Способ управления водоподачей в оросительный канал с дождевальной машиной и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК E02B13/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть ирименеио при поливе сельскохозяйственных культур дож - девальными машинами (ДМ) типа «Кубань.

Цель изобретения - повышение оперативности и качества управления водопода- чей и уменьшение резервных емкостей канала.

Cnoto6 управления водоподачей в оросительный канал включает дистанционное управление регулятором водоподачи в голове канала и изменение подачи расхода по изменению уровня воды около дождевальной машины с подвижной перемычкой, при этом регулирование водоподачи осу- .ествляется дискретно по изменениям уровня воды в конце участка и расхода дождевальной машины образованием импульсов водоподачи в начале канала, полярность которых т. е. увеличение или уменьшение расхода, определяется знаком отклонения уровня воды по замыканиям датчиков максимального или минимального уровней перед ДМ, период и амплитуда - расстоянием от дождевальной машины до регулятора водоподачи.

Способ управления водоподачей осуществляется следующи.м образом.

При включении дождевальной машины обеспечивают баланс между водоподачей в головке участка и расходом машины. В этом случае в верхнем бьефе у подпорной перемычки ДМ наблюдается установившийся уровневый режим. При нарушении соответствия между водоподачей и водопотреблением, например, вследствие утечки воды через перемычку или изменении расхода дождевальной машины из-за засоряемости водозаборного устройства, производится дискретное регулирование водоподачи и.мпульсами положительного или отрицательного изменения расхода, обратное знаку разности небаланса. Период и амплитуда изменения водоподачи прямопронорцио- нальны расстоянию дождевальной машины от регулятора водоподачи.

На фиг. 1 изображена функциональная схема оросительного канала с ДМ и устройством управления водоподачей; на фиг. 2 - схема передатчика сигналов дождевальной машины; на фиг. 3 - схема датчика местоположения дождевальной машины; на фиг. 4 - схема приемник регулятора водоподачи; на фиг. 5 - схема задатчика; на фиг. 6 - схема модулятора частотной амплитуды импульсов управления водоподачей.

Схема авто.матизированной оросительной систе.мы (фиг. I) включает участок 2 оросительного канала, ограниченного сверху затвором 2 водовыпуска из распределительного канала, а снизу - передвижной подпорной перемычкой 3 дождевальной машины 4. В начале участка установлен датчик 5 уровня воды, соединенный модулятором водоподачи, включающим регулирую- , ЩИЙ блок 6 и привод 7. Регулирую

5

0

5

0

5

0

5

ш,ий блок 6 через элемент 8 сравнения, на вход которого подключен сумматор 9, соединен с задатчиком 10 расхода. Приемник 11 регулятора зодоподачи содержит блок 12 определения отклонения расхода дождевальной машины 4, блок 13 определения знака, отклонения уровня воды и блок 14 определения местоположения дождевальной машины. Выход блока 12 определения отклонения расхода дождевальной машины соединен с задатчиком 10 расхода водоподачи, выход блока 13 определения знака отклонения уровня воды соединен с первым входом регулятора 15 частотной амплитудой импульсной водоподачи, ко второму входу которого подключен блок 14 определения местоположения дождевальной машины, а выход - к сумматору 9.

На дождевальной машине 4 с передвижной подпорной перемычкой 3 установлены датчики 16 и 17 предельных - максимального и минимального уровней воды, выходы которых подключены к передатчику 18. К передатчику 18 подключен также датчик 19 расхода дождевальной машины, датчик 20 местоположения дождевальной машины, датчик 21 направления движения машины, выполненный в виде ключа и последовательно соединенные замыкаюший контакт 22 ключа запуска дождевальной машины и размыкающий контакт 23 реле остановки машины. Выход передатчика 18 соединен с линией связи 24, выполненной в виде подвешенного на опорных изоляционных столбиках 25 направляющего троса (для фиксации прямолинейного курса движения машины). Вход приемника 11 регулятора водоподачи подключен к линии связи 24.

Передатчик 18 на ДМ (фиг. 2) содержит генераторы 26-31 фиксированных частот и усилитель 32 мощности. Датчик 20 местоположения дождевальной машины (фиг. 3) содержит параллельно включенные электромагнитное реле 33 и реле 34 времени, которые коммутируются замыкающимися контактом 35 микропереключателя при прохождении дождевальной машиной меток 36, закрепленных на каждой изоляционной опоре 25. Метки располол ены равно.мерно по длине канала. Микропереключатель кинематически связан с метками 36 механической связью 37.

