Автоматизированная оросительная система Советский патент 1988 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к сельско- My хозяйству и может быть применено hpH поливе сельскохозяйственных куль fi-yp широкозахватными дождевальными Машинами с забором воды в движении i3 открытых оросителей,например, ипа Кубань.

; Целью изобретения является повы- |иёние качества управления орошением тутем исключения ложных срабатыва- :;1ий релейно-гистерезисных гидроавтоматов при отключении дождевальных нашин в нижних оросителях.

На фиг.1 представлена схема автоматизированной оросительной системы; на фиг.2 - электрическая схема регулятора водоподачи; на фиг.З - временная диаграмма работы реле времени; на фиг.4 - схема датчика минимальной глубины наполнения оросителя ; на фиг.5 - то же, пример вы- толнения; на фиг.6 - схема селектора яа фиг.7 - то же, пример выполнения; на фиг.8 и 9 - релейно-гистере- зистный гидроавтомат, примеры;на Ьиг.10 и 11 - график зависимости напора от расхода и графики, поясняю- цие работу элементов схемы; на фиг.12 - график зависимости напора От времени.

; Автоматизированная оросительная |система содержит источник 1 орошения, регулятор 2 водоподачи, состоящий из затвора 3, привода 4, блока 5 сравнения, задатчика 6, селекто- ipa 7, блока 8 управления, радио- (станции 9 и дтачика 10 расхода,распределительный канал 11, релейно- гистерезисные гидроавтоматы 12, водосливы 13 (устанавливаемые при необходимости для конкретных уклонов канала), первый 14, промежуточный 15 и последний 16 оросители с дождевальными машинами (ДМ) соответственно 17, 18 и 19, снабженными радиостанциями 20, 21 и 22 с блоками 23, 24 и 25 контроля и соединенными с их входами сигнализаторами 26, 27 и 28 работы ДМ и датчиками 29, 30 и 31 минимальной глубины в оросителях перед ДМ.

Задатчик 6 содержит (фиг.2) входное реле 32 с замыкающими контактами 32-1, 32-2 и 32-3, реле 33 времени с размыкающими контактами 33-1, 33-2 и замыкающим контактом 33-3 и настроечные резисторы 34, которые

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

соединены с контактами 35, 36 и 37 блока 8 управления. Контакты 35, 36 и 37 посредством радиосязи связаны с сигнализаторами 26, 27 и 28 работы дождевальных машин 17, 18 и 19 соответственно. К задатчику 6 подключен селектор 7 (условно показан в виде замыкающего контакта), а выход задатчика соединен с устройством 5 сравнения.

Датчики 29, 30 и 31 минимальной глубины (фиг.4 и 5) выполнены в виде ультразвукового излучателя-приемника 38, установленного на поплавке 39 водозаборного устройства дождевальной машины, электронного блока 40 и порогового реле 41. Датчики соединены через блоки 23, 24 и 25 контроля соответственно с радиостанциями 20, 21 и 22.Каждьш из датчиков 29, 30 и 31 может быть выполнен также в виде контакта 42, механически соединенного с всасывающим трубопроводом 43 водозаборного устройства дождевальной машины (фиг.4 и 5).

Селектор 7 в бесконтактном варианте (фиг.6 и 7) выполнен в виде схем на логических элементах И 44 и ИЛИ 45, к которым подключены выходы 35, 36 и 37 блока 8 управления, связанные через радиосвязь с сигнализаторами 26, 27 и 28 работы ДМ, и выходы 46, 47 и 48 блока 8 управления, связанные через радиосвязь с датчиками 29, 30 и 31 минимальной глубины. Селектор может быть выполнен также в виде размыкающих Зб -1, 37-1 и замыкающих , Зб -2, 37 -2 контактов блока 8 управления, связанных через радиосвязь с сигна лизаторами 26, 27 и 28 работы -ДМ 17, 18 и 19,и контактов 46, 47 и 48 блока 8, сязанных с датчиками 29, 30 и 31.

