устройство для автоматического регулирования подачи расхода воды насосно-силовым агрегатом

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования подачи расхода воды насосно-силовым агрегатом, включающее водозаборные сооружения верхнего и нижнего бьефов с насосно-силовыми агрегатами и блоками управления, всасывающий и напорный трубопроводы насосно-силового агрегата нижнего бьефа, соединяющиеся тангенсально обводным трубопроводом через запорное устройство с гидроприводом, разделенным на верхнюю и нижнюю полости посредством поршня, закрепленного на штоке гидропривода, управляемым основным и дополнительным электрогидрореле, соединенными с верхней и нижней полостями гидропривода и оснащенными управляющими блоками, реле временной задержки, герконовый контакт и магнит, отличающееся тем, что устройство снабжено датчиками верхнего, нижнего и минимального уровней, выполненных в виде герконовых контактов, установленных на поплавках и размещенных в верхнем бьефе водозаборного сооружения, внутри полых стаканов, взаимодействующих с магнитами неподвижно закрепленными на стаканах, при этом герконовый контакт датчика верхнего уровня связан с источником питания через реле временной задержки, блок приема-передачи с блоком управления электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа, управляющим блоком основного электрогидрореле и параллельно с концевым выключателем, установленным на гидроприводе запорного устройства, взаимодействующим с упором, размещенным на штоке гидропривода, в верхнем положении поршня, а герконовый контакт датчика нижнего уровня с источником питания через реле временной задержки, блок приема-передачи, блок управления электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа, управляющим блоком дополнительного электрогидрореле и параллельно со вторым концевым выключателем, установленным также на гидроприводе запорного устройства и взаимодействующим с упором в нижнем положении поршня, кроме этого герконовый контакт датчика минимального уровня соединен с источником питания, блоком управления электродвигателя насосно-силового агрегата верхнего бьефа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к оросительным системам, и может быть использовано при регулировании подачи расхода воды в верхний бьеф открытой оросительной системы.

Известно устройство для исключения пульсационных явлений, включающее насос, установленный в водозаборной камере, снабженный байпасным трубопроводом, соединяющим выходной (напорный) трубопровод с всасывающим трубопроводом тангенсально (а.с. 156420, кл. A01G 25/09, аналог).

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности автоматического регулирования подачи расхода воды при изменении режима водопотребления в верхнем бьефе открытой оросительной системы.

Известно другое устройство для автоматического поддержания давления в закрытой оросительной сети, включающее насосно-силовой агрегат с блоком управления, всасывающий размещенный в водозаборной камере и напорный трубопроводы, соединяющиеся тангенсально обводным трубопроводом через запорное устройство с гидроприводом, разделенным на верхнюю и нижнюю полости посредством поршня, закрепленного на штоке гидропривода, управляемым электрогидрореле, через блок временной задержки, герконовый контакт и магнит, закрепленный на штоке, управляющий и исполнительный блоки электрогидрореле, дополнительное электрогидрореле, исполнительный блок которого соединен с верхней полостью гидропривода, при этом исполнительный блок основного электрогидрореле соединен с нижней полостью гидропривода, а управляющий блок дополнительного электрогидрореле подключен к источнику питания через нижний предел электроконтактного манометра и реле временной задержки, управляющий блок основного электрогидрореле подключен к источнику питания через верхний предел электороконтактного манометра и реле временной задержки, причем электроконтактный манометр установлен в напорном трубопроводе насосно-силового агрегата, кроме этого герконовый контакт взаимодействует с магнитом в верхнем положении штока гидропривода запорного органа и последовательно включен в цепь электроконтактного манометра верхнего предела и блока управления насосно-силового агрегата.

Недостатком данного устройства является также отсутствие возможности автоматического регулирования подачи расхода воды при изменении режима водопотребления в верхнем бьефе открытой оросительной системы.

Техническая задача изобретения - автоматизация процесса регулирования подачи расхода воды в верхний бьеф открытой оросительной системы.

Поставленная задача достигается тем, что устройство снабжено датчиками верхнего, нижнего и минимального уровней, выполненных в виде герконовых контактов, установленных на поплавках и размещенных в верхнем бьефе водозаборного сооружения, внутри полых стаканов, взаимодействующих с магнитами, неподвижно закрепленными на стаканах, при этом герконовый контакт датчика верхнего уровня связан с источником питания через реле временной задержки, блок приема-передачи с блоком управления электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа, управляющим блоком основного электрогидрореле и параллельно с концевым выключателем, установленным на гидроприводе запорного органа, взаимодействующим с упором, размещенным на штоке гидропривода, в верхнем положении поршня, а герконовый контакт датчика нижнего уровня с источником питания через реле временной задержки, блок приема-передачи, блок управления электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа, управляющим блоком дополнительного электрогидрореле и параллельно со вторым концевым выключателем, установленным также на гидроприводе запорного органа и взаимодействующим с упором в нижнем положении поршня, кроме этого герконовый контакт датчика минимального уровня соединен с источником питания, блоком управления электродвигателя насосно-силового агрегата верхнего бьефа.

