автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Технологические основы и технические средства автоматизации и телемеханизации объектов гидромелиоративных систем

пгомззодст&гшюе оьг* дине hue но и'зискАншш. .. . isccntUKW.MUWH»cTpoivvt.4bciöy кодохсинчсиялтих

' '.'!. g н 1шшо?атиш1ых оьькктоа а их»* и ja гуигжом í-. ..........„совннтЕгаол-

г 1

i А На «ршми рукшшсм

ЗЛ11 ЛЕОНИД ИОСНФОШЩ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТШШЧКСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ ИТО1ШКХЛШЮАШШ ОБЪЕКТОВ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТКМ

Сифци&лыюстъ 05.13.07 - ГЧццкггехничесяое» Н МвЛ»»Ор«ТН1ШСМ) строительство

ДИССЕРТАЦИЯ

в форме научного доклада на соискание ученой степями Kûtiôudtira технически* tuty«

Woe*»* ms

Работа выполнена п Союьволпроек те

Шумный руководителе доктор технических наук,

профессор К» П. ВитневскиЯ

Официальные оппоненты: Локтор физико-математических

наук, профессор О. К. Косясо

Кандидат технических наук,

доиснт * В. И, Урдин

ВедушАЯ организация МИЛО "ЙНГБРВОДАВТОМАТИКА"

Защита состоится „ * 0 У_1953 г. в 11 часов на

заседании спеииьлизированного Совета Д 099.DS.01 по за щите диссертаций на соискание учоиой степени кандидата технических наук при производственном объединении „Совинтервод" по адресу: 129544, Москва, ул. Енисейская, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПО „Совинтервод"

Автореферат разослан„ п 1993 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Обкая характеристика работы.......................................2

Основное содервание...............................................?

1.Автоматизация перекачнаапчих насосных станций и

. перегоравивайчих сооруяений на мелиоративных каналах..........7

Определение рассогласования в системе "канал-ПНС"...........8

Алгоритмическая структура системы автоматического управлениа. ПНС.............................................14

2.Технологическое обоснование выбора технических

средств измерения а мелиоративных каналах.....-...............21

Выбор класса точности уровнемера при косвенно»

способе измерения расхода води в канале....................26

Оценка влияния погреакостей строительных параметров фиксированного русла на точность косвенного изиере-ниа расхода воды.................................2?

3.Автоматизация насосных станций подкачки, работавши?

на эакрытув ороентельнув сеть............................,.,..28

4.Твлеаахалнэацня гидромелиоративных систем....................3?-

Расчет неоднородной нераэветвленной линии с произвольно распределенной нагрузкой...............;.....39

Расчет неоднородной разветвленной линии с произвольно распределенной нагрузкой.....................41

Рациональная расстановка «ифров КП.........................44

5.Концепция саморегулируочейся системы водораспределения.......48

Выьодм.....................................•.....................51

Список опубликованных рлЛот по гена,.........................,,,,.52

- г -

О Б 8 А Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ,

АКТУАЛЬНОСТЬ. Два десятилетия широкого внедрения технических средств автоматизации и телемеханизации на гидромелиоративных системах ./ со всей очевидностью показали необходимость решения проблемы их более эффективного испрльзозания как инструмента достижения системной цели - качественного обслуяиэания потребителей с минимальными издерянами.

Управление работой гидромелиоративной система (ГМС) в значительной степени сводится к управлению со'дерващимися в ее составе регулирующими гидротехническими сооруяениями, в частности, насосными станциями и перегораяиващики сооруяениями. Специфика этих сооруяений (особенно насосных станций) как объектов управления состоит в той, что, будучи довольно словники, энергонасыщенными локальными объектами, они в то яе время являются элементами транспортной системы, функционируете?. по своим законам. Поэтому управление ими следует осуществлять, базируясь на законах дзивения воды на сме«ных участках систем, т.к. только при таком подходе мовет бить достигнуто соответствие меяду водоподачей и водопотреблением, обеспечивающее минимум потерь воды в виде сбросов и минимальные удельные энергозатраты на водоподачу.

При автоматизации управления насосными станциями подкачки (НСП), работающими на закрытую оросительную сеть,в числе других, значительный интерес представляет вопросы минимизации их удельного энергопотребления и повышения эксплуатационной надевности закрытой оросительной системы, решение которых позволяет заметно снизить эксплуатационные из-дернки.

При разработке проектов телемеханизации ГМС занимает значительное место и требует специфических усилий решение вопросов, связанных с расчетом прохондения телемеханических сигналов по линиям связи. Начи- . нал с 70-ых годов, одним из основных устройств телемеханики, применяю-цихся в отрасли, является ТМ-201. Это устройство работает по физическим каналам и использует комбинационно-частотный способ избирания с двухчастотныы последовательным кодом. Автоматизация расчетов проховде-ния сигналов по линиям связи на базе использования ЗВН позволила резко сократить трудозатраты на проектирование и повысить эффективность использования аппаратуры телемеханики. Эта ае методика в несколько измененном виде оказалась применима и для расчета прохоадения сигналов б системах телемеханики, построенных с применением более современной аппаратуры.

При построении системы управления регулирующими гидротехническими сооруяениями больвое значение имеет вопрос о выборе класса точности средств измерения. Обоснованность этого выбора мояет существенно влиять на экономические показатели системы. В силу этого методика

технологического обоснования выбора класса точности средств измерения, с одной стороны, позволяет найти наиболее адекватное ревение поставленной задачи,а с другой - является элементом системного подхода в рамках ревения проблемы управления в целом.

Опыт разработки и внедрения методов и средств автоматического управления различными сооружениями ГМС говорит о том, что системная цель управления может быть эффективно достигнута лишь в той случае, если вся система с протекающими в ней процессами будет рассматриваться, как единый технологический обгект управления. Поэтому разработка концепции ГМС как единого саморегулирующегося технологического объекта представляется актуальной и перспективной.

Вопросам технологического обоснования автоматизации ГКС и их отдельных элементов посвящены работы ряда авторов, среди которых А.И.Авдеев, Я.В.Бочкарев, К.Л.Валентини, К.П.Вишневский, М.З.Ганкин, А.И.Карковский. Н.А.Эакусилов, С.В.Кибальников. Б.Г.Коваленко, П.И.Коваленко, Е.Г.Круиель.В.И.Куротченко. З.З.ЙакооскиЯ.М.И.Марголин, О.Я.Махрин, Л.Ф.Моанин.А.Н.Рожков, В.Й.Рохков. В .Ф.Талказа, Б.ИЧзлий, А.В.Вевченко и другие. Из зарубежных авторов - Д.Бедворс, Б.Болман, Д.Зимбелман, Х.Коррига, Д.Салимбени, С.Сана, Д.Фокс, Р.Хилл и другие.

Вопросам телемеханизации гидромелиоративных систем посвящена работы Г. А. Нурина, В. А. Ильина, Д. Д. Козлова, В.И. Куротченко, Г,С, Михельсона, А.И. Пяеничникова, В.Н. Сукктельного, В,И. Уса, Б.И. Халтурина. М.А. Цоя, Л.Н.Яроие-цкого и других.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ. Цельв работы явилось создание технологических основ, а так«е разработка и внедрение методов и средств автоматизации н телемеханизации регулкруввих гидротехнических сооруяений ГНС. Для достижения этой цели разработаны:

- математическая модель динамической системы "канал-перекачиваю-*ая насосная станция" и аппарат ее исследования;

- алгоритмическая структуры и алгоритмы функционирования системы автоматического управления перекачивавцей насосной станцией (ПНС);

- автоматические регуляторы для перекачивавши:: насосных станций и перегираживаюмих сооружений на каналах;

- алгоритмы управления подкачивавшими насосными станциями, работавшими на закрытую оросительную сеть, обеспечивающие энерго- и водос-бережение, а также повышенную эксплуатационную надежность 'закрытой оросительной сети;

- методика технологического обоснования выбора класса точности средств измерения при построении систем автоматического управления регулирующими гидротехническими сооружниями;

- методика расчета прохомдения телемеханических сигналов по физическим каналам связи ГНС;

- концепция и методы создания саморегулирующихся оросительных систем.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Методические основ« работы составляют на-тематическое моделирование неустановнввегося дви»ения вода на участке канала ороелтельной системы, теория электрических цепей, теория измерений.

Проверка теоретических результатов проводилась путей математического и физического моделирования, а такяе путем проведения экспериментов в натурных условиях.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработан«

- математическая модель динамической системы "канал-ПНС";

- способ определения рассогласования меяду расходом воды в канале и подачей ПНС по измерению уровня воды в зоне гидравлического влияния насосной станции (в зоне подпора), где отстсутствует однозначная зависимость мевду уровнем и расходом воды, и алгоритм, реализующий этот способ:

- методика определения допустимой погреяности.измерительных приборов при косвенных способах измерения в мелиоративных каналах;

- способ автоматического управления НСП, обеспечиваввий минимальные удельные энергозатраты на водоподачу (заочен авторским свидельст-вом);

- способ автоматического управления процессом заполнения трубопроводной сети закрытой оросительной системы, обеспечивающий ее повн-' иеннув эксплуатационную надекность (гавицен авторским свидетельством);

- методика расчета эпюр напрякений рабочих частот и рациональной расстановки пифров контролируемых пунктов для устройств телемеханики, использующих двухчастный последовательный код;

_ концепция саморегулирующейся оросительной системы и методика ее создания.

ПРА! ТИЧЕСШ«ЗНАЧИМОСТЬ.Разработанный метод определения рассогласования в системе •'канал-ПНС" позволяет определять разницу ыеяду расходом воды в канале и подачей насосной станции'с помощью показаний датчика' уровня воды, установленного в зоне гидравлического влияния насосной станции, где отсутствует однозначная связь меяду расходом и уровнем воды. Это позволяет строить экономичные и эффективные системы ' управления ПНС. ,

Разработанная методика технологического обоснования выбора класса точности средств измерения при' построении систем автоматического управления регулирующими гидротехническими сооруяениями позволяет опреде-

лить допустниув погревность средств измерения^ при осуществления косвенных измерений в каналах ГНС.

Предложенные способы управлгния НС!1, работавкими на закрыту» ороснтельнуп сеть,позволяет снизить удельное энергопотребление водопо-дачи и повысить эксплуатационнув надеяность закрытой оросительной сети.

йвтодика расчета прохождения частотных сигналов по линия« телемеханики позволяет автоматизировать трудоемкие расчеты зпвр напряжений рабочих частот в физических каналах связи, а для устройств телеиехани-' ки. используваих двухчастный последовательный код, - реиать задачу рационального распределения яифров контролируемых пунктов, подсоединенных к линии связи.

ЗЙЩЛЕШ ПОЛОЖЕНИЯ.

1. Возмояность определения рассогласования в система "канал-ПНС" на основе анализа информации, получаемой от датчика уровня води, установленного в зоне гидравлического влияния насосной станции; алгоритм определения рассогласования в системе "канал-ПНС": алгоритмическая структура системы автоматического управления ПНСГ

2. Иетодкка технологического обоснования выбора технических средств намеренна в мелиоративных каналах,

3. Способы автоматического управления НСП, работавшей на гакрытув оросительнуо сеть, обеспечиваадне енняемио удельных энергозатрат на . водолояачу н повиаеиив эксплуатационной иадеянасти системы.

•1. Методика расчета прохоадения сигналов по телемеханическим линия» связи для устройств, использувзих кокбинлционно-частотный метод нзбиранкя с двухчасготнык последовательным кодом.

5. Концепция создания саморогулируиаейся система водораспределе-

ннз,

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЬВиДОБ.

1. Достоверность вывода о оозисаности определения рассогласования в системе "канал-ПНС" на основе информации, полученной от датчика «ровня воли, установленного в зоне гидравлического влияния . насосной станции, подтверздена согласие« даннях математического моделирования и розульгатов опытной эксплуатации автоматического регулятора подачи насосной станции Дкейран-Богаи на Саиур-Апверонском канале.

Разработанная алгоритмическая структура системы автоматического управления была опробована в лабораторных условиях на базе ЗЗМ "Саратов".

I. Достоверность методики технологического обоснования выбора технических средств измерения в мелиоративных каналах подтверждена практикой эксплуатации технических средств но реальных объектах.

3. Достоверность методики расчета прохождения сигналов по телемеханическим линиям связи подтверждена путем сопоставления расчетных результатов с результатами, полученными на физической модели, а также при эксплуатации систем телемеханики Донского магистрального канала.

РЕАЛИЗАЦИЯ. Разработанный сгособ определения рассогласования мея-ду расходом воды в канале и подачей ПНС внедрен в прахтику проектирования в виде разработанной под руководством автора Методики расчета параметров автоматических регуляторов производительности перекачивающих насосных станций . С участи авто'ра разработан и изготовлен ряд автоматических регуляторов длз крупных ПНС (н.с. Джейран-Ботан на Са-мур-Апверснском канале в Азербайджане, н.с. в Куйбы»£вской и Саратовской областях), разработаны и в течение ряда лет выпускались Псковским -опытно-экспериментальным механическим заводом-автоматические регуляторы для перегораживавших сооружений на каналах АРУ-13 и АРУ-21.

Разработанное с участием автора устройство телемеханики ТИ-201 в течение 15 лег серийно выпускалось Нальчикским заводом телемеханической аппаратуры и в настоящее время является одним из основных в отрасли.

