Система регулирования расходов и уровней воды в канале Советский патент 1992 года по МПК G05D9/12 

00

С

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к системам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды в каналах. Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности функционирования системы путем уменьшения числа срабатываний насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в каждом участке канала. Для этого в каждом участке канала дополнительно с насосными станциями 10 подкачки с расходомерами 11 введены второй сумматор 12. подключенный выходом к второму входу блока 3 сравнения.4 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к системам автоматического водорегулирования расходов и уровней воды в каналах.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности функционирования системы путем уменьшения числа срабатываний нэсоснгх агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в каждом участке канала.

На фиг. 1 приведена структурная схема системы; на фиг, 2 - функциональные схемы блока управления и пороговых блоков; на фиг. 3 - функциональная схема пороговых элемечтов; на фиг. 4 - диаграммы, поясняющие работу системы.

Система регулирования расходов и уровней воды в канале на каждом участке канала содержит насосную станцию 1 перекачки, расходомер 2, блок 3 сравнения, сумматор 4, датчики 5. 6 уровня, пороговые блоки 7, 8, блок 9 управления, насосные станции 10 подкачки, расходомеры 11 и сумматор 12, насосные агрегаты 13, пороговые элементы 14,15, определитель 16 очередности включения, определитель 17 очередности выключения, элементы ИЛИ 18.

В исходном состоянии расходы, подаваемые насосными станциями 1 перекачки на участки канала и разбираемые насосными станциями 10i, 102 10™ подкачки, сбалансированы и при этом выполняется равенство

Q(t) Ј O-HCi(t) - i Ј Qij(t) - 1 1.1 1 1

-i (t)-i Qni(t). o)

Ы IK

ч

о

1

I 1

IT

где Q(t) - суммарный расход, подаваемый в канал;

QHCI(I) - расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки 1-го участка;

Оф|(т) - потери воды на фильтрацию на 1-м участке канала;

Qni(t) - потери воды на испарение на 1-м участке канала;

п - количество участков канала;

m - количество насосных станций 10J подкачки 1-го участка канала;

qij - расход 1-й насосной станции 10J подкачки 1-го участка канала.

При выполнении равенства (1) уровни воды в начале и конце каждого участка канала поддерживаются постоянными.

На выходе второго сумматора 12 1-го участка канала имеется суммарный сигнал Ф| (t), который определяется соотношением

Oi(thЈqijM,(2)

J 1

то есть, второй сумматор 12 1-го участка канала суммирует выходные сигналы расходомеров 111, 112 11т указанного участка.

которые являются пропорциональными расходами, отбираемыми насосными станциями 10i, 102Ют подкачки рассматриваемого участка канала.

На выходе расходомера 2 1-го участка канала имеется сигнал у} (t), пропорциональный расходу, подаваемому насосной станцией 1 перекачки указанного участка. Расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки 1-го участка канала, определяется соотношением

flWSuHciW- aijM.(3)

где QIJ - производительность j-ro насосного агрегата насосной станции 1 перекачки 1-го участка;

г - количество одновременно работающих насосных агрегатов.

На выходе блока 3 сравнения 1-го участка канала имеется сигнал рассогласования Јi(t), определяющий разницу между расходом, подаваемым насосной станцией 1 перекачки, и насосными станциями 10i, 102..... 10m подкачки рассматриваемого участка канала. То есть:

в (t)-p M-0.(t).(4)

Если расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки, и расход, отбираемый насосными станциями 10i. 102,.... 10m 1-го участка, одинаковы, то есть fi (t) (t), то сигнал рассогласования Јi(t) равен нулю и при этом блок 9 управления рассматриваемого участка не изменяет количество включенных насосных агрегатов 13i, 132 13П

насосной станций 1 перекачки 1-го участка. При изменении расхода насосных станций 10i, 10210m подкачки любого участка

