SU1647265A1 - Устройство дл дистанционного измерени и автоматического регулировани расхода воды через гидросооружение - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к расходомет- рии, а именно к устройствам дл  дистанционного измерени  и автоматического регулировани  расхода и стока воды через гидросооружение на открытых оросительных каналах, и позвол ет повысить точность измерени  и регулировани  расхода. Датчик 4 скорости потока установлен в канале перпендикул рно плоскости водного потока в точке пересечени  нижней кромки затвора

Description

Изобретение относитс  к расходомет- рии, а именно к устройствам дл  дистанционного измерени  и автоматического регулировани  расхода и стока воды через гидросооружение на открытых ороситель- ных каналах.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  и регулировани  расхода.

На чертеже изображены устройство дл  дистанционного измерени  и автоматиче- ского регулировани  расхода воды через гидросооружение, продольный разрез, и эпюра скоростей потока.

Устройство содержит установленный в канале 1 затвор 2 гидросооружени . На по- лке 3 нижней кромки затвора 2 установлен датчик 4 скорости потока, смонтированный в защищающем его от воды кожухе 5. Датчик 4 сообщен со сжатым сечением водного потока под затвором через отверстие 6 в потолке 3, расположенное на пересечении нижней кромки затвора 2 с изотахой 7 средней скорости потока. Соединение датчика 4 с полкой нижней кромки затвора 2 выполнено через легко разъемное уплотнительное соединение 8 (например, коническое), обеспечивающее его герметичность, а также свободный монтаж и демонтаж датчика 4 скорости с кожухом 5 при их вертикальном перемещении. Датчик 4 скорости потока со- держит гофрированную мембрану 9; нижн   полость которой сообщена через отверстие 6 с потоком. Над гофрированной мембраной 9 размещен тензопреобразовз- тель, состо щий из мембраны 10 и установ- ленных на ней тензорезисторов 11. Внутренн   полость 12 тензопреобразова- тел  и верхн   полость мембраны 9 заполнены кремнийорганической жидкостью (силиконовым маслом). Выход тензорези- сторов 11 (выход датчика 4 скорости потока) подключен к преобразователю 13 сигнала датчика 4 скорости потока в пропорциональный токовый сигнал по зависимости

I Ki Рз. где I - сила тока;

Kl - коэффициент пропорциональности;

Рз - давление в отверстии 6.

Выход преобразовател  13 подключен к входу блока 14 извлечени  квадратного корн , преобразующего сигнал датчика 4 скорости по зависимости

Vs К VP-T,

где К - посто нный дл  данного сооружени  коэффициент;

Vs - средн   скорость потока под затвором .

Выход блока 14 извлечени  корн  квадратного подключен к первому входу блока 15 умножени , К второму входу блока 15 умножени  подключен датчик 16 положени  затвора 2. Блок 15 умножени  преобразует сигнал Vs (с одного входа) и сигнал а (с другого входа) в величину массового расхода воды Q по зависимости

Q b а Vs,

где а - величина открыти  затвора - сигнал с датчика 16 положени  затвора;

b - ширина затвора - посто нна  величина дл  данного сооружени .

К выходу блока 15 умножени  подключен блок 17 демпфировани  с передаточной функцией

л/ , - Кдм1

WAM1 TAM1P+1 где КДм1 - коэффициент усилени  демпфера;

ТДм1 - посто нна  времени демпфера;

Р - оператор дифференцировани .

На выходе 18 блока 17 демпфировани  образуетс  демпфированное значение массового расхода Q. К этому же выходу блока 17 демпфировани  подключен интегратор 19, преобразующий сигнал расхода Q по зависимости W Q t. Сигнал на выходе 20 интегратора 19 определ ет объемный сток воды W за врем  t при расходе воды Q. Выход блока 15 умножени  подключен к автоматическому регул тору 21 расхода (АРР), к одному из входов блока 22 определени  рассогласовани . К другому входу блока 22 определени  рассогласовани  подключен задатчик 23 уставки. Выход блока 22 определени  рассогласовани  через демпфирующий блок 24 с передаточной функцией

ш г. - Кдм2 .

