Способ водораспределения между смежными бьефами оросительного канала и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к автоматизации процесса каскадного регулирования водораспределения на открытых каналах оросительных систем.

Цель изобретения - повышение эффективности использования резервных емкостей сопряженных бьефов и повышение качества регулирования.

Сущность предлагаемого способа водораспределения между сопряженными бьефами заключается в регулировании стока воды в нижний бьеф, при котором в рабочем диапазоне уровней (между предельными отметками) в бьефах поддерживается заданное соотношение между текущими значениями резервных емкостей и разбалансов расходов (раз

ности подаваемых и потребляемых расходов) соответственно для верхнего и нижнего бьефа, а при достижении уровнем нижнего бьефа нижней или верхней предельной отметки водорас- пределения ведется известным способом, путем стабилизации уровня нижнего бьефа на заданных соответственно нижней или верхней отметках. Так как отношение текущих значений резервных емкостей и разбаланса расходов соответствует расчетному времени заполнения (опорожнения) резервных емкостей сопряженных бьефов, то поддержание равенства этих отношений гарантирует равномерное заполнение (опорожнение емкостей, при котором процессы заполнения резервных емкостей сопряженных бьефов или срабатывания ранее накопленных объемов воды при опорожнении бьефов заканчивается одновременно). При этом величина резервной емкости, в которую производится накопление избыточ- ных объемов, равна сумме емкостей верхнего и нижнего сопряжений бьефов

Если период Т заполнения резервной емкости /3W при установившемся разбалансе расходов 3Q в бьефе равен отношению значения этой емкости к

W

разбалансу (Т тт:), то для обеспечения равномерного заполнения резервных емкостей сопряженных бьефов расчетные значения их периодов должны быть равны.

Условием равномерного заполнения бьефов являются равенство отношений резервных емкостей и разбалансов рас

4WH flW6° ходов: -г™3 г™ для сопряженных

ДЧц Д4в

бьефов. Регулируемой величиной для достижения этого равенства является разбаланс расходов в нижнем бьефе, численное значение которого определяют из равенства временных интервалов заполнения резервной емкости нижнего бьефа и суммарной емкости с сопряженных бьефов AW(t dWit) н + 4WЈtie ДОх Q(t)(tb

Искомое значение разбаланса расходов flQv в нижнем бьефе, при котор заполнение резервных емкостей бу- дет вестись равномерно, примет вид

,(5b iJ-2i2lL.UW(x)H. flW(t) и + dW(t)a

0

5

0

5

..

0

5

5

0

Условием равномерного опорожнения сопряженных бьефов является равенство отношений запасенных объемов и разбалансов расходов. При этом в выражении для 4Qy вместо емкости резервной используют величину запасенного объема 3W воды.

Достижение эффекта равномерного заполнения (опорожнения) сообщающихся через перегораживающее сооружение резервных емкостей сопряженных бьефов повышает качество регулирования водо- распределения между ними, при этом эффективность использования резервных емкостей в процессе накопления и срабатывания избыточных объемов возрастает.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве регулируемой величины используют скорость изменения уровня в нижнем бьефе, величина которой характеризует разбаланс расходов в нижнем бьефе. Для этого измеряют текущие значения скоростей изменения . уровней в сопряженных бьефах (V(t)H и V(t)g) и численные значения измеренных скоростей масштабируют в единицах разбаланса расходов (dQ).

Задают рабочие диапазоны изменения уровней в бьефах и измеряют текущие значения незаполненной (Ah(t)H к ЛЬ(с)6) и заполненной (Ah (t)n и dh (t)6) частей рабочих диапазонов изменений уровней нижнего и верхнего бьефов. Численное значение измеренных значений глубины бьефов масштабируют в единицах объема резервной емкости (4W) этих бьефов.

1

Суммируют сигналы скоростей изменения уровней в бьефах. При значении суммы V(t)H+ V(t)6 0 производят накопление избыточных объемов. При этом заданное значение скорости (+Vx) изменения уровня в нижнем бьефе определяют по выражению

+v,a (t)H±Y(tiL

+V 4h(t)H+ dh(t)fc hU)H

Срабатывают накопленные объемы при значении суммы V(t)н + V(t) 8 О, при этом заданное значение скорости (-Vx) равно

V(t)H + V(t)6 , .