Релейно-гистерезисный гидроавтомат 12 при вьтолнении на основе сифона (фиг.7) содержит трубу 49, со единяющую распределительный канал 11 с оросителем, капор 50 сифона, клапан 31 срыва вакуума, регулирующий клапан 52, поплавок 53, шток 54, водослив 55 и зарядный эжектор, вакуумный патрубок которого соединен с капором 50. Управление сифоном осуществляется клапанами 51 и 52 и регулировочным вентилем для соединения с атмосферой (не показан).

314

При выполнении релейно-гистере- зисного автомата ка базе поплавкового стабилизатора уровня нижнего бьефа он содержит (фиг.9) трубу 56, соединяющую распределительный канал 11 с оросителем, затвор (запорный орган) 57, рычажную передачу 58 (может быть применена гидравлическая связь с усилителем),, нить (ленту) 59, шток 60, фиксатор 61, защелку 62 с пружиной и большой 63 и малый 6А поплавки.

На фиг.11 и 12 показаны идеализированная характеристика релейно- гистерезисного гидроавтомата в координатах уровень Н воды в оросителе - подаваемый в ороситель расход О и график изменения во времени уров ня воды в оросителе с нижней работающей ДМ.

На фиг.11 и 12 обозначены: Н и Н - предельно допускаемые верхний и нижний уровни воды в оросителе; Hj и Н ж - уровни начала эффективного закрывания и открьшания затвора гидроавтомата;

Q „ и Q f номинальный расход машины и подаваемый в ороситель максимальный расход (принимается около (1,1-1,2)

Н - уровень,при котором датчик минимальной глубины вьщает сигнал; t а - время добегания от источника до данного оросителя;

t ц - длительность подачи корректирующего расхода; N -R ,N -R,

N -R - варианты траектории процесса, зависящие от величины ty, устанавливаемой контактом 33-1 реле 33 времени.

Источником 1 орошения может быть канал, река или водохранилище.

Регулятор 2 водоподачи устанавливает величину подаваемого в распределительный канал 11 расхода соответственно сигналу Q а (заданному расходу) на выходе задатчика 6.

Селектор 7 представляет собой логический переключатель. Используя те же сигналы .о работе машин (от сигнализаторов 26, .27 и 28), которые подаются на основные входы задатчика (резисторы 34) 6, селектор 7

6674

выбирает нижнюю из всех работающих машин и только ее датчик 29 (или 30, или 31) минимальной глубины подключает к дополнительному - корректирующему входу (реле 32) задатчика 6, возможность влияния датчиков 29 (или 30, или 31) всех других машин селектор 7 блокирует (исклю- чает).

Радиостация 9 с блоком 8 управления, установленная на регуляторе 2 водоподачи, и радиостанции 20, 21 и 22 с блоками 23, 24 и 5 25 контроля дождевальных мащин 17, 18 и 19 образуют радиосистему централизованного контроля. Эта радиосистема обеспечивает замыкание контактов 35, 36 и 37 от сигнализаторов Q 26, 27 и 28 при включении в работу соответствующей дождевальной машины (и размыкание контактов при отключении машины), замыкание контактов 46, 47 и 48 при уменьшении глубины 5 наполнения ниже значения Н,, установленного на связанном с данным контактом датчике 29 (или 30, или 31) минимальной глубины (наполнения оросителя) , и размыкание при превьш е- Q НИИ значения Ну.

Резисторы 34 при настройке подбирают такими, чтобы протекающий через них ток был пропорционален величине Q, 1-2% меньшей 0.