Б рамках экспериментального проекта "Подкачивающие насосные станции с регулируемым приводом насосов с электродвигателями мощность» 250кВт/0.4кВ для работы на закрытую оросительную сеть", выполненного Союзводпроектом, реализовано управление НСП, обеспечивавшее энергосберегающую технологию.

Концепция саморегулирующейся оросительной системы реализована в пособии к СНиП 2.06.03-85 "Автоматизация водоподачи и водоот-ведения на мелиоративных системах".

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты разработок докладывались автором на научно-технических конференциях, семинарах л совещаниях по автоматизации гидромелиоративных систем,проводиввихся Кинводхозами СССР и союзных республик, в Сим®ерополе( 1987),Киеве( 1988), СаратовеС1986), Кидайняе (1985), ФрунзеС1971-1987), на встречах с болгарскими специалистами в Москве и СофииС1986,1987), на заседаниях научно-технических советов Нинводхоза СС'СР и Союзводпрое.ктаС 1976-1991). & 1973г.за разработку системы телеизмерений автор был удостоен сере^ишой медали ВДНХ.

ПУБЛИКАЦИИ. Оновные результаты разработок изложены в 16- печатных публикациях, в том числе одйа за рубесом (С1А), и два авторских свидетельства.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ,

Представленные работы тематически могут быть объединены в четыре блока.

В первый блок ьходят работы С 3,4,5.6,7,16]. посвязенные вопросам автоматизации ПНС и перегораживавших сооружений на мелиоративных каналах.

8о второй блок входят работы С 9,10,11.3, посвященные разработке, методики технологического обоснования класса точности технических средств при косвенных способах измерения расхода воды в каналах оросительных систем,а также оценки влияния погрешностей строительных параметров Фиксированного русла на точность косвенного измерения расхода воды,

В третий блок входят работы (13,14,15),связанные с автоматизацией НСП, работавших на закрытуп оросительнув сеть.

3 четвертый блок входят работы 11,2..81, посвяшенные вопросам телемеханизации ГНС.

Работа [121 носит обобшавший характер. В работе изложена концепция саморегулирувшейса системы водораспределения.

1. "АВТОМАТИЗАЦИЯ ПЕРЕШИВАВШ НАСОСНЫХ СТАНЦИИ И ПЕРЕГОРАЖИВАЮЩИХ С00°31ЕНИИ НА МЕЛИОРАТИВНЫХ КАНАЛАХ

Одним кз наиболее сложных, ответственных и знергонасышенных локальных объектов управления на каналах ГМС являвтся перекачивавшие насосные станции. Зтн станции представляпг собой довольно сложные комплексы гидромеханического и электротехнического оборудования, оптимизация работм которых способна дать значительный аффект, и яэляптся важными элементами, определявшими качество работы ГМС в целом.

Основная функция системы автоматического управления ПНС мошет бмть сформулирована так: формирование и выдача решений по оптимальному в каждой конкретной ситуации способу компенсации рассогласований, возникавших в системе "канал-ПНС". Очевидно, что выполнение этой Функции связано с режекием двух задач - определением рассогласований, возникавших в системе "канал-ПНС", и поиском наилучшего способа компенсации этих рассогласований имевшимися средствами. Первая задача ' является гидродинамической и режается путем исследования математической модели бьефа, сопряженного с ПНС. Ревение второй задачи связано с учетом технических характеристик и состояния оборудования насосной станции и допустимых режимов работы канала.

Определение рассогласования в системе "канал - I! Н С "

В качестве системы "канал-ПНС" исследуется перекачивавшая насисная станция с подводяиим каналом, в начале которого имеется пере-гораайвавкее сооруяение.

При плановом' водораспределении основная функция. ПНС в такой системе - подъем всей поступавшей по каналу воды. Нровень воды в канале мояет изменяться в каких-то пределах. Если на систеиу не налоаено дополнительных ограничений, напрмер, требование стабилизации уровня воды в заданной зоне, то нкйний предельный уровень воды в подводявек канале <Ш) определяется значенном нормальной глубины потока при известной подаче ПНС н согласовании« с ней расходов воды в канале. Верхний предельный уровень в области малых подач ПНС определяется значением незаиляв«ей скорости течения воды, а в области больвих подач -йестополовением аварийного водослива в подводящее канале(рис. 1.1)

Рис. 1.1. Кияний IНПЗ5 и верхний (ВПУ) предельные «ровни водк в контролируемом створе поводящего канала ПНС. Ц - расход воды;

I - ордината свободной поверхности воды.

Выполнение основной функции ПНС обеспечивается системой автонати-ческогс! управления путем подстройки падачи ПНС под изменявшийся расход в<щ1 в канале. •

Изменение подачи ПНС происходит при достивении уровне» воды в контролируемом створе канала одного иэ предельных значений. Контролируемым называет створ канала, связанный с датчиком уровня воды, который является источником измерительной информации системы автоматического управления-ПНС. Так как контролируемый створ обычно располагается

в зоне гидравлического влияния ПНС (в области подпора), то в нем отсутствует однозначная зависимость кеяду ординатой свободной поверхности води 2 и расходом 0. В то же время для компенсации рассогласования, зознкквего в системе "какал-ПНС", вазшо зкать не столько расход воды в канале, сколько значение самого рассогласования ай.

Таким образок, постановка задачи ко*ег бить уточнена: определить рассогласование а(3 между расходом воды в канале и подачей насосной станции, ислрльзуя в качестве источника измерительной информации дат? •чик'уровня воды, установленный в зоне гидравлического влияния ПНС.

Овибки в определении аО приводят к необходимости увеличения части переклвчений насосных агрггатов, что может оказаться не всегда выполнниым в силу сучествуюаих ограничений на частоту и число пусков приводных двигателей насосов, а такхе к нежелательному режиму работы канала (рис. 1.2). Результатом этого являвтся ускоренный износ основного оборудования ПНС, потери воды в виде сбросов при отсутствии специальных мер по ея аккумуляции, а такяе перерасход энергии на перекачку сбросов. '

Рис. !.2. К качеству управления ПНС.

Ь - время; .

1 - ордината свободной поверхности вяди.

Задача режаласъ, исходя из предположения о наличии связи между искомой величиной оО, ординатой свободной поверхности воды в контролируемом створе канала 1 и скоростьв его изменения ~ на> каком-либо интервале.Для определения рассогласования, ¡>0 в системе "канал - ПНС" по известным значениям Ъ и составлена и исследована математическая модель этой динамической системы.

Движение воды в подводяцем канале, в обчем случае, неустановивве-еся, благодаря рассогласованию меяду расходом воды в канале и подачей ПНС. сушествуюшему практически всегда. Полагаем, что рассматриваемое . неустановившееся движение изменяется медленно, т.е. его характеристики не имеют разрывов и что в любой поперечном сечении след поверхности воды горизонтален. Зто позволяет перейти к рассмотрение движения воды в канале в одномерном приближении,

Уравнение неразрывности и динамическое уравнение для медленно изменявшегося движения воды (уравнения Сен-Венана), представленные в дифференциальной форме, имевт вид:

P)äZ+iß,~qf (i.l)

а dt ЭХ

Л1 эх vu - у I лс ^ к* /'

где X - координата поперечного сечения потока,м: Z - ордината свободной поверхности воды,и; t - время,с: '

Q - расход воды,куб.и/с; и)- плоладь поперечного селения потока,кв.и: В - вирина свободной поверхности потока,м; V=£7 - средняя скорость течения,м/с: q - путевой приток, приходящийся на единицу длины

русла, направленный по нормали к оси X,куб.и/с; К - транспоргирувчая способность сечения

С - коаффициент Вези, R - гидравлический радиус): g - ускорение силы тяжести,м/с*.

Введем так«е глубину потока h(x,t)=Z(x,t) - Zo(x), где Zo(x) -ордината дна русла, ^

Предполагаем, 4TocJ(x,h). B(x,h)=^, q(x,h,t). K(x,h). Zo(x) являвтся заданными функциями.

Искомыми функциями являются ордината свободной поверхности воды Z(x,t),' скорость ее изменения и расход Qlx.t),

Уравнения (1.1) и (1.-2) являвтся гиперболическими уравнениями в частных производных. Как показали Б.Д.Рождественский и Н.Н.Яненко (Системы квазилинейных уравнений и их приложение к газовой динамике. $.1968), на ллоскости (x,t) система уравнений (1.1). (1.2) имеет два характеристических направления1.

- и -

с/С - У-С'

гдо с= -скорость распространения малых возмущений,ы/с. Ив

Эти уравнения могут быть приведены к характеристической форме:

-»&«>№-(г»)'

Расчет неустановиввегося течения воды в канале сводится к реагеннв (1.4) с начальными и граничными условиями, а также условиями сопряжения в иестах сосредоточенного притока, резкого изменения поперечного сечения или у гидротехнических сооружений.

Начальные условна задаются в виде: %(Х,0)-ЦХ), а (х, С) - г (.г) • (1.6)

Граничные условия задастся одной из следуввих зависимостей:

х-ха), о.--а(о , а=а'12) (1.?)

во входном и выходном стгорах подводящего канала. Ввиду того, что ни ограничиваемся рассмотрением лииь докритических режимов течения ( (VI < с ), в каждом из створов задается только по одному граничному условии.

Как показал Й.Й. йтавин (Расчет неустановивиегося течения воды в разветвленных системах речных русел или каналов.(шститут Гидродинамики СОйН СССР. Сб."динамика спловной среды." вып.22 1975г.) для точек по длине русла, в которых имеются "разрывы в геометрии", сосредоточенный приток и т.п., кроме граничных условий записываются условия сопряжения для двух смежных участков.

Условия сопряжения в-го и (в+1)-го участков можно представить в следующем виде: •

%т (Х", ?) - Хт г! ) (1.8)

а,„(хп[1)--ат,,(х"г)-а/„г1. §£ а.9)

Здесь сосредоточенный приток есть заданная функция от

—■ - приток, обусловленный наличием дополнительной емкости на границе участков: заданная функция от I.

При необходимости учета влияния местных сопротивлений рассматривается условия сопряжения следуюнего вида:

жт (X* г) * ат /а*,!,

• где £ , = £ ((■) - заданная функция от I.

гггих Р '

Уравнения (1.4) ..'. (1.11). корректно описывает задачу неустоно-виввегося течения воды в канале. _

Для решения этой задачи использован метод, основанный на применении неявной разностной схемы, абсолвтно устойчивой при любых отновени-ях вагов разностой сетки и имевшей первый порядок аппроксимации по I и второй по'х, Этот метод, позволяющий назначать пространственные и временные ваги разностной сетки независимо, что особенно существенно при рассмотрении длительно прогекавких процессов в каналах, разработан в институте гидродинамики СО ЕН СССР О.Ф.Васильевым и С.К.Годуновым (Численный метод расчета распространения волн в открытых руслах и приложения его к задаче о паводке. ДАН СССР, том 151, вып.З, 1963 г.), а также Я.А.Йтавиным,

Аппроксимировав соотновення (1.4) ... (1.11) с помоцьв неявной схема, получаем замкнутуя систему алгебраических уравнений относительно неизвестных И"*'(п= £>. ■ • ^)•

Системы такого вида удобно ревать методом прогонки. Ревение проводится в два этапа:

первый этап - прямая прогонка (находятся все коэффициенты в уравнениях);

второй этап - обратная прогонка (находятся все неизвестные систе-. мы).

Таким образок находятся все интересувдие нас неизвестные, а также могут быть построены зависимости Х-ХСО, 0=0. и),

Рассмотренная система уравнений может быть ревена и другими методами, например, с использованием явных разностных схем или методом характерно. лк. Однако первый из этих методов применительно к данной задаче будет обладать ограниченной устойчивостью, а второй предполагает жесткую связь между пространственными и временными вагами.

Полученные имеют дискретный харак-

тер. Для получения соответствующих им непрерывных зависимостей используем алгоритм интерполяции Лагранжа:

(1.10) (1.11)

п

= (1.12) / ¡9

где

р /г)- {х-х,)!х-х,) ■ (г г. -,)(т-х..,) (1 13)

. г' ( (х, -х,)(х- х,)- ■ -х,-.г,. • (х, - <•„;

у,- - ординате 1 - го узла интерполяции;

п - степень полинока Лагрлнжл. Для решения поставленной задачи - определения рассогласования меяду расходом воды в канале и подачей ПНС - наибольяий интерес представляет зависимость В са*ом деле', мы получили эту зависи-

мость, задаввись граничными условиями вида й-£(() во входном и выходном створах канала. Имея семейство кривых^-^/^.построенных для различных граничных условий, у.е. для различных значений параметра йО, а такяе рабочув точку системы на плоскости состояний ( ,X ).мояно определить по их взаимному полояенив величину рассогласования ой.

Подача насосных станций в болыинстве случаев изменяется дискретно. изменением состава вклвченных агрегатов. Следовательно, рассогласование ей в общем случае при помояи семейства кривых определяется с избытком (брать значение ав с недостатком не^иеет смысла). Пример взаимного располоюння семейства кривых рабочей точки системы на плоскости состояний приведен на рис. 1.3.

г * к ' ■ -Ртих.

йО, V гч х 1

Рис 1.3. Семейство кривыхIи рабочая точка системы на плоскости состояний.

Ц.- Л«,-кривые. построенные при помочи многочлена Лагран*а при заданных рассогласованиях, О - рабочая точка системы.