-v - Zh4t)ah4t)7 h (t)«

При равенстве нулю суммарной скорости (V(t)N+ V(t)B 0) стабилизируют текущие значения уровней.

Стабилизируют уровень нижнего бьефа на заданной отметке нижнего уровня при полном срабатывании накопленного объема G)h (t)H 0) или на отметке -верхнего уровня - при заполнении резервной емкости (dh(t)H 0).

На чертеже изображена функциональная схема устройства для водораспре- целения между смежными бьефами оросительного канала.

Устройство содержит датчики t и 2 (Уровня верхнего и нижнего бьефов соответственно, блоки 3 и 4 определения текущих значений незаполненных и накопленных объемов воды соответственно, первый 5 и второй 6 блоки скоростей изменения уровня воды, блок 7 вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, импульсный регулятор 8 и исполнительный блок 9.

Блок 3 содержит эадатчики 10 и 11 верхнего уровня и нижнего бьефов соответственно, а также первый 12 и второй 13 элементы вычитания.

Блок 4 содержит задатчики 14 и 15 нижнего уровня верхнего и нижнего бьефов соответственно, а также третий 16 и четвертый 17 элементы вычитания.

Блок 7 содержит первый 18, второй 19 и третий 20 сумматоры, первый 21 и второй 22 элементы умножения, детектор 23, первый 24 и второй 25 делители.

Устройство работает следующим образом.

С помощью блока 3 определяют текущие значения сигналов незаполненных частей рабочих диапазонов изменения уровней в верхнем (Ah(t) g) и нижнем (uh(t)H) бьефах, а с помощью второго блока 4 измерения - текущие значения сигналов заполненных частей рабочих диапазонов верхнего (ah (t)B) и нижнего (flh (t)tt) бьефов. При этом величины указанных сигналов с выходов блоков 3 и 4 поступают масштабированными в единицах объема резервной емкости этих бьефов.

Блок 7 формирует заданное значение

скорости (Vj() в нижнем бьефе. Для этого с помощью сумматора 20 определяют алгебраическую сумму сигналов блоков 5 и 6 контроля скорости изменения уровней в сопряженных верх-

10

15

20

25

30

35

0

5

при

нал

0

5

нем и нижнем бьефах. Сигнал положительного знака суммы с первого выхода детектора 23 поступает на вход элемента 21 умножения, а сигнал отрицательного знака суммы со второго выхода детектора 23 поступает на вход элемента 22 умножения.

При положительном знаке суммы скоростей с помощью сумматора 18, элемента 21 умножения и делителя 24 определяют скорость заполнения резервной емкости нижнего бьефа (+VV),

этом на выходе делителя 25 сиг- равен нулю. Аналогично, при отрицательном знаке суммы скоростей с помощью сумматора 19 элемента 22 умножения и делителя 25 определяют скорость (VX) опорожнения резервной емкости нижнего бьефа. Заданные значения сигнала (iVv) скорости изменения уровня с выхода блока 7 и его текущее значение (V(t)H) с выхода блока 6 определения скорости изменение уровня в нижнем бьефе приложены на входы регулятора 8, который отрабатывает сигнал Ј V у- V(t)H рассогласования. Выходные сигналы блоков 5 и 6 масштабированы в единицах расхода.

Для измерения незаполненных частей рабочих диапазонов изменения уровня в сопряженных бьефах с помощью элементов 12 и 13 вычитания определяют разность между текущими значениями уровней с выходов датчиков 1 и 2 уровней и уставками задатчиков 10 и 11 верхних уровней. Аналогично при изменении значений сигналов (dh (t) ) заполненных частей рабочих диапазонов - с помощью элементов 16 и 17 вычитания и задатчиков 14 и 15 нижних уровней.

Импульсный регулятор 8 через исполнительный блок 9 воздействует на затвор 26 таким образом, чтобы скорость (V(t)H) изменения уровня в нижнем бьефе соответствовала заданному блоком 7 значению (iV,). При заполнении резервной емкости нижнего бьефа значение сигнала незаполненной части рабочего диапазона станет равным нулю (Лп(О н 0) и заданное значение скорости, равное +V, с выхода блока 7 также будет равно нулю, т.е. регулятор 8 перейдет на стабилизацию уровня нижнего бьефа на заданной задатчиком 11 верхней отметке. Аналогично, при опорожнении резервной

емкости нижнего бьефа сигнал значения заполненной части рабочего диапазона изменения уровня станет равным нулю (4h(t)n 0) и регулятор 8 перейдет на стабилизацию нижнего бьефа на заданной задатчиков 15 нижней отметке.

