Устройство для регулирования уровня воды Советский патент 1985 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к автоматиз ции водораспределения, а имение к системам регулирования уровня воды в оросительном канале, и может быть использовано при автоматизации регулируемых гидротехнических сооружений на открытых оросительных каналах. Известна система стабилизации уро ней воды на гидротехнических сооружениях, которая включает датчик уров ня нижнего бьефа и датчик уровня верхнего бьефа, подключенные ко входам авторегулятора, выход которого связан с электроприводом затвора пере гораживакяце го гидросооружения l , Недостатком этой системы является невозможность одновременного регулирования по верхнему и нижнему бьефам что приводит к увеличению динамического отклонения уровня воды в нижнем бьефе. Наиболее близкой к предлагаемой является система регулирования уровня воды, содержащая блоки формирования сигнала перемещения затвора и последовательно соединенные блоки сравнения, усиления и уставки задания , соединенные со входом авторегулятора, выход которого подключен через блоки формирования сигнала перемещения затвора к приводу эатвора, а вход блока сравнения подключен к датчику положения затвора 2J. Недостаток этой системы состоит в том, что она срабатывает только при появлении отклонения от заданного уровня воды в нижнем бьефе и не реагирует на возмущение уровня верхнего бьефа. Вследствие этого динамическое отклонение уровня воды в нижнем бьефе превьвоает допустимую величину, и длительность процесса регули рования увеличивается. Целью изобретения является повышение точности устройства за счет его динамической точности и быстродействия устройства при.регулировании уровня воды нижнего бьефа гидротехнического сооружения при возмущениях в верхнем бьефе. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее последовательно соединенные датчик уровня нижнего бьефа, первьй сумматор и пер вый авторегулятор, а также затвор, расположенный между верхним и нижним бьефами смежных участков канала, дат чик уровня верхнего бьефа, блок изменения уставки задания,.второй сумматор и задатчик уровня нижнего бьефа, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, введены последовательно соединенные задат ик уровня верхнего бьефа, третий сумматор, блок Зона нечувствительности, инвертор и второй авторегулятор, выход которого подключен ко входу блока изменения уставки задания и ко второму входу второго сумматора, связанного выходом с затвором, выход датчика уровня верхнего бьефа соединен -со вторым входом третьего сумматора, а выход блока изменения уставки задания подключен ко входу задатчика уровня верхнего бьефа. На чертеже представлена функциональная схема устройст,ва для регулирования уровня воды. Устройство состоит из двух взаимосвязанных объектов регулирования верхнего участка канала 1 (в дальнейшем - верхний бьеф), нижнего., участка канала 2 (в дальнейшем - нижНий бьеф) и расположенного между ниии водорегулирующего затвора 3. Нижний бьеф 2 связан через датчик 4 уровня нижнего бьефа с одним из входов первого сумматора 5. К другому входу первого сумматора 5 подключен задатчик 6 уровня нижнего бьефа. Выход первого сумматора 5 соединен с первым авторегулятором 7 уровня нижнего бьефа. Указанные элементы образуют первый контур 8 регулирования уровня воды нижнего бьефа. Верхний бьеф 1 связан через датчик 9 уровня верхнего бьефа с одним из входов третьего сумматора 10. К . другому входу сумматора 10 подключен задатчик 11 уровня верхнего бьефа. Выход сумматора 10 через блок 12 Зона нечувствительности, инвертор 13 и второй авторегулятор 14 связан со входом второго сумматора 15. К другому входу сумматора 13 подключен выход первого авторегулятора 7. Выход сумматора 15 подключен к затвору 3. Указанные элементы образуют второй контур регулирования 16. Выход второго авторегулятора 14 связан через блок 17 изменения уставки задания со входом задатчика 11 уровня верхнего бьефа, образуя третий КОНТУР регулирования 18. На чертеже показаны возможное возмущение .Fj (t) в нижнем бьефе и F(t) - возможное возмущение в верхнем бьефе. Устройство для регулирования уровня воды работает следунлдим об разом. При возмущении со стороны нижнего бьефа F,(t) работает контур регу лирования 8. В контуре 8 при отклонениях уровня воды в нижнем бьефе 2 от заданного задатчиком 6 значения (например, при увеличении уровня в нижнем бьефе в результате уменьшения расхода водопотребления в нижне бьефе), на выходе сумматора 5 появл ется сигнал отклонения, равный разности сигналов задатчика 6 и датчика А, и авторегулятор 7 формирует команду управления на прикрытие вод регулирующего затвора 3. В результате расход воды через затвор 3 уме шается и уровень воды в нижнем бье фе 2 постепенно возвращается в зада ное значение. При возмущении со стороны верхне бьефа F.