™дм2-Тд р-+Т

подключен к одному из входов сумматора 25, выход которого подключен к входу блока 26 нелинейности типа зона нечувствительности .

Между выходом блока 26 нелинейности и вторым входом сумматора 25 включен генератор 27 пилообразного напр жени . Формирователь 28 паузы включен между выходом блока 26 нелинейности и-его входом . Выход блока 26 нелинейности подключен через электропривод 29 к регулирующему расход затвору 2. Вход за- датчика 23 уставки подключен к блоку 30 телеуправлени  уставкой. Выходы 18 и 20 соответственно блока 17 демпфировани  и интегратора 19 подключены к блокуЗ телеизмерени  расхода. Блок 30 телеуправлени  уставкой и блок 31 телеизмерени  через блок 32 выбора объекта и через линию 33 св зи соединены с пультом 34 управлени .

Устройство работает следующим образом .

Расход воды Q через гидросооружение определ етс  зависимостью

Q Уз а) Уз а b , где Уз - скорость потока воды под затвором; - площадь водопропускного отверсти  под затвором;

а - высота открыти  затвора 2, измер ема  датчиком 16 положени  затвора;

b - ширина затвора 2 - посто нна  величина дл  конкретного гидросооружени .

Следовательно, дл  измерени  расхода необходимо измерить V3 и а. Скорость водного потока V3 под затвором 2 определ етс  зависимостью

V3 KvVp7,

где РЗ - давление потока в суженном сечении под затвором 2;

Kv - коэффициент, посто нный дл  данного сооружени .

Давление Рз под затвором 2 измер етс  датчиком 4 скорости потока. Измер емое давление воздействует на гофрированную мембрану 9 и через кремнийорганическую жидкость, заполн ющую внутреннюю полость 12 - на мембрану 10 тензопреобразо- вател , вызыва  ее прогиб и пропорциональное изменение сопротивлени  тензорезисторов 11. Электрический сигнал от тензорезисторов 11, пропорциональный средней скорости потока Уз. поступает к преобразователю 13 сигнала датчика скорости, и на его выходе образуетс  токовый сигнал I, пропорциональный среднему

давлению водногс потокз Рз под затвором 2 по зависимости

I Ki P3t

где Ki - коэффициент пропорциональности. 5С выхода преобрззоватет  13 сигнал

поступает на вход блока 14 извлечени  корн , который преобразует сигнал Рз в величину средней скорости V3 по зависимости Va - К VPs . С выхода блока Ч извлечени 

0 корн  сигнал V3 поступает на один из входов блока 15 умножени . На другой вход блока 15 умножени  поступает сигнал с датчика 16 положени  затвора 2, пропорциональный величине а открыти  затвора 2. В блоке 15

5 умножени  сигналы средней скорости потока Уз и величины а открыти  затвора 2 перемножаютс  и на выходе блока 1G умножени  образуетс  сигнал величины массового расхода Q через гидросооружение по зависимости

0 0 Уз а -Ь ,

тре b - ширина затвора 2.

Нз выходе блока 15 умножени  сигнал массового расхода Q содержит пульсации, вызванные дзижением водного потока под

5 затвором 2. Первый блок 17 демпфировани  сглаживает пульсации сигнала массового расхода Q и передает на выход 13 сигнал дл  дистанционного измерени  массового расхода воды Q. С зыходз 18 сглаженный

0 сигнал расхода Q во-времени t поступает на интегратор 18, который на гыходе 20 образует сигнал обьемного стока воды W - Q t. С выхода блока 15 умножени  сигнал

5 массового расхода воды Q передаетс  в АРР 21, где в блоке 22 определени  рассогласовани  сравниваетс  с заданным задатчиком 23 значением расхода СЬд. С выхода блока 22 сигнал рассогласовани  расхода воды

