Устройство для регулирования уровня воды в канале

(61) (21) ехническии инс тут (72 С 1, Е,Д.П нь (1/Н) Рауль Ривас Пере (БП), Као Тиенль Алпизар (С 162-50(088,8) Авторское свидет 5144, кл. С 05 П чуги и Ра (53) (56) У 10 льство ССС9/12, 1983(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯУРОВНЯ ВОДЫ В КАНАЛЕ(57) Изобретение оттизации водораспредции и предназначенония уровней воды на РЕГУЛИРОВАНИЯ осится к автомаеления в ирригадля регулироваоткрытых каналах ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение может быть использован на крупных магистральных, межхозяиственных и хозяйственных оросительных каналах. Целью изобретения является повьппение быстродействия и точности регулирования уровней воды по всему каналу. Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик уровня в начале и конце участ- ка канала, последовательно соединенные первый сумматор, пороговый блок, блок коммутации и радиопередающий блок, последовательно соединенные радиоприемный блок, широтно-импульсный модулятор и исполнительный блок, а также блок-реле, введены датчик положения затвора водовыпуска, второй ж сумматор и датчик положения затвора гидротехнического сооружения. 8 ил,1315953. 2 Изобретение относится.я к автоматическому регулированкюг а именно ксистемам автоматического водорегулированкя уровнек ка открытых каналах, к является усовершенствованиемустройства по авт,св. М 1095144.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности устройства,На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фкг,2датчик уровня; на фкг. 3 - радиопере,цающий блок; на фиг. 4 - радиоприемный блок; на фиг 5 - широтно-импульсньй модулятор,", на фиг, 6 - блокреле; на фиг 7 - блок суммирования;на фиг. 8 - пороговый блок,Устройство содержит затвор 1 гидротехнического соор 57 кения, затвор 2водовыпуска, датчик 3 уровня, радиопередающий блок 4, радиопркемкыйблок 5, широтно-импульсный модулятор6, исполнительный блок 7, блок реле 8, датчик 9 положения затвора водовыпуска, датчик 10 положения затвора гидротехнического сооружения, певьй 11 к второй 12 блоки суммирования, пороговый блок 13 и блок 14 коммутации.Каждый датчик 3 уровня (фкг, 2)выполнен в виде магнитоуправляемогогеркона 15, установленного на неподвижном диске 16, напротив которогоразмещен рычаг 17 с магнитом 18,связанным со шкивом 19 в спиральныхпазах 20 которого находится гибкаятяга 21, связанная с поплавком 22 гпричем шкив датчика уровня можетиметь переменньгя диаметр по длине,Для обеспечения гостоянного натягагибких тяг каждый датчик 3 уровняснабжен противовесом 23,Радиопередающий блок 4 (фиг. 3)состоит из последовательно соединенных частотного модулятора 24 к передатчика 25. Модулятор 24 имеет в своем составе двенадцать конденсаторов,каждый из которых последовательносоединен с контактами 26, -26 соо:. -а 1 111ветствующего реле 26 -26 блока 14коммутации.Радкоприемный блок 5 (фкг.состоит из последовательно соединенных радиоприемника 27, усилителя 28,демодулятора 29 усилителя с емкостньпгк накопктелямк 30 и блока выходных реле 31Широтно-импульсный модулятор 6(фиг, 5) состоит из мостовой схемь,32, блока 33 магнитных пускателей и 1 О 15 2 О в 25ЗО Ф35 4 О 5 О 55 блока 34 формирования длительности.В мостовой схеме 32 контакты ". -351 йпредставляют собой первую па; контактов реле 35 -35 блока выходныхреле 31, а контакты 36 -36 предстаО 1 71вляют собой первую пару контактов реле 36 -36, блока реле 8 (фиг, 6),В первом блоке 11 суммирования(фиг. 7) контакты 35 -35 представаг 7 гляют собой вторую пару контактов реле 35 -35 блока выходных реле 31,контакты 36 -362 представляют собой02 72вторую пару контактов реле 36 -367блока реле 8, контакты 37 -37 представляют собой контакты герконов 15датчика 3 уровня в конце вышерасполооженного участка канала, Имеется такжесумматор 38,Пороговьй блок 13 (фиг. 8) состоит из пороговых элементов 39 О.Широтно-импульсный модулятор содержит также (фиг, 5) реле 40 с перекидным контактом 40, реле 41, 42,43 к 44 с контактамк 41,42 43и 44, конденсатор 45, транзистор46, реле 47 и 48 с контактами 47 и8 переключатель 49 и резисторы50-54.