(t) работает второй контур 1 При этом изменение уровня воды про исходит сначала в верхнем бьефе 1, затем за счет появившегося увеличат ния напора воды верхнего бьефа начи нает постепенно изменяться расход воды через затвор 3, а потом и урот вень воды в нижнем бьефе 2. Причем за счет инерционности и запаздывания изменение уровня нижнего бьефа происходит медленнее. Поэтому за счет небольших первоначальных изменений уровня нижнего бьефа 1 контур регулирования 8 еще не начинает работать, так как авторегулятор 7 имеет некоторую зону нечувствительности 6, , но затем расход воды чере затвор 3 увеличивается. Таким образ в нижний бьеф поступает лишний расход воды, который не используется рационально. В этом случае работа второго контура 16 позволяет повысить точность стабилизации уровня нижнего бьефа следующим образом. При возмущении ) со стороны верхнего бьефа 1 и отклонении уровня верхнего бьефа 1 от заданного задатчиком 11 значения (например, при увеличении уровня) сигнал изменения уровня через датчик 9 поступает на сумматор 10, на выходе которого появляется сигнал отклонения (равный разности сигналов задатчика 1 1 и датчика 9) и через блок 12 Зона нечувствительности, инвертор 13 подается на авторегулятор 14. Инвертор 13 позволяет прикрыть затвор 3 при увеличении уровня верхнего бьефа и открыть затвор 3 при уменьшении уровня верхнего бьефа. Далее авторегулятор 14 формирует команду на прикрытие затвора 3. В результате р 1сход воды через затвор 3 уменьшается, а воды в нижнем бьефе 2 остается на заданном значении, т.е. достигается повьштение точности регулирования уровня нижнего бьефа 2, улучшается качество регулирования и уменьшаются непроизводительные потери воды по каналу. Одновременно с работой второго контура 16 сигнал с выхода авторегулятора 14 поступает через блок 17 изменения уставки задания на Эадатчик 11 уровня верхнего бьефа и так изменяет значение уровня воды верхнего бьефа, заданного задатчиком It, что при увеличении уровня верхнего бьефа от действия возмущения F(t) блок 17 увеличивает положение задатчика 11. Таким образом, одновременно с работой второго контура происходит работа третьего контура регулирования 18. При описанной работе контуров 1б и 18 уровень воды в верхнем бьефе t занимает новое (увеличение) положение, которое соответствует новому заданию уровня верхнего бьефа, сформированному третьим контуром 18. Для защиты от переполнения уровня воды в верхнем бьефе 1 выше допускаемого значения обычно предусматриваются автоматические водосбросные устройства. Технический эффект от использования предлагаемого устройства состоит в увеличении динамической точности и быстродействия регулирования уровня нижнего бьефа при возмущениях в верхнем бьефе.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ, содержащее последовательно соединенные датчик уровня нижнего бьефа, первый сумматор и первый авторегулятор, а также затвор, расположенный между верхним и нижним бьефами смежных участков канала, датчик уровня верхнего бьефа, блок изменения уставки задания, второй сумматор и задатчик уровня нижнего бьефа, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит последовательно соединенные задатчик уровня верхнего бьефа, третий сумматор, блок зона нечувствительности, инвертор и второй авторегулятор, ход которого подключен ко входу блока изменения уставки задания и ко второму входу второго сумматора, связанного выходом с затвором, выход датчика уровня верхнего бьефа соединен со вторым входом третьего сумматора, а выход блока изменения уставки задания подключен ко входу задатчика уровня верхнего бьефа.