Лекція 12. Автоматизація водорозподілу на відкритих зрошувальних системах

Кінематична схема цих рівнемірів наведена на рис. 12.4. До барабана 2 за допомогою троса кріпиться поплавок 1, а до барабана 7 – противага 8. Барабани зв'язані валом 3. Обертання вала через шестеренні передачі передається на потенціометричний, частотний або кодовий перетворювач 4, кулачки 5, що діють на перемикаючі контакти граничних значень рівня води 6, і цифровий покажчик місцевого відліку 9.

Технічні характеристики давачів з різними перетворювачами однакові: межі вимірювання 0...10 м; основні похибки за місцевим

 

Рис. 12.4. Кінематична схема поплавкових рівнемірів.

лічильником ±10 мм, замикання електричних контактів ±20 мм. Похибка перетворення рівня води в електричний сигнал залежить від меж вимірювання і виду перетворювача. Для кодового перетворювача вона складає ±1%, для частотного – ±1,5% і для потенціометричного – ±2,5% при діапазоні вимірювання 0...1,25 м. Зі збільшенням діапазону похибка вимірювання збільшується. Щоб її зменшити, необхідно діапазон вимірів розбити на піддіапазони і переключення робити при переміщенні поплавка. 

Для дистанційного переміщення поплавка в необхідний піддіапазон вимірювань застосовують комплекси електромеханічних засобів (КЕМЗ), що мають електричний вихідний сигнал і керуються пристроями телемеханіки. На рис. 12.5 наведена кінематична схема КЕМЗ, яку використовують для вимірювання рівня води у каналах.

Для переміщення поплавка в задану зону контролю від пристрою телемеханіки поступає команда на «керування вверх» або на «керування вниз». При цьому включається двигун М і поплавок переміщується в задане положення. Переміщення поплавка контролюється по кількості імпульсів, що формуються перетворювачем „кут-код” КП і потім передаються на пристрій телемеханіки. Один імпульс відповідає переміщенню поплавка на 8 мм.

Перетворення кута повороту двигуна в послідовність імпульсів здійснюється за допомогою перфорованого диска із феритової сталі. При обертанні диска відбувається зміна стану магнітопровода і за рахунок цього відбувається формування імпульсів. При відключеному двигуні переміщення поплавка призводить до переміщення постійного магніту уздовж установлених через 16 мм на рейці магнітодіодів.

У випадку надходження команди на вимірювання починається опитування перетворювача лінійного переміщення ПЛП імпульсами частотою 1 кГц. При опитуванні магнітодіодів формується послідовність імпульсів, що утворює вихідний код, який передається через пристрій телемеханіки. Закінчується передача у момент опитування збудженого полем постійного магніту магнітодіода. Положення магніту пропорційно вимірюваному рівневі води. Зона вимірів задається положенням шляхових вимикачів SQ1 і SQ2. При виході поплавка з заданої зони постійний магніт у перетворювачі ПЛП, знаходячись в одному з крайніх положень, діє на вимикач і в

 

Рис. 12.5. Кінематична схема телемеханічного комплексу вимірювання рівня КЕМЗ-2.

пристрій телемеханіки посилається сигнал, що використовується для зміни зони вимірювання.

Комплекси електричних засобів випускаються також для вимірювання рівня води у свердловинах (КЕМЗ-1), для вимірювання перепаду рівнів води у відкритих водоводах (КЕМЗ-3), для сигналізації рівня води в каналах і формування пневматичного (КЕМЗ-4) і дискретного електричного (КЕМЗ-5) сигналів керування. Усі вони мають телемеханічну установку зони вимірювання, здійснюють перетворення переміщення поплавка в число-імпульсний код і їх можна застосовувати в дискретних системах автоматичного регулювання як вимірювальні пристрої.

 

Вимірювальним перетворювачем в ємнісних рівнемірах є електричний конденсатор, ємність якого залежить від рівня вимірюваного середовища. Вимірювальний перетворювач, призначений для вимірювання рівня води (рис. 12.6), являє собою електрод 1, покритий ізоляцією, яка не змочується водою.

Електричне коло замикається через воду і електрод 2, під’єднаний до моста змінного струму.

Для вимірювання рівня в межах 0...2,5 м вимірювальні електроди виготовляють у виді стрижнів довжиною 1; 1,6 і 2,5 м, покритих фторопластом. При великих межах вимірювань (4...10 м) в якості ємнісних перетворювачів використовують кабелі довжиною 4; 6 і 10 м, покритих поліетиленом.

 

Рис. 12.6. Принципова схема ємнісного рівнеміра.

Ємність вимірювального перетворювача вимірюють індуктивно-ємнісним мостом М. При нульовому рівні міст зрівноважений і напруга на його виході дорівнює нулеві. У випадку підвищення рівня ємність вимірювального перетворювача збільшується, що викликає порушення рівноваги моста і на його виході з'являється напруга розбалансу моста  , пропорційна рівневі. Напруга   підсилюється напівпровідниковим підсилювачем П. В результаті рівень води перетвориться у вихідний сигнал  , рівний 0... 100 мВ.

Вихідний сигнал подається на вимірювальний прилад ВП і його можна використовувати в системах автоматичного регулювання рівня води. Ємнісні рівнеміри практично безінерційні. Основна похибка складає ±2,5%.

 

На рис. 12.7 представлена блок-схема акустичного рівнеміра РА-1. Прилад складається з вимірювального ВВ і еталонного ЕВ хвилеводів, вимірювального ВПП і еталонного ЕПП первинних перетворювачів, вторинного перетворювача ВП і цифрового індикатора ЦІ.

Принцип роботи рівнеміра заснований на властивості звукових хвиль відбиватися від границі поділу двох середовищ: поверхні води у вимірювальному хвилеводі і від спеціального відбивача в еталонному. Відношення часу проходження акустичних імпульсів у вимірювальному хвилеводі від випромінювача до мікрофона до часу проходження таких же імпульсів в еталонному хвилеводі

  /12.4/

залежить тільки від рівня води. Вплив зміни швидкості звуку при зміні густоти повітря практично виключається.

Локація границі поділу двох середовищ відбувається у такий спосіб. При включенні приладу генератор імпульсів ГІ видає перший електричний імпульс, який випромінювач І перетворює в акустичний зондуючий