книги из ГПНТБ / Механизация и автоматизация оросительных систем и технология орошения сельскохозяйственных культур сборник научных статей гидромелиоративного факультета

верстйя, одновременно вызывает движение обоих затворой. Ометка входа в шахту (заданный горизонт воды в верхнем бьефе) задается задатчиком уровня.

Такое соединение обоих затворов и взаимное расположе­ ние с включением в работу прямодействующего привода уп­ равления приводит одновременно оба затвора в движение с поддержанием постоянного уровня воды в верхнем бьефе с одновременным сбросом излишков воды и наносов под по­ лотнище затвора, установленного на речном пролете, а плав­ ника, органического мусора и других плавающих предметов через верх полотнища затвора, установленного на водослив­ ном пролете с возможностью полного открытия отверстий, перекрываемых затворами.

Описанный авторегулятор (рис. 1) включает задатчик уровня 1, подводящий трубопровод 2, камеру 3, сообщаю­ щуюся с нижним бьефом посредством отводящего трубопро­ вода 4 и сливного отверстия 5.

В камере расположен прямодейстаующий привод управле­ ния 6, выполненный в виде полой емкости криволинейного очертания или поплавка, жестко прикрепленного к оси 7 зат­

установленным на водосливном пролете 16 над порогом 17. Диаметры шкивов 12 и 13 подбираются исходя из равен­ ства моментов от веса затворов относительно оси вращения вала 14, который может выполняться сплошным или состав­

ным с жестким креплением в стыках.

Для предотвращения попадания органического мусора и плавающих предметов на опорные ноги затвора 15 перед ним устраиваются выступы-открылки 18. Защитные открылки мо­ гут устраиваться и на полотнище затвора 15, который укреп­ ляется на полуосях 19,

Принцип действия предлагаемого авторегулятора уровня верхнего бьефа основан на уравновешивании моментов сил, приводящих автомат в движение, с одной стороны, и сил со­ противления, с другой, т. е.

МД=М С

Движение затвора происходит под действием следующих сил:

102

Gj — веса затвора, перекрывающего речной пролет;

G2— веса затвора опускного действия, перекрывающего водосливной пролет;

Gh — веса корректора;

Р — давления воды на радиальную грань корректора; FTr«— результирующей сил трения затворов в опорных

подшипниках; 1'п-и — силы трения в оси вала со шкивом;

1'2Т||— силы трения в уплотнениях полотнища затвора, ус­ тановленного на речном пролете, о стенки соору­ жения.

Пренебрегая силами трения в оси вала и в опорных под­ шипниках, и учитывая, что при устройстве защитных высту­ пов открылков перед полотнищем сегментного затвора опуск­ ного действия, силы трения в уплотнениях для данного зат­ вора отсутствуют, уравнение моментов относительно оси зат­ вора можно записать в виде:

hk- — глубина наполнения в камере корректора; Вк — ширина корректора;

а и р — углы наклона линий, соединяющих точки прило­ жения сил G) и GK с осью вращения затвора к горизонту;

ip— угол поворота корректора относительно верти­ кали.

Для определения силы натяжения троса N от веса затво­ ра G2 составим уравнение моментов относительно оси вала со шкивами:

Где: d| и tl2 — диаметры шкивов.

Из уравнения (2) N = G2 -||1-

103

Июдставляя значение N в уравнение равновесия (1), по­ лучим основное расчетное уравнение для данного авторегу­ лятора в виде:

(3 )

Уравнение (3) аналогично уравнению (1), которое было получено нами для расчета сдвоенного сегментного затвораавтомата уровня верхнего бьефа с прямодействующим кор­ ректором [2].

Дальнейший анализ работы данного авторегулятора пока­ зал, что полученные зависимости для расчета сдвоенного сег­ ментного затвора в [2], справедливы для расчета данного ав­ торегулятора и поэтому не приводятся в настоящей работе.

Схема работы данного авторегулятора сводится к следую­ щему.

