Система регулирования расходов и уровней воды в канале Советский патент 1989 года по МПК G05D9/12 

«Л

со ел ел а

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к системам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды на открытых каналах. Целью изобретения является расширение области применения системы и повышение ее надежности. Для этого в систему, содержащую последовательно соединенные первый пороговый блок 7, блок 19 управления, насосную станцию 1, расходомер 2 и блок 3 сравнения, а также первый датчик 4 уровня, датчик 5 расхода потребителя, второй датчик 6 уровня и сумматор 8, введен второй пороговый блок 9. Применение предлагаемой системы регулирования расходов и уровней воды в канале с каскадом высокопроизводительных насосных станций позволяет создать безаварийные условия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воды на сброс и получить требуемую для орошения точность водоподачи. 4 ил.

ff/ftf

Фиг. 2

31495756

последовательно соединенные первьй пороговьй блок 7, блок 10 управления, насосную станцию 1, расходомер 2 и блок 3 сравнения, а также первьй датчик 4 уровня, датчик 5 расхода потребителя, второй датчик 6 уровня и сумматор 8, введен второй пороговьй блок 9. Применение предлагаемой

Изобретение .относится к автоматическому регулированию, а именно к 5 системам автоматического водорегули- рования расходов и уровней воды на открытых каналах.

Цель изобретения - расширение области применения системы и повышение 20 ее надежности путем уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в канале.

На фиг. 1 представлена структур- 25 ная схема системы; на фиг, 2 - схема . блока управления; на фиг, 3 - вариант

реализации первого или второго рас- пределителя импульсов; на фиг. 4 - временная диаграмма распределителей зо импульсов,,

Система содержит насосные станции 1, расходомеры 2, блоки 3 сравнения, пе:рвые датчики 4 уровня, датчики 5 расхода потребителя, вторые датчики 6 уровня, первые пороговые блоки 7j сумматоры 8, вторые пороговые блоки 9 и блоки 10 управления.

Насосная станция 1 содержит насосные агрегаты М, 1 1.,,,,, 11 40 (фиг. 2),

Первьй пороговьш блок 7 содержит пороговый элемент 12, 12, Второй пороговьй блок 9 содержит пороговьй элемент 13, 13 (фиг, 2), Блок 10 дЗ управления содержит определители 14 и 15 очередности включения и логические схемы ИЛИ 16 1 и 16(фиг, 2).

Определитель 14 очередности вклю - чения содержит первое реле 17 време- ни, первый формирователь 18 импуль сов, первьй распределитель 19 импульсов и блок 20 включения (фиг, 2), Блок 20 включения содержит электронные ключи 21 ,,. , ,21 , реле 22,,.,, 22f, (фиг. 2),

Определитель 15 очередности Выключения содержит второе реле 23 време- ни, второй формирователь 24 импульсистемы регулирования расходов и уровней воды в канале с каскадом высокопроизводительных насосных станций i позволяет создать безаварийные условия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воды на сброс и получить требуемую для орошения точность водоподачи. 4 ил.

сов, второй распределител ь 25 импульсов и блок 2б выключения (фиг. 2). Блок 26 выключения содержит электронные ключи 27,..„,27, реле 28,,.., 28, (фиг. 2).

На фиг, 3 представлен возможньй вариант реализации первого 19 или . второго 25 распределителей импульсов для случая п 4 (п. - количество насосных агрегй ов), Распределители 19 и 25 импульсов при п 4 содержат триггеры 29,,..,294 и элемент ИЛИ - НЕ 30, Элемент ИЛИ-НЕ 30 предотвращает возможность одновременного переключения двух триггеров или более, для этого выходы всех триггеров 29 ,,.,,294 подаются на входы элемента ИЛИ-НЕ 30, Когда переключится последний триггер 29ц.,. а входы элемента ИЛИ-НЕ 30 со всех выходов триггеров 29,-. ,,,294 будут поданы ну ли, что обеспечит поступление на D первого триггера 29х единицы и подготовку распределителей 19 и 25 к работе. Если вместе с переключением последнего триггера 29 будет переключаться еще какой-нибудь триггер, на- пример второй т о на вход элемента ИЛИ-НЕ 30 будет подана комбинация 0100 вместо 0000, что не обеспечит снятия с его выхода единицы, и в этом случае распределители 19 и 25 не будут работать.

