Способ автоматического управления перекачивающей насосной станцией и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК F04D15/00 

фие.}

Изобретение относится к средствам автоматизации перекачивающих насосных станций, используемых в мелиорации.

Целью изобретения является повышение надежности управления при работе насосной станции на канал с резервной емкостью.

вычислительного блока 5 подсоединен к восьмому входу блока 7 управления. Блок 3 производительностей содержит по числу насосных агрегатов последовательно соединенные задатчики 9(-п) производительностей насосных агрегатов и элементы 10 (1-п) их включения, первые и вторые выходы ко

Изобретение относится к средствам автоматизации перекачивающих на сосных станций, используемых в мелиорации. Целью изобретения является повьппение надежности управления при работе насосной станции на канал с резервной емкостью. Определяют расход воды из канала. Запоминают текущее значение расходов в течение заданного интервала времени и опреде- / ляют среднесуточное значение и среднее значение отклонения хранимых расходов от среднесуточного. По величине среднесуточного расхода определяют число работающих насосных агрегатов . По средним значениям отклон - ний расходов от среднесуточного определяют суточные колебания уровня и управляют работой насосных агрегатов при достижении уровнем расчетных значений, включая или выключая их. Сигнал с датчика 1 уровня поступает на вход блока контроля скорости изменения уровня в канале и далее - на блок расхода 4. В вычислительном блоке 5 рассчитьшаются среднесуточные значения расхода и отклонения текущих значений от среднесуточных, после чего сигналы с выхода вычислительного блока 5 и блока контроля уровней 6 подаются в блок управления 7, который управляет работой насосных агрегатов. 1 з.п. ф-лы. 4 ил. i сл со О) а о 00

На фиг,1 показана блок-схема уст- IQ торых подключены на выходы блока, и

ройства для автоматического управления перекачивающей насосной станцией на фиг.2 - функциональная схема устройства; на фиг.З - функциональная схема блока управления; на фиг.4 - временная диаграмма изменения расхода из канала и временная функция колебаний уровня в канале.

Устройство для автоматического управления перекачивающей насосной станцией содержит датчик 1 уровня, блок 2 контроля скорости изменения уровня в канале, блок 3 производительностей, блок 4 расхода, вычислительный блок 5, блок 6 контроля уровней, блок 7 управления и блок 8 синхронизации, причем датчик 1 уровня подключен к входу блока 2 контроля скорости изменения уровня в KaHaj e и первому входу блока 6 контроля уровней, первьй и второй выходы которого связаньгс соответствующими входам блока 7 управления, выход блока 2 контроля скорос ти изменения уровня в ка- 35 причем вторые входы схем сравнения и

нале подключен к третьему входу блока 7 управления и первому входу блока 4 расхода, первый, второй и третий выходы блока 3 производительностей подключены соответственно к чет- 40 довательно соединенные схему 22 сратвнения и формирователь 23 текущего времени, задатчик 24временного интервала, подключенный через первый 25, сумматор, связанный вторым входом с выхо45 дом формирователя 23 текущего времени и входом первой 26, схемы умножения, на вход второй 26 схемы умножения, причем вторые входы первой и второй схем умножения подключены на

50 входы блока, а их выходы соответственно через второй 25 и , третий 25j сумматоры, связанные- вторыми входами с входом блока контроля уровней, соединены с входами схемы 26 сравне55 ния, выход которой через вторую схему 22,

вертому, пятому и шестому входам блока 7 управления, адресные выходы которого подключены к насосньм агрегатам. Второй вход блока 4 расхода сое динен с третьим выходом блока 3 про- изводительно.сти, а выход блока 4 расхода связан с первым входом вычислительного блока 5, с вторым входом блока 6 контроля уровней и первым- входом блока 8 синхронизации, выход которого подключен к седьмому входу блока 7 управления, кроме того, первый, второй и третий выходы вычислительного блока 5 связаны соответственно с вторым, третьим и четвертым входами блока 8 синхронизации, при этом третий выход блока 6 контроля уровней подключен к пятому входу блока 8 синхронизации, а первый выход

-j сравнения, связанную вторым входом с входом блока, подключен к выходу блока, а входы первой схемы 22, сравнения связаны с входами блока.

сумматор 11j выход которого подключен на вход блока 4 со схемой 12 масштабирования и сумматором 13, а входы - на вторые выходы элементов 10

(1-п) включения.

Вычислительный блок 5 содержит последовательно соединенные таймер 14, запоминающее устройство 15 и низкочастотный фильтр 16, выход которого

связан с входами двух схем 17, 17 сравнения и вжодом блока, при этом выходы схем сравнения подключены на другие выхода блока, а их другие входы подключены к выходу запоминающего

устройства 15, второй вход которого соединен с входом блока.