Пока уровень воды в верхнем бьефе ниже заданного, зат­ вор 8 вместе с прямодействующим приводом управления 6 под действием собственного веса опущен в свое крайнее ниж­ нее положение, полностью перекрывая отверстие речного про­ лета 9.

Затвор 15, связанный с затвором 8 гибкой связью, поднят над водосливным порогом 17 в свое крайнее верхнее положе­ ние и перекрывает отверстие водосливного пролета.

Авторегулятор находится в закрытом положении.

При увеличении расхода воды в верхнем бьефе уровень начнет подниматься и вода через отверстие задатчика уровня 1, питающий трубопровод 2 начнет поступать в камеру 3, так как приток воды через питающий трубопровод 2 будет больше, чем отток из камеры через отводящий трубопровод 4 и сливное отверстие 5.

По мере поступления воды в камеру 3 при ее наполнении возникает сила гидростатического давления воды Р, которая, приводит в движение прямодействующий привод управления 6. Но так как привод управления 6 жестко прикреплен к оси 7, то он начнет ее поворачивать, поднимая затвор 8.

При этом затвор 15 начнет опускаться, так как он связан с затвором 8 гибкой связью через систему шкивов, насажен­ ных на общий вал 14. Таким образом произойдет одновремен-

104

йое открытие обоих затвор оё и устройство включится в рабо­ ту, пропуская в нижний бьеф сооружения излишки воды со сбросом их под полотнище затвора 8 и плавник — через верх полотнища затвора 15.

При понижении уровня воды ниже входного отверстия задатчика 1, доступ воды в камеру 3 прекращается, а отток же будет продолжаться через отводящий трубопровод 4 и сливное отверстие 5. Уровень воды в камере 3 начнет падать, что уменьшит силу гидростатического давления Р на грань прямодействующего привода управления 6, при этом оба зат­ вора начнут движение на закрытие перекрываемых отверстий.

Равновесие наступит тогда, когда приток воды в камеру 3 через подводящий трубопровод 2 и задатчик уровня 1 будет равен оттоку из нее через отводящий трубопровод 4 и слив­ ное отверстие 5. Это произойдет при заданном горизонте воды в верхнем бьефе, который задается задатчиком уровня 1.

При этом задатчик уровня 1 может располагаться в теле раздельного бычка или в боковых стенках сооружения на реч­ ном пролете, тогда уровень воды будет постоянным в верх­ нем бьефе сооружения. При размещении задатчика уровня 1 на водосливном пролете, являющимся одновременно и каме­ рой водоприемника для многих водозаборных узлов горно­ предгорной зоны, уровень воды будет поддерживаться по­ стоянным в камере водоприемника, что позволит осуществить постоянный забор воды в отвод без дополнительных стабили­ зирующих устройств.

Применение описанного авторегулятора на водозаборных сооружениях позволит автоматизировать их работу без зна-

'чительной их реконструкции, позволит более эффективно осу­ ществить промыв верхнего бьефа от наносов при наличии сбросных расходов, сбрасывать плавник в нижний бьеф соо­ ружения, обеспечивать постоянный расход воды отвода.

Помимо этого значительно упрощаются конструкции и эксплуатация существующих авторегуляторов, применяемых на водозаборах и обеспечивается диапазон автоматизма по открытию затворов до 100%.

105

Ц и л и н д р и ч е с к и й а в т о р е г у л я т о р д л я и р р и г а ц и о н н ы х к а н а л о в

Заслуженный изобретатели Киргизской ССР, диктор технических паук; профессор Я. В. БОЧКАРЕВ

Главный специалист Кубапьгипроводхоза, инженер В. М. МАСЛОВ

Па ирригационных системах долинной зоны, особенно на рисовых системах, наиболее многочисленными объектами ав­ томатизации являются трубчатые водовыпуски.

Для автоматизации работы этих сооружений применяются различные конструкции авторегуляторов.