При формировании управлявиего сигнала система автоматического управления должна определять положение рабочей ]очки системы "канал -ПНС" по отношении к кривым семейства на плоскости состоя-

ний,что лредгявляет дополнительные требования к ее техническому . обеспечение. Положение усугубляется еле и тем. что система автоматического управления строится,как правило, на базе технических средств, обладавших ограниченным объемом памяти.

Устранить данное противоречие можно благодаря тому, что при автоматизации конкретной ПНС обычно бывают известны состав основного гидромеханического оборудования, а также характеристики канала. Это позволяет еше на этапе проектирования Ш определить все возможные значе-. ния управляют воздействий и. приняв их за ов, построить соответствующее семейство кривых • используя, для этого необходимые вычислительные моцности. При этой важно отметить, что кривые •определяются такими характеристиками системы "канал - ПНС", которые не изменяются в процессе ее функционирования или изменяются очень редко. Поэтому, рассчитанные однажды, они могут быть введены в систему автоматического управления в качестве исходных данных. Таким образом, от-.падает необходимость цх расчета при формировании капдого управлявшего воздействия.

С учетом сказанного определение рассогласований, возникающих в системе "канал - ПНС", осуществляется с помоцьо алгоритма, блок-схема которого представлена на рис. 1.4.

При передаче управления этому алгоритма в качестве оперативных исходных данных задастся значения ординаты свободной поверхности соды в контролируемом створе I и скорости ее изменения 0-. При поыоши операторов 2.3,4,6.8 определяется положение рабочей точки системы относительно кривых на плоскости состояний. При ломоци операторов 5 и ? определяется значение рассогласования и управление передается алгоритму, формирующему цправлявчее воздействие.

Рис.1,4, Блок-схема алгоритма определения рассогласования в системе "канал - ПНС".

Алгоритмическая структура системы автоматического управленияПНС.

Для создания эффективных алгоритмов функционирования системы автоматического управления ПНС было рассмотрено 3? многоагрегатных перекачивавших и головных насосных станций с цельв их классификации. Основной вывод, сделанный в результате этого рассмотрения состоит в том, что крупные перекачивавшие и головные насосные станции 'отличаются больиим разнообразием технологических схем, основного оборудования, его компановки и технических характеристик. Так из 37 станций 16 осна-*ены насосами, подача которых не регулируется, а 21 - осевыми насосами с поворотными лопастями. Количество насосных агрегатов на станции колеблется эт 4 до 14. Агрегаты могут быть объединены в одну, две или три группы. ка*лая из которых содержит насосы с одинаковой подачей.

Ноцность приводных электродвигателей колеблется от 400 до 12300 кВт; подача насосов - от1 до 40 м /с. Частота появления насосных станций с перечисленными признаками не имеет какой-либо выраженной закономерности, которая могла бы. быть использована для их классификации, В связи с этим было решено классифицировать не насосные- станции по их техническим характеристикам, а Функции, которые должны выполняться системой автоматического управления насосной станцией в процессе ее работы. Таткой подход дал возможность разработать алгоритмически основу, поэво-ляпшую синтезировать разнообразные композиции скоте« автоматического управления многоагрегатньми часосными станциями на базе программируемых средств управления.

Были выделены следуюаие основные функции система автоматического управления ПНС:

. . - обработка сигналов датчиков;

- определение величины рассогласования аб между расходом воды в канале и подачей насосной станции по значениям ординаты свободной поверхности воды в контролируемом створе I и скорости ее изменения ; ■

- определение требуемой величины подачи насосной станции и распределение нагрузки по группам агрегатов;

- обработка группы однотипных агрегатов:

- вклвчение насосного агрегата;

- отключение насосного агрегата.

В зависимости от состава оборудования ПНС, особенностей ее технологической схемы, а также концепции водораспределения, принятой в системе, перечисленные функции могут проявляться в различных реализациях.

Распределение воды в системе может быть нормированным и определяться графиком водоподачи или осуществляться по спросу потребителей. В первой случае источником информации для системы является подводячий канал, во второй - отводяций. В первой случае ПНС зарегулирована по подводящему каналу, во втором - по отводящему.

Если насосная станция оснащена насосами, подача которых не регу- ■ лируется, то все основные насосные агрегаты, как правило, разбиты на две или три группы, каядая из которых содержит насосы с одинаковой подачей. Если насосная станция оснащена насосами с регулируемой подачей, то они обычно составляют одъу группу одинаковых насосов.

При необходимости изменения числа работающих агрегатов в группе их переключения могут осуществляться по циклической или нециклической схемам. Преимуществом циклической схемы традиционно считается обеспечение одинаковой наработки агрегатов и одинакового количества их включений, однако' подобное усреднение происходит при времени работы ПНС,

стремящемся к бесконечности. На на» взгляд, основное достоинство циклической схемы состоит в том, что при ее использовании уменьваетгя вероятность запуска двигателей насосных агрегатов из горячего состояния.

Если в задачу насосной станции не входит стабилизация уровня води, в сопряженном бьефе, то допустимый диапазон изменения уровня воды а контролируемом створе определяется огмегкахн верхнего (ЗПУ) и нижнего (НПУ) предельных уровней,выход за которые связан с наступлением аварийного режима. Если насосная станция должна стабилизировать уровень воды в сопряженном бьефе, то допустимая диапазон изменения уровня воды в контролируемом створе определяется »ириной зоны нечувствительности.

С учетом перечисленных, а такж^ некоторых других особенностей был разработан ряд алгоритмов, обеспечивающих выполнение всех основных функций системы автоматического управления ПНС, базирующейся на использовании программируемых средств управления. Алгоритмы, обеспечивающие выполнение одной и той же функции при разных условиях, объединены в группы под общими буквенными индексами.

Группа с индексом "Ь" содержит два алгоритма, обеспечивающих обработку сигналов датчиков для вариантов со стабилизацией и без стабилизации уровня воды в сопряженном бьефе.

Группа с индексом "В" содержит один алгоритм определения рассогласования о Д. по значениям ординаты свооодиой поверхности воды I и скорости ее изменения;/.

Группа с индексом "И" содержит восемь алгоритмов, обеспечивающих определение требуемой подачи насосной станции и-распределения нагрузки по группам агрегатов в зависимости от количества групп агрегатов на ПНС (2 или^З), работы по подводящему или отводящему каналу, необходимости стабилизации уровня воды в сопряженном со станциий бьефе.

Группа с идексом "К" содержит два алгоритма, обеспечивающих обработку группы агрегатов для вариантов работы по циклической и нециклической схемам переключений агрегатов.

Группы с идексзмн"С" и "Т" содержат по одному алгоритму, которые обеспечивают соответственно пуск и остановку насосного агрегата.

Имеется также группа с индексом "П", содержащая четыре алгоритма. Эти алгоритмы обеспечивают обработку группы одинаковых насосных агрегатов. содержащих осезые насоси с поворотными лопастями, в зависимости от работы по пд&одящеыу или отводящему каналу и необходимости стабилизации уровня воды в сопряженной со станцией бьефе.

Разработанные алгоритмы, благодаря их модульному исполнению, позволяют синтезиривать различные композиции систем автоматического управления ПНС. При синтезе системы управления конкретными ПНС использу-

втся наборы алгоритмов, соответствующие особенностям каждой автоматизируемой станции. При этом одни и те ае алгоритмы-модули могут использоваться при синтезе систем автоматического управления различными ПНС.

Разработанные алгоритмы позволяют синтезировать двадцать вариантов композиций САУ ПНС. Характерно, что эти же алгоритмы позволяет синтезировать и CAD головными насосными станциями (ГНС). 6 саном деле, если водораслределение в ГНС осущечтвляется "по спросу", то насосная станция, будь она перекачивавшей или головной, автоматизируется по от-водявему каналу, и системы управления ПНС и ГНС в этом смысле идентичны. F-сли ве водораспределение в системе нормировано, то требуемая подача ГНС задается графиком водораспределения и алгоритм функционирования САУ ГНС не содержит модулей, обеспечивающих обработку сигналов датчиков и определения рассогласования ,

Таким образом, общее число конфигураций перекачивающих и головных насосных станций, системы автоматического управления которыми иогцт быть синтезированы на основе разработанных алгоритмов-модулей, равно 35. Разработанная система алгоритмических модулей является открытой. Это значит, что. если на практике встретятся случаи, когда этих модулей окажется недостаточно для синтеза САН какой-либо насосной станции, то могут быть разработаны дополнительные модули. Но именно в способности развития и совервенствования на алгоритмическом и программной уровнях и заключено одно из главных преимуществ системы автомагического управления, построенной, на основе использования программируемых технических средств.

Изложенный подход к автоматизации перекачивающих и головных насосных станций был реализован в ряде разработок.выполненных с участием автора в отделе автоматики и электроснабжения Союзводпроекта. В частности, были разработаны автоматический регулятор подачи (АРП) для LHC Джейран-Ботан Самур-Апверонского канала в Азербайджане, АРП для ПНС N2 Куйбывевского обводнительно- ррогительного канала; АРП для ПНС N2 Бо-родаевской опытно-экспериментальной базы Волковской (Комсомольской) о решительной системы.Экспериментальный образец первого из названных устройств был введен в опытную эксплуатацию на насосной станции. Опытные образцы остальных устройств провли лабораторные испытания и были переданы заказчикам.

АРП ПНС "Дмейран-Ботай" предназначен для регулирования подачи насосной станции путем изменения комбинации включенных насосных агрегатов. Подача станции изменяется при достижении уровнем води в контролируемом створе предельных значений, а также при увеличении скорости понижения уровня воды до величины, опасной для устойчивости стенок канала.

Для уменьяения общего количество переключений насосных агрега-тов(что увеличивает срок их службы) изменение подачи ПНС при достине-нии уровнем води предельных значений осуцествляется переключением сразу на ту комбинацию агрегатов, которая обеспечит компенсацию рассогласования между расходом канала и подачей ПНС.

Максимальное возможное единовременное изменение подачи, предусмотренное в ЯРЛ ПНС Дяейран-Ботан, равно трем ступеням (ступень» является подача малого разменного насоса).

Таким образом логической часть» АРП, на входе которой имеется поплавковый датчик уровня с кодовым выходом, установленный в аванкамере насосной станции, определяется, когда и на сколько ступеней необходимо изменить подачу насосной станции.

Выходная часть ЙРП, получив зту информацию, определяет, какие насосные агрегаты надо включить или отключить для изменения подачи ПНС на требуемую величину.Помимо этого выходной частью АРП обеспечивается последовательное вклачение и отклвчение насосных агрегатов с заданной очередностью, резервирование аварийно остановленных агрегатов, находя-йихся в горячем состоянии, учет числа часов работы агрегатов и количества их запусков, аварийная и предупредительная сигнализация и ряд вспомогательных функций.

ПНС Дяейран-Ботан содержит 14 насосных агрегатов различной подачи. Два из них работает на оросительный канал и АРП не управляются. АРП учитывает только их состояние. Остальные 12 агрегатов объединены в три группы, причем каидая из групп содержит по четыре одинаковых агрегата. Подача одного насосного агрегата каядой из групп составляет соответственно 1.3 и 4 м'/с. Эти агрегаты могут включаться АРП в тридцати комбинациях, обеспечиваввих изменения подачи ПНС ступенями по laVc а диапазоне от 2 до 26 mVc,

АРП разработан на базе бесконтактных логических элементов серии ЗТ и содержит 800 зтих элементов, размеченных 8 двух мкафах и пульте.

ЙРП ПНС N 2 Куйбижевского обводнительно - оросительного канала по принципу действия не отличается от АРП ПНС Джейран-Ботаа, однако при его разработке были использованы другая элементная база (бесконтактные логические элементы "Логика - Т"), конструктивное исполнение ( стандартные вкафы бесконтактных станций управления производства Калининского завода электроаппаратуры), иное количество .элекектов и конструктивных единиц (650 элементов, расположенных в двух икафах), другой тип датчика уровня акустический уровнемер), более совершенные схемные ревения, позволивжие сократить обнес количество элементов и повысить надежность, другой принцип очередности переключений агрегатов, другое количество и состав контролируемых и управляемых насосных

агрегатов (четыре основных подачей по бм'/с и 5 розненных - по 1и-'/с),

ЙРП ПНС N2'Бородаевской опытно - экспериментальной базы предназначен для регулирования подачи насосной станции путей изменения комбинаций вклпченных насосных агрегатов в зависимости от характера изменения уровня воды в отводяцем канале (Напорном бассейне).

Изменение подачи ПНС осуществляется при выходе уровня воды в контролируемом створе из зоны нечувствительности ЙРП. Количество ступеней единовременного изменения подачи при этом может достигать вести и зависит от скорости изменения уровня веди в напорном бассейне.

Принятый в данном случае~способ изменения подачи применим к ПНС, работающим в системах с водораспределением "по спросу".

Опытный образец АРП выполнен для количества контролируемых и управляемых насосных агрегатов - четыре основных с подачей по 1 ы'/с и •два разменных с подачей по 0.2 м3/с, размечен в одном жкафу БСУ производства Калининского завода электроаппаратуры, собран на базе бесконтактных логических элементов "Логика - Т", содержит 340 элементов, расчитан на работу с датчиком уровня, инеючим на выходе четыре контакта, настраиваемые каждый на свое значение уровня/или с датчиком в виде четырех электродов.

