Система автоматического управления водораспределением на каналах с перекачивающей насосной станцией и перегораживающими сооружениями Советский патент 1986 года по МПК E02B13/00 

Изобретение относится к автоматизации водораспределения в ирригации.

Целью изобретения является снижение величины резервных емкостей канала путем увеличения быстродействия системы регулирования.

На чертеже приведена блок-схема регулирования.

CHCTeivia состоит из насосной станции 1 с расходомером 2, который связан с одним из входов элемента 3 сравнения, второй вход которого соединен с выходом сумматора 4 отводящего участка 5, регулятора 6 режима работы насосных агрегатов, датчиков 7- 9 уровня воды нижнего и верхнего (не показано) бьефов участков канала и уровня воды 10, установленного в аванкамере насосной станции 1, нричем датчик 7 уровня через пороговое устройство 11 соединен с входом регулятора б режима работы насосных агрегатов. Регулятор 12 уровня воды верхнего бьефа связан через блок 13 совпадения с датчиком уровня воды верхнего бьефа, установленным в конце следующего нижележащего участка (не показано).

Регуляторы нижележащих сооружений (идентично регулятору 12) аналогично соединены с выходом элемента 3 сравнения. Остальные входы регулятора 12 соединены соответственно с выходами датчика 9 уровня воды в начале отводящего участка 5 и датчика (не показан) уровня воды в конце следующего нижележащего участка.

На вход порогового устройства 11 заведены выход датчика 7 уровня воды верхнего бьефа перегораживающего сооружения отводящего 5 участка канала и выход элемента 14 задания величины расхода о черед- ного насосного агрегата. Выходы датчиков 15 и 16 расходов потребителей отводящего 5 и подводящего 17 участков заведер ы на сумматоры 4 и 18 соответственно. Блок 19 деления ошибки имеет переменный коэффициент, величина которого изменяется блоком 20 рассогласования от максимума до заданной величины. Запуск блока 20 осуществляется по сигналу с выхода регулятора 6, время работы блока 20 задается в зависимости от текущего режима работы отводящего участка 5 и от величины изменения расхода насосной станции 1.

Выход расходомера 2 соединен с одним из входов сумматора 18, второй вход которого соединен с выходом датчиков 15 расхода потребителей подводящего участка 17, а третий через инвертор 2 - с выходом датчика 10 уровня воды. Выход сумматора 18 соединен с одним из входов регулятора 22, а также с входом сумматора возмущений вышележащего участка (не показан) аналогичного сумматору 4 отводящего участка 5. Второй вход регулйтора 22 соединен с выходом датчика 7, установленного в конце отводящего участка 5, а третий - с выходом датчика уровня во.аы, установленного

5

В начале вышележащего подводящего участка (не показан). Четвертый вход регулятора 22 подсоединен к выходу датчика 8 уровня воды, который также через инвертор 23 соединен и с входом регулятора 12, установленного в конце отводящего участка 5. Вход сумматора 4 соединен с выходами датчиков 16 расхода потребителей отводящего участка 5 и с выходом аналогичного сумматора нижележащего участка (не пока0 зан).

Работа системы заключается в следующем.

В исходном состоянии расход, подаваемый в подводящий участок, перекачивается насосной станцией 1 в отводящий участок 5 и равен суммарному расходу потребителей всех отводящих участков. При изменении расходов потребителей нарушается баланс расходов и в системе наблюдается переходной процесс. При этом возможны сле0 дующие ситуации: изменение расхода потребителей или отводящего 5, или подводящего 17 участков канала, или одновременное их изменение.

Рассмотрим работу системы в первом случае. Пусть изменился расход потребителя от5 водящего участка 5. Сигнал с выхода датчика 16 поступает через сумматор 4 на входы блоков 3 и 18. Сигнал рассогласования расходов с блока 3 подается через блок 19 деления и на вход блока 13 совпадения. Однако в рассматриваемой ситуации (изменение расхода потребителя только этого участка) на второй вход блока 13 не приходит сигнал разбаланса с датчика уровня воды нижележащего участка и сигнал ошибки не поступает на задающий вход

