Устройство для регулирования уровня воды в канале Советский патент 1992 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к автоматизации водораспределения, в частности к устройствам для регулирования баланса расходов при обычной эксплуатации и прекращения водоподачи i на участок канала при возникновении в нем аварийной ситуации.

Известен регулятор стабилизации уровня воды нижнего бьефа с защитой от переполнения канала, например АРУ-Г или АРУ-ГЛ, включающий затвор прислонного типа с сифоном, датчики уровня верхнего и нижнего бьефа, сообщенные с мембранным клапаном, установленным на затворе.

Известна противопаводковая автоматическая система, включающая водоизмещающий затвор, в полости которого установлен сдвоенный сифон для откачки воды из затвора.

Наиболее близким к изобретению является устройство для регулирования водоподачи в канале с насосными станциями, содержащее датчик и задатчик уровня, блок рассогласования, демпфер, дифференциатор, блок зоны нечувствительности, генератор, блок паузы, блок плавного и ступенчатого регулирования с реверсивным электроприводом, насосные агрегаты.

Недостатком этого устройства является невозможность обеспечить защиту канала при аварийной ситуации.

Цель изобретения - обеспечение защиты канала в аварийной ситуации.

N1

КЭ СП

о

В устройство, включающее установленные в канале верхний и нижний затворы, датчик и задатчик уровня воды, подключенные к входам элемента сравнения, и блок регулирования, выход которого через реверсивный электропривод связан с затвором, дополнительно включены последовательно соединенные блок демпфирования, блок дифференцирования, сумматор, блок выделения модуля сигнала и формирователь зоны нечувствительности, а также ключевой элемент, информационный и управляющий входы которого подключены соответственно к выходу сумматора и сигнальному выходу блока зоны нечувствительности, силовой выход которого связан с входом реверсивного электропривода, выход ключевого элемента связан с входом блока регулирования, выход элемента сравнения подключен к входу блока демпфирования и второму входу сумматора.

На чертеже изображена схема устройства для регулирования уровня воды в канале.

Устройство состоит из датчика 1 уровня воды, установленного на участке 2 канала, ограниченном затворами вышерасположенного 3 и нижерасположенного 4 перегораживающих гидросооружений. Датчик 1 уровня подключен на один из входов элемента 5 сравнения, на другой вход которого подключен задатчик б уровня воды. Выход элемента 5 сравнения подключен к одному из входов первого сумматора 7. На другой вход первого сумматора 7 с выхода элемента 5 сравнения последовательно включены блок 8 демпфирования с передаточной функцией

Кдм

Л/ДМ

Тдм Р + 1

и блок 9 дифференцирования с передаточной функцией

Л/Д КдТдР

ТдР+Г

где Кдм - коэффициент усиления блока демпфирования;

Тдм - постоянная времени блока демпфирования;

Кд - коэффициент усиления блока дифференцирования;

Тд- постоянная времени блока дифференцирования;

Р - оператор дифференцирования.

Выход сумматора 7 подключен к информационному входу ключевого элемента 10, выход последнего подключен к входу блока

11регулирования, имеющего зону нечувствительности Ј. Выход блока 11 регулирования через реверсивный электропривод

12связан с затвором 3 вышерасположен- ного перегораживающего гидросооружения.

На выход сумматора 7 последовательно подключены блок 13 выделения модуля сигнала изменения уровня воды и формирователь 14 зоны нечувствительности,

имеющий величину зоны нечувствительности Е, причем Е е.

Один выход формирователя 14 зоны нечувствительности подключен к управляющему входу ключевого элемента 10, а другой

его выход - к электроприводу 12 затвора 3. Аналогичным устройством регулирования оборудован вышерасположенный участок канала с датчиком 15 уровня. На схеме обозначено место 16 возможного прорыва

дамбы канала.

Устройство имеет два режима работы в зависимости от величины суммы сигнала отклонения и скорости его изменения на выходе сумматора 7; если величина суммы

сигналов больше Ј,но меньше Е, то ключевой элемент 10 не переключается и устройство работает через блок регулирования в режиме стабилизации заданного уровня в створе датчика 1 (нормальный режим работы); если величина суммы сигналов превышает Е, то ключевой элемент 10 переключается и устройство работает в аварийном режиме.

В нормальном режиме устройство работает следующим образом.

К элементу 5 сравнения поступают сигналы датчика 1 уровня воды и задатчика 6. С выхода элемента 5 сравнения сигнал рассогласования поступает на один из входов

сумматора 7 и через блоки демпфирования 8 и дифференцирования 9 на другой вход сумматора 7. Блоки 8 и 9 из сигнала рассогласования формируют сглаженный сигнал скорости отклонения уровня воды от заданной задатчиком 6 величины.