0 Q Q - Q3A

сглаживаетс  демпфирующим блоком 24 и поступает на первый вход сумматора 25, а с его выхода - на вход блока 26 нелинейности. Если сигнал рассогласовани  AQ превысит

5 величину зоны нечувствительности ± Е, нз выходе блока 26 нелинейности образуетс  управл ющий сигнал U(t), который через электропривод 29 переместит затвор 2 гидросооружени  нз величину

0 A3 Кр ДО ,

где Да - перемещение затвора 2;

Кр - коэффициент пропорциональности АРР21.

Одновременно с этим управл ющий

5 сигнал блока 25 включает генератор 27 пм- лообрэзногог напр жени , который начинает вырабатывать линейно возрастающее напр жение обратной св зи U0c(t - to) no зависимости

Uoc(t-t0)V

Np

и подает его на второй вход сумматора 25, где to - врем  начала импульса управлени , t - текущее врем , (t - to) Ти - длительность импульса управлени .

Когда сигнал Uoc генератора 27 на втором входе сумматора 25 сравн етс  с рассогласованием Q на первом входе сумматора 25, блок 26 нелинейности выключитс  и действие управл ющего сигнала Ти закончитс , В момент окончани  управл ющего сигнала Ти включитс  в работу формирователь 28 паузы, который своим выходом приведет к нулю выходной сигнал генератора 27 и на врем  паузы Тп зашунтирует вход блока 26 нелинейности. Во врем  действи  паузы Тп протекает переходной процесс в верхнем и нижнем бьефах канала 1, начавшийс  в результате перемещени  затвора 2 от действи  импульса управлени  Ти. По окончании паузы Тп действие формировател  28 паузы прекратитс  и, если рассогласование ДО между заданным Озд и фактическим расходом Q еще имеетс , АРР 21 повторит цикл регулировани , итак дотех пор, пока расход О не станет равным заданному задатчиком 23 значению 03д

Уставка задатчика 23 расхода в зависимости от потреблени  воды на орошение дистанционно управл етс  диспетчером при помощи пульта 34 управлени  через линию 33 св зи, блок 32 выбора обьекта и блок 30 телеуправлени  уставкой.

Изобретение обеспечивает снижение погрешности измерени  до 1,5%. Обеспечение автоматического регулировани  расхода позвол ет снизить нестабильность расхода через затвор гидросооружени  до 3%.

Claims (2)

1. Устройство дл  дистанционного измерени  и автоматического регулировани 

расхода воды через гидросооружение, содержащее затвор с электроприводом и датчиком положени  затвора, датчик скорости потока и автоматический регул тор расхода , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и регулировани  расхода, в него введены последовательно соединенные преобразователь сигнала датчика скорости потока, блок извлечени  квадратного корн , блок умножени , блок демпфировани , интегратор, блок телеизмерени , блок выбора обьекта и пульт управлени , блок телеуправлени  уставкой, включенный между вторым выходом блока

выбора объекта и первым входом автоматического регул тора расхода, второй вход которого подключен к выходу блока умножени , а выход соединен с электроприводом затвора, вход интегратора соединен

с вторым входом блока телеизмерени  расхода , датчик положени  затвора соединен с вторым входом блока умножени , причем датчик скорости потока установлен в плоскости нижней кромки затвора.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что автоматический регул тор расхода содержит последовательно соединенные задатчик уставки, входом соединенный с первым входом автоматического регул тора расхода, блок определени  рассогласовани , демпфирующий блок, сумматор, блок нелинейности и генератор пилообразного напр жени , формирователь паузы, подключенный первым выходом и входом соответственно к входу и выходу блока нелинейности, а вторым выходом объединен с выходом генератора пилообразного напр жени  и подключен к второму входу сумматора, второй вход блока определени 

рассогласовани  соединен с вторым входом автоматического регул тора расхода, выходом которого  вл етс  выход блока нелинейности .