Блок 6 контроля уровней содержит задатчики верхнего 18 и нижнего 19 статистических уровней, выходы которых подключены соответственно через последовательно соединенные первый сумматор 20., и первую схему 21, сравнения, второй сумматор вторую схему 21 сравнения на выходы блока.

вторые входы сумматоров связаны с входами блока, а выход первого сумматора 20, подключен на выход блока. Блок 8 синхронизации содержит посления, выход которой через вторую схему 22,

-j сравнения, связанную вторым входом с входом блока, подключен к выходу блока, а входы первой схемы 22, сравнения связаны с входами блока.

31

Блок 7 управления содержит первы 27, и второй 27j, коммутаторы, выход которых через первую 28, схему ИЛИ подключены на первый вход компарато 29, на другие входы которого подключены выходы первого 30, и второго 3 ключей, связанных своими входами с выходами соответственно сумматора 3 и второй 28 схемы ИЛИ, триггер 32, связанный входом с выходом сумматор 31, первый выход триггера через последовательно соединенные первую 33, схему И, связанную вторым входом с входами второй 33 схемы И, первого

ключа 30, и входом е блока, третью 28J схему ИЛИ, связанную вторым входом с первым входом второй 28 схемы ЮТ- и входом ж блока, третий ключ ЗОд, связанный вторым входом с выходом генератора 34 и вторым входом четвертого ключа 30 и первый счетчи 35, связан с вторым входом первого коммутатора 27, и выходом к блока, а второй выход триггера через последовательно соединенные вторую 33 схему И, четвертую 28 схему ИЛИ, связанную вторым входом с выходом з блока и вторым входом второй 28, схемы ИЛИ, четвертый ключ 304 второй счетчик 352 подключен на второй вход второго 27 коммутатора и выход и блока, причем входы первого 27, и второго 27 коммутаторов соединены с входами а, б блока, а выход компаратора 29 соединен с входом генератора 34.

Устройство для автоматического Зшравления перекачивающей насосной станцией в соответствии с предлагаемым способом работает следующим образом.

Определяют расход воды из.канала. Дпя этого с помощью сумматора 11 блока 3 производительностей находят те- кзщую производительность станции путем суммирования производительностей включенных насосных агрегатов. Значения подачи насосов устанавливают задатчиками 9(1-п). Полученный сигнал расхода корректируют на величину скорости изменения уровня в канале. Для этого сигнал скорости с выхода блока 2, масштабированный схемо 12 в единицах расхода, суммируют с выходным сигналом блока 3 производительностей в сумматоре 13.

Задают задатчиками 18, 19 блока 6 контрбля уровней статические уррв

0

5

5

ни в канале, соответствующие предельно допустимым отметкам уровня при минимальных расходах воды из канала. Предварительно устанавливают соотношение значений глубины наполнения канала на его концевом участке и величины расхода из него и в найденном соотношении корректируют сумматорами 20,, 20 заданные задатчики 18, 19 верхней и нижней предельные статические уровни в голове канала. Непре- . рьгоно сравнивают с помощью схем 2 Ц и 212 сравнения сигналы датчика 1

5 уровня и скорректированные по расходу сигналы задатчиков 18, 19. При понижении или увеличении уровней воды в канале до заданных нижней или верхней отметок на выходе соответствующей

0 схемы 21,, 21 сравнения формируют логический сигнал требования включения дополнительного или отключения лишнего насосного агрегата, поиск адреса которого осуществляет блок 7 управления по скорости изменения уровня.

С помощью вычислительного блока 5 определяют среднесуточное значение расхода воды из канала и формируют массив данных о текущих значениях расхода. Для этого с заданной таймером 14 дискретностью записывают в память запоминающего устройства 15 текущие значения расходов. Эти значения сохраняют в течение заданного интервала, например в течение суток. Для получения среднесуточного значения расхода Qc-хранимые в памяти расходы Q (t) последовательно считы0 вают с высокой частотой по кольцу и подают на вход фильтра 16,

Определяют среднее значение отклонений считьшаемых расходов, хранимых в памяти, от найденного среднесуточного значения. Для этого с помощью

0

5

0

5

схем 17, и 17 сравнения вьщеляют разность считываемого и среднесуточного расходов. Схемы сравнения на выходе также имеют фильтры, позволяющие получить средние значения отклонений расходов от среднесуточного (ДСР, срг. P этом схема 17, сравнения контролирует неравенство Q (t) - Оср О, а схема 17 сравнения - Qp(t) - Qcp - ОДля формирования временной функции колебания уровня в канале с помощью схемы 26, умнржения блока 8 синхро низации находят произведение сигналов среднего значения отклонений Л.р, и текущего времени формирователя 23 и полученный сигнал произведения подают на вход сумматора 25j , на второй вход которого приложен сигнал верхнего предельного уровня Н. На выходе сумматора 25 формируется расчетная временная функция срабатывания резервной емкости канала U,(t) Нр-/йср / t. Аналогично на выходе сумматора 25 формируют расчетную временную функцию восстановления резервной емкости U,(t)

Не cpii

X

X (T-t), где Т - суточный интервал. Из функции U,(t) и U(t) с помощью схемы 26 сравнения формируют временную функцию суточного колебани уровня воды в канале по следующим логическим условиям:

fu.Ct) при U,(t) )

U(t)

) при U,(t) U2(t).

