Способ водораспределения на каналах с головной насосной станцией Советский патент 1988 года по МПК F02B13/00 

to

о to о ьо

1

Изобретение относится к техно/Ю1 Ическим процессам на гидромелиоративных системах в ce.ibCKOM хозяйстве и может быть использовано для автоматизации процесса водорас- нределения на открытых кана.лах с ным водоподъемом.

He.ib изобретения экономия электро- :jiiepi-nn и воды путем повышения степени использ(звания резервов участков канала.

1а фиг.

9

изображена схема канала; па фи1. 2.схема расположения резервов

на М)м ччастке Kana.ia.

(.униюсть способа зак. 1ючается в следуюHICM.

Кана, разбивают на п участков I пере- Г1)|)аживаюн1ими сооружениями 2. К участкам . 1к)чают потребителей ((открытые во- довыпуски или насосные станции подкачки). 1 п|1оцессе работы, в первый отводяпип участок канала водонодачу осуществляют насосной станцией водонодт ема. а в оста, иые участки - са.мотеком через перегораживающие сооружения. При этом информационно-управляющая система ос у тест B.I я- ст периодический опрос датчиков теле- и.шерепия расходов и по. П чает И11()к)рмацию

0расходе QH,, в пача.ле каждого участка, о расходе Qчl.. в копце участка рас.хода.х ((|, (|j, ..., qr)i потребителей в участках и п|1опзво.1ительности QH. и насосной сганции водопод i,c.ia.

На основании по, 1ученной информации осуществляют расчет баланса д,:1я кажд(яч) час гка:

лд.-д-, . (bi,).;

1де TJ.. -- i-ro участка.

.агем ()су|цеств;|яют расчет |)езервов частк()В и (бьем воды в резервах, равны fi, дли случая .Q..O, или в резервное емкости, данный W|n , W.,,,ii . - Wp.M ,. д,-1я c. iy- чая Q.(), де W,,„,,/ максима.1ьный об ьем lio.ibi i резервах i-ro участка.

i с:1учае 11ояв.1ения возмуп1ени11 (из.ме- иения расходов потребите,1ей) в отдельных ччастках для них онреде.ляют время срабатывании резервов (при Q,O опорожняются имеющиеся резервные обьемы воды, а п)и Q..:() запоняются имеющиеся )езерв- пые емкости участка, равное

Т;чм ,.

Урм,

Q.J

. -{атем производят сравнение времени срабатывания резерва участка с временем передачи требуе.мого расхода от насосной стапцпи водопод ьема к створу вг)змушения 1Г)Г. J. При т:н,,т.1.л, никако|-о управлення на участке не требуется. При тр,, ,;5:т.иг, , проводят |Н гу.|ирование расходов. Это осу

5

ществляют за счет резервов выше- и нижележащих участков с учетом сохранения в них неравенства .Г). После завершения регулирования рас.ходов на всех участках, требующих управления, настунает уета- новивишйся процесс до момента очередной корректировки расходов в участках, у которых .

В случае, когда полностью использованы )езервы других участков канала, а вре.мя тпеч отработки резерва нервого отводящего участка канала становится равным или мень- Н1ИМ вре.мени передачи измененного расхода насосной станции водонодт ема по его дли- пе, т. е. Tpi, i Tiof-j, то производят изменение производительности насосной станции водо- нсХ П е.ма.

Дебаланс между расходами, подаваемыми в кана,1 насосной станцией водоподьема и забираемыми потребителями:

5

0

5

0

0

5

0

5

fi

Я .

)ас |ределяю1 с учето.м зпака рассогласования но всем участкам канала нропо()пио- иа;1ьно их текущим резервам, имеющимся на данный .моменг времени.

Способ осущесгв.1яюг с.ледующи.м образом.

Информацию об об1,екте (канале) нолу- чают путем опроса датчиков уровней воды верхнего н |ижпег(.) бьефов сооружений (например, уровнемеры РУС) и датчиков но. и жения затворов (нанример, ДПЗ-Ю), испо,1ьзуя д, этой ne,:in устройства из.мере- ния стандартн1)1е се|)ийные нриборы.

