Система регулирования расходов на участках канала с головной насосной станцией Советский патент 1987 года по МПК E02B13/00 

1

Изобретение относится к сельском хозяйству н может быть использовано при автоматизации водораспределения на открытых каналах.

Цель изобретения - повышение надежности системы путем повышения быстродействия отработки изменения расходов потребителей изменением рахода насосной станцией.

На фиг,1 показана функциональная

схема системы на фиг,2 - схема головной насосной станции с блоком управления; на фиг.З - схема регулятора j на фиг, 4 - схема широтно-им- пульсного модулятора; на фиг, 5 - диаграмма сигналов на выходе широтно импульсного модулятора (ШИМ), установленного в блоке регулятора.

Система содержит головную насосную станцию 1, перегораживающее сооружение 2, блок 3 управления, расходомер 4, первый датчик 5 уровня, датчик 6 расхода потребителя, второй датчик 7 уровняJ затвор 8, регулятор 9, элемент 10 сравнения, сумматор 11, пороговый блок 12, блок 13 сравнения, согласующий блок 14, пороговый элемент 15,

Блок 3 управления подключен к входу насосной станции 1, выход которой соединен с входом расходомера 4, Выход последнего соединен с первым входом блока 13 сравнения, второй вход которого подключен к выходу сумматора 11 первого участка канала. Выход блока I3 сравнения соединен с первым входом блока 3 управления через пороговый элемент 15. Второй вход блока 3 управления подключен к выходу второго датчика 7 уровня первого участка канала через пороговый блок 12, Первый вход регулятора 9 подключен к выходу первого датчика 5 уровня через элемент 10 сравнения, второй вход которого соединен через сумматор 11 с выходом датчика 6 расхода потребителя, причем второй вход сумматора 11 подключен к выходу сумматора 11 последующего участка канала. Второй вход регулятора,9 соединен с выходом второго датчика 7 уровня последующего участка канала. Третий вход регулятора 9 подключен к выходу сумматора 11 последующего участка канала через согласующий блок 14, Выход регулятора 9 связан с затвором 8,

5

0

5

Насосная станция 1 состоит из агрегатов 16 (фиг,2), Блок 3 управления состоит из нормально-разомкнутых ключей 17, нормально-замкнутых ключей 18, элементов 19 задержки и логических схем И 20,

Регулятор 9 содержит сумматор 21, широтно-импульсный модулятор 22, исполнительный блок 23 (фиг,3), Широт- но-импульсный модулятор состоит из блока 24 выделения модуля, генератора 25 пилообразного напряжения, компаратора 26, релейного элемента 27 и формирователя 28 управляющих импульсов (фиг.4),

Система работает следующим образом,

В исходном состоянии расход, подаваемый в канал и разбираемый потребителями, сбалансирован и система работает устойчиво. При этом уровни воды в участках канала поддерживаются постоянными. При изменении расхода потребителей участка, например увеличении расхода потребителей перед вторым и третьим перегораживающими сооружениями 2, появляются сигналы соответствующих датчиков 6 и 7, что приводит к срабатыванию регуляторов 9 и изменению расхода в участки канала. На входы регулятора 9 .второго перегораживающего сооружения 2 подаются сигналы с выхода датчика 7 уровня третьего перегораживающего сооружения 2 и с выхода датчика 6 расхода потребителя третьего перегораживающего сооружения 2 через последовательно соединенные сумматор 11 и согласующий блок 14, Кроме того , на третий вход указанного регулятора поступает сигнал с выхода элемента 10 сравнения второго перегораживающего сооружения 2, Регулятор 9 второго перегораживающего сооруже5 ния 2 вырабатывает сигнал управления затвором 8 соответствующего перегораживающего сооружения 2, Величина открытия затвора 8 данного перегораживающего сооружения 2 зависит от расходов и уровней воды во втором и третьем участках.

5

0

0

Алгоритм, по которому -регулятор 9 формирует управляющий сигнал, может 55 быть представлен в следующем виде:

, /

Ч,CajU c

+

С,;йН

Ки + 1

где

c.i

yi

q; 9Ci

JO

йНк,,.

и.. - управляющий сигнал регулятора, i-ro участка канала;

коэффициенты пропорциональности i-ro участка канала; сигнал на выходе соответст- 5 вующего согласующего блока 14 i-ro участка канала; - сигнал с выхода элемента 10 сравнения i-ro участка канала;

сигнал с выхода датчика 7 уровня в конце (i+l)-ro участка канала;

,2,5

,.,.п;п - общее количество участков канала.

Коэффициенты С, , С , определяются характеристиками участка канала, например глубиной, длиной, шири- 70 ной и т.д.

Сигнал управления поступает одновременно на вход блока 24 вьщеле- ния модуля и на вход релейного элемента 27 (фиг.4), На второй вход ком-25 паратора 26 поступает сигнал из выхода генератора 25 пилообразного напряжения. На первый вход формирователя 28 управляющих импульсов поступает сигнал с выхода компаратора 26, а на ЗО второй вход - сигнал е выхода релейного элемента 27,

На выходе формирователя 28 управляющих импульсов получается последогоражипающего сооружения 2 зависит не только от уровней и расходов воды соответствующих участков, но и от суммарных расходов потребителей всех нижерасположенных участков.

