Устройство для регулирования уровня воды в канале Советский патент 1988 года по МПК G05D9/12 

Фиа. 1

Изобретение относится к автоматизации водораспределения, а именно к Системам регулирования уровня воды в оросительном канале, и может быть ис- пользовано при автоматизации регулируемых гидротехнических сооружений йа открытых оросительных каналах. ; Цель изобретения - повышение точ- фости и быстродействия регулирования 1;1р всему каналу, а также повышение на ежностн работы устройства. I На фиг. 1 показана блок-схема пред агаемого устройства; на фиг. 2 - с|хема регулятора.

I Устройство содержит нижний бьеф 1, ерхний бьеф 2, водорегулирующий зат- щор 3, датчик 4 уровня воды нижнего ьефа, датчик 5 уровня воды верхнего йьефа, второй сумматор 6, первый сумматор 7, задатчик 8 уровня нижнего бьефа, задат.чик 9 уровня верхнего ьефа, инвертор 10, третий сумматор 1|1, регулятор 12 и исполнительный Цеханизм 13.

; Регулятор 12 (фиг. 2) содержит эле Цент 14 сравнения, блок 15 вьделения м одуля, генератор 16 пилообразного напряжения, компаратор 17, формирова- т1ель 18 управляющих импульсов и ре- элемент 19.

Устройство работает следующим об- .

I При изменениях уровня воды в ниж- бьефе 1 i-ro участка канала от заданного значения задатчиком 8 (на- п1ример, при увеличении уровня воды в нижнем бьефе 1 в результате уменьшения расхода водопотребления в этом бьефе) на выходе сумматора 6 появля- егся сигнал отклонения ;„ , равный рЬзности сигналов датчика 4 и задатчи Kfe 8. Выходной сигнал сумматора 6 (или сумматора 7) представим в виде:

(И.В)

1н,в1

0(4.5)

(-V(

ад(8,))

).

и.

IDVKS).

сигнал отклонения х-го участка канала на выходе (Н) сумматора 6 или (В) сумматора 7; выходной сигнал датчика 4 уровня воды нижнего бьефа или датчика 5 уров ня воды верхнего бьефа i-ro участка;

U, jg,(g(,j - выходной сигнал задатчи- ка 8 уровня нижнего бьефа или задатчика 9 уровгЮ 15

30

5 0

20

f5

5

0

5

ня верхнего бьефа i-ro участка.

Таким образом, при увеличении уровня воды вьпие заданного, сигнал отклонения С ;(н,в) имеет положительньп знак и наоборот, при уменьшении уровня воды ниже заданного сигнал отклонения ilH.M имеет отрицательный знак.

Си1 нал отклонения ;н приходит на первый вход сумматора 11 i-ro участка. Так как на остальные входы блока 11 суммирования не поступают другие сигналы, на выходе указанного блока появляется сигнал отклонения ;j,, который передается на второй вход регулятора 12. Последний формирует последовательность управляющих импульсов, которые поступают на исполнительный механизм 13, что приводит к прикрытию водорегулирующего затвора 3. В результате расход воды через затвор 3 i-ro участка уменьшается и уровень воды в нижнем бьефе 1 постепенно возвращается в заданное значение.

При изменениях уровня воды в верхнем бьефе 2 (i-l)-ro участка канала от заданного значения задатчиком 9 (например, при увеличении уровня) сигнал изменения уровня поступает на первьй вход сумматора 7, на выходе которого появляется сигнал отклонения (;.,б равный разности сигналов датчика 5 и задатчика 9, и через инвертор 10 подается на первьй вход регулятора 12. Инвертор 10 позволяет прикрыть затвор 3 при увеличении - уровня верхнего бьефа 2 и открыть затвор 3 при уменьшении уровня верхнего бьефа 2. Регулятор 12 формирует последовательность управляющих импульсов, которые действуют на исполнительный механизм 13, и затвор 3 прикрывается. В результате расход воды через затвор 3 i-ro участка уменьшается. Во избежание переполнения уровня воды в верхнем бьефе (i-1)ro участка канала сигнал отклонения (i-i)b поступает на второй вход сумматора 11 (i-1)-ro участка, на первый вход которого поступает сигнал отклонения 6(,-.,)ц нижнего бьефа (i-1)- го участка, а на третий вход поступает сигнал отклонения 6,н,

Таким образом, на выходе сумматора 11 (i-l)-ro участка имеетсй суммарный сигнал отклонения уровня воды в нижнем бьефе i-ro участка и нижнем и верхнем бьефах (i-l)-ro

стка. При этом для увеличения точности регулирования уровня воды в канале суммирование выполняется с учетом коэффициента потери воды участков канала К „ (фильтрационные.потери, испарение и т.д.). Выходной сигнал сумматора 11 может быть представлен, например, для (i-l)-ro участка в виде:

JL

, J -Ь

i, i+1,...,n,

где и . , - вькодной сигнал суммато--

тора 11 (i-l)-ro участка; К - коэффициент потери воды

i-ro участка; Cjg - сигнал отклонения уровня

воды верхнего бьефа i-ro

участка; ;ц - сигнал отклонения уровня

воды нижнего бьефа i-ro

участка.

