Способ подачи форсированных расходов воды в участок канала Советский патент 1990 года по МПК E02B13/00 

Изобретение относится к водораспре- делению на сельскохозяйственных оросительных каналах и может быть применено при автоматическом регулировании для объектов с переменным запаздыванием.

Цель изобретения - повышение быстродействия водораспределения, а также качества управления за счет введения форсированной водоподачи в зависимости от текущего состояния и резервов обьекта управления.

Способ реализуют следующим образом.

Производят измерение текущего уровня воды в конце участка канала, сравнивают полученный сигнал с заданием и определяют величину отклонения е, которую подают нaJэeгyлятop, управляющий перегораживающим сооружением в начале участка, где происходит формирование управляющих воздействий на исполнительный механизм. Одновременно с указанным сигнал текущего уровня воды сравнивают, в зависимости от знака отклонения, с одним из предельно допустимых значений уровня воды, полученную от сравнения разность умножают на эмпирический коэффициент коррекции и, в случае, если величина отклонения превышает зону нечувствительности на прохождение форсировки, полученный результат в виде дополнительной величины рассогласования Е подают на другой вход регулятора. Сигнал отклонения и дополнительная величина рассогласования суммируются, в результате чего с регулятора снимают сигнал

О

о

4:. Ю

подачи форсированного расхода воды через перегораживающее сооружение в начале участка. Если величина отклонения уровня воды не превышает заданной величины, т.е. указанную зону нечувствительности, то дополнительную величину рассогласования не подают на регулятор и форсировку не производят.

На фиг.1 приведен участок канала и устройство для реализации способа; на фиг.2 - конец участка канала и соответствующие уровни его заполнения, поперечное сечение.

Участок канала ограничен регулируемыми перегораживающими сооружениями 1 и 2. Уровень воды в конце участка измеряется датчиком 3. Сигнал от датчика уровня поступает одновременно на формирователь 4 форсировки и элемент 5 сравнения, определяющий величину отклонения уровня воды, которая подается на формирователь 4 форсировки и регулятор 6. Выход формирователя 4 также поступает на регулятор 6, управляющий затвором перегораживающего сооружения 1 в начале.участка. В любом участке оросительного канала существует некоторый резервный объем (фиг.1), заключенный между минимально и максимально допустимыми глубинами наполнения (линии с-с и b-b). Эти глубины могут определяться уровнями воды в конце участка. При .этом максимально допустимая глубина наполнения Ьмакс определяется строительной. вь юотой канала и видом облицовки, а минимально допустимая глубина наполнения Ьмин определяется минимальным уровнем воды, обеспечивающим нормальную работу потребителей канала. Ьмакс и Ьмин для каждого конкретного участка являются величинами постоянными и зависят только от его конструктивно-технологических параметров. В участке имеется также заданная глубина наполнения Ьз(фиг,2), которая зависит от.требуемой величины подаваемого в участок расхода Qi и необходимой командной глубины наполнения в конце участка для обеспечения нормальной работы водопот- ребителей и подачи требуемого транзитного расхода Q2. Глубина наполнения Ьз задается для створа измерения уровня воды датчиком 3 и определяется конкретным на данный момент времени требуемым технологическим режимом водораспределения.

При реализации управления водорасп- ределением в условиях нестационарного движения воды поддерживать текущее значение контролируемого уровня воды hi равным заданной глубине hs невозможно, и задается точность регулирования, выражающаяся в отклонении текущего значения

уровня воды относительно заданной глубины с требуемой погрешностью. Эта величина в системах стабилизации уровня воды составляет, как правило, 2-5 см. При малых

отклоненияхуровня от заданного форсиров- ка не применяется из-за перерегулирования и колебательных процессов. При появлении значительных отклонений введение форсировки позволяет существенно уменьшить

время переходного процесса за счет резкого сокращения времени транспортного запаздывания, сократить число отработок исполнительных механизмов, и кроме того, исключить возможность срабатывания резервов участка.

При введении форсировки заданная величина зоны нечувствительности, т.е. диапазон отклонений уровня относительно Ьз регламентирует факт включения форсировки в случае выхода hj за его пределы. Этот диапазон выбирается в зависимости от при- менемой системы регулирования и составляет, как правило, от двух до четырех диапазонов заданной точности регулирования. Обычно зона нечувствительности симметрична относительно заданного уровня ha, но в ряде случаев она может иметь отличающиеся друг от друга значения зоны отклонения вверх доп и зоны отклонения вниз доп (фиг.2),

Величины доп и доп определяются для каждого конкретного участка заранее и в процессе управления остаются постоян- ными.

Таким образом, в участке канала имеется ряд постоянных величин Ьмакс, Ьмин, доп ,

доп , которые можно определить заранее.

одна задаваемая в процессе управления величина hs и рдна переменная величина hi - текущее значение уровня воды.