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянки расход, подаваемый в канал и разбираемый потребителями, сбалансирован и устройствоработает устойчиво. При изменениирасхода потребителей участков канала,например увеличении расхода потребителей данного участка (1-го), изменяется положение затвора 2 водовыпуска в сторону открытия. При этомна выходе второго блока 12 суммирования одновременно появляется сигнал, пропорциональньй данному возмущению, так как постоянная временизатвора 2 водовыпуска очень мала, вто время как выходной сигнал датчика3 уровня в конце рассматриваемогоучастка равен нулю в силу большойинерционности объекта, На входе радиопередающего блока 4 появляетсясигнал, пропорциональный величине отклонения положения затвора 2 водовыпуска. Модулятор 24 радиопередающегоблока 4 генерирует одну из частот(Й-Г). Модулирующке частоты воздействуют на несущую частоту радиог:ередатчика 25, которая выбираетсяв области УКВ-диапазона, Модуляциянесущая - частотная, Радиоприемнымблоком 5 сигнал, поступающий от ра135953 3диопередающего блока 4, усиливается и демодулируется. При этом срабатывает одно из реле 35 -35 блока выход 1 11ных реле 31, которое замыкает свои контакты в мостовой схеме 32 широт 5 но-импульсного модулятора 6 (один иэ контактов 35 -35,).В диагонале мостовой схемы 32 широтно-импульсного модулятора 6 появляется напряжение, пропорциональное величине отклонения положения затвора 2 водовыпуска, Блок 34 формирования длительности широтно-импульсного модулятора 6 формирует последовательность управляющих импульсов с длительностью, - пропорциональной напряжению в диагонале мостовой схемы 32. Выходной сигнал широтно-импульсного модулятора 6 воздействует на исполнительный блок 7, который перемещает затвор 1 гидротехнического сооружения. При этом на второй вход второго блока 12 суммирования поступает сигнал, пропорциональный величине отклонения положения затвора 1 гидротехнического сооружения. данного участка.На первый вход второго блока 12 суммирования поступает выходной сигнал датчика 9 положения затвора водо- выпуска вышерасположенного участка (1-1). На выходе второго блока 12 суммирования появится суммарный сигнал, пропорциональный величине отклонения положения затвора 1 гидротехнического сооружения -го участка и величине отклонения положения затвора 2 водовыпуска (х)-го участ ка, причем суммирование выполняется с учетом специфических особенностей затворов (ширина, высота, вес и т.д.)40 Сигнал на выходе второго блока 12 суммирования может определяться, например, в соответствии со следующим алгоритмом: 458 ГС 11 К 88 (-) 11-1) где К ,К , - постоянные коэффициенЗГСф 386-1)ты веса затворов гидротехнического сооружения и водовыпуска х-гои (-1)-го участков канала соответственно,характеризующие специфические особенностизатворов (ширина, высо та, вес и т.д.)3д., д ;,) - отклонения положенийзатворов гидротехничес 4кого сооружения и водовыпуска соответственноот заданного значения-го и (1.-)-го участков канала.На входе радиопередающего блока 4 вышерасположенного участка (-1) поступает сигнал 1)Модулятор 24 генерирует одну из частот (Г,-Г ), Модулирующие частоты воздействуют на несущую частоту радиопередатчика 25, которая выбирается в области УКВ-диапазона, Модуляция несущая - частотная. Радиоприемным блоком 5 участка (-1) сигналы, поступающие от радио- передающего блока 4, усиливаются и демодулируются. В результате срабатывает одно иэ реле 35 -35 блока8 111 выходных реле 3 1 , которое замыкает свои контакты в мостовой схеме 3 2 широтно -импульсного модулятора 6 .