Если разность между суммарным рас ходом потребителей и расходом, подаваемым насосной станцией 1, не превы шает порогового значения К пороговог блока 15 на величину , на выходе порогового блока 15 появляется сигнал, который включает нормально-разомкнутый ключ 17 блока 3 управления, JP результате включается очередной дополнительный агрегат 16 насосной станции 1, При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегата 16 расход, подаваемый в канал. Если сигнал с выхода элемента 13 сравнения превышает пороговое значение К на величину 2 9 то сигнал с выхода порогового блока 15 включает два нормально-разомкнутых ключа блока 3 управления, В результате включаются два очередных агрегата насосной станции 1, При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегатов расход, подаваемый в канал. Аналогично если вькодной сигнал элемента 13 сравнения превышает пороговое значение К на величину Г, то выходной сигнал пороторых постоянна, длительность и знак каждого из них зависит от модуля и знака сигналов .

гового блока 15 включает нормально- разомкнутый ключей блока 3 управле- вательность импульсов, амплитуда ко- 35 „ия, В результате чего включаются

очередные С агрегатов насосной станции 1. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегатов Поскольку изменения уровней воды расход, подаваемый в канал, Допол- в участках канала непосредственно за- нительные агрегаты насосной станции висят от расходов потребителей, то в работают, пока не заполнятся ре- элементе 10 сравнения сигналы с выхода датчика 5 уровня и сигналы с выхода сумматора 11 сравниваются с учетом коэффициента соответствия расходов потребителей и уровней воды.

Аналогично регулятор 9 первого перегораживающего сооружения 2 выраба45

зервные объемы всех нижележащих перегораживающих сооружений 2, Так как величина резервных обьемов значительна, то число срабатываний дополнительных агрегатов насосной станции 1 резко уменьшается, что повышает надежность работы насосной станции 1. I

тьшает сигналы управления затвором 8 соответствующего перегораживающего сооружения 2, При этом величина открытия затвора В указанного перегораживающего сооружения 2 зависит от суммарного расхода потребителей второго и третьего участков и от уровней воды в конце второго и начале первого участков. Таким образом величина открытия затвора 8 каждого пере

горажипающего сооружения 2 зависит не только от уровней и расходов воды соответствующих участков, но и от суммарных расходов потребителей всех нижерасположенных участков.

Если разность между суммарным расходом потребителей и расходом, подаваемым насосной станцией 1, не превышает порогового значения К порогового блока 15 на величину , на выходе порогового блока 15 появляется сигнал, который включает нормально-разомкнутый ключ 17 блока 3 управления, JP результате включается очередной дополнительный агрегат 16 насосной станции 1, При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегата 16 расход, подаваемый в канал. Если сигнал с выхода элемента 13 сравнения превышает пороговое значение К на величину 2 9 то сигнал с выхода порогового блока 15 включает два нормально-разомкнутых ключа блока 3 управления, В результате включаются два очередных агрегата насосной станции 1, При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегатов расход, подаваемый в канал. Аналогично если вькодной сигнал элемента 13 сравнения превышает пороговое значение К на величину Г, то выходной сигнал порогового блока 15 включает нормально- разомкнутый ключей блока 3 управле- „ия, В результате чего включаются

очередные С агрегатов насосной станции 1. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегатов расход, подаваемый в канал, Допол- нительные агрегаты насосной станции работают, пока не заполнятся ре-

5

зервные объемы всех нижележащих перегораживающих сооружений 2, Так как величина резервных обьемов значительна, то число срабатываний дополниочередные С агрегатов насосной станции 1. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегатов расход, подаваемый в канал, Допол- нительные агрегаты насосной станции работают, пока не заполнятся ре-

0

5

тельных агрегатов насосной станции 1 резко уменьшается, что повышает надежность работы насосной станции 1. I

Если в результате включения дополнительных агрегатов 16 уровень воды в конце первого участка канала достигает максимально допустимого уровня, то с выхода порогового элемента 12 появляется сигнал, который выключает нормально-замкнутый ключ 18 блока 3 управления, В результате чего выключается очередной дополнительный агре гат 16 насосной станции 1. Если через

51

время г на выходе порогового элемента 12 еще существует сигнал, то выключается еще один нормально-замкну- тый ключ 8 блока 3 управления, При этом выключается очередной дополни- тельный агрегат 16 насосной станции АналогичноI если через время dr сигнал на выходе порогового элемента 12 еще существует, то выключается нормально-замкнутый d-1 ключ 18 блока 3 управления, в результате выключается d-1 агрегат 16 насосной станции 1 во избежание переполнения дамб канала.

Таким образом, в системе количест во подключенных насосных агрегатов зависит от суммарных расходов всех участков канала, Кроме того, величи- на открытия затвора 8 каждого перегораживающего сооружения 2 зависит не только от уровней и расхода воды соответствующего участка, но и от суммарных расходов потребителей всех

нижерасположенных участков, что позволяет повысить быстродействие регулирования расходов и уровней воды в канале..

Упрощение системы достигается тем, что в ней не применяются линии сйязи, соединяющие вьпсод блока 13 сравнения с регуляторами 9, и логические элементы И, Так как оросительный магистральный канал имеет большую длину и много участков, то отсутствие указанной линии связи и логических элементов и дает дополнительную экономию средств.

Таким образом, предлагаемая система позволяет повысить быстродействие регулирования расходов и уровней воды в канале и повысить надежность работы насосной станции путем уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в канале.

ТЬ

Редактор Н.Бобкова

Составитель Г.Параев Техред Н.Глущенко

Заказ 867/29 Тираж 607 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор.И.Муска