Приемник 11 регулятора водоподачи (фиг. 4) содержит блоки 12-14. Блок 12 приема сигнала запуска и определения расхода дождевальной машины состоит из электронных частотно-избирательных схем 38 и 39, электронных частотных ключей 40 и 41 и электромагнитных реле 42 запуска ДМ и реле 48 отклонения расхода ДМ. Блок 13 определения знака отклонения уровня воды содержит электронные частотно-избирательные схемы 44 и 45, электронные частотные ключи 46 и 47 и электромагнитные реле 48 и 49. Блок 14 определения местоположения дождевальной машины содержит электронные частотно-избирательные схемы 50 и 51, электронные частотные ключи 52 и 53 и формирователи 54 и 55 импульсов, соединенные с реверсивным двоичным счетчиком 56, выход которого подключен к дешифратору 57, к выходам которого подключены электронные ключи 58-72 и реле 73-87 (по числу меток на линии связи 24, число которых, например, принято равным 15 для всей длины оросительного канала). Замы- каюш,ийся контакт 42.1 и размыкаюшийся контакт 43.1 реле 42 запуска ДМ и реле 43 отклонения расхода ДМ являются управляю- ш,ими контактами задатчиками 10 (фиг. 5).

Частотно-амплитудно-импульсный модулятор 15, представленный на фиг. 6, состоит из блока 88 формирования длительности импульса управления, блока 89 формирования периода следования импульсов и блока 90 формирования амплитуды импульсов, включаемого контактом реле 91.

Устройство управления водоподачей в оросительный канал для реализации способа работает следуюшим образом.

При равенстве расходов водоподачи и водопотребления на участке 1 оросителя, уровень воды в его конце перед подпорной перемычкой ДМ находится между заданными предельными значениями.

При нарушении баланса, например, из-за появления утечки через подвижную подпорную перемычку 3 ДМ, уровень воды передней снижается до значения срабатывания датчика 16, который выполнен в виде магнитоуправляемого реле с контактом 16.1. Контакт 16.1, замыкаясь, подключает генератор 26 (фиг. 2) к линии связи 24 при помощи усилителя 32. Сигнал поступает в линию связи и на вход приемника 11 регулятора водоподачи (фиг. 4) в блоке 13 определения отклонения расхода срабатывает реле 48 при помош.и частотного избирателя 44 и частотного ключа 46 блока 13 определения знака отклонения уровня воды. Выход блока 13 в виде замыкающегося контакта 48.1 воздействует на блок 88 (фиг. 6) формирования длительности импульса управления модулятора 15 частоты и амплитуды импульсов и замыкающимся контактом 48.2 подключает блок 90 формирования амплитуды импульсов на вход сумматора 9 (фиг. 1). При этом, на вход сумматора 9 поступает импульс положительной полярности и на его выходе во время действия импульса появляется сигнал, равный сумме величине сигнала задатчика 10 и амплитуды импульса. В результате этого регулирующий блок 6 при помощи привода 7 увеличит открытие затвора 1 на подачу дополнительного расхода, по истечении длительности импульса управления, определяемой временем заряда конденсатора в блоке 28 до напряжения открытия транзистора в блоке 88

(фиг. 6) формирования длительности импульса управления, срабатывает реле 21 этого блока и своим контактом 91.1 отключает блок 90 формирования амплитуды

импульсов от входа сумматора 9. Регулирующий блок 6 при помощи привода 7 восстанавливает прежнее открытие затвора 2. Таким образом формируется импульс увеличения расхода водоподачи. Этот

Q импульс распространяется от регулятора водоподачи до передвижной перемычки. Через время транспортного запаздывания, зависящее как от расстояния до дождевальной мащины, так и от амплитуды импульса, уровень воды в верхнем бьефе

5 перемычки начинает восстанавливаться. Если полного положительного импульса оказывается недостаточно для восстановления уровня в конце участка, то через время, определяемое блоком 89 формирования периода следования импульсов, на вход сум матора 9 снова поступит импульс положительной полярности определенной амплитуды с выхода модулятора 15 частоты амплитуды. Периодическое поступление импульсов заданной полярности и амплитуды

5 на вход сумматора 9 происходит до тех пор, пока уровень воды в конце участка не восстановится до нормального состояния и не разомкнется контакт 16.1 датчика уровня.