Благодаря снабжению верхнего бьефа датчиками верхнего и нижнего уровня и их связи с источником питания через реле временной задержки блок приема-передачи с блоком управления электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа и управляющими блоками основного и дополнительного электрогидрореле создается возможность управления подачей расхода воды по уровню в водозаборном сооружении верхнего бьефа, в зависимости от изменяющегося водоразбора, что невозможно осуществить ни в аналоге, ни в прототипе. Кроме того, размещение датчиков уровня в водозаборном сооружении верхнего бьефа значительно увеличит быстродействие системы автоматизации за счет оперативного контроля за изменением уровня непосредственно в водозаборном сооружении и мгновенной передачей сигнала на изменение подаваемого расхода. Это позволит создать оптимальный режим водоподачи, увязанный с водозабором в верхнем бьефе, что в значительной степени сократит энергозатраты по бесперебойному водообеспечению объектов необходимым количеством воды.

Выполнение датчиков уровня в виде герконовых контактов, установленных на поплавках и размещенных в верхнем бьефе водозаборного сооружения, внутри полых стаканов, взаимодействующих с магнитами неподвижно закрепленными на стаканах, и связь герконового контакта датчика верхнего уровня с источником питания через реле временной задержки, блок приема-передачи с блоком управления электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа и управляющим блоком основного электрогидрореле, и связь герконового контакта датчика нижнего уровня с источником питания через реле временной задержки, блок приема-передачи, блок управления электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа с управляющим блоком дополнительного электрогидрореле не только обеспечивает совокупность отличительных признаков не известных ни в аналоге, ни в прототипе, но и позволит приобрести новый положительный эффект - автоматическое регулирование расхода насосно-силового агрегата по уровню в водозаборном сооружении верхнего бьефа, обеспечивая при этом быстродействие в работе и исключая погрешности, возникающие при волновом процессе от ветра на поверхности воды за счет размещения датчиков в полых стаканах.

Снабжение устройства концевым выключателем, установленным на гидроприводе запорного органа, взаимодействующего с упором, размещенным на штоке гидропривода, в нижнем положении и связь концевого выключателя в верхнем положении с блоком управления электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа и датчиком верхнего уровня, а также снабжение устройства вторым концевым выключателем, установленным на гидроприводе запорного органа и взаимодействующим с упором в нижнем положении поршня и связь его с блоком управления электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа и датчиком нижнего уровня, обеспечивает не только отключение электродвигателя насосно-силового агрегата при отсутствии водозабора в верхнем бьефе, но и выработку сигнала в блоке управления и включение дополнительного насосно-силового агрегата в работу при недостаточном обеспечении водой одним агрегатом верхнего бьефа. Данный отличительный признак также не известен ни в аналоге, ни в прототипе.

Снабжение устройства датчиком минимального уровня, установленным в верхнем бьефе водозаборного сооружения, и связь герконового контакта с источником питания, блоком управления электродвигателя насосно-силового агрегата верхнего бьефа позволит в моменты отсутствия подачи воды из нижнего бьефа производить отключение насосно-силового агрегата, что исключает подсасывание воздуха и возникновение кавитационных процессов, приводящих к износу оборудования. Данные отличительные признаки и создаваемый при этом положительный эффект невозможен ни в аналоге, ни в прототипе.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для автоматического регулирования подачи расхода воды насосно-силовым агрегатом.

Устройство для автоматического регулирования подачи расхода воды насосно-силовым агрегатом включает водозаборные сооружения верхнего 1 и нижнего 2 бьефов с насосно-силовыми агрегатами и блоками управления 3, 4, всасывающий 5 и напорный 6 трубопроводы насосно-силового агрегата нижнего бьефа 2, соединяющиеся тангенсально-обводным 7 трубопроводом через запорное устройство 8 с гидроприводом 9, разделенным на верхнюю и нижнюю полости посредством поршня 10, закрепленного на штоке 11 гидропривода 9, управляемыми основным 12 и дополнительным 13 электрогидрореле, соединенными с верхней и нижней полостями гидропривода 9 и оснащенными управляющими 14, 15 блоками, датчики верхнего 16, нижнего 17 и минимального 18 уровней, выполненных в виде герконовых контактов 19, 20, 21, установленных на поплавках 22, 23, 24 и размещенных в верхнем бьефе 1 водозаборного сооружения, внутри полых стаканов 25, 26, 27, взаимодействующих с магнитами 28, 29, 30, неподвижно закрепленными на стаканах 25, 26, 27, при этом герконовый контакт 19 датчика 16 верхнего уровня связан с источником питания через реле временной задержки 31, блок приема-передачи 32 с блоком управления 4 электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа 2, управляющим блоком 14 основного электрогидрореле 12 и параллельно с концевым выключателем 33, установленным на гидроприводе 9 запорного устройства 8, взаимодействующим с упором 34, размещенным на штоке 11 гидропривода 9, в верхнем положении поршня 10, а герконовый контакт 20 датчика 17 нижнего уровня с источником питания через реле временной задержки 35, блок приема-передачи 32, блок управления 4 электродвигателем насосно-силового агрегата нижнего бьефа 2, управляющим блоком 15 дополнительного электрогидрореле 13 и параллельно со вторым концевым выключателем 36, установленным также на гидроприводе 9 запорного устройства 8 и взаимодействующим с упором 34 в нижнем положении поршня 10, кроме этого герконовый контакт 21 датчика минимального уровня 18 соединен с источником питания, блоком управления 3 электродвигателя насосно-силового агрегата верхнего бьефа 1.

