Лекція 13. Автоматизація головних водозабірних вузлів

При недостатній водозабезпеченості рівні води у верхніх б'єфах можуть опуститися нижче мінімально допустимих значень  . Щоб попередити це, при   регулятор переходить на стабілізацію рівня на відмітці   за рахунок опускання перегороджуючої споруди. При цьому лінія вільної поверхні близька до горизонтальної (лінія 6). Перехід на стабілізацію мінімального рівня у верхньому б'єфі відбувається незалежно від рівня води у нижньому. Цим виключається спорожнення головної частини каналу і більше рівномірний розподіл води між споживачами уздовж каналу.

Таким чином, при регулюванні за нижнім б'єфом й обмеженні максимального і мінімального рівнів у верхньому б'єфі немає потреби в аварійних скидах у кожнім б'єфі, більш рівномірно розподіляється вода між споживачами при недостатньому водопостачанні, але зберігається небезпека випадання наносів при невеликих витратах. Глибина б'єфів при витраті   та коливання рівнів біля водовипусків більші, ніж при регулюванні за верхнім б'єфом, що необхідно враховувати при виборі водовипускних споруд.

 

Тут регулятори забезпечують стабілізацію заданих гідравлічних перепадів рівнів на кожній перегороджуючій споруді і обмежують коливання рівнів у верхніх і нижніх б'єфах максимальними і мінімальними значеннями.

 

Рис. 13.9. Схема регулювання з постійними перепадами.

На рис. 13.9 показані лінії вільних поверхонь, з яких випливає, що в залежності від витрат рівні води в б'єфах змінюються від   до  . При режимах водоспоживання, коли рівні води в б'єфах, вимірювані давачами 4, не виходять за межі допустимих значень, регулятори 1, керуючи положенням перегороджуючих споруд, підтримують постійні гідравлічні перепади  . В результаті цього відбувається рівномірне нагромадження або спрацьовування резервних об’ємів води у всіх б'єфах каналу, коли водозабір менше або більше розрахункової витрати.

Максимальний резервний об’єм, обмежений лініями 2 і 3 (2 відповідає витраті  , 3 –  ). При підтримці   збільшена потреба у будь-якому б'єфі забезпечується за рахунок спрацювання резервних об’ємів як у вище розташованих, так і у нижче розташованих б’єфах, що дозволяє забезпечити добове регулювання.

Коли рівень води у нижньому б'єфі досягає граничних значень   або  , регулятор переключається на регулювання за нижнім б'єфом незалежно від перепаду рівнів на перегороджуючій споруді. Якщо рівень води у верхньому б'єфі перегороджуючої споруди досягає максимального або мінімального значення, регулятор тепер переключається на регулювання за верхнім б'єфом, запобігаючи переповненню або спорожнюванню б'єфа. При регулюванні зі сталими перепадами коливання рівнів у водовипусків значні. Тому на водовипусках ставлять регулятори нижнього б'єфа.

Основними перевагами регулювання з   у порівнянні з іншими способами є утворення збільшених резервних об’ємів, рівномірно розсереджених по всьому каналу, менший час регулювання, участь усіх б'єфів у процесі регулювання, що дозволяє забезпечити більше число споживачів водою за запитом. Ці переваги досягаються за рахунок ускладнення конструкції регулятора змішаного типу і збільшення будівельної глибини каналів. Регулювання зі сталими перепадами доцільно застосовувати при необхідності добового регулювання без влаштування регулюючих басейнів.

 

При цьому способі регулювання регулятори 1 підтримують сталим задане співвідношення рівнів на початку і кінці б'єфа. Розташування кривих вільної поверхні при витраті   (лінія 3) і при   (лінія 4) показане на рис. 13.10. При стабілізації   ці лінії визначають межі зміни рівнів у б’єфі. Місце, у якому лінії перетинаються, знаходиться на віддалі

  /13.4/

від лівої перегороджуючої споруди. Його називають перетином стабілізованого рівня і він поділяє б'єф на дві частини. Водозабори бажано розташовувати у другій частині, де накопичується резервний об’єм.

 

Рис. 13.10. Схема регулювання з перетікаючими об’ємами.

Процес автоматичного регулювання протікає в такий спосіб. Зі збільшенням водоспоживання з другої частини б'єфа рівень води знижується, що призводить до зменшення сигналу, що надходить у регулятор від давача рівня 5. При цьому відбувається перетікання води з першої частини у другу. Тому що зниження рівня біля давача 2 відбувається з запізненням, яке дорівнює часу добігання, то порушується задане відношення  , і регулятор виробляє сигнал на переміщення затвора вгору. Подача води в б'єф зростає і зрівноважений стан настає при відновленні відношення  .

При зменшенні водоспоживання рівень води біля давача 5 підвищується,   стає більшим заданого і регулятор формує сигнал на закриття затвора. Затвор прикривається, подача води зменшується і процес регулювання закінчується при відновленні заданого відношення  . За час регулювання відбувається поповнення резервних об’ємів у всіх вище розташованих б'єфах. При   об’єм, обмежений лініями 3 і 4, у першій частині буде заповнений водою, а у другій частині резервного об’єму води не буде. При зменшенні водоспоживання до нуля об’єм з першої частини протікатиме у другу. Тому розглянутий спосіб регулювання називається регулюванням з перетікаючими об’ємами. Аналогічно відбувається процес регулювання у всіх вищерозташованих б'єфах.