. регулятора 12. На вход регулятора 12 в это время поступает сигнал с элемента 9. Это вызывает срабатывание регулятора 12 и приводит к изменению уровня воды в створе датчика 7 в том же направлении, что и от изменения расхода потребителя 16, т. е. уровень воды в створе датчика 7 изменяется форсировано относительно изменения величины расхода потребителя 16. Сигнал с датчика 7 поступает на блок 11 и регулятор 22. Блок 11 срабатывает только тогда, когда величина сигнала превышает его поро5 говое значение, задаваемое блоком 14. Допустим, что за счет форсированного сигнала с датчика 7 блок 11 сработал и выдал сигнал через регулятор 6 на изменение производительности насосной станции 1. Регулятор 6 оборудован схемой задержки выходного сигнала, а время форсировки незначительно, поэтому схема включения или выключения насосного агрегата срабатывает и, следовательно, сигнал с расходомера 2 не меняется. Регулятор 22 всегда срабатывает по

tj сигналу с датчика 7, изменяя, соответственно, расход в подводящий участок 17. Изменение расхода в подводящий участок 17 вызывает новый сигнал с датчика 8, что

0

0

приводит к срабатыванию регулятора 12 в противном направлении относительно первоначального, так как с блока 9 сигнал еще не изменился. Это позволяет снять форси- ровку сигнала с блока 7, что приводит к корректировке расхода в подводящий участок 17. При этом происходит стабилизация регулятора 22 и перевод его в новое уста- новивщееся состояние по балансу сигналов с датчиков 7 и 8. Таким образом, если изменение расхода потребителя отводящего участка 5 канала недостаточно для срабатывания дополнительного насосного агрегата, то баланс расхода в участке обеспечивается за счет срабатывания резервных объемов самого отводящего 5 и последующих нижележащих участков. А в подводящий участок 11 подается дополнительный расход до тех пор, пока не сработает датчик 10 и не скомпенсирует сигналы с датчика 7 и 8 на регулятор 22. При этом в подводящем канале 17 происходит изменение резервного объема, обеспечивающего безаварийную работу участка при возможном включении или отключении дополнительного насосного агрегата станции.

Если изменение расхода потребителя 16 достаточно для срабатывания блока II, по сигналу регулятора 6 происходит включение или отключение дополнительного насосного агрегата, при этом изменяется сигнал с блока 2, и в отводящем участке 5 канала наблюдается ступенчатое изменение расхода.

Сигнал с блока 2 подается через сумматор 18 на регулятор 22, а также на вышележащие регуляторы, вызывая их дополнительное срабатывание, что приводит к подаче форсированного дополнительного расхода в участок. Дополнительная форсировка расхода в подводящий участок 17 задается сигналом с датчика 10 после изменения уровня воды в аванкамере насосной станции 1. Однако в связи с формированной подачей дополнительного расхода в подводящий участок 17, это отклонение незначительно, так как время передачи дополнительного расхода по дЛине участка резко снижается за счет использования форсировки. В результате изменения производительности насосной станции сигнал с блока 2 через 3 поступает на блок деления ощибки 19, коэф5

фициент деления которого установлен таймером 20 на ма1 симальную величину. Сигнал с блока 2 поступает и на элемент 20, по сигналу с которого срабатывает регулятор 12 в том же направлении, что и изменение расхода насосной станции 1. Это позволяет более полно использовать резервный объем отводящего участка и компенсировать новый сигнал с элемента 9, по5Гвившийся в результате ступенчатого изменения расхода. Сиг0 нал ощибки расхода с блока 3 не поступает на регулятор 12 до тех пор, пока не появится разрешающий сигнал с датчика уровня воды нижележащего участка на блок 10.

Таким образом, в рассматриваемой ситуации система обеспечивает форсированное изменение расхода в начале подводящего канала 17 для обеспечения нормальной работы насосной станции I и одновре- менн ое изменение расхода через сооруже0 ния в конце отводящего канала 5 с целью максимального использования его резервного объема без его увеличения. Такой режим работы повышает быстродействие системы и нет необходимости в увеличении резервных объемов.

5 Если произошло изменение расхода только потребителя 15 подводящего канала 17, то срабатывает регулятор 22 и регуляторы всех вышележащих участков в том же направлении, в котором произошло изменение расхода потребителя. При этом по сигналу

с элемента 8 срабатывает регулятор 12 в противоположном направлении, что позволяет сигналу с датчика 7 компенсировать сигнал с датчика 8. Через время добегания расхода по длине подводящего канала 17 в участке устанавливается баланс расходов (створ датчика 10). Вследствие этого срабатывает регулятор 22, а за счет изменения сигнала с элемента 20 регулятор 12, который возвращается в предыдущее состояние. Сигналы с датчиков 7 и 8 устанавливаются рав0 ными исходным. Регулятор 22 занимает новое установившееся состояние. Отработка возмущения на этом закончена.

Таким образом, достигается снижение величины резервных емкостей канала за счет увеличения быстродействия системы

5 регулирования.