Система водоснабжения для орошения сельскохозяйственных угодий Советский патент 1990 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к области сельскохозяйственной мелиорации и может быть использовано на подкачивающих насосных станциях мелиоративного назначения. Цель изобретения - повышение надежности работы насосной станции в режиме заполнения напорного трубопровода за счет обеспечения плавности и равномерности этого процесса путем использования положительной обратной связи по давлению. Система водоснабжения содержит источник 1 переменного тока регулируемой частоты, насосный агрегат 2, напорный трубопровод 3, поливную технику 4, датчик 5, задатчики 13 и регулятор 9 давления, сумматор 6, сравнивающее устройство 8 и ключ 10. Новыми блоками являются три задатчика: начальной частоты 11, интенсивности 7 и режима заполнения 12. В системе реализован режим автоматизированного плавного и непрерывного заполнения напорного трубопровода при пониженных частотах вращения насосного агрегата с постепенным повышением частоты за счет использования положительной обратной связи по напорному давлению. 2 ил.

Фиг.1

315

Изобретение относится к сельскохозяйственной гидромелиорации и может быть использовано на подкачивающих насосных станциях мелиоративного назначения.

Цель изобретения - повышение надежности работы насосной станции в режиме заполнения напорного трубопровода за счет обеспечения плавно- сти и равномерности протекания этого процесса.

На фиг.1 представлена блок-схема системы мелиоративного водоснабжения; на фиг.2 - напорно-расходные ха- рактеристики этой системы.

Система водоснабжения для орошения (фиг.1) содержит последовательно включенные источник 1 переменного тока регулируемой частоты, насосный

агрегат 2, напорный трубопровод 3 и поливную технику 4. Кроме того, система содержит в цепи обратной связи датчик 5 давления, выход которого соединен с первым входом суммато- ра 6, связанного своим выходом с входом эадатчика 7 интенсивности, а также с первым входом сравнивающего устройства 8 и с вторым входом регулятора 9 давления, подключенного сво- им выходом к первому входу ключа 10. Б систему входят также задатчик 11 начальной частоты, выход которого под подключен к второму входу сумматора 6, задатчик 12 режима заполнения, присоединенный к второму входу сравнивающего устройства 8, и задатчик 13 давления, подключенный к первому входу регулятора 9 давления. К второму входу ключа 10 присоединен выход задатчика 7 интенсивности, а к его управляющему входу - выход сравнивающего устройства 8. Выход-ключа 10 подключен к входу источника 1 тока регулируемой частоты.

Система работает следующим образом.

Надежность и экономичность работы системы зависит от правильного согласования напорно-расходной характеристики насоса (или группы насосов) с нагрузочной характеристикой напорного трубопровода (гидравлической сети) Т, т.е. от правильного выбора рабочей точки системы (фиг.2). При запуске насосной станции напорный трубопровод 3 пустой, значение давления в системе близко

Q

5

0

5 0 5 0 5

0

5

104

к нулю, поэтому характеристика гидравлической сети имеет вид Т 5. Если при этом насос 2.вращается с минимальной частотой п4 , а напорная за- дцижка полностью открыта, то рабочая точка А находится за пределами безопасной зоны насоса,при которых расход, а следовательно, и ток двигателя существенно превышают номинальные значения. В известных системах для того, чтобы это не происходило, обычно прикрывают напорную задвижку (характеристика Т(). Однако, если снизить частоту вращения насоса (характеристики пЈ- п& на фиг.2), можно обеспечить режим заполнения трубопровода 3 и при полностью открытой задвижке без токовых перегрузок двигателя. В этом случае процесс заполнения начинается в точке В, в которой расход уже не превышает номинального значения.

В режиме заполнения,когда давление Н Н5ап , сравнивающее устройство 8, управляя ключом 10, подключает к источнику 1 тока выход задатчика 7 интенсивности, т.е. положительную обратную связь по давлению, а в рабочем режиме, когда Н Н а,ап, - выход регулятора 9 давления (фиг.1). Принцип действия последнего основан уже на отрицательной обратной связи по давлению. Значение 11эап (0,4-0,6) HhoM устанавливается задатчиком 12 режима заполнения.