Таким образом , в диагонале мос товой схемы 3 2 широтно-импульсного модуля то р а 6 появляется напряжение , пропорциональное величине отклонений положения затворагидро техниче ского сооружения д - го участка и положения затвора 2 водовыпуск а ( д - 1 ) - го участка с учетом весовых ко эффициентов . Блок 3 4 формирования длительности широтно-импульсного модулятора 6 формирует последовательность управляющих импульсов с длительностью , пропорциональной напряжению в диагонале мостовой схеме 32 , Выходной сигнал шир о тно-импульсного модулятора 6 воздействует на исполнительный блок 7 , который перемещает затвор 1 гидротехнического сооружения ( - 1 ) - го участка . Работа устройства во всех вышерасположенных участках пр ои сходит аналогично .Таким образом , в предла гаемом устройстве в отличие от известно го сначала проводится регулиров ание уровней воды по всему кана" лу по возмущению , причем ширина управляющих импульсов каждого широтно- импульсного модуляторов 6 определяется величинами отклонений положений затвора 1 гидр отехнического сооружения нижерасположенного участка и затвора 2 водо выпуск а данного участка от заданного значения с учетом весовых коэффициентов . При этом ув еличива ет ся быстродействие регулирования уровней воды по всему каналу .Через некоторое время уровень воды в конце данного участка (- го)-13159 5отклоняется от заданного значения в результате изменения расхода потребителей этого участка, При этом на входе радиоперецающего блока 4 появляется сигнал, пропорциональный ве 5 ичин отклоени уровней воды в конце данного участка. Модулятор 24 радиопередающего блока 4 генерирует одну из частот (Й-Х, ). Модулирую 1 цие частоты воздействуют на несущую частоту радиоперецатчика 25 которая выбирается в области УКВ-диапазона. Модуляция несущая - частотная, адиоприемным блоком 5 сигнал поступающий от радиопередающего блока 4, си ливается и демодулируется, при этом сраоатывает одно из реле 35 -35., блока выхоцных реле 31, которое замыкает свои контакты в мостовой схеме 32 широтно-импульсного модулятора б (один из контактов 35 -35) и в первом блоке суммирования 11 (один из контактов 35, -35, ).Отклонения уровней воды в начале данного участка (х-го) вызывает срабатывание одного из реле Збп -36., блока реле 8, которое замыкает свои контакты в другом плече мостовой схемы 32 широтно-импульсного модулятор б ( д -" - а то 36 п 3611)1( ЗО из контактов 36,-36.,). В диагоналетмостовой схемы 32 широтно - импульсного моцулятора 6 поя:вляется новое напряжение, пропорциональное отклонениям уровней воды в начале и конце дан- . ного участка. Блок 34 формирования длительности широтно-импульсного модулятора 6 формируе последовательность управляющих-импульсов с длительностью, пропорциональной новому на 1 О пряжению в диагонале мостовой схемы 32. Выходной сигнал широтно-импульсного модулятора б воздействует на исполнительный блок , ,который перемещает затвор 1 гидротехнического соору 15 женил. При этом через датчик 10 положения затвора 1 гицротехнического сооружения сигнал о новых отклонениях положения затвора 1 гидротехнического сооружения дачного участка передается на. вышерасположенные участки.Сигнал об отклонениях уровнейво= ды в конце вьпперасположенного участка (х)-го в первом блоке 1 суммирования суммируется с сигналами об откло нениях уровней в начале и конце данного участка И-го),.Таким образом, сигнал на выходе первого блока 11 суммирования зависи. от откло 53- бнений уровней воды в начале и концеданного участка и в начале вышерасположенного участка. При этом выполняется суммирование с учетом специфических особенностей участков канала (длина, ширина, глубина местностии т.д,), Причем сигнал на выходепервого блока 11 суммирования можетопределяться, например, следующималгоритмом; н П н 1 КК к Кк(1-1) К(-1)где К . К, К , - постоянные коэффициН; К 1 К(1-1)енты веса начала и конца 1-го участкаи конца вьпперасположенного участка(-1)-го соответственно, характеризующие специфическиеособенности участковканала (глубина,ширина, длина, местности и т.