Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях Советский патент 1987 года по МПК G05D9/02 

кость 15 содержит воздуховпускной нал .28.

Для нормальной работы регулято необходимо, чтобы основнрй затвор при наличии некоторого объема вод корректирующей ёмкости 15 (прибл тельно половины его объема) и вс могательный затвор на водозаборно отверстии 8 были настроены на под жание одного расчетного наполнен в верхнем бьефе, т.е. чтобы выпол лось условие

hp+ t -ь Т, }5 где Н - среднее расчетное наполн

Н(,

Изобретение относится к гидротехнике и предназн ачено для регулирова- НИН уровня в верхнем бьефе, а также расходов отвода водозаборных оголовков ..5

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей регулятора..

На фиг.1 изображен регулятор, вид в планер на фиг.2а - разрез А-А на фиг.1 (вид с нижнего бьефа); .наJO

фиг.26 разрез Б-Б на фиг.1 (при закрытом регуляторе); на фиг.За - разрез Б-Б на фиг.1 (при сбросе воды через регулятор); на фиг.36 - разрез В-В на фиг.1 ,(при работе вспомогательного затвора); на фиг.4а,б - разрезы В-В и Г-Г на фиг.1 (при работе вспомогательного затвора и сбросе воды через регулятор).

Регулятор содержит основной затвор 20 1, забральную стенку 2, на которой установлен основной затвор 1. Последний образован плоским щитом 3, у.ста- новленным на горизонтальной оси 4 вращения и соединенным с консолью 5, 25 на которой закреплен груз-цротивовес 6. Регулятор содержит вспомогательный затвор 7, расположенный на водозаборном отверстии 8 и содержащий установленный на оси 9 вращения щит 10, а

также дополнительный затвор 11, рас- нии Н. , соответствующем условию положенный над основным затвором 1 на забральной стенке 2 и.выполненный в виде сообщенной с верхним бьефом по

ние, поддерживаемое осно затвором 1;

hp - среднее расчетное напол ние, поддерживаемое регу тором уровня на отводе, t - толщина бетона полки заб ральной стенки 2 (фиг.2 3 и 4),.

Т - расстояние до дна сооруж ния от полки.

Кроме того, объем корректирующ емкости 15 назначается так, чтобы наполненной корректирующей емкост основной затвор 1 (регулятор уров 30 мог работать при предельном напол

рр

Н Н

р пР

Н

СТР )

где Н р - строительная высота бе

потоку камеры, образованной установ- ных устоев сооружения (фиг.2 и 3) ленным на горизонтальной оси 12 вращения плоским щитом 13 и соединенной с ним одной кромкой гибкой оболочкой l другая кромка которой закреплена

Данный режим работы соответству аварийному, что может произойти в случае обрыва-клапана 20 тяги 21 т.д., но все возможные поломки в пр

Е устоях сооружения. Регулятор содер-40 ципе можно исключить в процессе конжит также корректирующую емкость 15, закрепленную на основном затворе 1, имеющую сливное отверстие. 16 и водо- впускной канал 17. Щит 10 вспомогательного затвора 7 содержит консоль 18. с пр.отивовесом 19, На входе водо- впускного канала 17 установлен клапан 20. Последний кинематически через шарнирно-рычажную связь соединен с консолью 18 вспомогательного затвора 7 .

Кинематическая связь содержит тягу 21, шарнирно связанную с рычагом 22, -с которым шарнирно связана тяга 23 с фиксирующей гайкой 24. Тягэ 23 перемещается в направляющих 25, установленных на рычаге 22 с возможностью вращения, имеются также нижний 26 и верхний 27 упоры. Корректирующая емструирования и они не существенны. В целом устройство не теряет своей работоспособности при аварийном режиме работы. Этим исключается возмож45 ность переполнения сооружения.

Объем корректирующей емкости 15 определяется из условия возможности . введения корректировки в работу основного затвора 1 с целью уменьщения

50 ошибки в регулировании стабилизируемого расчетного уровня Е;. Масса воды, вмещаемой корректирующей емкостью 15, должна быть достаточной, чтобы она могла влиять на величину этой

55 ошибки (не более). Следовательно, началу работы регулятора должно соответствовать наполнение корректирующей емкости 15, приблизительно равное его половине, и в зависимости от знака

кость 15 содержит воздуховпускной канал .28.

Для нормальной работы регулятора необходимо, чтобы основнрй затвор 1 при наличии некоторого объема воды в корректирующей ёмкости 15 (приблизительно половины его объема) и вспомогательный затвор на водозаборном отверстии 8 были настроены на поддержание одного расчетного наполнения в верхнем бьефе, т.е. чтобы выполнялось условие

hp+ t -ь Т, }5 где Н - среднее расчетное наполнеН(,

нии Н. , соответствующем условию

ние, поддерживаемое основным затвором 1;

hp - среднее расчетное наполнение, поддерживаемое регулятором уровня на отводе, t - толщина бетона полки забральной стенки 2 (фиг.2, 3 и 4),.

Т - расстояние до дна сооружения от полки.