Выходная часть АРП выполняет те же Функции, что и выходная часть АРП ПНС N2 Куйбывевского оросительно-обводнительного канала.

Для определения настроечных параметров систем регулирования ПНС под руководством автора была разработана Методика расчета параметров автоматических регуляторов производительности перекачивавших насосных станций,

Одновременно с перечисленными устройствами с участием автора было разработано семейство автоматических регуляторов для перегораживавши сооружений на каналах.' Два регулятора из этого семейства ПРУ-13 и АРУ-21 в течение ряда лет серийно выпускались Псковским опытно-экспериментальным механическим заводом и навли вирокое применение при строительстве и реконструкции регулирующих перегораживающих сооружений .

Опыт разработки АРП ПНС показал ряд трудностей, связанных с их изготовленим, а ткжке то, что в силу существенных различий ПНС. подлежащих автоматизации, каждый раз, как правило, требуется выполнить новую разработку. В с«^ этого под руководством автора была выполнена р'абота по изучении возможностей использования программируемой техники для автоматизации ПНС. Была разработана и испытана в лабораторных условиях система автоматического управления-ПНС на базе малой ЭЦВН "Саратов". Результатом этой работы явились алгоритмическая структура и алгоритмические модули системы автоматического управления ПНС, описанные вине. Этот подход был в дальнейшем использован при разработке ал-

горитмического к программного обеспеченна систем автоматического управления иасоснммм станциями, выполненными на базе различных программируемых устройств.

При разработке алгоритмов управления системами водораспределения и выбора технических средств для их реализации существенное значены» ииеет определение требований к точн;сти измерения технологических параметров. Для открытых мелиоративных систем основнми технологическим параметром, результатм измерения которого непосредственно влияет на Формирование управляющих воздействий, является уровень воды в канале (или глубина наполнения канала).

Рассмотрим один из вариантов решения поставленной задачи,основанный на технологическом педходе, предполагающем, что требования к техническим средствам автоматизации должны определятся параметрами технологического процесса, обслуживаемого ими.

В качестве параметра технологического процесса виберем время добегания волнм в канале от * источника" к "потребителю", где "источник" и "потребитель" - некоторме сечения канала. Ощибки, допущеннме при определении времени добегания. приводят либо к увеличению объемов регулирования в бьефах (капитальные затраты), либо к увеличение холостых сбросов (эксплуатационные издержки).

Один кэ факторов, влияющих на точность определения времени добе-гания-погрещкость определения уровня води. С учетом »того исследуем, как определить допустимую погрешность измерения уровня води, исходя иа заданной допустимой потребности времени добегания;

Используя для дальнейшего анализа лкнеаризирваннцв форму уравнений Сен-Венана, предложенную 3.3.Маковским (Автоматизация гидротехнических сооружений .в сиситемах каскадного регулирования расходов воды. Фрунзэ,Клим,1972 г.), можно получить следующее выражение для определения времени добегания возмущения произвольной формы, отнесенного к единице длины, при исходном установившемся равномернрм режиме;

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ В МЕЛИОРАТИВНЫХ КАНАЛАХ

(2.1)

где

^ - ускорение свободного падения.и/с1, ал. - площадь «ивого сечения.кв.и; 1Г> - скорость течения,и'с; В - вирина потока по ьерху.м.

Пользуясь известными соотношениями гидравлики, приведенными В.Т. Чоу (Гидравлика открмтмх каналов. У. Стройиэдат, 1969г.), «омно помазать, что

'' "п [ , V " " '

'Л

и 2)

где I, - уклон дна:

п - коэффициент шероховатости; ( - ширина канала по дну,м; т - коэффициент заловения откосов; Л»- начальное значение глубины иевозмущенного потока,м. Подставляя данное значение V, в (2.1) и учитывая, что для канала .с трапецеидальной формой сечения ¡л\-{/; « »А, . получаем следующее выражение для времени добегания, отнесенного к единице длинм в зависимости от А« . ,п и геометрических параметров сечения канала:

/ * \г 'т Л | ~ Ъ I > ' * л' I > ' •>'■ 1 Абсолютная ошибка определения времени добегания математически

представляет собой полный дифференциал функции трех переменнмх (2,3) и

имеем вид: ^

- бГъ&ок, >Глп ■ '2.4)

с) А, 4п

Из (2.4) видно, что погрешность определения времени добегания обусловлена неточностью учета Н, . ¿, п /> . причем второй и третий члены характеризуют качество выполнения строительных работ м качество эксплуатации канала. Эти составлявшие погревности не могут быть минимизированы путев подбора характеристик технических средств автоматизации. ПервмА ве член непосредственно зависит от погревности измерения глуб* 'м наполнения (уровня воды) и может быть минимизирован соот-»>етс»т..м выбором технических средств измерила.

Входящие в (2.4) частные проиэ: тдиые, по существу, является весо-вимм коэффициентами составляющих погревности. Они так*« является функциям* А, и » зависимости от эьака в знаменателе (2.3) определяется с«едувщмв образов:

Í (С ) ...7 / L f. ... h.íirmh.)

\ ihj. í,(ht) I 4f,.(innht) [ У J ((12mht)1

T ón

(¿C) -

h,(t t/)>h,)

A ¿ YTtm' )/>,

l *2h, Ь .л'" (i* Zh.r^m*)'

IhAi'mh.) ¡ J Ánh3 (ifZmh.^Y

-lO ¿S^A'líík'l \Jt2mh,

Щ

Jn 1\h.(**n)h,)

2 Í<t/ n K ( {tmh.)h.

fu-» • (4tíh, г7Гг'Уг?х

JL

, Vi->2h~, Yt7T»A

\¿'Jt ¿f,(n.)nft

(1С) _ — jr__ -

()T\ . [dtmh.)A

l¿/> Л ~ (;

Г {/'»!/>,)/,. ]

v>

4

¿>n

lüi

fM"1

mh, )h. /77 Xm),. П

77 Ut_*mh.)h. Ia)

f (L¡ jftJE^K _ JL\Lttül^A^ Y/J Iх

r^n,J u iilmh, n Ls+lA.fiTjr?! J

(2 5)

12 i) (2?) 12 S) (2

(2 Ю)

12 10 (2.12)

Графическое изображение зависимостей (2.5)...(2.10) представлено на рисунках 2,1. 2.2. 2.3. Кривые рассчитаны для канала со следувцими параметрами: ** - 4м; т- 1,5; п - 0,015; i - 0,0001 .

í*С

Рис.2.1. Зависимость весового коэффициента-^- при ¿Л, от глубины наполнения в (2.4 >.построенная по соотноаениям (2,5) и (2,6).

а.

|И>

Ш ■ -С

1(00- •

100 •

0 V и $

Зт

Рис.2.2. Зависимость весового козффициента ^ при М» от глубины наполнения в (2.4),построенная по соотношениям (2.7) и (2.В).

>г Тп ' » •

< ■

з ■

Ы,н

1 л 4 '

Рис.2.3. Зависимость весового коэффициента^- при ап от глубина наполнения в (2.4),построенная по соотношениям (2.9) и (2.10).

Из графиков видно, что с увеличением глубины наполнения канала обсолвтные величины весовых коэффициентов, составляющих погревности в выраяении (2.4) уменьшаются»

Полошив в (2.4) л И,- О получим теоретически достиаимый предел точности определения ¿Г ,

Результат расчета л Т при л Ь,-0 представлен на рис. 2.4. При расчете'было принято = 0.00002 и лП =0.003

лГ чо ■ 4-)

. )0 -

г» ■

■

о ! 1 %

Рис. 2.4. Зависимость ¿^от глубины наполнения при лЬ^о. На рис.2.5 представлены кривые, характеризующие допустимое значение погрешности измерения уровня от максимальной глубины наполнения канала при ¿7*: 100с. Это значение, определяемое как

л Л»

юо%

""" (2.13)

при заданных допустимых значенияхлТ, и ¿п имеет вид:

к

(2.14)

и 5»

Л

ю hi.il

**—\ 1 •х 1

-и

•¿с - -К' •

Рис.2.5. Зависимость от глубины наполнения п"и ¡,Т-ЮОс.

Кривые на рис. 2.5 построены для тех «е значений^«, и ¿п , что и на рис. 2.4.

Таким образом, устаноьлена зависимость между требованиями к точности измерения, а, следовательно, к точности технических средств, с помочью которых это измерение осуществляется, и техническим параметром. ради определения (регулирования) которого выполняется это измере-

нив. Другими словами, на рассмотренном примере показан один иэ вариантов подхода к пьнологтеском* обоснование требований на технические средства автоматизации, в частности, - на средства измерения.

Поскольку в данном случае ставилась задача проиллюстрировать методологии технологического обоснования выбора технических средств измерения. то с целью упрощения математических выкладок выбран сравнительно несложный пример. На самом деле практический интерес обычно представляет не время добегания Фронта волны, а время добегания расхода; в выражении (2.3) кроме названных трех переменными могут считаться /и/и; не обсумдслась тапе погремность линеаризации уравнений Сен-банана. Поэтому кривые, представленные на рис. 2.5. следует рассматривать с учетом этих оговорок, а такме заданных при их расчете эначени* Л1, и лп .

Рассмотрим применение данного подхода «че на двух примерах.

Выбор класса точности цровнемера при косвенном способе измерение расхода в од ы »канале.

■ирокое внедрение косвен"чх методов водоучета - практически наиболее реальный путь решения в ближайшем будущем проблемы обеспечения водомерностн в створах мелиоративных каналов. Обеспечение требуемой точности водоучета зависит от ряда факторов, в том числе, от точности применяемых технических средств измерения. Рассмотрим задачу о выборе точности уровнемера при измерении расхода воды в канале методом фиксированного русла.

В качестве исходной зависимости используется связь меаду расходом ■ воды О. в канале трапецеидального сечения и уровнем воды в нем Л приведенная у Чоу:

/Г (/Л .

л МчАьутГл?)"* . (2.15)

где I - уклон;

П - коэффициент шероховатости; т - коэффициент откоса; / - ширина канала по дну.м.

Неточность измерения Л (.л^приводит к ошибке в определении расхода (1.

Введем- относительные безразмерные величины: ;

g.^lk и

* h а а.

То1 да из (2.15) можно получить:

(2.16)

Выражение (2.16) раскладывается в ряд Иаклорена по переменной при этом в силу малости <5* учитывается только линейный член:

Г _ (у ._ з „АТГКт*. )Г _ л/ л) £ , т

г+лт ч ".¿^Тт*/ '' (2.17)

где уз .

Зависимость -А(^) имеет вид, представленный на рис. 2.0.

Рис 2.6. Вид зависимости л от Л .

Выбор точности уровнемера осуществляется следувдим образом. При заданной относительной погрешности измерения расхода и максимальном возможном уровне водм ¿„^вычисляется

51 = -А-

_ - - а ;

(2.18)

Выбирается уровнемер, класс точности которого не хуже вычесленно-го значения ^ .

Оценка влияния погрешностей строительных параметров Фиксированного русла на точность косвенного измер е.н ия расхода воды.

При измерении расход-' воды в канале методом фиксированного русла погрешность измерения расхода вкличает погреиности строительных параметров канала. Определим влияние этих погреиностей на точность косвенного измерения расхода воды.

Используя (2.15), определим влияние отклонений от проектных значений камдого из параметров t .п.m, / на точность измерения расхода. Введем относительные переменные

• Ä* - • -JJL ■ f\ = AIZL ■ £ -

а~ А ' ' l ' " п ' т /» ' f ~ f^

^ определяется из (2.15) как фунуция четырех аргументов:

= fS'i, $„, £",„ , <5>} Разломим S'a в ряд, при этом,учитывая малость аргументов, согласно P.C. Гутеру и Б.В. Овчинникову ("Элементы численного анализа и матема- , тической обработк:: резуль-атов опыта",К,Физматгиз, 1962), ограничимся линейными членами раэлс ения:

(2.19)

где значения частных производных вычисляются при . Выполнив указанные действия,с учетом (2.15) и (2.16) получим:

Из (2.20) видно, что весовые коэффициенты при и 6"„ не зависят от геометрии канала, а коэффициенты приГ^зависят как от параметров манала так и от его наполнения.

Из (2.20) как частные случаи мо«но получить для канала прямоугольного сечения (гг>=0 )

г» _ ✓ г г . / г г (2.21) 7

и для канала треугольного сечения

г -¿г.-г +£.£ ■ (2.22)

3. АВТОМАТИЗАЦИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИИ ПОДКАЧКИ.

РАБОТАЮЩИХ НА ЗАКРЫТУЮ ОРОСИТЕЛЬНУЮ СЕТЬ. ■

0"чо из направлений технического прогресса на современном уровне развитая ..¿хнологии - это создание энерго- и ^есурсосберегавцих процессов. Применительно к оросительным истеыам - это создание технологических процессов, характеризующихся минимальными удельными энергозатратами на. полив и сводящими к минимуму потери водн.

В закрытых оросительных Системах (ЗОС),содержащих насосную станцию подкачки(НСП). трубопроводную сеть с установленной на ней запорно-

регулирующей арматурой к поливную технику, основные резерва снижения удельных энергозатрат на полив заключены в снижении рабочего давления в сети и повышении КПД НСП. Потери воды в ЗОС. как правило, свячлны с утечками и порывами трубопроводной сети. При этом, оценивая ущярб от порывов, не всегда бывает легко определить, какая из его составляющих имеет больший вес - потеря воды, издержки по восстановлению сети или потеря урожая вслествие, несоблюдения графика полипа. Таким сбразом, выигрыш от уменьшения количества порывов следует также оценивать по комплексу показателей.