Так как каиа.лы с маши-чным водонодье- мом имеют, как правило, в качестве водо- п(JTpeбитeлeй подкачиваюнгие насосиые станции (Г1Н), рабс тающие на закрытую или открытую оросительную сеть, что обусловлено ре.льефом местности, где строятся машинные каналы, то информация об из.мене- нии )асходов потребите.лей .может сниматься у.чьтразвуковыми расходо.мера.ми (например, ПР-51), устанавливаемыми на коллек- т(.)р или датчиками включения насосных агрегатов (ДВНА), представляющими )(абор ре, 1ейпых э.че.ментов, которые изменяют уровень выходного сигнала (например, тока) в зависимости от к(.)личества включаем ьгх агрегатов.

Расчет ба.ланса расходов для каждого участка осун1еств.1яется пифровым контрол- ле)ом (например, Р-1Л()), устаиавливаемым на нижележащем перегораживающем сооружении, пос.ле опроса датчиков уровней воды, датчиков положения затворов и нот- )ебите. 1ей, расположенных внутри участка.

Цифровой контроллер нерегораживающе- го сооружения 2 осущ,ествляет операцию расчета времени срабатывания (заполпения) нодкомандного участка. Величина резервного об ьема, равная Wn. , на данный момент времени гр.- ,, определяется геометрией участка, максимально и минимально допустимыми г.чубинами нанолнения верхнего бьефа сооружения и текущим уровнем воды в контролируемом створе в конце участка.

Время т,, передачи расхода от насосной станции (НСГ1) к створу возмущения зависит от местоположения участка относительно НСП и величины AQ, дебаланса для участка. Расположение участка в процессе регулирования иостоянна. Зависимость T-()6 f(AQ) т.и.б , от AQ,, оцределяемая заранее ио известным формулам гидравлики, для каждого участка также неизменна.

Информация о iiH., и т.ог,, передается на центральный процессор (например, «Э.тек- троника (L5-02A), устанавливаемый на на- соосной станции. Центральный процессор (ЦП), по,тучая информацию от всех участков кана, 1а, опреде.тяет разность между тг-.м ,. и тлоГ) ,. При TIKM , Ti .t-, ,0 обеспечение нотрс - бителей осуществляется за счет внутреннего резерва участка. При тр.-, , -ти.б ,0 производят перераснределение резервов участков, расположенных вын1е и ниже относительно аварийного. 11ерераснреде,тенне осуществ, 1я- ют путем измерений заданий на открытие затвора цифровым контроллером сооружений (ЦК), которые вырабатывают соответствующие унрав. 1яющие воздействия на исполнительные механизмы. Величина изменения задания определяется в зависимости от полученной по участкам информации о ТР. . ,

и т. ,.

Перераспределение резервов производят до тех пор, пока не станет отрицате.льной разность между TI-IM , и тлпг,,- у первого отводящего участка. В этом случае подают команду на включение или отключение (в зависимости от знака .Q,) очередного насосного агрегата.

Так как расход насосного агрегата НСП, как нравн.по, больше возмущающего воздействия (QMi,Q,), то центральным процессором (ЦП) рассчитывается разност1 между Qua и Q,, которая (согласно имек)Н1.ейся на момент вк.чючения (отключения) аг|)егата информации о Тре,. и гшг,,) иерераснределя- ется между участками также иутем изменения уставок (задаиия) контро.1лером соо)у- жений.

Водораснределение на кана.тах ocyHiecT- вляют при номощи децентрализованного уцравления с центра, 1Ы1ым координатором на насосной станции. Такая схема новышает «живучесть систем), так как выходе из строя а 1 1аратуры телемеханики или линий , о котор)м осу иествляется прием ередача ), производится пере- стро11ка режима работ) контрол.меров ia ло- уг рав;1ен 1е ю защите верхних бьефов сооружений, где имеется и форма- о пределы() .мых глубинах на- 1олне 1ия и воды верхнего бьефа.

Пример. Пусть, , за насосной стан- .ией разбит чет)ре отводящих участка

I 4. Ло уСТИМ, что в ) СОСТОЯ 1 1Н

а всех отводя цих участках канала наб.К1- дается 6a.a}fc |)асходов, а роиз и д1ггол,) QII и насос 1ОЙ во.()д,ема,

ч суммарным расходам ,2. „ 1()тргбнте, по всем хчасткам ,j,i, тс.