Выходной сигнал сумматора 11 (i-l) го участка поступает на второй вход регулятора 12. При этом регулятор 12 (i-l)-ro участка формирует сигнал управления с учетом суммарного сигнала отклонения в нижнем и верхнем бье- фах (i-l)-ro участка и нижнем бьефе i-ro участка. Например, при увеличении уровня воды в верхнем бьефе (i-l)-ro участка канала регулятор.12 i-ro участка формирует последователь- ность управляющих импульсов, направленных на прикрытие затвора i-ro участка, но с другой стороны регулятор 12 (i-l)-ro участка на основе суммарного сигнала отклонения i- и (i-l)-ro участков канала формирует также последовательность управляющих импульсов, направленных на прикрытие затвора 3 (i-l)-ro участка, если сум- марньй сигнал отклонения U.. , име- ет положительный знак, и на открытие затвора 3 (i-l)-ro участка, если суммарный сигнал отклонения Ug-/-. имеет отрицательный знак. При этом увеличивается точность и быстродействие регулирования по всему каналу и не допускается переполнения уровня воды в бьефах канала.

Если уровень воды в верхнем бьефе (i-2)-ro участка канала изменяется, например увеличивается, на первый вход регулятора 12 (i-1)-го участка поступает инвертированный сигнал отклонения, а на второй вход регулято16

ра 12 (i-l)-ro участка имеется суммарный сигнал отклонения Uj-,-., . Элемент 14 сравнения регулятора 12 сравнивает инвертированный сигнал (;-,) g и суммарный сигнал отклонения .л и, если выходной сигнал элемента 14 сравнения имеет положительный знак, регулятор 12 формирует последовательность управляющих импульсов, направленных на перекрытие затвора 3 (i-l)- го участка, и, наоборот, если выходной сигнал элемента 14 сравнения имеет отрицательный знак, регулятор 12 формирует последовательность управляющих импульсов, направленных на открытие затвора 3 (i-1)-го участка.

Таким образом, предлагаемое устройство при увеличении уровня воды в верхнем бьефе любого участка канала сравнивает сигнал отклонения указан ного верхнего бьефа с суммарным сигналом отклонения нижнего и верхнего бьефов всех нижерасположенных участков канала и, если сигнал срарнения имеет положительный знак, перекрывается затвор 3 гидротехнического сооружения нижерасположенного участка ка- нала, а если сигнал сравнения имеет отрицательный знак, открывается затвор 3 гидротехнического сооружения нижерасположенного участка канала, что позволяет также повысить точность регулирования уровня воды по всему каналу, улучшить качество регулирования и уменьщить непроизводительные

потери воды по каналу. I

Устройство аналогично работает во всех вьпиерасположенйых участках канала вплоть до головного сооружения. При уменьшении уровня воды в бьефах участков канала устройство работает аналогично, но в обратном направлении . .

Тот факт, что в предлагаемом устройстве в каждом участке канала имеется- только один регулятор, позволяет увеличить надежность работы и снизить стоимость устройства.

Формула изобре тения

Устройство для регулирования уровня воды в канале, содержащее последовательно соединенные датчик уровня воды верхнего бьефа, первый сумматор, инвертор, регулятор, исполнительный механизм и затвор, расположенный между верхним и нижним бьефами смежных участков канала, последовательно сое- инентае датчик уровня воды нижнего бьефа и второй сумматор, а также тре- tHft сумматор,аадатчик уровня верхнего ёьефа и задатчик уровня нижнего бье- оа, выход задатчика уровня верхнего (|ьефа соединен с вторым входом первого сумматора, а выход задатчика уровя нижнего бьефа соединен с вторым ходом второго сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в нем первьй вход третьего сумматора соединен с выходом второго сумматора, второй вход - с выходом первого сумматора, третий вход - с выходом третьего сумматора нижерасположенного сооружения, а выход - с вторым входом регулятора, выход второго сумматора подключен к входу инвертора.

Изобретение относится к автоматизации водораспределения, а именно к системам регулирования уровня воды в оросительном канале, и может быть использовано при автоматизации регулируемых гидротехнических сооружений на -открытых оросительных каналах. Цель изобретения - повьшение точное UiiU- M(i i-3 Niv ти и быстродействия регулирования по всему каналу, а также повышение надежности работы устройства. Это достигается тем, что устройство, имеющее датчик 5 уровня воды верхнего бьефа, первый сумматор 7, инвертор 10, регулятор 12, исполнительный механизм 13 и затвор 3,- расположенный между верхним 2 и нижним 1 бьефами смежных участков канала, датчик 4 уровня воды нижнего бьефа и второй с умматор 6, а также задьтчик 9 уровня верхнего бьефа и задатчик 8 уровня нижнего бьефа, дополнительно содержит третий сумматор 11. Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить динамическую точность и.быстродействие регулирования уровня воды по всему каналу, а также поьысить надежность работы устройства. При этом значительно уменьшаются непроизводитепьные сбросы оросительной воды в канале. 2 ил. (Л с: 4: Ю сд а о s:

От 10

О т 11

W

19

Ц /7J j