Стабилизация промежуточного между предельными отметками уровня нижнего бьефа произойдет при равенстве нулю сигналов блоков 5 и 6 или когда эти сигналы равны по величине и противоположны по знаку, т.е. V(t)H+

10

ный регулятор и исполнительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности использования резервных емкостей бьефов и повышения качества регулирования устройство содержит блоки определения скорости изменения уровня воды, блоки определения текущих значений незаполненных и накопленных объемов воды и блок вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, выход которого подключен к первому входу импульсного

+ V(t)B 0. Во втором случае регуля- $ регулятора, связанного вторым входом тор 8 при помощи затвора 26 изменит сток воды в нижний бьеф таким образом что скорости изменения уровней в сопряженных бьефах станут равными нулю и таким образом произойдет стабилизация текущего (промежуточного) значения уровня нижнего бьефа.

20

с выходом первого блока определения скорости изменения уровня воды и с первым входом блока вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, выход датчика уровня верхнего бьефа соединен с первыми входами блоков определения текущих значений переполненных и накопленных объемов воды и с вхо- 25 дом второго блока определения скорости изменения уровня воды, подключенного выходом к второму входу блока вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, выход датчика уровня нижнего бьефа соединен с вторыми входами блоков определения текущих значений незаполненных и накопленных объемов воды и с входом первого, блока

Формула изобретения

1. Способ водораспределения между смежными бьефами оросительного канала, заключающийся в регулировании расходов воды через перегораживающие сооружения, отличающийся тем, 30 что, с целью повышения эффективности использования резервных емкостей .. бьефов и повышения качества регулирования, измеряют текущие значения ре25

ный регулятор и исполнительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности использования резервных емкостей бьефов и повышения качества регулирования устройство содержит блоки определения скорости изменения уровня воды, блоки определения текущих значений незаполненных и накопленных объемов воды и блок вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, выход которого подключен к первому входу импульсного

регулятора, связанного вторым входом

с выходом первого блока определения скорости изменения уровня воды и с первым входом блока вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, выход датчика уровня верхнего бьефа соединен с первыми входами блоков определения текущих значений переполненных и накопленных объемов воды и с вхо- дом второго блока определения скорости изменения уровня воды, подключенного выходом к второму входу блока вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе, выход датчика уровня нижнего бьефа соединен с вторыми входами блоков определения текущих значений незаполненных и накопленных объемов воды и с входом первого, блока

Изобретение относится к автоматизации процесса каскадного регулирования водораспределения на открытых каналах оросительных систем. Цель изобретения - повышение эффективности использования резервных емкостей бьефов и повышения качества регулирования. Способ и устройство основаны на измерении текущих значений разбаланса расходов и резервных емкостей сопряженных бьефов и перераспределения избыточных объемов между резервными емкостями верхнего и нижнего бьефов и перераспределения избыточных объемов между резервными емкостями верхнего и нижнего бьефов в соотношении измеренных величин, при котором заполнение этих емкостей при избыточной водоподаче или опорожнение при ее дефиците будет вестись равномерно. Для этого поддерживают равенство отношений резервных емкостей и разбалансов расходов сопряженных бьефов, а при заполненных или опорожненных резервных емкостях этих бьефов водораспределение ведут известным способом путем стабилизации уровня нижнего бьефа на заданных соответственно верхней или нижней предельных отметках уровня. Устройство для реализации способа содержит датчики уровней верхнего и нижнего бьефов, блоки определения незаполненных и накопленных объемов воды, блоки определения скорости изменения уровней, блок вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе импульсный регулятор и исполнительный блок. 1 ил.

эервных емкостей и разбалансов расхо- 35 определения скорости изменения уровдов и воздействуют1 на затвор перегораживающего сооружения, поддерживая отношение разбалансов расходов в смежных бьефах равным отношению резервных емкостей этих бьефов,

определения скорости изменения уровня воды, третий и четвертый выходы А блока вычисления заданного значения скорости изменения уровня воды в нижнем бьефе подключены к соответствую- щим выходам блока определения текущих значений незаполненных объемов воды, а пятый и шестой входы - к соответствующим выходам блока определения текущих значений накопленных объемов воды.