о 1 - 37-,1) и в первом блоке 7 суммирования (один из контактов 37 о. в 37).Где1 шни -50Кнч Кк -55 Л) ч ЛЬ. управляющий сигнал широтно- импульсного модулятора 5 второго участка канала;коэффициент соответствия измснения уровней воды от изменения расхода воды потребителями 1-го участка;величина изменения расхода воды потребителями 1-го участка; постоянные коэффициенты веса начала и конца соответственно 1-го участка канала, характеризуюгцие специфические особенности участков канала (глубина, ширина, длина, местность и т.д.) отклонения уровней воды в начале и конце соответственного 1-го участка канала. В диагонали мостовой схемы 33 появляется новое напряжение, пропорциональноеотклонениям уровней воды в начале и концетретьего участка канала. Блок 35 формирования длительности широтно-импульсного модулятора 5 формирует последовательностьуправляющих импульсов с длительностью,пропорциональной величине отклонения уровней воды в начале и конце указанного участка. Ширина управляющих импульсов определяется величинами отклонений расходаводы потребителями и уровней воды в начале и конце этого участка.Выходные сигналы блока 32 выходныхреле радиоприемного блока 4 и блока 3 реле поступают на соответствующие входы второго 9 и первого 7 блоков суммирования,на другие входы которых поступают сигналы с датчика 8 расхода воды потребителями и датчика 2 уровня в конце вышерасположенного участка (2-го участка).20 Во втором сумматоре 9 суммируютсясигналы об изменениях расхода водь 1 потребителями во втором и третьем участках.Таким образом, сигнал на выходе сумматора 44 второго блока 9 суммирования зависит от изменения расхода воды потребителями второго и третьего участков канала.В первом сумматоре 7 суммируются сигналы об отклонениях уровней воды в начале иконце третьего участка и в конце вышерасположенного участка (второго участка).Таким образом, сигнал на выходе сумматора 39 первого блока суммирования зависит от отклонения уровней воды в начале иконце третьего и в конце второго участков.При этом выполняется суммирование с учетом специфических особенностей (длина,ширина, глубина, местность и т. д.) участковканала.Алгоритм, по которому широтно-импульсный модулятор 5 второго участка формирует управляющий сигнал, может бытьпредставлен, например, в следующем виде:401 инц,=1 Ц+ (КнгЛ)н+Кк ЛЬк),1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 Таким образом, величина открытия затворов 1 каждого участка канала зависит не только от суммарных отклонений уровней воды в начале и конце всех нижерасположенных участков канала, но и от суммарного расхода воды потребителями указанных участков. При этом увеличивается быстродействие регулирования по всему каналу. Если разность между суммарным расходом воды потребителями всего канала УЛ и расходом, подаваемым насосной станцией 15, превышает пороговые значения Х второго порогового блока 13 на величину д, на выходе второго порогового блока 13 появится сигнал, который включает в работу определитель 40 очередности включения. Определитель 50 очередности включения выбирает насосный агрегат 49 с наибольшим временем стоянки и включает его в работу. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегата 49 расход, подаваемый в канал. Если после включения дополнительного насосного агрегата 49 сигнал на выходе второго порогового блока 13 еще существует, определитель 50 очередности включения включает следующий насосный агрегат, т.д. Дополнительные агрегаты наносной станции 15 будут работать, пока не заполнятся резервные объемы всех участков канала. Так как величина резервных объемов как правило значительна, то число срабатываний дополнительных агрегатов резко уменьшается, что повышает надежность работы насосной станции 15. Если в результате включения дополнительных агрегатов 49 уровень воды в конце и/или начале первого участка канала достигает максимально допустимого уровня, то с выхода третьего порогового блока 18, появляется сигнал, который включает в работу определитель 51 очередности выключения, который отключает насос, работающий наиболее продолжительное время. Если через некоторое время сигнал на выходе третьего порогового блока 18 еще существует, определитель 51 очередности выключения, отключает следующий насосный агрегат, и т.д. Это приводит к резкому уменьшению непроизводительных сбросов воды. Если в результате отключения дополнительных агрегатов уровень воды в конце и/или начале первого участка достигает минимально допустимого значения, на выходе третьего порогового блока 18 появляется сигнал, который включает в работу определитель 50 очередности включения. При этом процесс управления повторяется и не допускается опорожнение канала,Формула изобретенияСистема регулирования уровня воды в канале, содержащая в начале первого участка гидроканала датчик уровня и радиоприемный блок, а также и каналов регулирования по числу гидроперегораживающих сооружений, причем пЕрвый канал регулирования включает последовательно соединенные первый пороговый блок, блок коммутации и радиопередающий блок, последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор и исполнительный блок, связанный выходом с затвором первого гидро- перегораживающего сооружения, радиоприемный блок, выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами широтно-импульсного модулятора, третий вход которого подключен к выходу блока реле, связанного входом с датчиком уровня в начале нйжерасположенного участка гидроканала, второй канал регулирования и каждый последующий включают также последовательно соединенные первый сумматор, подключенный соответственно первым, вторым и третьим входами к выходу датчика уровня в конце вышерасположенного участка канала, к выходу блока реле и к первому выходу радиоприемного блока, а выходом - к первому входу первого порогового блока на первом гидроперегораживающем сооружеНии выход датчика уровня вышерасположенного участка гидро- канала соединен с первым входом первого порогового блока своего канала регулирования, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности регулирования водо- распределения в открытых каналах, подача воды в которых осуществляется головной насосной станцией, повышения быстродействия и надежности системы, она содержит в начале первого участка гидроканала последовательно соединенные блок сравне ния, второй пороговый блок и блок управления насосной станцией, а также раходомер и третий пороговый блок, первый вход которого подключен к первому выходу радиоприемного блока, второй вход - к выходу датчика уровня в начале первого участка гидроканала, а выход - к второму входу блока управления, вход расходомера подключен к насосной станции, а выход - к первому входу блока сравнения, связанного вторым входом с вторым выходом радио- приемного блока, а в каждом канале регулирования - последовательно соединенные датчик расхода потребителей и второй сумматор, выход которого подключен к второму входу первого порогового блока своего канала, а второй вход - к второму выходу радиоприемного блока своего канала.1308993 Составитель Л. ехред И Верес ираж 864 итета СССР по- 35, Рау шс кое предприяти