Кроме того, объем корректирующей емкости 15 назначается так, чтобы при наполненной корректирующей емкости 15 основной затвор 1 (регулятор уровня) мог работать при предельном наполнерр

Н. , соответствующем условию

Н Н

р пР

Н

СТР )

Н р - строительная высота бетонных устоев сооружения (фиг.2 и 3)

Данный режим работы соответствует аварийному, что может произойти в случае обрыва-клапана 20 тяги 21 и т.д., но все возможные поломки в принструирования и они не существенны. В целом устройство не теряет своей работоспособности при аварийном режиме работы. Этим исключается возмож45 ность переполнения сооружения.

Объем корректирующей емкости 15 определяется из условия возможности . введения корректировки в работу основного затвора 1 с целью уменьщения

50 ошибки в регулировании стабилизируемого расчетного уровня Е;. Масса воды, вмещаемой корректирующей емкостью 15, должна быть достаточной, чтобы она могла влиять на величину этой

55 ошибки (не более). Следовательно, началу работы регулятора должно соответствовать наполнение корректирующей емкости 15, приблизительно равное его половине, и в зависимости от знака

ошибки регулирования в конкретный момент времени корректирующая емкость 15 должна опорожняться или наполняться. Этим уменьшается величина ошибки. В данном регуляторе величиной вводимой коррекции в работу основного затвора 1 управляет вспомогательный затвор 7, имеющий ошибку в регулировании уровня, меньшую чем у основного затвора 1. Это объясняется тем, чтр вспомогательный затвор 7 имеет ту же конструкцию, что и основной, а следовательно, его погрешность должна лежать в тех же пределах (для прямодействующих затворов она обычно в зави- J5 отвода. В этом случае вспомогательный симости от подходных условий лежит в пределах 5-10%), но для вспомогательного затвора 7 расчетным уровнем стабилизации является h.,, в то время

затвор 7, поддерживая расчетное наполнение h над полкой забральной стенки 2 сооружения, увеличивает угол поворота, вследствие чего тяга 23 пе- как у основного - Нр, а следователь-2о ремещается вверх вместе с регулятором

и при некотором фиксированном угле поворота гайкой 24 упрется в направляющую 25 (4а,б) и начнет перемещать вверх рычаг 22 с тягой 21 и клапаном 20, прикрывая вход водовпускного канала 17. Этим уменьшается расход поступления в корректирующую емкость 15, вследствие чего она начнет частично опорожняться, и с достижением расхода источника величины Q QQ основной затвор 1 прийдет в равновесное состояние, но при этом он еще будет закрыт, а корректирующая емкость 15 будет примерно на половину заполнена водой.

3. Предположим теперь, что расход источника увеличился на некоторое значение, превьш1ающее расход отвода, т.е. Qi QQ. В этом случае вспомогательны затвор 7 провернется дополнительно еще на некоторый малый угол

р

но, возможные отклонения уровней у обоих затворов лежат в пределах (0,05- 0,1) hрдля вспомогательного затвора 7 и (0,05-0,1)Н р для основного затвора 1, т.е. вспомогательный затвор 25 7 имеет ошибку в регулировании уровня, меньшую чем основной затвор 1. При этом наполнение в верхнем бьефе перед регуляторами в случае, если функции корректировки возложить на вспомогательньш затвор 7, изменяется в пределах

30

35

40

Н. hp + t + Т ± (0,05 - 0,1)hp.

Регулятор работает следующим образом.

I Вращением фиксирующей гайки 24 вводится ограничение на угол поворота вспомогательного затвора 7, а следовательно, и на величину расхода воды Q , забираемого в отвод по графику водопотребления, который должен стабилизироваться в процессе работы регулятора при избыточных расходах воды в сооружении.

При этом расход источника (реки) Q может быть меньше ((.Qo, равен (Q Q) или больше (Q Q ) расхода отвода, в связи с чем работу регулятора рассматривают в три этапа. 50

1- QU. о (Фиг.2а,б; 36) - расход источника меньше расхода отвода . В данном случае основной затвор 1 заи, воздействуя на клапан 20 через

тягу 23 с гайкой 2, рычаг 22 и тягу 21, будет и дальше прикрывать вход 45 водовпускного канала 17, уменьшая расход поступления. Вследствие этого корректирующая емкость 15 дополнительно опорожняется и основной зат- врр 1 под воздействием пото.ка воды начнет приоткрывать сбросное отверстие сооружения, сбрасывая излишки воды в нижний бьеф сооружения. С этого момента основною роль в поддержании уровня в верз.нем бьефе берет на

тягу 23 с гайкой 2, рычаг 22 и тягу 21, будет и дальше прикрывать вход 45 водовпускного канала 17, уменьшая расход поступления. Вследствие этого корректирующая емкость 15 дополнительно опорожняется и основной зат- врр 1 под воздействием пото.ка воды начнет приоткрывать сбросное отверстие сооружения, сбрасывая излишки воды в нижний бьеф сооружения. С этого момента основною роль в поддержании уровня в верз.нем бьефе берет на

крыт, так как вода, поступая в корректирующую емкость 15 через открытыЙ55себя основной затвор 1, а вспомога- клапан 20 (фиг.Зб) и водовпускной ка-тельный затвор 7 в зависимости отвоз- нал 17, полностью заполняет весь ееникающего в данный момент отклонения объем, этим дополнительно пригружаяуровня от расчетного вводит коррек- основной затвор 1, а расход, сбрасы-тировку в работу основного затвора 1,

ваемый из корректирующей емкости 15 через сливное отверстие 16, не может на данном этапе обеспечить опорожнение корректирующей емкости 15. В данном случае наполнение в корректирующей емкости 15 по ддерживает вспомогательный затвор 7 (фиг.Зб), одновременно пропуская р асход в отводящий канал и обеспечивая забор чистой воды из нижних слоев через водозаборное отверстие 8, при этом весь плавник будет оставаться в сооружении.