Рассмотрим ЭОС, содержащую в качестве поливной техники широкозахватные дошдевальные машины "Фрегат".

Одним из способов снижения рабочего давления в ЗОС является создание и внедрение так называемых низконапорных "Фрегатрп", рабочее давление у которых на 30...40% нише, чем у ныне существующих машин, однако и в этом случае остаются резервы улучшения энергетических показателей ЗОС - это прежде всего применение насосов с регулируемым электроприводом.

Основная Функция НСП, работающей на ЗОС, может быть определена следующим образом: поддержание на входе ЗОС давления необходимой величины в каждом из технологических режимов работы сети. При этом расход насосной станции определяется гидравлическим сопротивлением с ти.

Основная цель регулирования НСП - это установление реяии.з работы станции, соответствующего режиму работы сети. При автоматизации работы станции используют различные технологические параметры ( давление, расход сети, ток или мощность, потребляемые двигателями насосов), а также их сочетания, но функционально авторегулировиние выполняет задачу поддержания на выходе НСП необходимых значений давления в зависимости от фазы технологического процесса и потребности сети. При этом практически всегда в сети поддерживается избыточное давление, величина котирого зависит от комбинации включенных в данный момент поливных машин.

Уменьшить рабочее давление в ЗОС до необходимого минимума, а также существенно ослабить ударнне явления при пуске и остановке насосов позволяет применение насосов с регулируемым приводом.

Рассмотрим с ин из'вози жных способов применения насосов с пегу-лируемым электроприводом для создания закрытой оросительной системы с пониженным уделы..« энергопотреблением водоподачи и повышенной эксплуатационной надежность».

Будем рассматривать ЗОС, содержащую трубопроводную сеть с запорной и регулирующей арматурой, поднодящуи воду к вирокозахватн:.:« вдевальным ыашмнаи (ИДИ) "Фрегат", и НСП. Система может содержать до 16

1ДХ "Фрегат", причем одновременно комет работать не более 732 машин, содерткихся в системе. Схема такой системы представлена на рис. 3.1.

Гис, 3.1 Схема ЗОС (вариант с 16 "Фрегатами"). И.8.С,0 - поливные трубопроводы

Рлстд ЗОС без учета ут^ек определяется количеством включенных "Фрегатов", а давление, которое необходимо поддерживать на ее входе, -как количеством, так и месторасположением включенных мавин. Количество возможных комбинаций включения дождевальных мавин определяется выражением

н

(ЗЛ)

•

где 'С - симнол количества сочетаний:

// - .оличество ВДИ "Опегат" в системе; с - = 1,2,3...п.

п- максимальное количество ЕДК "Фрегат, включаемых од-

о непременно.

При А' И 6 и /; =12 Н и ~

Каждая коибинация характеризуется своим значением параметров С и//, которые необходимо поддерживать на входе ЗОС. Таким образом, на плоскости совокупность возможных рабочих состояний ЗОС может быть

представлена совокупностью точек, образующих так называемое поле сети. Поле характеризует конкретную сеть и расчитынаь(ил по ее конструктивным и гидравлическим параметрам. Имея поли сети, дпл любого значения расхода можно определить минимальную величину давления, которое необходимо поддерживать на ее входи для иОисш-'^ения нормального режима рл-Согп поливной г хники.

На рис. 3.2 представлено (в виде контура) поле сети.' изобраменной

При работе системы ее рабочая точка (координаты Q. ,И) может располагаться либо внутри, либо на границе поля. В то же время НСП, рабо-(¿йщие на ЗОС.. проектируется таким образом, чтобы характеристика tfl=H(Q.) станции, соответствующая параллельной работе насосов, ¿гоеспечивающей максимальную для этой станции подачу, располагалась не mite рабочей точки сети с координатами Qiax Нмах . Точки включена насосов при настройке системы регулирования выбирают - в лучшем ¿Дучае - исходя из координат вверхней границы поля сети на плоскости f . Н. Таким образом, практически всегда при использовании насосов 6 нерегулируемым приводом на входе сети поддерживается давление,превы-1йвчее значение координаты верхней границы поля сети при установившемся значении Q . Величина этого превыпения прямо характеризует потери электроэнергии за счет поддержания в сети избыточного давления. Характерно,' что ни один из ныне применяемых способов регулирования НСП rtpH дискретном изменении.ее Q-H--характеристики не позволяет избавиться от этого недостатка.

Используя н^госы,"' с р гулируемым приводом, можно поддерживать на входе сети давление, соответствующее координате верхней границы поля сети приостановившемся значении Q . Для этого необходимо в па:яти устройства управления хранить либо значения И , соответствующие ( па верхней границе поля) возможным значениям CL (при известном составе и расходе поливной техники либо программу расчета Н по зада!, шн значениям Q. при этом устройство управления должно быть прпграммируемнм.

Таким образом, используя насосы с регулируемым приводом и программируемое устройство управления, можно добиться того, что насосная станция будет работать во всем диапазоне подач по верхней границе поля сети. При атом существует дополнительный резерв снижения рабочего давления ь сети. Он заключается в том, чтобы при установившемся значении О заставить нас.сную станцию поддерживать на входе сети расчетное значение давления (а не давление, соответствующее данному 0 по верхней границе поля).

Заметим, что в зависимости от конкретной комбинации включенных Пилионих махин при одном и том же их числе (одном и том же значении 0) расчетные значения Н различны. На плоскости 0.Н совокупность этих значений при заданной й размещается на отрезке ординаты между нижней и верхней гран: цами пола сети, причем точка, лежащая на пересечении ординаты с верхней границей поля, соответствует самой неблагоприятной комбинации.

Регулируемый природа позволяет в пределах глубины регулирования поддержит,ать лвбое значение давления на выходе насосной станции (входе сети), но это значение должно бить известно.

Пр;:р чжтсльно к усматриваемому случаю должна бить известна комбинация включенных полипных мамин (количество и месторасположение).

В настоящей время известны различные способы определения комбинации включенных ГДЫ, в том числе и такие, которые предусматривают телемеханическое управление включением и отключением "Фрегатов. Однако технические характеристики и. н том числе, показатели надежности "Фрегатов" таковы, что не позволяют убрать с поля обслуживающий персонал. В этих условиях целесообразно исходить из того, что человек в поле присутствует, и осуществляет включение и отключение поливной техники он.

В такой ситуации истает вопрос передачи сигнала о номере переключенного "Фр гатсГ на !1СП и ввиде его в устройство управления. Отказавшись от применения физической линии электросвязи, можно рассмотреть о-1г-'1Л17 использовать-: радиоканала. 1акая возможность действительно существует, однако для ее реализации необходимо провести спецразработку, после чего можно будет судить о реальных технико-экономических показателях использования этого способа ь данных условиях с присущей им спецификой.

Рассмотрим еще один способ передачи ингормации о нлмере переклю-ченн-ого■"Омегата" на НСП. Назовем его условно гидравлическим.

На входе клдой КЛМ "¿регат" имеется запьрний орган (задвижка). Включение и отключение "Фрегат" спямно с изменением состояния, задана.::« (открытие - закрытие). Переключение задвижки определяет измене-

ни* расхода сети. При »тон рабочая точка насоса (иди. в общем случав, насосной станции) перемещается по характеристике Н=Н(СН. Перемещения рабочей точки характеризуется приращениями йО и йН соответствувщих координат и происходит за конечное время. Если каждая задвижка имеет индивидуальное время переключения, то на входе сети путем измерения времени изменения соответствуямего параметра мощно идентифицировать пере-клвчивжувсв задвижку и в целом комбинацип включенных в данный момент "Фрегатов".

При »том не требуется высокая точность измерения, так как информации несет не величина иэмерянмого параметра, а время ее изменения.

По идентифицированной комбинации включенных "Фрегатов" определяется (минимально необходимая) величина давления на входе сети. Эта величина используется алгоритмом автоматического регулирования в качестве уставки и отрабатывается путем изменения количества работаг^их насосов я частоты вращения их колес.

С целью обеспечения надежной и достоверной селекции .сигналов изменения технологических параметров (определения номеров переключаемых задвижек) времена переключения задвижек (точнее длительности активных зон) должны быть' существенно различны, поэтому предлагается иметь не более четырех групп задвижек с одинаков"« временем переключения. На каждом-из поливных трубопроводов К,В.С и Д (см. рис. 3.1) устанавливаются задвижки с одинаковым временем переключения. При этой дополнительно вносимая погрешность расчета давления определяется значением статических и динамических потерь на участке между двумя гидрантами, расположенными на одном крыле соответствующего поливного трубопровода, а преимущества заключаются в следующем. Во-первь достаточно иметь задвижки только с четырьмя различными временами переключения. Во-вторых. количество комбинаций включения, подлежащих идентификации, умень-вается с 64838 до 624. В-третьих, с точки зрения производственной реализации и осуществления ыонтажно-наладочных работ этот вариант предпочтительнее.

Отметим еще некоторые особенности предлагаемого способа управления подачей НСП. Как уже было сказано, информацию о номере переключив-вейся задвижки несет длительность изменения технологического параметра (например, расхода или. давления),' то-есть время перекода от одного установкввегося значения к другому. Таким образом, в ьиборе измеряемого параметра существует определеннвя свобода. Регламентом здесь моает служить р'азреяаюцая способность измерительных приборов по отношении к содтветствующиы характеристикам. Укаяем. одну дополнительную р^змой-ность. Она заключается в той, что уровень воды в ьодо-воздушном резервуаре (ВВР) сзязан с давлением в трубопроводе, отслаивает его. Таким образом появляется возможность,измеряя время изменения уровня б резер-

вуаре, судить и времени изменения давления в трубопроводе. Зта возможность интересна тем, что измерение давления в весьма узком (по отношению к шкале манометра) диапазоне заменяется измерением уровня в достаточно широком диапазоне. При этом требуется датчик уровня с аналоговым выходным сигналом, а такве возмоаность анализа сигнала на программном уровне с целы) фильтрации помех и дальнейшей логической обработки.

Вторая особенность также носит метрологический характер. Для ее понимания полезно обратиться к рис. 3.2. на котором представлено в координатах С,H поле рассматриваемой ЗОС. Из рисунка вццно, что диапазон расчетных значений давления для данной сети лежит между точками Нв1п • 90 м и Нвах - 108 и (в метрах водного столба). В этом диапазоне при выбранной способе кодирования может разместиться 624 значения уставок (средний ин'зрвал^О.ОЗм), Естественно, что практически это нецелесообразно и неосуществимо. На практике в диапазоне Haln ... Нва^ следует выбрать ряд значений, отстоящих друг от друга на величину не менее, чек. 2û, где û - абсолютная ошибка измерения датчика давления. Таких значений в диапазоне Hisin ... Ншах может быть не более, чем '"''J j ■

В процессе оперативного управления, получив расчетное значение давления, выбирают значение ставки, совпадающее с верхней границей соответствующего интервала на оси Н. И эта уставка отрабатывается насосными агрегатами.

Укрупненно алгоритм автоматического регулирования выглядит следующим образом. Исходный режим - слеаение за измеряемым технологическим параметром (расход, давление, уровень воды в ВВР).При начале изменения параметра на^пло отсчета времени. Завершение отсчета времени и идентификация переключившегося "Фрегата". Определение комбинации включенных "Фрегатов". Определение расчетного значения давления на входе сети (выходе НСП). ппределение уставки давления, Отработка уставки. Переход в рекиы слежения.

Описанный способ управления НСП защищен авторским свидетельством N 146714D,

При применении регулируемого привода насосов интерес представляет вопрос о необходимой глубине регулирования. От ответа на него в значительной степени зависит выбор типа устройства регулирования. Глубину регулирования определяется на основе технико-экономического анализа с учеток следувщих обстоятельств. Глубина регулирования должна быть достаточной для обеспечения экономически обоснованных режимов работу насосной станции. На первый взгляд, глубина регулирования может бып, определена квк отношение

где Н - координата давления характеристики Н=Н(0) при минимальном рабочем расходе сети;

Нш1п - минимальное расчетное значение давления при минимальном рабочем расходе сети (см. рис. 3.2) Однако такой подход к определении глубины регулирования может иметь место при работе по расчетному давления (в расчетной рабочей точке сети). При работе по верхней границе поля сети глубина регулирования определится как ' 4

(3.3)

н

' » »

где смысл величины Н«1п становится очевиден из рассмотрения рис. 3.2.

Вместе с тем. необходимо.заметить, что работа ЗОС в левой части Поля О, Н является, как правило, не очень характерной, и вес энергозатрат при работе станции одним агрегатом не является определяющим в ёе энергетическом балансе. Следовательно, не всегда имеет смысл стремиться к реализации максимальной глубины регулирования - общий подход Заставляет сопоставлять ожидаемый выигрыш с затратами на его достижение.

Анализ ряда полей О, Н, построенных для различных ЗОС, совместно с характеристиками параллельно работающих насосов позволил сделать бл-йод о том, что в большинстве случаев при рационально выбранныу насосах достаточная глубина регулирования по давлению лежит в пределах 10 ... 25У. (5,.'.ИХ по частоте вращения рабочего колеса), причем большая глубина требуется на крупных севооборотах с протяженной се*.ью. На средних и малых севооборотах (до 6...10 "Фрегатов"), как правило, достаточно 5...10-процентной глубины регулированат по частоте вращения. Приведенные цифры носят усредненный, ориентировочный характер. При ралльном проектировании требуемая глубина регулирования должна определяться технико-экономическим расчетом.