Ввиду того, что эти сооружения размещаются рассредото­ чено от источников электроэнергии, а подвод линий электро­ передач и строительство подстанций вызывает значительный расход денежных средств, наиболее рациональное решение задачи автоматизации их будет применение авторегуляторов, использующих энергию потока воды.

В настоящей работе рассматривается конструкция гидрав­ лического авторегулятора для трубчатых водовыпусков, раз­ работанная авторами*.

Авторегулятор предназначен для поддержания заданного

уровня воды, после себя. / Авторегулятор рассматриваемой конструкции может быть

установлен как в головной части сооружения, так и в конце­ вой, но рекомендуется устанавливать его в головной части, так как при этом металлоемкость его минимальна. Он допус­ кает работу в напорном и безнапорном режимах. Авторегу­ лятор непрямого действия, астатического регулирования.

Заданный коэффициент усиления достигается устройством небольшой регулирующей емкости.

Заданное быстродействие затвора достигается путем за­ мены диаметров дросселирующих шайб, установленных на тракте подачи воды из верхнего бьефа сооружения в-камеру гидроусиления.

.Диапазон работы по открытию с сохранением заданного регулируемого параметра доведен до 100%.

Точность регулирования воды в каналах ±2 см при до­ пускаемой точности регулирования в канале ±5 см.

* Комитетом по делам изобретений и открытий Совета Министров

СССР вынесено решение о выдаче авторского свидетельства на изобрете­ ние па имя Я. В. Бочкарева и В. М. Маслова по заявке № 1662828/30-15.

106

As томат Ш п т р т с т й канальный

107

Авторегулятор представляет собой цилиндрический затвор с камерой гидроусиления и датчиком горизонта воды, кото­ рый размещается в колодце, отнесенном в зону установивше­ гося потока, т. е. в каналах, выполненных в земляном русле, закрепленную часть.

Авторегулятор и трубчатое сооружение, на котором он ус­ тановлен, состоит из следующих основных узлов (рис. 1):

1.Цилиндра регулятора, который прикрывает вход воды в оголовок.

2.Рамы авторегулятора, на которой смонтированы все уз­ лы и детали.

3.Шарнира.

4.Штанги поплавка-противовеса.

5.Поплавка-противовеса.

6. Входного отверстия в камеру поплавка-гидроусилителя, которое дросселируется сменными шайбами.

7. Уплотнения между авторегулятором и входным оголов­ ком.

8. Трубопровода, соединяющего камеру поплавка проти­

оКнструкция датчика позволяет работать авторегулятору по любому способу регулирования (верхнему бьефу, нижнему бьефу, смешанному). Состоит он из следующих частей.

1.Корпуса датчика.

2.Отверстия, которое соединяет корпус датчика с регули­

руемым бьефом.

3.Емкости с калиброванным отверстием, которая связана

споплавком датчика.

4.Поплавка.

5.Клапана.

6. Корпуса клапана.

7. Штанги датчика с отверстиями. Перемещая по штанге поплавок с емкостью, изменяем установку.

8. Перехода.

9. Трубопровода, верхняя часть которого находится па от­ метке МГВ верхнего бьефа сооружения.

10. Подводящего трубопровода.

Для удобства чтения поплавок-противовес с камерон ус­ ловно повернут на 90°.

108

Принцип действия авторегулятора уровня основан на

уравновешивании сил, действующих на подвижные части АРУ в проекции на ось движения.

Затвор движется под действием следующих сил: веса цилиндра-затвора G3;

веса поплавка-противовеса Gn; выталкивающей силы поплавка-противовеса Р.

Ввиду незначительности сил трения в шарнирах ими пре­

Кинематически авторегулятор оформлен так, что он имеет одну степень свободы. Движущей силой является выталки­

Fc— сила, вызывающая сопротивление движению, со­ стоящая из результирующего веса G = Gn—G3, сила трения FTR (в шарнире направляющих) и сила инерции F,,. Последней (G„) в силу срав­ нительно малой скорости изменения регулируе­

Учитывая постоянство массы, непрерывность процесса ре­ гулирования, уравнение движения авторегулятора в общем

109