0

5

0

VVCB - «1

Пусть па трет)ем участке отребите,1ь

ОТКаза, от , U) ПОЧОЖИТе,)

деба/unic в участке, т. е. AQ: О ( мер, м). Пр этом резерв трет)его участка ()() м (. 2), а ipe- мя ередачи требуемого расхода от nacocHoii водо1 од,ема до створа К) -9()0() с. сраГ) резер а гретье ч) участка (в c.iyuai 1ремя .ения 1мсю цейся pe3ej:i io i емКОСТ 1 объемом :ь .

Тр.ч I

w;-.3

AQ,

9()()0 1

м

5

0

5

0

5

т. е. тг, м ;т:ип,(, что т) 1емед.)1() ре1 у, 1рова1 ня расходо i-oN участке, так как через 9()()() с ронз()йде . участка.

11о ред. агаем()му jie расходе) в i-oM участке кана.та н|1()и.и)о.чя е р()изводительност )Д)ема, а за счет резерво И) 1 ниже, участков .а.

Ло 1устим, что )й и чет(е пьп 1 хчаст- кана,та сба,а сирован)1 ( Qi)() и Qi ) и их резер 1 ые емкости 0 У:ч.,в()0() м и Vr., ,4001) м . Таким образом, если ()су.ествит) . ваиие ерерас 1реде, расходо io грем участкам 2-4, то () сба.()ат, систему не изме)яя )дите.,ность а- ) i .ии водонод,ема, так как суммарное время срабатыва п1я резерва (в ном с,учае время , имек) на времени резер 1ого об,е ма) трех участко 2 4 1 остоя и)м дебала 1се XQj 1 м /с,

Wp-.,..4 + W-u., Qi

2.Tl4.,

()0c,

1 M / с

бо. време неродачи расхода от насос и)й станци в() до самого уда.) ч частка. Ч част- ) в е|), расходо, т.е. Хтр. .|. Перерас 1)еде, расходо) по

участкам .а ,1Я)

на,)1о текуни м резерв, o6i, ков:

V :. г . ..(11)00 м

-- + 0,:V2 1

. -|90()()м

4()()0 м Ag, ,,- -. I

Kor.Ui iioccraiioii. ieiiMC fia/ianca в системе i;i с чсг 1 с и-рисп )еде.11.ч1ия расходов в участках lU Ho(МОЖНО, а время срабатывания ре- «рв;1 (в данном c.iyiae н)емя ;и1по. 111екия имсюмц ися на данный момент резервной емкости I nepBoi o отводящего участка стано- иигся 1авным и,1И мгиыним времени передачи II (чн неипого расхода насосной станции 1,1)Д()11од 1,сл|а но его д. ише, то производят чпдачх команд|.1 на отк.чючение очередного ;;ipi iaTa насосной станции водоподъема Та1ч как нрактически нроизводите.тьиость ()| t .часосно() агрегата все1да бо.тыле суммарного деба.чанса расходов в участках, то чри чкди)Ч1Ч1нн очередно1 о насосного агре- laia нояв.тястч я деба.тарк (уже обратиог О

(нака) М1. жду расходми .1 q,, ,, забираемыми 11от-|1сбитч тямн, и ироизводитед1)Ностьк)

(.)

агоснои станции водонодт,ема,

Лонусгим, что деба.танс равен -0,8 м /с, а |)с (срвы : и)Д1)1 но участкам соответ- с 1 пенно paBHiji. ((()И|-. 2 I . . --М)(Н1 м ; .. ,-- 11)(Н)(1 м :

. )1)()11 м ,

Имеющийся деба.танс (с учетом знака) раснрсде.тяюг но участкам каиа.та нронор- анонадьно их |)е:к ()вам (в данном ас нронорциона.тьно имеющимся резсрв- (|б ьсмам ВОД1.1):

V- . .JМООО м

2:5000 м

(J,

-ТГ Г

-

--, ( 0,8 м

I 0,8 м / с|

( 0,)

0

после чего подают команду на включение очередного агрегата наеосной станции водо- нодъема.

Д,тя подводящих участков канала распре- деление дебаланса осуществляют аналогично вышеуказанному.

Таким образом, адаптивное управление водораспределеннем по текущему значению резервов в участках (за счет оперативного иерераспределения резервов участков канала) повышает степень использования резервов участков канала и уменьшает число изменений производительности насосной станции водоподт ема.