Аналогичным образом осуществляется ре0 гулирование водоподачи при отклонении уровня воды в конце участка канала выше отметки срабатывания датчика 17, вызванном, например, погрешностью регулирования водоподачи или увеличением уровня в распределительном канале. В этом слу5 чае замыкаются контакты 17.1 и в линию связи поступает сигнал генератора 27. В приемнике 11 регулятора водоподачи в блоке 13 срабатывает частотный избиратель 45, ключ 47 и реле 49. При помощи контактов 49.1 и 49.2 формируется импульс отрицательной полярности, поступающий на вход сумматора 9 и уменьшающий подачу воды в участок канала. В связи с постоянным движением дождевальной машины 4 с подпорной перег мычкой 3, расстояние до регулятора водоподачи постоянно меняется, а это приводит к тому, что на передачу импульсов изменения водоподачи требуется разное время. При расположении дождевальной машины вблизи регулятора водоподачи, время

П доставки к ней дополнительного расхода минимальное, а при удалении дождевальной машины это время увеличивается. Поэтому для избежания перерегулирования и возникновения автоколебательного процесса водоподачи необходимо с увеличением рас5 стояния до дождевальной машины увеличивать период следования импульсов. Кроме того, для уменьшения времени транспортного запаздывания при удалении дождевальной машины необходимо увеличивать

0

амплитуду импульсов изменепия расхода во- доподачи.

Измепенме перпода с.чедовання импу. сов п пх амплитуды осуществляется следующим образом.

При передвижепии дождевальной пы 4 вдоль оросителя 1, ее местопОо ю- жсние фиксируется блоком 14 приемника И (фпг. 4), на вход которого поступают одиночные спгпалы от датчика 20 (фпг. 3) пол о жен п я дождевальной машины, г одк;почепного к передатчику 18. Двигаясь прямолинейно, дождевальная машина проходит метки 36. При помощи механической связи 37 замыкается контакт 35 микро- Г1ереключате;1я и срабатывает реле 33. Контактами 33.1 блокируется контакт 35 микропереключателя п через заданное время, необходимое для прохождения метки 36 и устранения повторного срабатывания ко1ггактов 35, срабатывает реле времени 34. Таким образом, с датчика 20 прн про- хождспии каждой метки 36 поступает одиночный пмнульс. Подача очередного импульса от датчика 20 в линию связи производится при помощи генератора 30 или генератора 31, выбор которых осуществляет- ся при noMOHUi датчика (ключа) 21 направления движения дождевальной маи1ины. Поступпвпгий таким образо.м одиночный и.м- пульс, применяется блоко.м 14 определения местопо. южения дождевальной маишны. В завяси.мости от нанрав;1епия движения дождевальной машины срабатывает один из частот1П)х избирателей 50 или 51 блока (фиг. 4), 4aeTOTHtjix ключей 52 или 53, формпровате;1ей 54 или 55 и импульс носту- нает на суммирующий и;1и вычитающий вход реверсивного двоичного счетчика 56. Поступление каждого имнульса от датчика 20 фиксируется де1пифратором 57, ключами 58--72 и реле 73-87. Каждая поме- чепиая позиция ;1ождевальной машины фиксируется срабатыванием одного из реле 73--87.

Контакты 73.1-87.1 реле 73--87 включены в нень заряда конденсатора (фиг . 6) блока 89 формирования периода следования импу.льсов через цепочку последова- ельно включенных резисторов, сонротивле- ние которой автоматически меняется нрн по- :vion,i.H контактов этих реле и .позволяет .дискретно изменять период следования импульсов. Кроме этого, контакты 73.2-87.2 и 73.3- 87.3 позволяют изменять нанряже- ние на выходе блока 90 формирования амплитуды и.мпульсов управления.

При удалении дождевальной машины от регулятора водонодачп, десятичное число на выходе дефн1иратора 57 увеличивается и при помощи коптактов реле 73-87 увеличивается, как период, так и амплитуда и.мпульсов, постунаю1цих с выхода .модулятора 15 частоты амплитуды на вход сумматора 9. В нериод эксплуатации оросительной системы наблюдается у.меньшение производительности дождевальных мащин в связи с

засорением всасываюнд:го отверстия растительностью. В результате этого срабатывает датчик 19 отклонения расхода дождевальной мапшны и контакт 19.1 подключает к линии связи генератор 28 передатчика 18. Этот сигнал воспринимается блоком 12 (фиг. 4) определения отклонения расхода дождевальной машины при по- . последовательно соединенных частотного избирателя 39, частотного ключа 41 и реле 43. Размыкаюп ийся при этом контакт 43.1 реле уменьшает сигнал задаг- чпка 10 расхода, а следовательно, и водо- нодачу в ороситель 1.

