Лекція 4. Автоматизація осушувально-зволожувальних систем з трубчастим дренажем. Оптимальне за швидкістю керування водним режимом.

де   - момент від сили гідродинамічного тиску води на радіальну площину затвора;   - момент від ваги противаги;   - момент від ваги затвора;   - момент від ваги води, що знаходиться у затворі.

Порушення рівності /3/ може спричиняти як зміна рівня води у верхньому, так і в нижньому б’єфах. При цьому процес регулювання залежить від режиму роботи регулятора, яких може бути три: регулювання за нижнім чи верхнім б’єфами, а також змішане регулювання.

Для автоматичного регулювання рівня води за нижнім б’єфом поплавок 10 необхідно від’єднати від штанги 9, а саму штангу зафіксувати в такому положенні, в якому нижній клапан повністю закриває трубу 6. При закритій трубі 6 процес автоматичного регулювання рівня води у нижньому б’єфі відбувається наступним чином. Наприклад, при зниженні рівня води, яке нехай буде зумовлене збільшенням витрати, поплавок 12 разом зі штангою 11 опустяться і клапан закриє вихід із труби 15. Оскільки рівень води в затворі вищий, ніж рівень води у нижньому б’єфі, то вода із затвора через отвори 13 почне витікати в колодязь і з нього - у нижній б’єф. В результаті момент від маси води стане меншим і під дією моменту від сили гідродинамічного тиску   кут відкриття затвора збільшиться (затвор відхилиться вправо), що призведе до збільшення притоку води у нижній б’єф. Рівень води у нижньому б’єфі почне підвищуватись, поплавок з клапаном почне підніматись вверх, зменшуючи витік води з затвора. Цей процес буде продовжуватись доти, доки не наступить знову рівність моментів згідно /3/. При цьому витік води із порожнини затвора припиниться.

При зменшенні витрати води із нижнього б’єфу рівень в ньому буде підвищуватись, поплавок 12 через штангу 11 підніме клапан, відкриється труба 15 і вода з лівого колодязя через отвори 8 буде поступати в затвор. Маса води буде збільшуватись, що призведе до повороту затвора вліво. Процес прикриття затвора (зменшення притоку) продовжуватись до тих пір, поки знову не буде виконана умова /3/.

Для переведення регулятора в режим регулювання рівня води за верхнім б’єфом необхідно закріпити шток 11 у верхньому положенні. При цьому отвори 13 будуть закритими і кут відкриття регулятора буде залежати тільки від положення поплавка 10.

Процес регулювання рівня води у верхньому б’єфі відбувається так. Нехай рівень води у верхньому б’єфі підвищився. Тоді поплавок 10 підніметься, отвори 8 закриються клапаном і вода через труби 5, 15 і 6 почне витікати із затвора у нижній б’єф. Затвор стане легшим, під дією гідродинамічної сили він відхилиться вправо, витрата з верхнього б’єфу збільшиться і рівень зменшиться. Цей процес закінчиться, коли знову наступить рівновага моментів, які діють на затвор. При зниженні рівня, відносно заданого поплавком 10, отвори 8 відкриваються і вода із колодязя через труби 15 і 5 почне поступати в затвор, вага його буде збільшуватись, він почне закриватись, зменшуючи витік води з верхнього б’єфу, що призведе до підвищення рівня. Положення затвора знову буде визначатись умовою /3/.

У випадку змішаного регулювання пріоритетним є регулювання за нижнім б’єфом. В цьому режимі поплавки 10 і 12 задають рівні води у відповідних б’єфах. Процес автоматичного регулювання рівнів відбувається так. Нехай рівень води у нижньому б’єфі знизився. Тоді поплавок 12 опускається разом зі штангою 11 і клапан закриває трубу 15 і регулювання здійснюється за нижнім б’єфом, як описано вище, незалежно від рівня води у верхньому б’єфі. Коли рівень в нижньому б’єфі вище заданого, отвори 13 закриваються і регулятор переходить на регулювання за верхнім б’єфом, зменшуючи подачу води в нижній б’єф. Якщо при цьому рівень у нижньому б’єфі стане нижче заданого, то регулятор знову переходить на регулювання за нижнім б’єфом.

При рівні води у верхньому б’єфі вище заданого під дією поплавка 10 закриваються отвори 8 і незалежно від рівня у нижньому б’єфі відбувається відкриття затвора, бо вода з нього витікатиме через трубу 5 і клапанні коробки у нижній б’єф. Отже, ні за яких обставин переповнення верхнього б’єфу не буде.

Швидкодія даного регулятора залежить від діаметра труб 5, 15 і 6 та коефіцієнта гідравлічного опору клапанних коробок. За даними УкрНДІГіМ для секторних затворів з радіусом обшивки  м і шириною водозливу а = 1,0...1,5 м діаметри труб приймають в межах 0,05...0,12 м.

Вибираючи діаметр з’єднувальних труб, необхідно знати, що зі збільшенням діаметра буде збільшуватись швидкодія системи автоматичного регулювання і знижуватись стійкість її роботи, що при обмеженому переміщенні клапанів може призвести до виникнення автоколивань. Запобігти цьому можна за допомогою засувки на трубі 5, відкриттям якої можна буде змінювати гідравлічний опір, величина якого буде визначати швидкодію системи регулювання і запобігати автоколиванням затвора.

 

2.5. Дистанційна зміна уставки регулятора

Секторні регулятори найчастіше застосовують як регулятори водоподачі. Їх встановлюють при глибинах 1,6...2,1 м на спорудах РТ-80 і РТ-100. Уставку (переміщення поплавка), зазвичай задають вручну, що обмежує їх використання в системах з дистанційним керуванням.

Якщо рельєф місцевості дозволяє використовувати один канал для осушення і зволоження, то секторний регулятор,може виконувати функції регулятора стоку і регулятора водоподачі (рис.13). В обох