Предлагаемый способ может быть использовап на магистральных и межхозяйственных каналах с машинны.м водоподъемом (головные насосные станции, насосные станции водоподъема и т. и.) на базе информационно-управляющей системы, включающей в себя систе.му теле.механики, комплект датчиков уровней воды, расходомеров и управляющего блока. В качестве системы те- .темеханики могут быть использованы системы , ТиМ-72, ТЛА-120-1Л, КТРС-М, Т.М-, Ю, КЭТ51.01, «Узбекистан и анало5 гич1П)1е. В качестве датчиков уровня воды могут быть использованы датчики типа УПМ-Ш, РУС и др. Управляющий блок может быть выполнен на базе серийной микро-ЭВМ («Электроника-бОМ, «Электроника (:5-02, «СМ-1800, «Искра-226 и ана0 логичных) со специальным программным обеспечением или микропроцессорного комплекта (например, типа КР 580).

Использование предлагаемого способа значительно снижает непроизводительные 5 сбросы воды и у.меньшает число изменений производительности насосной станции водо- подьема за счет повышения степени использования резервных объемов участков канала.

С учетом затрат на приобретение средств Q вычислительной техники (микро-ЭВМ), регулирующей и измерительной аппаратуры, а также эксплуатационных издержек годовой экономический эффект, от реализации способа только на Рыбницкой оросительной системе составит около 50 тыс. руб.

Формула изобретения

изобретение относится к технологическим процессам на гидромелиоративны.х системах в сельском хозяйстве. Нель изобретения - экономия электроэнергии и воды путем иовьпиения степени использования резервов участков канала. Способ водораспре- деления включает измерение несущи.х резервов (резервных объемов) воды по всем участкам канала. При наличии изменения расходов потребителей в отдельных участках опреде.1яют время срабатывания резервов в участках. При этом в случае отказа потребителей от воды происходит заполнение имеюн;ейся резервной емкости участка, а в случае включения очередног о потребите.чя опорожнение имеющегося резерв) об ьема воды. Его сравнивают с временем передачи требуемого расхода от головпой насосной станции (НС) к створу возмущения. На участках, у которых время срабагывання резерва меньн1е времени передачи расхода от НС., нроисзводят регу. 1ирование расходов за счет резервов, имеющихся в выше- и нижележащих участках, изменение производительности НС производят только носле полной отработки всех резервов, имеюн1ихся в канале. Дебаланс между расходами, подаваемыми в канал насосной станцией и забираемыми потребителями, раснреде.чяют с учетом знака рассогласования но всем участкам канала 11ропор 1нона, 1ьно их тек 1цим резервам. 2 и. 1. (Л

t-i

:-- 0,17 М ;с,

ч:о Bbi afiHHBaeT и|)емя с)абагывания имеющихся )езс )иов участков |ири иеизменном дебадансс и хмешинает частчггу изменений 1|)()изв(|Д1Пчмьиос| и нас(ср|ой станции водоподъема. Ланн1.111 Н жим иоддерживают до сх но|), нока в|1емя срабагываиия резерва Hcpiioio отиодяничч) участка (оиорожнение имеюничося рсзер1М1ого обТ)ема, зано.тненно- гп в(JД(й) НС сганет равным и,ти меиьн1им i .peMi HH нс)сдачи измененного расхода насосной станции вод(И1одтл ма но (.ч О д.тиие.

Способ водораспределения на каналах с головной насосной станцией, включаюший разбиение канала на участки перегораживающими сооружениями и ступенчатое изменение расхода участков и насосной станции, отличающийся тем, что, с целью экономии электроэнергии и воды путем повышения степени использования резервов

участков, измеряют текущие резервы каждого участка и при наличии изменения расхода иотребителей на отдельных участках определяют время срабатывания резервов

siTMx участков, сравнивают его с временем передачи до них требуемого расхода от насосной станции и фи превышении нос.леднего дебаланс расходов на этих участках устраняют регулированием за счет текунщх резервов вьние- и нижележан1их участков нро- нориионально их резервам, причем измене/

Вис-в

у& гз.;..

.- л о.,,

9иг. J

ние производительности насосной станцнн нроизводят ири ус.човин но.пюго иснол1 зоиа ния резервов всех учасгков кана.к начиная с момента времени, при котором время ог работки резерва первого участка канал;: станет меньн1е времени передачи 11:п1енен ного расхода но его д,-1нне.

макс1 реу.

n-j

п

-Wfiej;

5лj- л л.

рез1

Wpe3i