Величину Нд выбирают такой, чтобы между этим уровнем и предельным максимальным уровнем Н каткдого оросителя заключался объем, равный произведению О j; X ta. Величину Н , выби- .„ рают такой, чтобы между уровнями Н- и Н заключался объем, больший Q ,. х X tfl, где Q ц5- - максимально возможный небаланс между подаваемым в систему и забираемым оросителями расхо- с дами, практически (0,04-0,08)х X 0ц. Величину Н выбирают такой, чтобы около уровня Н затвор был закрыт, практически Н (0,97-0,98)-Н . Для сифонного гидроавтомата величина Q устанавливается высотой водослива 55 (фиг.10), Hj регулируется длиной штока 54, Но устанавливается выбором уровня установки эжектора, или применяется дополнительный клапан, открываемый штоком 54 поплавка 53, устанавливаемый на трубке от эжектора к клапанам 51 и 52. Наклон линии ДС (фиг.10) тем больше, чем меньше перепад между оросителем и

50

10

15

20

25

распределительным каналом (пунктиром Локазан характер вариаций при колебаниях уровней в распределительном Канале), Для поплавкового гидроавтомата уровни устанавливаются взаим- Цым перемещением поплавков 63 и 44 на штоке 60 относительно корпуса, 1 еличина Q - дросселем на трубе 56 ограничителем хода затвора (не доказаны),

I Автоматизирова нная оросительная с истема работает следующим образом, j В установившемся режиме включено II работу некоторое число машин. (игнализаторы 26, 27 и 28 этих машин подают сигналы через радиосистему в блок 8 управления, поэтому соответ- с;твующие контакты 35, 36 и 37 блока 8 управления в схеме задатчика 6 . яамкнуты и в распределительный канал 1 подается расход, на 1-2% меньший - юминального расхода включенных ма- пин.

j Одновременно с замыканием кон- ilaKTOB 35, 36 и 37 при включении ма- п|ин переразмыкаются контакты 36-1, 37-1 и замыкаются контакты , 37 -2 в схеме селектора 7 тЬгк же появляются сигналы на выходах 35, 36 , 37 блока 8 управления, rtpH этом контакт, связанный с ниж- Йей из работающих машин, например кЬнтакт 37 -1, исключает возможность к|аких-либо изменений в схеме при за- . 145 кании контактов 46 и 47 (блокирует- с выход датчиков 29 и 30 минималь- н ой глубины вышерасположенных машин 17 и 18), а-контакт 37 -2. создает возможность выхода сигналу с датчика до 31 минимальной глубинЬ нижней работа- 1с(щей машины 19.

Гидроавтоматы 12 всех оросителей С1 включенными машинами работают в ре- я(име стабилизации нижнего уровня (об-дд rtacTb точки С линии СЕ на фиг.11), Иоэтому все оросители забирают воду Ио потребности, соответственно вариациям водопотребления машиной, Ис- 1лючением является ороситель с ниж- йей из работающих машин, который по дучает только остаток - незабранную верхними оросителями воду.

Преднамеренно созданный настройкой .резисторов 34 небольшой (1-2%) Дефицит подачи проявляется в виде очень плавного снижения уровня в оросителе с нижней работающей маши14126676

ной (процесс по линии LM на фи1 о12). Когда уровень снизился до И,, датчик 31 минимальной глубины подает сигнал, который приводит к замыканию контакта 48 блока 8 управления в схеме селектора 7 (фиг,7), реле 32 задатчика 6 включается (фиг,2).

, Реле 32 контактом 32-1 создает цепь самопитания (до размыкания контакта 33-1), контактом 32-2 включает реле 33 времени, а контактом 32-3 увеличивает подаваемый расход

на величину около 0... Реле 33 време н

ни контактом 33-3 создает депь самопитания до размыкания контакта 32-2 и отсчитывает заданные интервалы времени.

Через установленный интервал длительности корректирующего импульса t контакт 33-1 размыкается и отключает реле 32,поэтому в систему снова подается расход, примерно равный водопотреблению работающих машин. Через установленный интервал длительности цикла корректирования размыкается контакт 33-2, в результате реле 33 времени возвращается в исходное состояние. В промежутке меяоду этими событиями импульс :повы- шенного расхода добегает до оросителя 16 и относительно быстро повышает уровень воды .в нем - процесс по линии MN на фиг,12,после чего уровень в оросителе с нижней работающей машиной очень плавно снижается - процесс по линии NR. Через несколько часов, когда уровень уменьшится до Ну, процесс подачи дополнительного объема воды повторится.

