Устройство для измерения и автоматического регулирования расхода воды на гидротехническом сооружении Советский патент 1991 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды на гидротехнических сооружениях.

Цель изобретения - повышение точности измерения и регулирования.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

На канале 1 установлено гидротехническое сооружение с затвором 2, разделяющее канал на верхний 3 и нижний 4 бьефы. Устройство содержит датчик 5 уровня верхнего бьефа, первый сумматор 6, датчик 7 уровня нижнего бьефа, инвертор 8, блок 9 извлечения корня, блок 10 умножения, датчик 11 положения затвора, первый блок 12 демпфирования, интегратор 13 расхода,

блок 14 регулирования, элемент 15 сравнения, задатчик 16 расхода, второй блок 17 демпфирования, второй сумматор 18, грех- позиционный релейный элемент 19, имеющий релейную характеристику с зоной нечувствительности, генератор 20 пилообразного напряжения, формирователь 21 паузы, реверсивный электропривод 22 затвора, блок 23 телеуправления уставкой, блок 24 телеизмерения, блок 25 выбора объекта, линию 26 связи, пульт 27 диспетчера, блок 28 дистанционного измерения и управления.

Устройство работает следующим образом.

Зависимость расхода воды О, проходящей через гидротехническое сооружение, от уровней воды в верхнем 3 и нижнем 4 бьеOs00

о о ю ю

фах и величины открытия затвора 2 представляется уравнением

(HB - Н„) где/4 - коэффициент расхода;

а - величина открытия затвора;

b - ширина затвора;

Нь - уровень воды в верхнем бьефе;

Нн - уровень воды в нижнем бьефе;

g - ускорение свободного падения,

Уравнение (1) можно представить в виде

О К а уНв-Нн. rfleK /ibv2g.

Сигнал разности уровней верхнего и нижнего бьефов поступает на блок 9 извлечения корня, где преобразуется в сигнал НВ - Нн. Этот сигнал подается на один из входов блока 10 умножения, На другой вход блока 10 умножения поступает сигнал, пропорциональный величине открытия затвора. В блоке 10 умножения сигналы перемножаются и на его выходе образуется сигнал, пропорциональный величине массового расхода (1).

На выходе блока 10 сигнал расхода Q содержит пульсации, вызванные волновыми колебаниями уровней воды Нв и Нн. Первый блок 12 демпфирования с передаточной функцией

Wi KflJ

Тдм1Р+1

где Кдм1 - коэффициент усиления блока демпфирования;

Тдм1 - постоянная времени демпфирования;

Р - оператор дифференцирования, сглаживает пульсации сигнала расхода. С выхода блока 12сглаженный сигнал расхода Q поступает на интегратор 13 расхода, на выходе которого образуется сигнал стока воды W Qt за время t.

С выхода блока 10 умножения сигнал расхода воды передается в блок 14 регулирования, где в элементе 15 сравнения сравнивается с за- данным задатчиком 16 значением расхода Оэд. Сигнал рассогласования расхода воды A Q Q - Озд сглаживается вторым блоком 17 демпфирования с передаточной функцией W2

Кдм2

т n .f и поступает на пер- Тдм2 Р + 1

вый вход второго сумматора 18, а с его выхода - на вход трехпозиционного релейного элемента 19с зоной нечувствительности. Если сигнал рассогласования A Q превысил величину зоны нечувствительности, на выходе блока 19 образуется управляющий сигнал U, который через реверсивный электропривод 22 начнет перемещать затвор 2 гидросооружения с постоянной скоростью.

Одновременно с этим управляющий сигнал блока 19 включит генератор 20 пилообразного напряжения, который начнет вырабатывать линейно-возрастающее напряжение обратной связи t -to

Uoc -Кс

(2)

где to - время, начала импульса управления; t - текущее время, поступающее на второй вход сумматора 18.

Когда сигнал Uoc сравняется с рассогласованием A Q, блок 19 выключится и перемещение затвора закончится. В момент окончания действия управляющего сигнала

включится в работу формирователь 21 паузы, который своим выходом обнулит (зашун- тирует) выходной сигнал генератора 20 и на время паузы Тп также зашунтирует вход блока 19. Во время паузы протекают переходные процессы в верхнем и нижнем бьефах канала 1, начавшиеся в результате перемещения затвора. По окончании паузы Тп действие блока 21 прекратится и,-если рассогласование между заданным и фактическим расходами по-прежнему превосходит зону нечувствительности, блок 14 повторит цикл регулирования, и так до тех пор, пока расход Q не станет равным заданному значению О3д.

Уставка задатчика 16 в зависимости от потребностей воды для орошения производится дистанционно диспетчером при помощи пульта 27 диспетчера через линию 26 связи, блок 25 выбора объекта и блок 23

телеуправления уставкой. Значения массового расхода воды Q и стока воды W через затвор 2 гидросооружения передаются на пульт 27 диспетчера через линию 26 связи и блок 24 телеизмерения.

Ф о рмул а и з о б рете н и я . Устройство для измерения и автоматического регулирования расхода воды на гидротехническом сооружении, содержащее

затвор с подключенными к нему реверсивным электроприводом и датчиком и блок регулирования, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит последовательно соединенные

первый сумматор, блок извлечения корня, блок умножения, первый блок демпфирования, интегратор, блок дистанционного измерения и управления и инвертор, включенный между выходом датчика уровня

нижнего бьефа и первым входом первого сумматора, а блок регулирования содержит последовательно соединенные задатчик расхода, элемент сравнения, второй блок демпфирования, второй сумматор, трехпозиционный релейный элемент и генератор пилообразного напряжения, выход которого связан с вторым входом второго сумматора, а также формирователь паузы,, первый выход которого связан с вторым входом второго сумматора, а второй выход и вход подключены соответственно к входу и выходу трехпозиционного релейного элемента, выход которого связан с входом реверсивного электропривода затвора, причем выход дат

чика уровня верхнего бьефа подключен к второму входу первого сумматора, выход блока дистанционного измерения и управления связан с входом задатчика расхода, выход первого блока демпфирования - с вторым входом блока дистанционного измерения и управления, выход блока умножения - с вторым входом элемента сравнения, а выход датчика положения затвора - с вторым входом блока умножения.

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано для дистанционного измерения и автоматического регулирования расхода воды на гидротехнических сооружениях. Цель изобретения - повышение точности измерения и регулирования. Цель достигается за счет косвенного измерения расхода воды по показаниям датчика положения затвора и датчиков уровня верхнего и нижнего бьефов и широтно-импульсного управления положением затвора с паузами между управляющими импульсами, предназначенными для успокоения переходных колебаний уровней воды в бьефах из-за перемещения затвора. 1 ил. W Ј

18