канала, например второго участка, на величину q2(t). с выхода блока 3 сравнения этого участка снимается сигнал ошибки (рассогласования) Јг(0, пропорциональный разности между подаваемым и отбираемым на участке расходом. Сигнал Ј2(t) поступает на первый вход первого сумматора 4 этого участка, где суммируется с сигналом ошибки всех вышерасположенных участков канала. При этом на выходе второго сумматора 4 имееется сигнал, определяемый соотношением

j32ft)--zЈ;(t)-z:yvft)-0/(t). &

т-2

1-2

Выходной сигнал /%(t) одновременно поступает на вход второго порогового блока 8 второго участка канала и на второй вход первого сумматора 4 нижерасположенного

участка канала (первого участка). Если сигнал /fc(t) н& выходе первого сумматора 4 имеет положительный знак, то что означает, что расход, подаваемый насосными станциями 1 перекачки больше суммарного расхода. отбираемого насосными станциями 10i,

1Са Ют подкачки, то есть i(t)O2(t), и

наоборот, если сигнал /fc(t) имеет отрицательный знак, то расход, отбираемый насосными станциями Ют, 10210m подкачки.

больше расхода, подаваемого насосными станциями 1 перекачки, то есть yi(t)O2(t).

Суммарный сигнал E2(t) одновременно поступает на вход пороговых элементов 15i. 152 второго порогового блока 8. Если сигнал

/%(t) имеет отрицатепьный знак и его значение превышает пороговое знач ение, равное 70% расхода дополнительных насосных агрегатов 13J насосной станции 1 перекачки, то есть, если расход забираемый насосными

станциями 10i. 10210m подкачки больше

расхода, подаваемого насосной станцией 1 перекачки на величину 70% расхода дополнительных насосных агрегатов 13h, то срабатывает пороговый элемент 15i и через

элемент ИЛИ 18i блока 9 управления включается определить 16 очередности включения. При этом влкючается в работу первое реле 19 времени. Реле 19 времени с задержкой, необходимой для подтверждения заданного значения разбаланса, при котором необходимо включение дололнительных.на- сосных агрегатов, выдает команду на первый формирователь 20 импульсов. Формирователь 20 импульсов формирует

один прямоугольный импульс, который поступает на вход первого распределителя 21 импульсов.

Распределитель 21 импульсов распределяет подаваемые на его вход импульсы по всем его выходам. При этом обеспечивается поочередное возникновение импульсов на его выходах.

Так как первый насосный агрегат 13i насосной станции 1 перекачки включен, выходной импульс формирователя 20 импульсов поступает на вход С второго триггера распределителя 21 импульсов. При этом на втором выходе 02 распределителя 21 появится импульс, который поступает на вход блок л 22 включения через ключ 232, что обеспечивает срабатывание реле 242, замыкание его контакта и включение насосного агрегата 132. Это обеспечивает ступенчатое изменение на величину расхода агрегата 132 расход, подаваемый на второй участок канала.

Если после включения дополнительного насосного агрегата 132 выходной суммарный сигнал ftz(.) первого сумматора не изменил его знак и превышает пороговое значение порогового элемента 15i, то процесс повторяется и при этом включается дополнительный насосный агрегат 13з и т.д. Дополнительные агрегаты насосной станции 1 перекачки второго участка канала будут включены, пока не заполнятся резервные объемы этого участка и всех вышерасположенных участков.

Если сигнал /%(т.) имеет положительный знак и его значение превышает пороговое значение, рааное 70% расхода дополнительных насосных а: регатов 13, то есть, если расход, подаваемый насосной станцией 1 перекачки больше расхода, забираемого насосными станциями 10i. 102Ют подкачки, то срабатывает второй пороговый элемент 152 второго порогового блока 8 и при этом через элемент ИЛИ 182 блока 9 управления включается определитель 17 очередности выключения. Второе реле 25 времени с задержкой, необходимой для подтверждения заданного значения разбаланса, выдает команду на второй формирователь 26 импульсов. Второй формирователь 26 импульсов формирует один прямоугольный импульс, который поступает на вход второго распределителя 27 импульсов. Прямоугольный импульс формирователя 26 имп; ..ьсов поступает на вход С первого триггера распределителя 27 импульсов. При этом на первом выходе распределителя 27 появится импульс, который поступает на вход блока выключения 28 через ключ 291 и обеспечит

срабатывание реле 30i. размыкание его контакта и отключение насосного агрегата 13i. При этом ступенчато изменяется на величину расхода агрегата 13i расход, подава- 5 емый на второй участок канала. Если после выключения дополнительного насосного агрегата 131 выходной суммарный сигнал первого сумматора 4 не изменил знак и превышает пороговое значение порогового

0 элемента 152, то процесс повторяется и при этом выключается дополнительный насосный агрегат 132 и т.д.