При автоматизации НС;), работающих на ЗОС, относительно нооой является проблема быстрого и "безударного" заполнения вод й трубопроводной сети. Основой проектирования любой оросительной системы, в том .числе,- и закрытой, является гидромодуль - число, показывающее какое количество оросительной воды должно подаваться в единицу премени на единицу орошаемой плоцади. Походя значения гидромодуля определяются пропускные способности, а, следовательно, и конструктивные ре_ениз всех элементов о: сительной сети, принимающих участие в транспорте воды. Таким образом, пропускные способности всех злементов просительной системы, в том числе, и трубопроводной оросительной сети, ориентированы на обеспечение гидромодуля. При этой в рлечнтах иехпдят из предпо-лошення круглосуточной рвботы ЗОС. Опыт эксплуатации ЗОС, накоплений

в стрлт*, говорит о то», что круглосуточный (расчетный) режим их работы сйСдодлется крайне редко. Срчди причин, приводящих к такому поломе-нио. можно выделить две основные - низкая технологическая дисциплина и отклгчениа злектрожергин, Следствием отклонений от расчетного режима работы ЮС и несоблюдения гидромодуля являются потери сельхозпродукции и, t целом. снижение эффективности орожения. Частично восполнить ущерб. накасиыий отклонениями от расчетного режима работм ЗСС возможно. е.:ли более эффективно использовать время между отклвчениами электроэнергии для полива. Если учесть, что это время уходит на заполнение (до -млалненио) сети и сабстенно полив, то, очевидно, заполнение сети следует осуществлять максимально быстро, чтобы увеличить время полива* Однако при "быстром" заполнении сети (заполнении большим расходом) с учетом того, что диаметры труб по мере удаления от НСП уыеньвастся, при подхиде поды « тцпикам формируется гидрпудар. что зачастую приводит к пзрыну сети, особенно в тех случаях, кегда сеть выполнена неметаллическими трубами. Таким образом, к процессу заполнения трубог.ро-Еодной сети можно сформулировать два прямо противоположных требования. С одной стиоонм. с целью сокраяенил времени заполнения сети ее необходим.? заполнять максимально возможным расходом; с другой стороны,по условиям сохранности сети, уменькения опасности возникновения годроуда-ров сеть следует заполнять небальвим расходом, обеспечивающим безипас-' ную скорость подхода водм к тупикам.

Выйти из данного противоречия позволяет предложенное технич-еское ревеиие. Суть «то сводится к тому, что "противоречивость" требований к процесгу заполнения сети имеет место ливь до тех пор. пека мм относим их к процессу заполнения сети в целом. При рассмотрении процесса заполнения сети по фазам ковко кинстатировать. что требование обеспечения безопасной скорости пздхеда води к тупикам относится к завершавшей Фазе процесса, когда основная часть объема сети уже заполнена водой. Таким образом, оснсвна.« часть сбгема сети мовет заполняться бсльвнв расходом за'относительно короткое время. Для реализации такого способа заполнения сети предложена технологическая схема, представленная на рис. 3.3.

К исходном состоянии сеть опорожнена, гидрантм на сети закрмтм, запорный орган 4 закрыт, регулятор 6 открыт. Трубопроводная сеть заполняется основным насосом через обводной трубопровод 5. диаметр которого выбирается с таких расчетом, чтобы обеспечить работу заполняющего сеть насоса в пра&ой части его рабочей зоны. Та;;им обраооы. сеть будет заполняться бплькии расходом. По мере заполнения сети давление воды в створ!.* установки датчика давлении будет возрастать. При достижением давлением определенного значения (уставки) срабатывает регулятор R.

перекрывая проходное, ;ечение до заранее заданной величины, обеспечипа-ввей некоторый минимальный расход воды, а, следовательно, и Яезоплснув скорость еедвиаения на завервавцои этапе заполнения сети.

Рис. 3.3. Схема автоматического заполнения сети.

1 - ИГЛ, 2 - трубопровод, 3 - полипная техника, 4 - запорный орган на магистральной трубопровод;, !» - обводный трубопровод, б - регулятор давления "после себя", 7 - датчик давления.

Особенность данного реиениа заключается в том, что содержащийся в схеме регулятор 6 функционально представляет собой управляемое (переменное) гидравлическое сопротивление, которое конструктивно нояет быть выполнено в виде регулирующей арматура с элементов управление, причен злемент управления может быть гидравлического, электрогидраплического или электронного типа. При наличии на НСП программируемого автомата "элемент управления" регулятора 6 мояет быть выполнен в виде программного блока,

На данное реяение получено авторское свидетельство N 1711725.

4. ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИЯ ГИДРОКРЛИОРПШШ СИСТЕМ.

Гидромелиоративные системы как объекты телемеханизации обладают рядом специфических особенностей, которые необходимо учитывать как при разработке технических средств, так и при проектировании систе,» телемеханизации.

• Основные из этих особенностей - зто рлссредотпченность контроля-

руеммх и управлаеммх объектов, как правило на десятки и более километров, сравнительно нгбольвой объем телеопераций на больвинстве объектов, наличие- неялектрифицириванных объектов, использование для организации каналов с наш преимущественна ооздувнмх стальных линий.

С учетом этих и других особенностей с участием автора отделом автоматики и энергетики Гипровадхоза в 1368 - 1970 гг. было разработано, испытано и внедрено l серийное производство на Нальчикском заводе телом! ханической аппаратуры Кинприбора СССР комплексное устройство телемеханики г,ли гидромелиоративных систем ТК-201. Это устройство предназначено дла телемеханизации рассредоточенных объектов. Оно состоит из аппдрлтури пункта угфаьдвния сГ!Уí и контролируемых пунктов (КП!, соединенных мещду собой двухпремдной линией связи. Аппаратура ПУ мовет работать последовательно по двум направлениям, на клвдом из которых размещается до 50 КП.

Устройство работает Ces наличия на КП источников питания. Энергия, необходимая для работы КП и датчиков телеизмерения, передается с ПУ по линии связи. В устройстве использован частотный истод набирания с пос-яедоватсльной пос. якой двух частот. Вызов 50 КП обеспечивается восемьп вызывными частотами. Применение избирателей, входящих в номенклатуру комплекса "Спектр" позволило разместить вызывные частоты в диапазоне 300 - 705 Гц.

При 50 КП, раиномерно рассредоточенных вдоль линии, устройство обеспечивает нормальную работу при максимальном расстоянии до наиболее удаленного КП Г»0 км по статной линии с диаметром прогодоь 4 ми: 25 ки по кабель ЬТС!Их1,2; 130 км nü биметаллической линии. При ыеньнем количестве КП указанные расстояния соответственно увеличиваются.

Аппаратура одного КП выполняет следующий объем операций:

- телеуправление (ТУ) двух- или многопозкционнаи объектом,'

- телеизмерение (ТИ) двух параметров (раздельно);

- телесигнализация (ТС) полевения двухпозиционного объекта или двух половений клогопозкционного объекта;

- активную авйрийиу» сигналиэаиив (АТС).

Кроне того обеспечивается телефонная сьязь по линии, свободной от передачи сигналов телемеханики.

Телеуправление нногопозиционными объектами осуществляется передачей устапок на регуляторы или блоки отработки задания, либо е Форме телерегулирования (телеуправление объектом при одновременном телеизмерении регулируемого параметра).

Таким образом, аппаратурл устройства TÜ-C01 отвечает основным специфическим требованиям телемеханизации гидромелиоративных объектов.

При проектировании реальных систем тслегехлникр на базе устрой-

ств, использующих комбинационно-частотный истод итбирлния. возникает необходимость решения двух злдлч, связанных с оценкой влияния нлнллл ив прохождение телемеханических сигналов по линии: расчет эпюр илпра-авния рабочих частот вдоль линии и рациональная расстановка жифрон КП.

Если устройство использует Дйухчастотмый последовательный код (как ТМ-201), то под шифром КП подразумевается комбинация из номеров вмэмвных частот из общего ансамбля частот Р, необходимая для пмювл данного КП. Рационально расставить шифры при фиксированном месторасположении КП вдоль линии - значит присвбить всем КП вифры с тлким расчетом, чтобы частоты, номера которых составляют иифр, приходили в места установки этих КП. с уровнями не нище порогового,

Автором разработана методика, позволяющая решать эти задачи применительно к устройствам телемеханики, использующим кпмбинлципнио-члс-тотнмй метод набирания с двухчастотмым последовательным код-«. Рассмотрим ее основные положения.

Расчет неоднородной нерлзветвленной линии с произвольно распредленной н а г р узкой.

В большинстве реальных устройств телемеханики, использующих комбинационно-частотный метод избирания с двухчзстотныы последовательным кодом, линию связи можно рассматривать как длинную линию с рассредоточенной нагрузкой в виде контролируемых пунктов, работающую в режиме, близком к режиму холостого хода.

Частотные сигналы в линии могут затухать монотонно или колебательно (рис. 4.1).

Нераззетвленная линия телемеханики с подключенными к ней произвольным образом КП представлена кл рис. 4.г,

Представим напряжение, действующее на и-ок КП (й-1.2,3,.. ЛП ь следующем виде:

1/т ~ Л/И С//Х (4.1)

где 17(Х- напряжение на входе линии;

. Л/п- коэффициент, характеризующий затухание напряжения на и-ом КП.

Таким образом, расчет эпюр напряжений сводится к расчету зпюр коэффициентов Кя,

Рис. .4.1. Зпвры затухания частотных сигналов в линии связи.

Рис 4,2 Неразвствленная линия телемеханики ' с подклвче.чнимн КП. / - обкаа длина линии; ¿1 - расстояние от ИП^.^ до КП/ ; К -'количество КП. подсседииенних к линии.

Лля определения коэффициентов К» был использован метод расчета по частям, изложенный М.Я.Калером ("Теория электрических цепей". Ьсесовз-ное издательско- полиграфическое объединение МПС, ¥.,1952). В этом случае линия разделяется на однородные участки и расчет ьедется последовательно для каждого участка. Как видно из [ис. ■1.2, сопротивление нагрузки 1„1 з точках линии ».окно представить как эквивалент входного сопротивления КП I и входного сопротивления участка линии ог КП4-до'нРу

Iвключенных параллельна:

Г - г '1.2 )

* Хм-

Очевидно, в конце линии 1Н„-1НА. .Сопротивление на чадит <• л как входное сопротивление отрезка линии , нагруженного нл сопротивление нагрузки 1н,/,1}:

^с Г« у/; ¿Л/, ,/

где 1 =0.1,2....(N-1);

постоянная распространения участка линии Т-с<111> ~ волновое сопротивление участка линии Используя теории однородных линий, можно показать, что напряжение

на в-ои КП выравается следуюжим образом: т {

Если напряжение в линии подается от генератора с выходным сопротивлением 1г , то

С//х=*£ (4.5)

где к- —-—

Е - эдс генератора. Подставляя (4.5) в (4.4) и учитывая (4.1), приходим к окончательному результату:

т

(.4.6)

и,

Расчет неоднородной разветвленной ^ и и и и с произвольно распределенной нагрузкой.

Ограничимся рассмотрением линии. Содержащей ветвления не выие второго порядка. Счи;аем, что ветви более высоких порядков начинонтся в точках,'- где включены НП на ветвях более низких порядков. Любуя ветвь (предпочтительно' наиболее протяженную) примем за ствол. Введем '■ледуи-цие обозначения: КП на стволе - I ;КП на ветни I порядка - с;КП на ветви II порядка-Тогда структурная схема линии будет иметь

вид, придстаилешшй на рис. 4,3.

п-ы

а рг СУ оч

е> •£» Ге

— —---—■ ■■ I.

С7

а -/>

а-а чуег PJ-/J и-с* '¡-е*

п-рз-е»

Оч-м е*-а и

оЦ сп

Рис.4.3. Структурная схема неоднородной разветвленной линии.

11а ветви второго порядка нагрузочное сопротивлений в точке«-/-/ является эквивалентом входного сопротивления КП, подмеченного в зтой точке, н входного сопротивления остатка взтви, вклвченниго параллельно КП:

У „ "jfr.lt -/'> Л А <« •}-»')

Для последнего на сетви КП: ^ у -

*-нЧ -¡-/) "^К (1

(4.7)

(4.8)

Еходное сопротивление участка ветви от точки ¡> до конца вотви находится как сопротипленнеотрезка длиной /.у -/у*/.' , нагруженного на сопротивление

ялй ветек i порядка нагрузочное сопротивление с точке < определяется как эквивалент входного сопротивления КП б этой точке, сход-

ного'сопротивления остатка ветпи 1 порядка и входного сопротивления ветви II порядка, вклвченних в параллель*.

у___'¿ло у •*_{________________________(4.10)

В точках без отводов ■■

Для последнего КГ!