В нормальном режиме работы участка 2 канала сумма сигналов рассогласования и скорости отклонения с выхода первого сумматора 7 через открытый ключевой элемент 10 поступает на вход блока 11 регулирования. Если сумма указанных сигналов превышает величину зоны нечувствительности е блока 11 регулирования, на выходе последнего появляется управляющий

сигнал, который воздействует на электропривод 12, перемещает затвор 3 в направлении уменьшения рассогласования.

Направление перемещения затвора 3 зависит от знака суммы сигналов на выходе

сумматора 7, т.е. от направления изменения уровня в створе датчика 1: при понижении уровня затвор 3 открывается, при повышении уровня закрывается.

Аварийный режим работы участка 2 ка- нала характеризуется быстрым и значительным изменением наполнения участка 2 канала. Один из случаев аварийного режима возникает при прорыве, например, в створе 16 дамбы участка 2 канала, тогда происходит быстрое и значительное понижение уровня воды в участке 2 канала. При этом для уменьшения отрицательных последствий аварийной ситуации необходимо с помощью данного устройства регулирова- ния закрыть затвор 3 в начале участка 2 канала и прекратить поступление воды на участок 2. Как следствие в участке канала перед затвором 3 уровень повысится и через датчик 15 начнет действовать аналогич- ное устройство регулирования вышерасположенного участка канала.

Другой случай аварийного режима в участке 2 канала возникает, например, при значительном или полном закрытии затвора 4 в конце участка 2, вследствие чего участок

2начинает переполняться. При этом для защиты от переполнения необходим с помощью данного устройства закрыть затвор

3в начале участка 2 и прекратить поступле- ние воды на участок 2. В результате на участке канала перед затвором 3 уровень повысится и через датчик 15 начнет действовать аналогичное устройство вышерасположенного участка канала.

При повышении уровня в створе датчика 1 на выходе сумматора 7 образуется сигнал положительной полярности, При понижении уровня - сигнал отрицательной полярности. С выхода сумматора 7 сигнал положительной или отрицательной полярности поступает на блок 13 выделения модуля сигнала изменения уровня воды. В обоих случаях изменения уровня воды входной сигнал преобразуется блоком 13 в сиг- нал положительной полярности на выходе блока 13, в соответствии с которым затвор 3 закрывается. Этот сигнал подается на вход формирователя 14 зоны нечувствительности. Величина зоны нечувствительности Е блока 14 установлена существенно больше величины зоны нечувствительности е блока 11

регулирования: Е Б. Этим достигается управляющее действие блока 14 только при аварийном режиме, т.е. когда сумма величины и скорости изменения уровня воды в створе датчика 1 и на выходе сумматора 7 достигает большой величины Е Ј,что характерно для аварийных режимов. С одного выхода формирователя 14 сигнал подается на управляющий вход ключевого элемента 10, в результате чего действие блока 11 регулирования прекращается. С другого выхода формирователя 14 сигнал управления подается на электропривод 12 затвора 3. При аварийном режиме знак этого сигнала соответствует направлению движения затвора 3 на закрытие. Затвор 3 закрывается, прекращая поступление воды на участок 2 канала. В результате этого возникшая аварийная ситуация на участке 2 приостанавливается. Вследствие этого начинает наполняться участок канала, расположенный выше затвора 3, что приводит в действие аналогичное устройство регулирования с датчиком 15.

Формула изобретения Устройство для регулирования уровня воды в канале, содержащее установленные в канале верхний и нижний затворы, датчик и задатчик уровня воды, подключенные к входам элемента сравнения, и блок регулирования, выход которого через реверсивный электропривод связан с верхним затвором, отличающееся тем, что, с целью обеспечения защиты канала в аварийной ситуации, оно дополнительно содержит последовательно соединенные блок демпфирования, блок дифференцирования, сумматор, блок выделения модуля сигнала и формирователь зоны нечувствительности, а также ключевой элемент, управляющий и информационный входы которого подключены соответственно к выходу сумматора и сигнальному выходу формирователя зоны нечувствительности, силовой выход которого связан с входом реверсивного электропривода, при этом выход ключевого элемента связан с входом блока регулирования, а выход элемента сравнения подключен к входу блока демпфирования и второму входу сумматора.

Изобретение касается автоматизации водораспределения и может быть использовано для регулирования уровня воды в оросительном канале. Цель изобретения - обеспечение защиты участка канала в аварийных ситуациях. Указанная цель достигается введением в устройство дополнительного контура управления, осуществляющего закрытие затвора и прекращение поступления воды на участок канала при резких изменениях уровня воды в канале. 1 ил. е