Настройка пороговых элементов 15i, 152 второго порогового блока 8 обеспечивз5 ется, исходя из требований уменьшения числа срабатывания насосных агрегатов 13 за счет максимального использования резервных объемов в канале. Это увеличивает надежность функционирования насосных

0 станций 1 перекачки и существенно сокращает расход электроэнергии.

Если в результате включения или отключения дополнительных насосных агрегатов 13J насосной станции 1 перекачки уровень

5 воды в конце и/или начале участка канала достигает максимально или минимально допустимых значений, то срабатывает первый пороговый блок 7. Пороговый элемент 14т первого порогового блока 7 срабатывает,

0 если уровень воды в начале и/или в конце участка канала достигает минимально допустимого значения. При этом на его выходе появится сигнал, который через элемент ИЛИ 18 блока 9 управления включает опре5 делитель 16 очередности включения и, соответственно, включаются в работу дополнительные насосные агрегаты 13j насосной станции 1 перекачки. Это не допускает опорожнения участка канала.

0 Пороговый элемент 142 порогового блока 7 срабатывает, если уровень воды ь начале и/или в конце участка канала достигает максимально допустимого значения. При этом на его выходе появится сигнал, который че5 рез элемент ИЛИ 18z блока 9 управления включает определитель 17 очередности выключения и, соответственно, выключаются дополнительные насосные агрегаты 13J насосной станции 1 перекачки,что не допуска0 ет непроизводительные технологические сбросы оросительной воды и излишние расходы электроэнергии.

Пороговые элементы содержат операционные усилители 311. 312. элемент ИЛИ

5 32.

Суммарный сигнал /% в первом сумматоре 4 первого участка канала суммируется с сигналом рассогласования ci(t) этого участка канала. Таким образом, на выходе первого сумматора 4 первого участка канала

имеется сигнал /3i(i), пропорциональный суммарному рассогласованию по всему каналу. При этом блок 9 управления первого участка канала формирует сигнал управления с учетом суммарного сигнала рассогласования (ошибки) всех вышерзсположенных участков канала. Это приводит к резкому уменьшению числа срабатываний насосных агрегатов и увеличению надежности функционирования насосных станций 1 перекачки.

Работа системы на всех участках канала

происходит аналогично.

Таким образом, система позволяет управлять водораспределечием в открытых каналах, подача воды в которые осуществляется каскадом насосных станций 1 перекачки и отбирается насосными станциями Id, 102 Ют подкачки. Повышение надежности работы насосных станций перекачки достигается за счет того, что насосные агрегаты насосной станции- каждого участка канала работают, пока не заполнятся резервные объемы данного и всех вышерасположенных участков канала. Это приводит к резкому уменьшению числа срабатываний насосных агрегатов, что позволяет создавать безаварийные условия эксплуатации канала, сократить эксплуатационные потери воды на сброс и получить требуемую для орошения точность водопо- дачи.

Форму л а изобретен и я Система регулирования расходов и уровней воды в канале, содержащая в каждом участке канала первый и второй датчики

5 уровня, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам первого порогового блока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления.

10 подключенного третьим и четвертым входами соответственно к перэому и второму выходам втсфого порогового блока, а выходом - к входу управления насосной станции перекачки с установленным на выходном тру15 бопроводе расходомером, подключенным выходом к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, подключенного выходом к входу второго порогового блока, а

20 вторым входом - к выходу первого сумматора вышерасположенного участка, отличающаяся тем; что. с целью расширения области применения и повышения надежности функционирования системы путем

25 уменьшения числа срабатываний насосных агрегатов за счет максимального использования резервных объемов в каждом участке канала, введены второй сумматор, группа расходомеров и группа насосных станций

30 подкачки с установленными на соответствующих выходных трубопроводах расходомерами, выходы которых соединены с соответствующими входами второго сумматора.подключенного выходом к второму вхо- 35 ду блока сравнения.

М

t

Фиг.З