д.);дй ,дЬ .,дЬ ( - отклонения уровнейН 1 ф к 1 я 1-11воды в начале и конце д-го участка и вконце вышерасположенного участка(-1)-го соответственно,Выходной сигнал первого блока 11суммирования (Ч ) поступает на входрадиопередающего блока 4. При этоммодулятор 24 радиопередающего блока4 генерирует одну иэ частот (Е -Г),Модулирующие частоты воздействуют нанесущую частоту радиопередатчика 25,которая выбирается в области УКВ-ди"апазона,Радиоприемным блоком 5 сигналы,поступающие от рациопередающего блока 4, усиливаются и демодулируются.В результате срабатывает одно из реле 35 облока выходных реле 31,которое замыкает свои контакты в мостовой схеме 32 широтно-импульсного модулятора б и первом блоке 11суммирования,Отклонения уровней воды в началевьпперасположенного участка каналавызывают срабатывание одного иэ реле 36-36 блока реле 8, которое замыкает свои контакты в другом плечемостовой схемы 32 широтно-импульсного модулятора б и в первом блоке 11суммирования, Таким образом,. в диагонале мостовой схемы 32 появляется напряжение, пропорциональное напряжению 1)1 и отклонению уровней131597воды в начале вышерасположенного участка с учетом весовых коэффициентов. При этом ширина управляющих импульсов широтно-импульсного модулятора 6 определяется величинами отклонений уровней воды в начале и конце х-го и (-1)-го участков канала с учетом весовых коэффициентов. Работа устройства во всех вышерасположенных участках происходит анало гично. Тем самым повышается точность регулирования.Алгоритм, по которому работает широтно-импульсный модулятор 6 1-го участка, может быть представлен-,. на пример, в виде:мГ 1 югс 1;.,+,1 ив;д; +1 Ин, + н к,1 к)20 где Ц; - выходной сигнал широтноимпульсного модулятора 6;(1+1) - нижерасположенный участок, Таким образом, в каждом участке канала широтно-импульсный модулятор 5 6 формирует управляющий сигнал с учетом величин отклонений положений затвора 1 гидротехнического сооружения нижерасположенного участка и затвора 2 водовыпуска данного участка и суммарных отклонений уровней воды в начале и конце во всех нижерасположенных участках канала. При этом учитываются также, соответствующие коэффици" енты веса затворов гидротехнического сооружения и водовыпуска, характери 35 зующие специфические особенности затворов (ширина, высота, вес и т.д.), и соответствующие коэффициенты веса начала и конца участков канала, характеризующие специфические особенности участков (глубина, ширина длина местности и т.д.)Так как постоянные времени затворов Очень малы по сравнению с посто янными времени участков канала, управляющие сигналы широтно-импульсных модуляторов формируются за короткое время без влияния запаздывания и инерционности участков канала. При этом значительно увеличивается быстродействие регулирования по всему каналу.Тот факт, что сигналы управления широтно-импульсных модуляторов 6 учитывают суммарные отклонения уровней воды в начале и конце всех ниже- расположенных участков с учетом весовых коэффициентов участков, позволяет повысить точность регулирования уровней воды по всему каналу.Таким образом, величина открытия каждого затвора 1 гидротехнического сооружения зависит от суммарных возмущений и отклонений уровней воды во всех нижерасположенных участках с учетом соответствующих весовых коэффициентов. При этом значительно повышается быстродействие и точность регулирования по всему каналу,Формула изобретенияУстройство для регулирования уровня воды в канале по авт.св. У 1095144, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит последовательно соединенные датчик по" ложения затвора водовыпуска и второй блок суммирования, а также. датчик положения затвора гидротехнического сооружения, выход которого подключен к второму входу второго блока суммирования, соединенноговыходом с вторым входом порогового блока, третий выход радиоприемного блока подключен к третьему входу широтно- импульсного модулятора, второй выход порогового блока связан с вторым входом блока коммутации, подключен" ноговторым выходом к второму входу радиопередающего блока.1315953 Составитель Л.ЦаллаговаРедактор С.Пекарь Техред Н.Глущенко Корректор Е.Рошко Тираж 863 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 3411 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4