В исходном состоянии при отсутствии возмущений текущее значение уровня воды

в контролируемом створе Ьт равно заданной величине h3, и глубины наполнения располагаются по линии а-а, находящейся между линиями b-b и с-с (из условия нормальной работы канала). Пусть в некоторый момент

времени потребовалось увеличить расход Qz. и затвор 2 был поднят на новое открытие. Изменение открытия затвора вызывает через некоторое время понижение уровня воды в створе датчика 3 и на выходе элемента сравнения появляется сигнал отклонения уровня воды hr - h3, по которому регулятор вырабатывает управляющее воздействие на затвор 1 для подачи дополнительного расхода по длине участка L Одновременно сигнал сдатчика 3 поступает для определе

ния дополнительной величины рассогласования е с целью подачи форсированных расходов.

Форсировка формируется следующим образом. Измеряется знак е hr - Мз. В дан- ном случае величина отклонения имеет знак минус (понижение уровня относительно заданного). Затем определяется величина б Ьт - (Ьмакс). Полученное значение ее умножается на коэффициент К (коэффициент коррекции, зависящий от категории потребителей и определяемый для данного участка заранее).

Величина К выбирается в зависимости от конкретной облицовки канала, от условий неразмываемости и устойчивости откосов. После этого величина е hr - Из сравнивается с Едоп .Если е едоп. то е К ее поступает на второй вход регулятора 6. Если

е Едоп , то t не проходит на вход регулятора 6 и форсировка не производится, т.е. форсировка применяется только при значительных возмущениях и не реализуется при малых, когда время запаздывания транспортной передачи измененного расхода меньше времени, за которое уровень воды выйдет за пределы доп .

В случае, если уровень hj Г1овысился выше заданной глубины наполнения ha (например, при уменьшении расхода Q2), то определяется величина м Ьт - (Ьмин), которая всегда больше нуля (фиг.2), но теперь будет положительной и величина hj - ha. В качестве форсировки в данном случае

вводится величина е К ЕМ , которая аналогичным образом сравнивается со значением Едоп .

Аналогичным образом способ реализуется в случае изменения расходов во- допотребителей участка канала или необходимости изменения ha.

Таким образом, в предлагаемом способе достигается гибкость при включении форсировок в зависимости от требуемой точности регулирования, что исключает раскачку системы при малых возмущениях и управление величиной форсированной во- доподачи в зависимости от технологических возможностей канала на данный момент

0

5 0

5

5

0

0

времени, что позволяет с большей эффективностью использовать резервные объемы участка, повысить быстродействие управления и увеличить запас устойчивости по сравнению с известными способами.

Техническая реализация способа возможна или с применением стандартных элементов вычислительной техники, или набором серийных блоков аппаратуры электроавтоматики.

Экономическая эффективность от применения способа форсирования подачи форсированных расходов воды в участок канала заключается в увеличении форсировки в 1,15-1,3 раза, сокращении времени передачи расхода в 1,8-2,2 раза.

Формула изобретения

Способ подачи форсированных расходов воды в участок канала, включающий задание предельных допустимых и среднего заданного уровней воды в конце участка, измерение текущего уровня воды в конце участка и сравнение его с заданным средним уровнем, формирование и подачу основного сигнала на регулятор исполнительного механизма перегораживающего сооружения в начале участка, а также сравнение текущего уровня в конце участка с. одним из его предельных допустимых значений и формирование дополнительного сигнала рассогласования с подачей его на регулятор и последующим регулированием положения перегораживающего сооружения в начале участка канала, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, сравнение текущего уровня при формировании дополнительного сигнала рассогласования производят с максимально допустимым уровнем при падении уровня ниже заданного, а при повышении уровня выше заданного - с минимально допустимым уровнем в конце участка канала, при этом пропорционально разности этих параметров формируют дополнительный сигнал рассогласования и при превышении абсолютного значения дополнительного сигнала заданной величины подают его на регулятор исполнительного механизма, перегораживающего сооружения в начале участка канала.

Изобретение относится к сельскохозяйственному водоснабжению и может быть использовано при регулировании процессов водораспределения в ирригационных каналах. Цель изобретения - повышение быстродействия. Способ включает измерение текущего уровня воды в конце участка, сравнение его с заданным и подачу сигнала отклонения на регулятор, управляющий исполнительным механизмом перегораживающего сооружения в начале участка. Способ включает также и формирование подачи форсированных расходов воды путем введения на регулятор дополнительной величины рассогласования между текущим значением контролируемого уровня воды в конце участка и его минимально или максимально допустимыми величинами, определяемыми конструктивно-технологическими параметрами канала. Включение форсированной водоподачи производится только в случае выхода контролируемого уровня воды за заданные пределы зоны нечувствительности (на прохождение сигнала формировки), выбираемой в зависимости от применяемой системы управления и заданной точности регулирования. Таким образом обеспечивается гибкость в применении форсированной водоподачи в зависимости от текущего состояния объекта управления и его резервов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ff XVO ff

Фиг.1