Функция U(t) моделирует расчетные .суточные колебания уровня в канале, вызванные изменением расходов в течение предшествующего временного интервала. При этом производительность станции должна быть равной среднесуточному расходу, вычисленному блоком 5 по массиву данных расходов за этот же интевал.

На фиг.4 показан пример графика

функции U(t). Начало ее отсчета ведут по изменению знака разности текущего расхода Qp(t) и его среднесуточного Qtp значения и в момент наступления неравенства Q p(t) - выходной сигнал первой схемы 22, сравнения запускает формирователь 23 текущего времени. В момент равенства сигналов с выхода схемы 26 сравнения и датчика 1 на выходе схемы 222 сравнения формируют логический сигнал требования изменения производительно сти станции на величину разности значения текущей водоподачи насосной, станции и среднесуточного расхода. Поиск насосного агрегата требуемой производительности осуществляет блок 7 управления.

Блок 7 управления (фиг.З) содержит коммутаторы 27 f и 272. соответствующие ключи которых поступают сигналы задатчиков 9(1-п) производи- тельностей через элементы 10(1-п)

. включения группами от включенных и отключенных агрегатов.

Выборку насосного агрегата на включение или отключение производят по сигналам счетчиков 35, и 35, которые поочередно управляют ключами

3 2/ через ключи 30,

коммутаторов 27 и 272. счетчики

10

и 304 подаются импульсы генератора 34, управляемого компаратором 29. Ключи управляются по сигналам логических схем 28, 28 ИЛИ и 33,, 332 И, на входы которых подается сигнал требования управления

по предельным уровням воды в канале (входы ж, з) или по результату,, сравнения уровня с моделирующей временной функцией (вход е). На другие входы компаратора 29 через ключи 30, и ЗОг подаются соответственно с выхода сумматора 31 сигнал разности значений текущей производительности насосной станции и вычислительного среднесуточного расхода или сигнал с

выхода блока 2 контроля скорости.

Управление этими ключами осуществляют также сигналами требований управления . При управлении по моделируемой временной функции U(t) требование

включить или отключить опреде- . ляют с помощью триггера 32..

Формула изобретения

1 Способ автоматического управления перекачивающей насосной станцией, включающий измерение скорости изменения уровня воды и определение на основании этого требуемого количества работаюп их насосных агрегатов с их включением или отключением при достижении уровня,заданных предельных значений, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения надежности управления при работе насосной станции на канал с резервной емкостью, определяют расход воды из канала и формируют массив данных о теку-, щих значениях в течение заданного интервала времени, затем определяют его среднесуточное значение и среднее значение отклонения расходов от среднесуточного и по величине среднесуточного расхода определяют число работающих насосных агрегатов, а по средним значениям отклонения расхо-- дов от среднесуточного, рассчитьгоают суточные колебания уровня и включают или отключают насосные агрегаты при

достижении уровнем расчетных значений, при этом заданные значения предельных уровней корректируют с учетом текущего значения расхода воды из канала,

блока управления, а выход блока конт- 15 к седьмому входу блока управления, роля скорости изменения уровня в канале подключен к третьему-входу блока , управления , блок производительнос- тей, первьй, второй и третий выходы/ которого подключены соответственно 20 к четвертому, пятому и шестому входам блока управления, адресные выходы которого подключены к насосным агрегакроме того, первый, второй и третий выходы вычислительного блока связан соответственно с вторым, третьим и четвертым входами блока синхронизации, при этом третий выход блока ко троля уровня подключен к пятому вхо блока синхронизации, а первый выход вычислительного блока подсоединен к восьмому входу блока управления.

там, отличающееся

тем,

что, с целью повышения надежности управления, оно включает блок расхода, вычислительный блок и блок синхронизации, при этом выход блока контроля скорости изменения уровня в канале подключен к первому входу блока расхода, к второму входу которого под-, ключен третий выход блока производительности, а выход блока расхода связан с первым входом вычислительного блока, с вторым входом блока контроля уровней и первым входом блока синхронизации, выход которого подключен

к седьмому входу блока управления,

кроме того, первый, второй и третий выходы вычислительного блока связаны соответственно с вторым, третьим и четвертым входами блока синхронизации, при этом третий выход блока контроля уровня подключен к пятому входу блока синхронизации, а первый выход вычислительного блока подсоединен к восьмому входу блока управления.

Фивг

/

cpi

Фиг.