На фиг, 4 представлена временная диаграмма распределителей 19 и 25, иллюстрирующая их принцип работы. Напорные трубопроводы каждого насосного агрегата 11,,.,,11„ насосной станции 1 присоединены к общей напорной трубопроводной магистрали. Расходомер 2 установлен в общей напорной трубопроводной магистрали насосной станции 1 и поэтому он измеряет общий расход, подаваемьй насосной станцией 1. Сигнал на выходе расходомера 2 пропорционапен общему расходу, подаваемому насосной станцией 1.

Система работает следз щим образом.

В исходном состоянии расход, подаваемый в участок канала и разбираемый потребителями, сбалансирован, и система работает устойчиво. При этом уровни воды поддерживаются постоянными.

При изменении расхода потребителей какого-либо участка, например третьего, на величину /jq, с выхода блока 3 сравнения снимается сигнал ошибки 3t равньй разности между расходом подаваемым насосной станцией 1 и расходом потребителей, т.е.

.

.. - j-й сигнал ошибки i-ro

участка;

Q j . - j-й расход, подаваемьй насосной станцией 1 i-ro участка; q - - j-й расход, забираемьш

потребителями i-ro участка.

Ч

Сигнал ошибки третьего участка ,. поступает на первьй вход сумматора 8. Выходной сигнал сумматора 8 одновременно поступает на вход второго порогового блока 9 и на второй вход сумматора 8 нижерасположенного участка канала (второго участка).

Вторвй пороговьй блок содержит пороговые элементы 13 и 13 j . горый элемент 13 срабатьшает, если суммарньй сигнал ошибки, несущий информацию о рассогласовании между рас ходом, подаваемым насосной станцией 1, и расходом, забираемым потребителями, превьшает его пороговое значение, .равное 70% расхода дополнительных насосных агрегатов. Если расход, зaбиpae lьй потребителями, больше расхода, подаваемого насосной станцией 1, на величину 70% расхода дополнительных насосных агрегатов, срабатывает пороговьй элемент 13. При этомУ Q держкой, необходимой дпя подтверждечерез логическую схему ИЛИ 16 блока 10 управления включается определитель 14 очередности включения.

По выходному сигналу логической схемы ИЛИ 16, включается в работу первое реле 17 времени определителя 14 очередности включения. Реле 17 времени с задержкой, необходимой для подтверждения установившегося режима

ния установившегося режима в участке канала, вьщает команду на второй формирователь 24 импульсов. Второй формирователь 24 импульсов формирует 55 один прямоугольный импульс, который поступает на вход второго распределителя 25 импульсов. Прямоугольньй импульс формирователя 24 импульсов, поступает на вход С первого триггера

.

в участке канала, выдает команду на первый формирователь 18 импульсов. Формирователь 18 импульсов формирует

один прямоугольньй импульс, который поступает на вход первого распределителя 19 импульсов.

Распределитель 19 импульсов распределяет подаваемые на его вход им10 пульсы по всем его выходам. При этом обеспечивается поочередное возникновение импульсов на его выходах.

Так как первьй насосньй агрегат 1 1., работает, выходной импульс форми15 рова еля 18 импульсов поступает на вход второго триггера 29, при этом на втором выходе распределителя 19 появляется импульс, который поступает на вход ключа 21 блока 20 включе20 ния, что обеспечивает срабатьшание р.еле 222, замыкание его контакта и включение насосного агрегата 11. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегата 11 расход,

25 подаваемьй в третий участок канала.

Если после включения дополнительного насосного агрегата I1 выходной суммарный сигнал сумматора 8 превышает пороговое значение порогового эле30 мента 13., то процесс повторяется и при этом включается дополнительный насосньй агрегат П, и т.д. Дополни- тельные агрегаты насосной станции 1 будут работать, пока не заполнится

ос резервньй объем участка канала.

При уменьшении потребления воды в указанном участке расход, подаваемьй насосной станхдаей 1, становится больше расхода, забираемого потребителя40 ми, и сигнал оиибки меняет свой знак. Если расход, подаваемьй насосной станцией 1, больше расхода, забираемого потребителями, на величину 70% расхода дополнительных насосных агре45 гатов, срабатьтает пороговьй элемент 13 2 второго порогового блока 9 и при этом включается определитель I5 очередности выключения блока 10 управления, второе реле 23 времени с зания установившегося режима в участке канала, вьщает команду на второй формирователь 24 импульсов. Второй формирователь 24 импульсов формирует один прямоугольный импульс, который поступает на вход второго распределителя 25 импульсов. Прямоугольньй импульс формирователя 24 импульсов, поступает на вход С первого триггера

29 распределителя 25 импульсов, при этрм на первом выходе распределителя 25 импульсов появляется импульс, который поступает на вход ключа 27, блока 26 выключения, что обеспечивает срабатьтание реле 28 ,, размыкание его контакта и отключение насосного агрегата П. .При этом ступенчато изменяется на величину расхода агре- гата 11, расход, подаваемый в третий участок канала. Если после выключения дополнительного насосного агрегата 11 вЬпсодной суммарный сигнал сумматора 8 превышает пороговое значение порогового элемента 13, то процесс повторяется, при этом выключается дополнительный насосный агрегат 11 г и т.д.