При включении дополнительной дож- девательной машины сигнал ее сигнализатора 26 (27, 28) 5амык:анием дополнительного контакта 35 (36, 37) увеличивает, а при отключении размыканием соответствующего контакта 35 (36, 37) уменьшает подаваемый в систему расход до величины, на 1-2% меньшей номинального водопотребления работающих машин.

Одновременно с этим при каждом изменении количества машин в работе по сигналам сигнализаторов 26, 27 н 28, вызывающих переключения контак30

50

55

тов - размыкание Зб -1, 37-1 и замы

канне контактов 35 -2,

71

36

-2,

37 -2 - селектор 7 создает возможность подачи корректирующего объема

тов - размыкание Зб -1, 37-1 и замы

канне контактов 35 -2,

71

36

-2,

37 -2 - селектор 7 создает возможность подачи корректирующего объема

ноды только по сигналу датчика 29 (30. и 31) минимальной глубины самой нижней из работающих в данный момент машин.

При включении дождевальной машины уровень в ее оросителе снижается, однако вначале гидроавтомат 12 в ороситель воду не подает (процесс по линии АВ на фиг.11), Вода начи- нает подаваться, когда уровень снизится до установленного значения HQ (в сифонном варианте эжектор начинает эффективно создавать вакуум, в поплавковом - поплавок 63, опустившись через нить 59, снимает защелку 62 и освобождает фиксатор 61). Теперь гидроавтомат работает в режиме стабилизации уровня нижнего бьефа: в сифонном варианте это обеспечивается взаимодействием поплавка 53 с клапаном 52, в поплавковом - взаимодействием поплавка 64 с затвором 57.

При. отключении дождевальной ма- шины уровень в ее оросителе увеличивается, однако затвор гидроавтомата 12 почти не закрьгеается, ороситель продолжает получать воду (процесс по линии ЕДС на фиг.11). В сифон- ном варианте это обеспечивается подсосом воздуха через специальный вентиль (или неплотности клапанов 51 и 52),в поплавковом - ограниченностью подъемной силы поплавка 64 и действием регулировочного груза (не показан).

Когда уровень в оросителе повысится до Н-, начинается эффективное закрьгоание гидроавтомата - процесс по линии ДА на фиг.11. В сифонном варианте это достигается за счет того, что поплавок 53 через шток 54 открьшает клапан 51 срьша вакуума, в поплавковом - действием поплавка 63, который поднимает шток 60, закрывает затвор 57 и ставит фиксатор 61 на защелку 62.

Изложенное определяет релейно-ги- стерезисную характеристику работы ги роавтомата 12, которая практически обеспечивает работу включенной машины (в течение добегания соответственно увеличенного расхода от источника 1 орошения) за счет ранее накопленного в этом оросителе запаса и прием в ороситель всего динамического запаса (в течение времени добегания уменшенного расхода). В результате ис

5 п

. 0

5

ключается дестабилизирующее влияние включений-отключений машин в ряде оросителей на другие оросители.

Селектор 7 обеспечивает подачу дополнительных импульсов только по сигналу датчика минимальной глубины нижней из работающих машин. Это по- звапяет настраивать этот датчик на уровень Н, не только меньший Нр, но и больший Нр, что упрощает наладку системы и расширяет область применения. Использование селектора позволяет ликвидировать влияние следующего противоречия: уровень Нр должен быть тем ниже, а уровень Н должен быть тем рыше, чем больше время добегания до данного оросителя, при этом в случае Н ; Н при отсутствии селектора датчик вызывает постоянную подачу корректирующих импульсов без необходимости в них.

Применение селектора в совокупности с сигнализаторами работы машин и гидроавтоматами релейно-гестерезис- ного типа для систем без управляемых затворов по длине распределительного канала расширяет область применения, причем собственно селектор расширяет область на 20-40% (по числу ярусов оросителей, по длине подводящего участка распределительного канала и т.п.).