Задатчик 7 интенсивности, представляющий собой интегратор с единичной отрицательной обратной связью, предназначен для согласования процесса изменения частоты источника 1 тока с инерционностью движущихся масс воды в напорном трубопроводе 3 и обусловлен установкой датчика 5 давления в помещении насосной станции. При подключении датчика 5 в конце трубопровода 3 (на фиг.1 показано пунктиром) необходимость в задатчи- ке 7 отпадает. Коэффициент передачи задатчика 7 интенсивности устанавливается равным К зу, 1, а постоянная времени - равной постоянной нарастания (или спадания) волны давления в напорном трубопроводе: Тмт. Последняя зависит в основном от диаметра и длины трубопровода и на практике обычно составляет 5-10 с.

Первоначапьное значение частоты вращения насоса п5 (фиг.2) определяется эадатчиком 11 начальной частты (фиг.1), складывается при помощи сумматора 16 с положительной обратной связью по давлению и через за- датчик 7 и ключ 10 затем поступает на вход источника 1 переменного тока регулируемой частоты.

Следовательно, в режиме заполнения трубопровода 3 сигнал задания по частоте U,w на входе источника

1 тока определяется

U

Знч

+ К

пос

Н

где U

знч

К

пос

сигнал задания начальной частоты задатчика 1 коэффициент положительной обратной связи по давлению Н, зависящий от масштабов и Н (на практике обычно Кпо 1-2).

Экспериментально установлено, что процесс заполнения наиболее эффективно протекает, если Uэчч

0,5 U

J4 НОМ

или n s 0,5

НОТ И

При запуске насосной станции давление в системе Н 0, поэтому

U3H4 0,5 Цън MH (Г 0,5 25 Гц). По мере заполнения ного трубопровода 3 давление

изч

fnoM напор-плавно растет, что приводит к плавному

возрастанию U

зч

а следовательно,

стижении II Н

пап

вступает в работу регулятор 9, который обеспечивает стабилизацию заданного значени давления, установленного задатчиком 13.

Таким образом, введение в систему водоснабжения небольшого числа дополнительных несложных узлов и новых связей между ними и остальными элементами системы позволяет обеспечивать плавный и равномерный режим заполнения напорного трубопровода, что приводит к повышению надежности работы насосной станции в целом. Кроме того, использование

и частоты вращения насоса п. При до

0

5

0

5

изобретения дает возможность автоматизировать как режим заполнения, так и весь цикл работы насосной станции.

Формула изобретения

Система водоснабжения для орошения сельскохозяйственных угодий, содержащая поливные элементы, гидравлически сообщенные посредством напорного трубопровода с нагнетательным патрубком насосного агрегата, электропривод которого связан с выходом источника тока регулируемой частоты, датчик и задатчик давления, подключенные выходами к входам регулятора давления, сумматор, сравнивающее устройство и двухпознцион- ный ключ, отличающаяся тем, что, сцелью повышения надежности насосной станции в режиме заполнения напорного трубопровода за счет обеспечения плавности и равномерности протекания этого процесса, система снабжена эадатчиком начальной частоты источника тока, задатчиком интенсивности и задатчиком режима заполнения, причем датчик давления установлен в начале напорного трубопровода и соединен с первым входом сравнивающего устройства и с первым входом сумматора, связанного своим выходом с входом задатчика интенсивности, выход которого присоединен к первому входу двух- . позиционного ключа, причем к второму входу последнего подключен вход

0 регулятора давления, а управляющий вход двухпозиционного ключа связан с выходом сравнивающего устройства, при этом выход двухпозиционного ключа связан с управляющим входом источ5 ника тока регулируемой частоты, а второй вход сравнивающего устройства присоединен к выходу задатчика режима заполнения, причем второй вход сумматора связан с выходом задатчика

0 начальной частоты источника тока.

0

Nten -

QHON WU2.2