(4.11)

-0,1,2, . . I . </„,„„. 'Ч Для ствола нагрузочное сопротивление о точке г определи гея как эквивалент входного сопротивления КП в этой точке, входного сопротивления остатка ствола и входного сопротивления ветпи I порядка, вклв-ченнкх в параллель:

■у____"¿Ц и ч)__

(4.13)

В точке без отводов 1па~» - 00 .-. Для последнего КП

I» -- (4.14)

" ¿<.< (4.15)

I =0,1,2,.. .и>тх. -/ ) В соответствии с формулой (4.6) коэффициент затухания для в-го КП, находящегося на стволе, определится пак

т

Коэффициент затухания для а-го 1'П, находящегося на ветви первого порядка, будет равен:

. ^ (Т) ^

где номер КП на стволе, от которого отходит соответствующая ветвь I порядка,

. Коэффициент затухания для щ-го КП. находящегося на ветпи второго порядка будет равен:

- 44 -

«¿а ^

л(( (4Л8>

где .¿-.л- номер КП не» ветви I порядка, от которой отходит &оот-иетствувжая ветвь II порядка.

Р а и иональная расстановка вк Ф р о в К П.

Полученные выражения (4.0). (4.1?), (4.18) позволяет определить коэффициент затихания Кб для лвбой вшивной частоти на лвбом КП.

Как показали исследования, при перестановке КП (изменении вифров, присвоенных данном КП) »пери напряжений меняется мало. Учитывая «го обстоятельство, можно принять следувжув схему ревення задачи:

- при фиксированном расположении КП на динии задаться некоторой исходной вифрацией;

- рассчитать эпврм напряжений при данной «ифрации;

- переставить КП таким образом, чтобы при расчитаинмх эпврах до каждого КП его визипние частоты доходил« с напряженней не ниве порогового;

- рассчитать »пиры напряжений при новое вифрацим;

- переставить КЛ и т.д.

Ь предположении малости изменения эпер при перестановке выеров этот итерационный процесс должен сходиться, Предлагаемый алгоритм ранения задачи рассчитан на использование ЗВМ.

Постановка задачи. Исходные данные. К (К»1,2,З....П - номера.вызывных частот; 1Ы01 +,/ (I =1,2,...р; Д -1.2,...Р; ) - вифры КП;

&£т (в-1.2,.. .К> - длина ж-го участка линии от (в-1)-го до в-го КП;

I.,,, , 6,„ , С„> (в=1,2,. ..К) - первичные параметры линии; 2/)1А (еМ,2,.,.Н; к-1,2,..) - входное сопротивление ж-го КП

для К-той частоты (в - номер КП на линии);

К и1п - пороговое значение Кяк.

Исходное расположение КП: каждому номеру в приписывается жифр.

Искомый результат. Расположение К!1 на линии для случая, когда коэффициенты Как. подсчитанные для к-той частоты, удовлетворяют условна Как > Köln для всех КП, мифр которых содервит номер этой частоты.

Реаекие задачи. Для исходной вифрацни расчитываются эпюры коэффициентов Ks вычы-бных частот. Перестановка аифров при расчитанных эпюрах осуществляется по следующему алгоритму.

На основе матрицы коэффициентов затухания КIJ (i =i,H:J=i.F), где N - число КП. F - число зиэивкыл частот, строится ыатрица Si/ : fi при Xi J >, Kaîn Si] »<

(.0 при Kl] < Köln Затем составляется ыатрица SSI] Ii-i,H; j = 1.N3, где У - число возмоаных кодовых комбинаций при двухчастотнои последовательной коде, H s F(F—1 ), такая.что

il - если для обеих частот, образующих зифр, SH SSU * < '

[о - если хотя бы для одно;, из частот,образующий аифр.Б-О Матрица SS имеет вид (я),представленный на рис,4.4.

вифры H

1

i

1 2 3 < • ♦ • I « N КП

Рис.4.4. Ыатрица 5$ вида (а).

Целью данного алгоритма является выбор элементов $1} матрицы (т.е. присвоение КП шифра НИ ) с таким расчетом, чтобы внполня-

- 4'J -

ЛИС1) сльдусци* условия:

- 31М;

- в каждой строке содержится не более одного выбранного элементе;

- ь коедои столбце содервтся один выбранный элемент. Предположим, что такой выбор допустим. Тогда от перестановки двух

строи или двух столбцов эти свойства матрицы не меняются,и задача может быть сформулирована следующим образом; переставить строки и столб-

цы о матрице SS так, чтобы получи из левого нижнего угла (su), как

—•--г---1 — — —

ri « i » - Т • ui. ' * »¡« -г-»i« -t... • » » « -••Iе » < t i

> i • Л.1 • ! t

• « • 1 1 « •

• • • a i •

* i • » • t • < • <

• I а « t • 1 • i •

> • 1 • t > < 1 « t •

* 1 1 • « • « • • •

> !• • » • • * « •

ь ряд единиц на диагонали, выходящей оказано на рис 4.5.

J, h J*'

Рис.4.5. Матрица SS вида (не).

После такого построения можно выбрать пары ( . J-. ) К=1,К. для которых S Судет решением задачи.

Приведение матрицы SS к виду < яя ) производится в три этапа. Первый этап. В столбцах, начиная с первого, находятся единицы, принадлежащие строкам, номера которых не меньше номеров этих столбцов. Такая строка меняется местами со строкой, номер которой равен номеру столбца. Если такой единицы мет. то столбец отсылается в конец матрицы. а на его место подставляется другой.

Результатом работы этого этапа будет матрица вида («), представленная на рис 4.6.

На некоторой подматрице c-с. (К ■* К) задача ревена, некоторая подматрица t t(H-K) (N-K)] - нулевая. В случае принципиальной возможности рациональной расстановки шифров N-K¿ К, т.е.л-?-%-.

• К

и

«л

¿Л

Рис.4,в. Патрица 55 вида (*>.

Второй этап предусматривает замену столбцов с вынесением единиц из верхней левой >3-части в верхнюп правуп /"-часть матрицы. Он состоит в следуидем: находим единицу в столбце £ в -части матрицы. Если в строке^есть единица в -части матрицы, то меняем местами эти столбцы.

Г -часть матрицы становится ненулевой и построение диагонали кокно продолнить на один маг.

Результатом работы этого этапа является матрица вида (**), представленная на рис.4.7, которая отличается от матрицы <*) тем, что хотя бы одна из заятркхованных частей не содеряит единицы.

• ¿л I,

. Рис.4.7. Матрица Б5 вида (**). В случае принципиальной разреиииасти задачи //-А<-л-,'?/ л)/ т.е.

1

/ <

д )

V

1 „ !

/ I у —

' 1

1 —

1

1

у

/

/

1

1

1 / / /

1

1

1

¿1 ¿1 ¿) ■ ¿Л ■ ■ ¡ы

Третий атап работ« заключается в поочередной перестановке столбцов с сохранение* первых Кшдиагональных элементов н проверкой на воз-мовность использования действия второго этапа.

В случае принципиальной разревимости задачи ревение проводится полностью. По окончании второго этапа в случае, если рациональная расстановка вихров не найдена, информация о ревенин выдается на печать. При этом сущеструет оозмовность переключения программы на ввод некоторой добавочной информации о перестановках, сделанных вручную (при Н-К'З рвение этой задачи,особого труда для человека не представляет).

В случае ке принципиальной невозможности ревения задачи долвно быть принято проектное реаение об изменении состава линии связи или установке ретранслятора.

Впервые данная методика была опробована в проекте телемеханизации Донского магистрального канала на базе устройства ТМ-201.

5. КОНЦЕПЦИЯ САМОРЕГУЛИРУЮЩЕЙСЯ .

СИСТЕМЫ 8ОД0РАСПРЕДЕЛЕНИЯ.

В 1988 году по заданию.утверяденному Кинводхозом СССР, в Совзвод-проакто под руководством автора разработано пособие к СНиП 2.06,03-85 "Автоматизация водопоаачи и водоотведения на мелиоративных системах". 8 посооии впервые системно поставлен вопрос технологического обоснования автоматизации гидромелиоративных систем. Раэработсна концепция саморегулирующейся системы водораспредел''-ниу.

Саморегулирующаяся система водораспределения определена как автоматизированная система управления технологическими процессами, способная без вмеватсльстеа эксплуатационного персонала в течение ограниченного (расчетного) интервала времени согласовывать ремимы водоподачи и водопотребления, предотвращая образование дефицитов и минимизируя технологические сбросы воды. Сформулированы требования, удовлетворение которым способствует созданию саморегцлируюкихся систем с высокими т«хннко-экономнчгскими показателями. В основу пособия положены следующие принципы:

1. Проектирование водопроводящего тракта мелиоративной системы м системы управления' водораспределекием долвно осуществляться взаимосвязано, по единым технологически« требованиям. При этом степень автоматизации системы управления кодораспределениеч должна обосновываться технико-экономическим расчетом.

te «и О s i 1 53 { Г*) X к сэ s Et 1 ж' 1 1 1 к X 1 ¡ « « 1 i 1 i X

о с? Съ s; и Е?1 X о X С_> со «J • Si ш о о «Ï •т> з: к X- CS 33 Sí са аз ■д i-

4<£¿ w ex. •ÜJ о а.' Хк t сс CL о а. «с о сх с_ J3 X' а. «5 г/ 0Í о ш <ü с?

О К ж • ОС c: V- о X гз гл Ci m i— о. н и я с: га m а и о X CL аз СЗ tí

о» ОСа «J» Sí o Ü X X X о с о о к w ш о о- о er 1- s-

•î Л с: О л •о ex ; s О. PI -о «J . о « с у С2. к а CL (О с г» s

О «_ s О СГ, IT4 u й» -i о «ч fä п а: X сч « г 13 о X S чэ о s о

о «с Ö c? ^ ni ' tí G 4D о к ^ CÏ ш tí к; S! к а> >=: 03 2¡ ГО СЗ о

\f с» СЕ f- О Ä X X (Ь гп и tu x w о о s 3S » СЗ. X

*=; 2К X т !» o ^ en С» О и о Е! о X а> »- « - КЗ t- о СГ ir: СЗ •Е: СЭ m

о •V- SLí X с X с с о t_- t: i" с; 't? & ÄZ а? Л в; s o; ; X с.-' о

X О •*") а» - í- у й} о X лз у >о 1- '-> » Ci .-о íli о ч

Jb- я» X о. o о г* - о н л о о; 3Í в ÍU « s i о « Г7) о t-3 о

1Я с? »_J Ci. Ä c; u О'» w о ^ S3 ¡а ts о о. с; CL M w s О) ж о> V C'ï » ГО •

X к О О га y CÄ. s X X OJ ÍO Ö е.? î1- Л. о.> i: f- о rn гр Л «=t s; ю s: И

en .п о cj i rj С X и ж Ш ^ U rj o Ci о. ID «=t «í i- ж

X X Ü» и о X X ro 35 О ÍT2 о X 72 о о H ^ X о c: и s О о о аз s аз h-

f* v 2ï я? 7T7 oí я rrj cu о> о ít: да 1 £j Ю ь. m • аз и с: с о с— О

ГЦ s er ^ O О) СХ О X ex tj «о 1 ci CJ W a х: s; CL о о о гг О чгз

T" о «с « ** e; a: Ä О о. а. о о V- я <0 О ад s о О а? СЗ et со Í7¡ d к <SL f- " ТЗ

CL Г* с» X tr> С c: ü' X « X tz ш ц X сз. - J X X г t— о о X О о О 03 О CL

• S3 1«) Ob sa Ц 1? о «ч OJ о ^ о. ш !_ К t- CL »? ц а CD о СЗ

'A а г; o o «=; С) гя о X о. аз ГС ас ZK ^ а> о tu CI s: S О <?> •о ■S 51

« о х О а. 3Í c: Ct CD с. X а w u SL ю X 2 я в X s с t-f fr- и ч « из X

о t> rí n> о « O ТЗ а> » о X u =г а* =0 ■=; 33 Ö •0 : . Г о аз СЗ йз о 1- M

X X о X ex CL О. X сх с; X о ■0 ts î- u X, s 9-* то =>. о Я ж го ГО 1- ь- X СЗ 03

О "13 <0 X G С vz « X сх <x> с и к о га э- О о О e Ж о. га 03 я JS ГО Cl-

ÍT О TS О с» t» Ж X и о о К a * et ,__. Q С h* О i <0 к 3 s 10 о ч ХГ

TS CV X о? x с 0.» О) X 11 • tí o о aî A X а Ч О CL а s ч 3- о 03 «

Ci. с ж « JC Ol о ь> ш со о « о c? X ' " » ta <х u CD X «г L. С Oí QJ 33 СЗ to CL V- X X

с? <3 ex s pç Д7 O о X CL» г» са ex о о Ж о W s t- с о О s X

о Û? >— 0) X • O tí X u ta X m о <=: 33 ж о ЙГ СЛ. о « о. а» о и СЗ t- го

гз о 33 ц Oí 4 O о а> а» о o ££ о о е о <» S3 ss о "3 О с: • , «3 s о со са

Ol X а» а> a> Ю QJ tí о « c: с c к : » С ч OJ к са m •о Е t- о. о

X О. о x а: «Г « Cl CÛ о o 4 Г» о о 1- i о ¡к; о о X о сз о СЗ а.

2; •о <и en <1> tí кг s: о 3J CJ X Ct Э" <0 u ч w ж 03 CJ CL SI е- <о ГО X

© s: zu С. С х сг X о X X X сх «о o О. •о о. г? ж г» о •я a; я ГС s у 03 о <0 « а ч.

