Устройство для водораспределения на открытых каналах Советский патент 1985 года по МПК G05D9/00 

со

00 4

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА ОТКРЫТЫХ КАНАЛАХ, содержащее размещенный между верхним и нижним бьефамя подлнаполняемый за Т,:.,... ., 121 аГ.7,.., io . J твор, сообщенный с верхним и нижним бьефами трубопроводом, на котором установлен клапан, с которым соединен датчик перепада уровней, о тличающееся тем, что, с целью уменьшения резервных объемов регулирования, повышения надежности и расширения функциональных возможностей устройства, датчик перепада уровней выполнен в виде двух емкостей, расположенных вверхнем и нижнем бьефах и установленных с возможностью перемещения под действием выталкивающей силы, а полости емкостей частично заполнены жидкостью и гидравлически сообщены меж(Л ду собой, причем одна из емкостей жестко соединена с клапаном. с

иг.1

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при автоматизации водораспределения на открытых каналах оросительных систем.

Цель изобретения - уменьшение, резервных объемов регулирования, повьшение надежностной расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 показана технологическая схема реализаций устройства водораспределения, вид в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Система содержит перегораживающие сооружения 1 и боковые водовыпуски 2, разделяющие канал 3 на ряд регулируемых бьефов. Перегораживающие сооружения и боковые водовыпуски трубчатого типа снабжены водонаполняемым затвором из гибкой оболочки А с трубопроводом 5, проходящим через гибкую оболочку 4 и имеющим отверстия 6 для заполнения оболочки и ее опорожнения. На трубопроводе 5 со стороны нижнего бьефа расположен клапан 7, связанный с датчиком 8 перепада уровней. Датчик 8 перепада уровней состоит из расположенной в верхнем бьефе плавающей емкости 9 и плавающей емкости 10, расположенной в нижнем бьефе, связанных между , гибким трубопроводом 11. Плавающие емкости 9 и 10 частично наполнены жидкостью 12, при этом емкость 10 ЖЁСТКО соединена с клапаном 7. Площадь сечения плавающей емкости 9 меньше площади сечения плавающей емкости 10.

Устройство работает следующим образом.

При увеличении уровня воды в верхнем бьефе плавающая емкость 9 всплывает, жидкость 12 из нее по трубопрводу 11 перетекает в плавающую емкость 10, расположенную в нижнем бьефе. Вследствие различных площадей сечения плавающих емкостей 9 и 10, последняя опускается на меньшую величину, чем всплывает емкость 9. Емкость 10, опускаясь, открывает клапан 7, вследствие чего начинается отток воды по трубопроводу 5. Давление в трубопроводе 5 падает, и вода из полости оболочки 4 через отверстия 6 сбрасывается в нижний бьеф. Гибкая оболочка 4, опорожняясь, открывает перегораживающее со984702

оружение 1, увеличивая расход воды, который вызывает некоторое уменьшение уровня воды в верхнем бьефе и увеличение горизонта в нийснем.

J Увеличение уровня воды в нижнем бьефе вызывает всплытие емкости 10 и закрытие клапана 7. Полость гибкой оболочки 4 частично заполняется водой через отверстия б Таким образом,

10 после окончания переходного процесса, устанавливается новое положение уровней воды верхнего и нижнего бьефов перегораживающего сооружения 1 и новое положение клапана 7 и гибкой

15 оболочки 4.

В результате различной площади и конфигурации сечений плавающих емкостей 9 и 10 большая амплитуда изменений уровней в верхнем бьефе

2Q перегораживающих сооружений вызывает меньшую амплитуду колебаний уровней в нижних бьефах, а перепад уровней изменяется от Z (рис. 2) при максимальном наполнении верхнего бьефа

25 до Z. при его минимальном уровне, причем Z Z-. Таким образом, регулируемый перепад на перегораживающем сооружении 1 в данном случае изменяется в зависимости от наполнения

-- верхнего бьефа, что позволяет сущест.венно уменьшить величину резервной емкости в каналах и строительную вы- , соту дамб, а также значительно снизить их стоимость. Одновременно упрощается алгоритм функционирования

35 (нет необходимости переходить от стабилизации перепада уровней к стабилизации уровней верхнего или нижнего бьефов).

Выполнением плавающих емкостей

40 9 и 10, шарообразной, призматической, конусоидальной или других форм и применением их комбинаций можно достичь любой функциональной зависимости изменения одного уровня бьефа от другого. Это позволяет расширить функциональные возможности устройства.

Приме р. Реализация функции пропорционального деления расходов между

50 старшим каналом и боковым отводом.

Расход воды при равномерном движении воды в открытом канале описывается следующей приближенной зависимостью:55Q АН2 ,

где И - уровень воды в канале, м; А - коэффициент пропорциональности, , зависящей от . 3 уклона (i), заложения откосов (m) и ширины канала по дну (в). Аналогично расход в боковом oVfeo де из канала старшего порядка для аналогичньпс гидравлических режимов описывается зависимостью: q А h , где h - уровень воды в отводе, м; А - коэффициент пропорциональности для отвода, м Условием пропорционального деления расходов бокового отвода по отношению к каналу старшего порядка является соотношение: (2) Преобразуя (2) в виде функции h f(H), получают . . с н.. М (3) Таким образом, для пропорциональ ного деления расходов необходимо уровень воды в отводе изменять в со ответствии с постоянным коэффициентом пропорциональности нению уровня в верхнем бьефе. Для выполнения этого условия площади сечений плавающих емкостей в верхнем и нижнем бьефе отвода должны со относиться как В режиме пропорционального деления расходов устройство работает ан логично описанному для режима регулирования на перегораживающих соору жениях. В устройстве водораспределе ния изменяется перепад между уровне в старшем канале и уровнем воды в 704 отводе от Z до Z (фиг. 2) в заданной функциональной зависимости от наполнения верхнего бьефа, причем эта функциональная зависимость определяется отношением площади сечений плавающих емкостей 9 и 10. Применение устройства водораспределения на открытых каналах позволяет уменьшить резервные объемы регулирования и, как следствие, значительно уменьшить денежные затраты на строительные работы, поскольку большое увеличение уровня в верхнем бьефе дН вызывает значительно меньшее возрастание уровня дЬ в нижнем (особенно при расходе воды в канале Q 0), при этом необходимая высота дам.6 уменьшается. Предлагаемое устройство позволя.ет упростить алгоритм функционирования, оно проще по конструкции и надежнее. Так как регулируемый перепад автоматически изменяется в зависимости от наполнения верхнего бьефа, отпадает необходимость перехода от регулирования перепада уровней к поддержанию уровней верхнего или ниж|него бьефа в зависимости от их наполнения . В результате обеспечения возможности изменения уровня воды в отводе в заданной функциональной зависимости от уровня воды в канале старшего порядка, причем эта функциональная зависимость определяется отношением площадей сечений, плавающих емкостей в верхних и нижних бьефах, достигается расширение функциональных возможностей путем осуществления пропорционального отбора расхода боковыми отводами в заданном соотношении к расходу воды в старшем канале.