Частотный избиратель 38, частотный ключ 40 и реле 42 служат для фиксации .момента начала работы дождевальной магпины. Сигнал включения поступает от передатчика 18 при замыкании контакта 21. Срабатываемое при этом реле 42 прием- нпка 11, своими контакта.ми 42.1 подключает выход задатчика 10 расхода к эле- .менту 8 сравнения. Это приводит к открытию затвора 2 при номощи регулирующего блока 6 и привод 7 на подачу заданного блоком 10 расхода.

Применение предлагаемого способа управления водоподачей и устройства для его осуществления позволяет обеспечить высокое качество регулирования водоподачи на оросительных системах с дождевальными мащинами «Кубань, уменьщить капитальные затраты на строите.чьство канала и ликвидировать ненроизводительные сбросы воды, что дает значительный эконо.мичес- кий эффект.

Формула изобретения

1.Способ управления водоподачей в оросительный канал с дождевальной .машиной, включающий дистанционное управление регулятором водоподачи в начале канала и измене1ше подачи расхода регулятором в соответствии с изменениями уровня воды перед подпорной перемычкой дождевальной MaiHHHbi и пройденного .ма1пиной пути с учетом направления ее движения, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативного и качества управления водоподачей и уменьшения резервных емкостей канала, изменение положения регулятора водонодачи в начале канала осуществляют с учетом расхода дождевальной машины и производят изменение подаваемого в начало участка расхода импульса.ми увеличения или у.меньшения расхода в соответствии со зна- ко.м отклонения уровней воды перед подпорной перемычкой, причем период и амплитуду импульсов назначают в соответствии с расстоянием от регулятора водоподачи.

2.Устройство управления водоподачей в оросительный канал с дождевальной машиной, включающее регулятор водонодачи в начале канала, выполненный в шде регулирующего блока с приводом затвора, подключенный через элемент сравнения к датчику

уровня в начале канала и к сумматору, входы которого подключены к задаТчику расхода и к приемнику регулятора, подключенного выходом к задатчику расхода и входом через линию связи, выполненную в виде изолированного от земли направляющего троса машины, к передатчику на дождевальной машине, входы которого подключены к датчикам максимального и минимального уровней перед подпорной перемычкой машины, и к датчикам местоположения и направления движения дождевальной машины.

отличающееся тем. что устройство снабжено датчиком расхода дождевальной машины, подключенным к приемнику на ней, и модулятором частоты и амплитуды выходных импульсов приемника регулятора водонода- чи, выполненного в виде электронных блоков для определения отклонения расхода, знака отклонения уровней и местоположения дождевальной машины, имеюпи1х выходы на электромагнитные реле, контакты которых включены в цепи управления модулятора и задатчика.

uz.Z

Фиг.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Цель изобретения - повышение оперативности и качества управления водо- подачей и уменьшение резервных емкостей канала. Способ предусматривает осуодест- вление водоподачи дискретно импульсами с разным периодом и амплитудой согласно изменениям уровня воды в конце участка канала и расхода дождевальной машины (ДМ). Полярность импульсов, то есть увеличение или уменьшение расхода определяется знаком отклонения уровня воды перед перемычкой. Период и амплитуда импульсов задается расстоянием ДМ от регулятора водонодачи. Устройство управления водоподачей включает сумматор 9, включенный между задатчиком расхода 10 и элементом 8 сравнения. Модулятор 15 частоты и амплитуды импульсов полива подключен к второму входу сумматора 9. Датчики 19 расхода, датчики 20 местоположения ДМ и датчики 21 направления движения ДМ подключены к входам передатчика 18. Выход передатчика 18 соединен с приемником 11 регулятора водоподачи. Регулятор водоподачи 11 содержит блок 12 определения отклонения расхода ДМ, блок 13 определения знака отклонения уровня, блок 14 определения местоположения ДМ. 2 с. п. ф-лы, 6 ил. (Л со СП CD CD 4; фиеЛ

ФигЛ

Фаг, 5

ю

Фиг. 6