Настройка пороговых элементов 13. и ft второго порогового блока 9 обе- спечивается, исходя из требований уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в канале, при. этом увеличивается надежность работы насосной станции,значительно сокращается расход электроэнергии.

Если в результате включения и отключения дополнительных насосйых агрегатов насосной стйнции 1 уровень воды в конце и/или начале участка канала достигает максимального или минимального допустимых значений, то срабатывает первьй пороговьй блок 7. Пороговьй блок 12 порогового блока 7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или конце участка достигает минимально допустимого значения При этом на его выходе появляется сигнал, который чере логическую схему ИЛИ 16 блока 10 упрабления включает опредет-г литель 14 очередности включения, со- ответственно включаются дополнительные насосные агрегаты, что не допускает опорожнения, участка канала. Пороговый элемент 12 порогового блока 7 срабатывает, если уровень воды в начале и/или конце участка канала достигает максимально допустимого чения. При этом на его выходе появляется сигнал, который через логическую схему ИЛИ i6 блока 10 управления включает определитель 15 очередности выклочения, и соответственно выключаются дополнительные насосные агрега ты, что не допускает непроизводитель

5

0

0 5

0

5

ные сбросы оросительной,воды и излишние расходы электрозн ергии.

Сигнал ошибки - в сумматоре 8 второго участка канала суммируется с сигналом ошибки - указанного участка. Таким образом, на выходе суммато- ра 8 второго участка канала имеется суммарньй сигнал ошибки третьего и второго участков канала. При этом блок 10 управления второго участка канала формирует сигнал управления с учетом суммарного сигнала ошибки второго и третьего участков, канала. Это приводит к увеличению точности и быстродействия регулирования, а также к резкому уменьшению числа срабатываний насосных агрегатов, так как насосные агрегаты второго участка ка-, нала будут работать, пойа не заполнятся резервные емкости второго и третьего участков канала, при этом увег личивается надежность работы насосных станций.

На выходе сумматора 8 первбго участка канала имеется суммарный сигнал ошибки по расходу всех вьшерасполо- женных участков канала, при этом насосные агрегаты насосной станции 1 этого участка будут работать, пока не заполнятся резервные-объемы всех вышерасположенных участков канала.

Работа системы во всех участках канала происходит аналогично.

Таким образом, предложенная система позволяет регулировать водораспре- деление открытого канала, подача воды в который осуществляется каскадом насосных станций. При этом повышается быстродействие и точность регулирования по всему каналу, а также увеличивается надежность работы насосных станций. Повьниение быстродействия и точности регулирования достигается тем., что сигнал управления каждого участка канала формируется с учетом суммарного сигнала ошибки всех вышерасположенных участков канала. Повы- шегае надежности работы насосных станций достигается путем уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов за счет максимального использова- ния резервных объемов всех участков канала, так ка насосные агрегаты на- сосной станции каждого участка кана- - ла работают, пока не заполнятся ре зервные объемы всех вышерасположен- ньк участков.

Применение предлагаемой системы регулирования расходов и уровней воды в каналах с каскадом высокопроизводительных насосных станций позволяет создавать безаварийные условия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воды на сброс и получить требуемую для орошения точность водоподачи.

Формула изобретения

Система регулирования расходов и уровней воды в канале, содержащая в кая(д6м участке канала последовательно соединенные первьш пороговьй блок и блок управления, подключенный выходом к входу насосной станции, последовательно соединенные расхбдомер вход которого подключен к выходу насосной станции, и блок сравнения, а также первый датчик уровня, датчик расхода потребителя, второйдатчик

77777

уровня и сумматор, причем выход второго датчика уровня соед}1нен с первым входом первого порогового блока, о т- отличающаяся тем, что, с целью повьштения надежности расширения области применения системы, она содержит второй пороговый блок, причем выход первого датчика уровня соединен с вторым входом первого пороге-, вого блока, второй выход которого подключен к второму входу блока управления, выход датчика расхода пот- ребих,еля соединен с вторым входом

блока сравнения, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого связан с выходом сумматора выгаерасположенного участка, а выход - с входом второго порогового

блока, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока управления...

ФиеЛ

Фие.З