Формула изобретения

1. Автоматизированная оросительная система, включающая источник орошения, распределительный канал с регулятором водоподачи на входе, выполненный в виде последовательно включенных радиостанции, блока управления, задатчика, блока сравнения с подключенным к его второму входу датчиком расхода и привода затвора регулятора, релейно-гистерезисные роавтоматы на входах в оросители с дождевальными машинами, снабженными радиостанциями с блоками контроля и соединенными с их входами сигнализаторами работы машин и датчиками минимальной глубины в оросителях перед машинами, отличающаяся тем, что, с целью повышения .качества управления орошением путем исключения ложных срабатываний релейно- гестерезистных гидроавтомат ов при отключении дождевальных машин в нижних оросителях, система снабжена се

91

лектором,вьтолненным в виде логическго переключателя на релейных элементах, входы которых через блок управлени и радиостанцию регулятора водоподачи подключены к датчикам минимальной глубины и сигнализаторам работы дождевальных машин, а выход - к дополнительным корректирующим входам за- датчика регулятора водоподачи,

2. Система по п.1, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что каждый релей- но гистерезисный гидроавтомат выполнен в виде сифона, установленного перед водосливом и снабженного заряд ным эжектором, управляемым двумя клапанами, один из которых имеет привод от поплавка.перед водосливом, а другой является клапаном срыва ва

I

67

10

взаимодействия его с поплавком при максимальном уровне перед водосливом, причем эжектор установлен на высоте, обеспечивающей включение сифона в работу при минимальном уровне перед водосливом,

3, Система по п,1, отличающаяся тем, что каж,п,ый релей- но-гистерезисный гидроавтомат выполнен в виде затвора, шток которого рычажной передачей связан с малым поплавком стабилизатора уровня,гаток которого имеет упор для взаимодействия его с большим поплавком максимального уровня в оросителе, и фисатор для взаимодействия с защелкой, кинематически связанной с боль

Изобретение относится к автоматизации полива сельскохозяйственных культур дождевальными машинами (ДМ) с электрогенератором. Цель изобретения - повьшение качества управления орошением путем исключения ложных срабатьтаний релейно-гистерезис- кых гидроавтоматов (РГГА) при отключении ДМ в нижних оросителях.Система содержит источник 1 орошения с р егулятором 2 водоподачи на входе, имеющим затвор 3 с приводом 4, задат- чиком 6, датчиком 10 расхода и блоком 5 сравнения. Регулятор 2 водоподачи снабжен также радиостанцией Г iC fe 9 с блоксм 8 управления и селекто- ром 7. В систему входят распределительный канал 11 и присоединенные к ке- fy через РГГА оросители 14,15,1бсДМ 17, 18, 1.9, имеющими радиостанции 20, 21, 22 с блоками контроля 23, 24, 25, соединенными с сигнализаторами 26, 27, 28 работы машины и датчиками 29, 30, 31 минимальной глубины. Последние устанавливаются на ДМ, Питаются от их генератора и связаны с регулятором водоподачи по радиоканалу. Сигнализаторы работы машин связаны не только с задатчиком 6, JHO и управляют селектором, обеспечи- вающим подключение к дополнительному входу задатчика 6 датчика минимальной глубины только одной нижней из всех работающих машин. РГГЛ устраняют влияние включений-отключений ДМ в ряде оросителей на другие оросители. Кроме исключения затрат на проводные и кабельные линии, обеспечивается максимальная область применения системы управления водораспределением без управляемых (дистанционно или телемеханикой) регуляторов по распределительному каналу. 2 з.п. ф-лы-, 12 ил. i N9 Ф 21 Фиа.Г

куума, установленным с возможностью 20 шим поплавком.

---1 Фиг. 2 Таблица переключений реле-33

Фа.з

CPU8.

Фиг.В

36 -Г

п

Фиг. 7

23,2,25

20, 2/, 22

Фи.5

37 -J

Фиг.9