2. Предположим теперь, что расход источника стал приближаться к расходу

и, воздействуя на клапан 20 через

тягу 23 с гайкой 2, рычаг 22 и тягу 21, будет и дальше прикрывать вход водовпускного канала 17, уменьшая расход поступления. Вследствие этого корректирующая емкость 15 дополнительно опорожняется и основной зат- врр 1 под воздействием пото.ка воды начнет приоткрывать сбросное отверстие сооружения, сбрасывая излишки воды в нижний бьеф сооружения. С этого момента основною роль в поддержании уровня в верз.нем бьефе берет на

себя основной затвор 1, а вспомога- тельный затвор 7 в зависимости отвоз- никающего в данный момент отклонения уровня от расчетного вводит коррек- тировку в работу основного затвора 1,

как бы следя за тем, чтобы ошибка в регулировании уровня у основного затвора 1 не превышала ее собственную, обеспечивая при этом стабилизацию расхода в отводящий канал, т.е. обеспечивает стабильный расход с заданной точностью, так как подбором отно(пения плеч рычага 22 r-i К (где 1 чрасстояние -от оси вращения рычага 22

до оси вращения направляющей 25 j 1, - расстояние от оси вращения рычага 22 до оси крепления тяги 21) можно всегда добиться необходимой точности в регулировании, а также можно маневрировать и размерами клапана 20.

При дальнейщем увеличении расхода источника (реки) основной затвор 1 будет увеличивать свое открытие (фиг.За), уменьшая этим давление под дополнительным затвором 11, так как масса основного потока воды, сбрасываемого в нижний бьеф, устремляясь в . образующееся отверстие, увлекает за собой объем воды, заключенный в камере дополнительного затвора. Вследствие возникшей разницы давления на гибкую оболочку 14 дополнительный затвор 11 начнет опускаться, сбрасывая дополнительно излишки воды вместе с плавником над собой, при этом чем больше будет открываться основной затвор 1, тем ниже будет ложиться дополнительный затвор 11, приходя в некоторое равновесное состояние только тогда, когда стабилизируется положение основного затвора 1.

При максимальных расходах на сооружении основной затвор 1 будет находиться в своем крайнем верхнем положении, дополнительный - в крайнем нижнем (фиг.26), а вспомогательный затвор 7 переместит рычаг 22 в крайнее

верхнее положение, при котором он упрется в упор 27, а клапан 20 при этом полностью перекроет входное отверстие водовпускного канала 17, вследствие чего прекратится подача расхода воды в корректирующую емкость 15 и она опорожнится, облегчая основной затвор 1 .

а

Формула и з обретения

5

Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях, содержащий забральнзто стенку, на которой смонтирован основной затвор, образо- ванньш плоским щитом, установленным на горизонтальной оси вращения, соединенным с консолью, на которой закреплен противовес, вспомогательный затвор, расположенный на водозаборном отверстии и содержащий установленный на оси вращения , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей регулятора, он содержит дополнительный затвор, расположенный над основным затвором на забральной стенке и выполненный в виде сообщенной с верхним бьефом по потоку камеры, образованной установленньш на горизонтальной оси вращения плоским щитом и соеди-- ненной с ним одной кромкой гибкой оболочкой, другая кромка которого закреплена в устоях сооружения, корректирующую емкость, закрепленную на основном затворе, имеющую сливное отверстие и водовпускной канал, щит вспомогательного затвора содержит кон- соль с противовесом, на входе водовпускного канала установлен клапан, кинематически соединенный через шар- нирно-рычажную связь с консолью вспомогательного затвора.

0

5

0

5

0

х

Изобретение относится к области градротехники и предназначено для регулирования уровня в верхнем бьефе. Регулятор уровня содержит забральную стенку 2, основной затвор 1, вспомогательный затвор 7 с консолью. Включение в регулятор уровня дополнительного затвора 11, корректирующей емкости 15, закрепленной на основном затворе 1, имеющей сливное отверстие и водовпускной канал 17, перекрываемый клапаном, кинематически соединенн1ям с консолью вспомогательного затвора , 7, позволяет расширить функцисйальные возможности регулятора. 4 ил. / |- (Л со о 4; ./

N VsV04

-

В-в

г-г

Редактор М.Петрова

Составитель Т.Задворная

Техред И.ПоповичКорректор С.Шекмар

Заказ 1310/48Тираж 864Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретенш и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

фиа.4