Устройство для автоматического регулирования подачи воды насосно-силовым агрегатом работает следующим образом.

Подъем воды в водозаборном сооружении верхнего бьефа 1 до верхнего уровня приводит к срабатыванию датчика 16 верхнего уровня, которое обусловлено перемещением поплавка 22 с герконовым контактом 19 в полом стакане 25 вверх и на отметке заданной магнитом 28 (верхний уровень) происходит замыкание герконового контакта 19. Это обеспечивает выдачу импульса через реле временной задержки 31, выдающее прерывистый (периодичный) импульс в блок приема-передачи 32, который в свою очередь передает его в блок управления 4 нижнего бьефа 2. Блок управления 4 осуществляет выдачу импульса в управляющий блок 14 основного электрогидрореле 12 на открытие запорного устройства 8 посредством гидропривода 9 и соединение всасывающего 5 и напорного 6 трубопроводов. Это обеспечивает частичный сброс расхода воды из напорного трубопровода 6 во всасывающий трубопровод 5, что уменьшает подачу расхода в водозаборное сооружение верхнего бьефа 1. В случае недостаточного открытия запорного устройства 8 (уменьшения расхода) реле времени 31 выдает повторный импульс в блок приема-передачи 32, блок управления 4 и управляющий блок 14 основного электрогидрореле 12, что обеспечивает дальнейшее открытие запорного устройства 8 и еще большее уменьшение подаваемого расхода насосно-силовым агрегатом нижнего бьефа 2. Дискретное открытие запорного устройства 8 осуществляется до тех пор, пока уровень в верхнем бьефе водозаборного сооружения 1 не опустится ниже верхнего предела, либо при достижении поршня 10 со штоком 11 верхнего положения, когда упор 34, размещенный на штоке 11 гидропривода 9, воздействуя на концевой выключатель 33, замыкает его. В результате этого импульс от реле времени 31 подается через концевой выключатель 33 в блок управления 4 насосно-силового агрегата нижнего бьефа 2, вызывая остановку электродвигателя насосно-силового агрегата нижнего бьефа 2. Подача воды в верхний бьеф водозаборного сооружения 1 прекращается, что останавливает рост уровня воды в верхнем бьефе.

Падение воды в водозаборном сооружении верхнего бьефа 1 до нижнего уровня приводит к срабатыванию датчика 17 нижнего уровня, которое обусловлено перемещением поплавка 23 с герконовым контактом 20 в полом стакане 26 вниз и на отметке, заданной магнитом 29 (нижний уровень), приводит к замыканию герконового контакта 20.

Это обеспечивает выдачу импульса через реле времени 35, выдающим прерывистый (периодический) импульс в блок приема передачи 32, который в свою очередь передает его в блок управления 4 нижнего бьефа 2.

Блок управления 4 осуществляет выдачу импульса в управляющий блок 15 дополнительного электрогидрореле 13 на закрытие запорного устройства 8 посредством гидропривода 9. Это обеспечивает уменьшение частичного сброса расхода воды из напорного трубопровода 6 во всасывающий трубопровод 5, что увеличивает подачу расхода в водозаборное сооружение верхнего бьефа 1. При недостаточном закрытии запорного устройства 8 реле времени 35 выдает повторный импульс до полного закрытия запорного устройства 8. В случае необеспечения подъема воды в водозаборном сооружении верхнего бьефа 1, выше нижнего уровня, в результате воздействия упора 34 в нижнем положении поршня 10 (полное закрытие запорного устройства 8) на второй концевой выключатель 36, установленный на гидроприводе 9 запорного устройства 8, происходит замыкание цепи и выдача импульса на включение второго насосно-силового агрегата.

Падение воды в водозаборном сооружении верхнего бьефа до минимального уровня приводит к срабатыванию датчика 18 минимального уровня, которое обусловлено перемещением поплавка 24 с герконовым контактом 21 в полом стакане 27 вниз и на отметке (минимального уровня) магнит 30 вызывает замыкание герконового контакта 21. Это обеспечивает выдачу импульса в блок управления 3 электродвигателем насосно-силового агрегата верхнего бьефа 1 на остановку электродвигателя.

Внедрение предлагаемого устройства для автоматического регулирования подачи расхода воды насосно-силовым агрегатом на оросительных системах позволит снизить эксплутационные затраты на 5-10%, уменьшить расход электроэнергии на подачу воды на 8-12% за счет создания оптимального режима водоподачи, увязанного с водозаборным сооружением верхнего бьефа.