о о о Î-'J С CL о. a X с: «т? •.) о о H ж <a ж: с? о CL ¡г; о 0Í и «J с; Ei л ж JE; (- аз

31 ж W О «т? и CJ о о о о 15 IQ «О »- C! с а а ь- а: а . ■а а) о Ж сс СЗ и и.

V з* et *э са «3 сх с ь» X w Í0 CJ U Ч • и u о »я 1— <а о го Оз

и Ж « о Ск о ex ta О О о а CJ С} h а а CI X s <1> OJ к и а» sr и са s у к) о.

Oj ж га о u ts o ю <2 о u ** X X ж О i: ÍT о. о - •ч о. CÍ ID ÎÎC о Cl s 03

с. X О о CÎ о •о сл. X сх о u y сч а t* сх t? й> V- w д V- о m о s са.

и> сх о X o с: « сз <еа <T? S « Ci с о а <!С ^ « а CJ с? Ч S3 ч о 3 оз

»- M с о о fi CCj m ta о rt » о m <0 zn w а О Ш ou о сх u ■=с <0 •о t¡ о а СС е

x о о ПУ го СО » <и X X 5* o гз а> ■а «ч M M CL о t- — . о L. СЗ О

X CL s «t « sr ot «э X Ä о 33 u> с ш а. а о <0 а> S3 to о С u с: <J> о Сз оэ с гг m X ■

X »et о s sc s se 38 JG X ' ч 3S «о X X o о cu СЭ X a Q] m Sä о о? с: CL . о со X ж

Cu SC X CQ X ж sr Sw to *о О X гг X tí а. Ж SJ Э5 о s '—■ w 39 о ч н- О! et СЗ са го

ч u о о о a» X со «5 CJ о о (0 saf s s» • SJ CL X •CS ïc сз «s W СЗь Ш s СП о О о s SS о X

ÜJ ц X CJ о О о хэ а ч о u о о О о о X О S • w u Я з: m эз Et Œ

X VI га о s • 03 сх «э сх 23 о 3» S5 эа о и ■о • X Et 5С t f- u го X СЗ О си

QJ я X •о X ж с* тс СХ X X с сх я t_ ts <D о Oí о « 3> E] <0 О Ю 05 и о са S го X и

Ci s • • XT о. «п s ex «s С О) <0 о X з: ш ч œ ж га ч u о. ч а s Ю Ж я 2 <о о ч 3 CJ CJ

с: л Ci S X с 1 *í с 22 СХ Г» £3 ц о. о О о s b- о о О ГС ГЗ CL CL S с 33 ю го

о «=: 3 г» гг- о Q v> гх О X о ж о г» да ¡к о. <0 ж ш и о са со о со го г CD Ж ч- СЗ а. о

о X X о. ZJt cu X О X »а S3 1_ та а s о Oí <0 <0 JD ■о m сх =t ту ч к о о

et Сh «О Н» s ex 35 о X о о а> о e.1 ГС ь- CJ ■=t со i«* «=: ч о о 03 33 с: а. п

<о о о X X X » о »— ЗС CÇ СХ о О С) ж ч о CJ 0Ï о п о я о еъ t- Q. О L. X X с; я СЗ

я о 3= о <и X a. <u S о О « у X О ю ^ сх со ю о s и CL и с к с s зг о 03 <а (_3

с: о с. О ш üo .X u сх и о X ая ч э- 1- Си о ьс СО о J3 о оэ и «=: ГО О . о CL (Я s

х s: s О fr- se a» о о u со «3 ю с- CJ о к> СЭ а> я с: аз ь V- к Z3> а. та о 03 03 5; о m s

и X s: se ET X 2Г V- с? а о о о. с с s я I <а О о u «о с. с CL « X с: с w

• 25 о о • о et o a? «3 сх J- а • =» о о о X 4Z> СП 33 ТГ га я u а> X СЗ 03 03 СЗ. о

*Сч> аз fr- к Ю л ic 31 C3 ь а> : сх u ta о <0 и X * о о « X El CJ са С а. Ч s СЗ

о es =J а> кг ж «о с: аз гт» X «о X ет и я оа СЗ о Ч <о « » С ш О! ч

V- X к о X X 93 о м о X С? ся <0 ГС о о а: Ж X о о 01 3; го X 33

о X ж х ж o o О X о о сх U ч üb S! Q H а t- СП <о •ч t- СЗ ^ M CL X t_ <х

s *о <0 о »— гэ «=t а) л о о <D сх ч Sï 25 о и S о О s о X чт> 2 ta С СЗ аз о

о X с Tí O « w ЕГ tí и is s X <- zr э- хэ w с га X о о 33 ч а. X

• до бассейна). как правило, проектируете» равномерны« в течение коротких интервалов времени (периоды регулирован»», которые могут составлять сутки, неделе, декаду) с максимальны» использования ночного времени. Неравномерность водопотребления- компенсируется за счет полезной емкости бассейна перерегулирования.

В пособии рассматривается ряд других вопросов, в частности, -вопрос организации процесса проектирования. С целью-создания системы с высокими технико-зкоиоыическими показателями проектирование необходимо вести на Вазе математического »моделирования процессов, движения воды, причем моделирование осуществляется в два: этапа. На первом- этапе, пользуясь упрощенными (ускоренными! «.оделакк участков: каналов, определяют основные коструктнвкые паранжтры. бьефов и» регулирующих гидротехнических сооружений. Результаты-расчета: атого этапа-, дают наиболее экономичные ревения участков канала: »<. сооружений« с учетов характера движения воды (устеновиввегося и неустановиркегося) при работе канала в режиме автоматизированного управления. В приложениях- приведен- графический материал, позволяющий проектировщику осуществлять работы первого зтапа без выполнения трудоемких расчетов. Этот материал выполнен-с использованием ЭЬЫ и охватывает широкий диапазон исхсднмх параметров.

На втором этапе исследуются процессы, имеющие место во взаимосвязанной системе бьефов, основные параметры которых определены на первом этапе.Расчеты, осуществляются на ЭЬН по уточненным программам. Результатом работы.этого зтапа являются:

- уточненные значения конструктивных параметров участков каналов:

- технологические треооьания к регулирующим гидротехническим сооружениям и системам регулирования:

- технологические требования к общесистемной схеме управления;

- технологические требования на разработку алгоритмов управления технологическими процессами:

- технологические требования на разработку проекта .эксплуатации:

- основные данные для техикко-зконокического сравнения конкурирующих варианте» систем«,.

После вариантной проработки двух этапов расчетов и выбора на ее основе с помощью технико-зконокичнекого сравнения наиболее предпочтительного варианта дальнейшая разработка различных частей проекта ведется по технологически увязанным требованиям. Таким образом устраняется существующий ныне разрыв в проектировании и технологическая несогласованность в работе разных элементов системы.

¡5 приложениях к пособию приводятся справочные материалы, необходимые при проектировании, даны описания основных схем. регулирования водоподачи, требования к автоматизации насосных станций, методики оп-

ределёния объемов бассейнов краткосрочного регулирования н параметров бьефов каналов, термины и определения.

ВЫВОДУ.

1. Разработанная методика и алгоритм определений рассогласования в системе "канал - ПНС" позволяют синтезировать ;ектисиуи систему управления перекачивавщей насосной станцией, Функционируй1^ на основе анализа информации, получаемой от датчика уровня воды, установленного в зоне гидравлического влияния ПНС.

2. Разработанная методика определения допустимых значений составлявших погревностей при «ос-венных способах измерений с каналах гидромелиоративных систем позволяет определять необходимый класс точности технических средств на основе исследования математических зависимостей мемду искомой и измеряемой величинами и анализа весовых коэффициентов составляввих погревности.

3. При автоматизации подкачивавших насосных станций, работаваих на закрытую оросительнув сеть, на основе разработанных алгоритмов достигается снивение удельной энергоемкости водоподачи и повывение эксплуатационной надевности сети.

4. Разработанная методика расчета линий телемеханики, позволяет:

- без использования дополнительных технический средств и изменения состава линий связи повысить дальность действия устройств телемеханики. использующих коыбинационно-частотный метод избирания с двухчастотныы последовательным кодом, за счет рациональной расстановки вифров КП.

- резко сэкономить трудозатраты при проектировании за счет использования ЭВМ.

5. Разработанная концепция саморегулирующейся оросительной системы и методика ее создания позволяет;

- резко уменьшить потери води из каналов оросительных систем за счет лучвего согласования водоподачи и водопотребл^-ния,

- повысить экономическую эффективность систем путем совер-венствования технологии проектирования на основе магматического моделирования.

СПИСОК ОПЧСЛШВЙНШ РАБОТ ПО ТЕМЕ

1. fi.В.КУЗНЕЦОВ.Л.И.ЗйЦ. Устройство комплексной системы телемеханики для гидромелиоративных систем ТК-201, Обзорная информация ЦБНТИ Мин-еидхо?л СССР Н 7 "Повис технические средства автоматизации гидромелиоративных систем", 19ЬЭ, с.й-15

2. В.А.ЕР^ОПИН,Л.И.ЗАЦ.Г.Я.ЗЙЦ. Расчет линий телемеханики для устройств, использующих комбкиацконио-частотный метод иэоирання. Труди МИИ-Та, напуск 408 "Элементы автоматики и телемеханики н динамика автономных систем змергостОхемия и импульснкх следящих систея на транспорте", JS72. с.125-136

3. Д.Л.КОЗЛОВ,,1, И.ЗйЦ, Автоматические регуляторы электрического действия дли оросительных сиетси. Сборник научных трудов ВО "Совэгодпра-ект" N 2 (4?) "Вопросы проектирования технически совершенных мелиоративных систем", 1375, с.154-165

4. Л.И.ЗАЦ.Ь.Г.ЦХСЙРЬ. Расчет параметров автокатическнх регуляторов производи тельнести перскачивааяих насосных станций. Экспресс-информация Цв!!ТЙ Киньодхгза СССР, серия 9. выпуск 4 "Изыскания и проектирование гидромелиоративных еооруаекий", 19??, с. 10-27

3. Л.И.ЗйЦ. Алгоритмическая структур? системы автоматического управления перекачивающей насосной станцией". Сборник научных трудов ВО "Со-Езаодпроект" К ЬО "Проектирование оросительных снстен с еирокозахват-

докдеваяьной техникой", 1973, с.УВ-103 6. Л.Н.ЗйЦ.В.Г.ЦКСйРЬ "йлгоритн определений рассогласования о системе "канал - перекачивающая насосная станций". Сборник научних трудов 30 "Совзводпроек.-" 15 51 "Совериенствовакиг проектирования оросительных ts осувигелышх скстеы", 19?9, c.lfl4-!?0

?. Л.И.ЗйЦ.В.Г.ЦУСАРМ.Д.СйМОШВА. Йетодика расчета параметров автоматических регуляторов производительности перекачивавших насосных станций. Издано ВО "Совэсодпроскт". I960, c.i-1? а. Л.И.ЗЙЦ. Применение-ЗВИ ЕС для расчета каналовевязн телемеханических систем. Сборник научных трудов ВО "Совзподпроехт" "Вопроси проек-тироьания оросительных систем".1983. с.197-20!

3, В.й.ЕРМОЛШМ.И.ЗАЦ. Q точности измерения-¿ровня воды б оросительных каналах с авторегулировалием. Сборник научных трудов ВО "Сосзвод- ' проект" "Проблемы типового проектирования и автоматизации проектных работ в мелиорации", 18Н5. с. 135-141

10. lO.fl.ЕРМОЛИН.Л.И.ЗЙЦ. Выбор точности уровнемера при косвенной измерении расхода ьоды р канале.тТезисы док,\дов всесоюзной научно-техни-че. кой конференции "Методы 1 средства организации водоучета на гидромелиоративных объектах", Фруьзе, 19оЗ, с, 13-14

11. &.Й.ЕРМ0ЛИН,Л.И.ЗАЦ. Влияние погрезностей строительных параметров Фиксированного русла на точность косвенного измерения расхода води. Тезисы докладов всесовзной научно-технической нинверпиции "Методы и средства организации водоучвта на гидромелиоративных объектах", Фрунзе 1989. с.15-16

12. Л.И.ЗАЦ.А.М.ВАРКОВСШ.Н.ОАРГОЛНК и др. Пособие к СНиП 2.0В.03-83 "Автоматизация водоподачи н водоотведения на мелиоративных системах". Издано ВО "Совзводпроёкт", 1989, с.1-113

13. Л.И.ЗАЦ.И.А.ИГНАТОВ. Подкачивавяая насосная станция с зиергосйере-гавцнн реаииоа работы. Сборник научных трудов ВО "Совзводпроёкт" "Пути повыаения продуктивности мелиоративных зеыель и скиаения удельного во-допотребления", 1990. с.50-61

И. Л.И.ЗЙЦ.Б.И.ЗЕГЕЛМИШ.И.Й.ИГНЙШ. А.С. Н 1407146 "Способ автоматического управления насосной станцией". Бвялетень "Открытия «'изобретения". НИ. 1989

15. Б.И.ГАЛЫ1ЕР,Л.И.ЗАЦ.Й.Л.П0Л0ВЕЦ. А.С. U 1711725 "Оросительная система". Бвллетень "Открытия и изобретения", N S. 1992

16, YURI A.ERH0L1H,LEONID I.ZATS. flutoaated Operation of Puaping Stations In Soviet Union, 3ournal of Irrigation and Drainage Engineering, VOL.118, HO 4. 3UL/AU6. Aaerlcan society of clvlal engineers, 1992