Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Автоматизация управления оросительной системой при групповой работе ДМ "Фрегат"

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Автоматизация управления оросительной системой при групповой работе ДМ "Фрегат""

Государствекная^крнйсгйя Совета Министров СССР по продовольствию и закупкам НОВОЧЕРКАССКОМ "ЗНАК ПОЧЕТА" ИБЖЕЖРНО-МЕЛИОРАТШШ

ИНСТИТУТ КМ. А.К. КОРТУНОВА

На правах рукописи Павлшон Евгений Уархеловэт

ДВТСУАГЛЗЛШ1Я УПРАВЛЕНИЯ ОРСШЕЛЫШ СКСТЕЗОЛ ига ГРУППОВОЙ РАБОТЕ РЛ "СР2ГАТ"

Специальность: 06.01.02 - "Мелиорация и орошаемое земледелие"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание» ученой с те пет кандидате технических н?ук

Новочеркасск - 1931

Работа выполнена в Новочеркасском ордена "Знак Почета" инженерно-мелиоративном институте им .А.К. Кортунова. Научный руководитель: академик ВА'ЛНШГ, доктор техн.

наук, профессор Шуывков Б.Б. Официальные оппоненты : доктор технических наук,

npo*ieccop Коршгков A.A., канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник Ереднхин Н. II. Ведущее предприятие: Юкный государственный прооктаоизыска-тельские и научно-исследовательсхиЗ институт по проектированию водохозяйственного и мелиоративного строительства (Екгипроводхоз).

Заздата состоится 27 декабря №1 г. в 10 час на заседания специализированного совета KI20.76.0I в Новочеркасском ордена -Знак Почета- кнжонерно-мелиоративном институте им. А.К.Кортунова по адресу: 346409, г. Новочеркасск, Ростовской обл., ул. Пушкинская, 111.

I

"С диссертацией мож> ознакомиться в научной библиотеке института .

Автореферат разослан 25 ноября 1991 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заворонних' печатью предприятия, просим направлять по вышеуказанному адресу ученому секретарю сибциалйттровзююго совета.

Ученый секретарь специализированного совета

к. с.-х. п., профессор Г.Н.Картшшнхо

г

/

А1сгузльность работы: По мера роста дефицита водных росурсоэ Еозрастаэт значение ресурсосберегающей технолога! полива - орошения дознаванием.

Преимущества этого способа полива с применением полустастяагрных широкозахватных доздевальных машин кюгут быть реализованы: полное?» только при дистанционном и автоматизированием . управлении ими. В перспективе главным направлением неучно-теззшческога прогресса в мелиорация будет автоматизация управления по агрометео-параметрам с применением микропроцессорной техники и мякро-ЗВУ. ■

Это подтверждает актуальность разработки и внедрения в практику мелиоративного строительства элементов автоматики z средств дистанционного управления широкозахватными машинами.

Цель л задачи исследований. Цель» работа является разработка и исследование элементов азтоматкки для дистанционного управления оросительной системой при групповой работа да- "агрегат"-.

Для достижения поставленной цели потребовалось рошть следующие основные задачи:

по литературным источника«, методом анкетного опроса и натурным наблюдениям изучить вопроси современного состояния, методы дистанционного контроля и управления, определить основные отказы в paOoir мазин и непроизводительные затрата времени операторов;

- определить места конструктивного размещения датчиков контроля я элементов автоматики на ' доздевальноЯ маягияе, напорной сети и насосной стошда;

~ определить граничино значения давлений при -эзличшх сочетаниях в рзбото дождеаальних маат и нзеостшх агрегатов и установить зоны нечувствительности датчиков контроля; .

- произвести вибор и экспериментальную проверку метода цифрового кодирования, передачи командной к известительной информация

при контроле и управлении дождевальными машинами во дзухсроводао2 линии сиязи;

- разработать систему управления и новые конструкция- .средств автоматизации, поэааяящке. осуществлять дастанцггоангй контроль я управление да "Фрегат"; •

- разработать алгоритм оптимального управдэЕшг эоадгв&львкги кашяами в автоматическом режима и дать экономическую оценку тюэ-можпых затрат- на средства автоматизации рэ&тазущие результаты исследований.

Научная новизне- Разработана система управления, хюзооляшая осуществлять контроль и управлению груштотоК работой доздевальянх машин из здания насосной станцки.

Разработана к исследованы конструкция зломзнтов автоматаки, позеолйюшк» производить запуск и остановку -мазки по шг-'ору оггора-тора $шг система управления (звщидекны авторскийз-'ситдэтвльстЕвмл • $ 1023438 Я » 1271407).

Разработано новое конструктивное реаенке цифрового преобразователя угла, обеспвчзгаащэго контроль волежяшл магзпш: на полз, учет производительности операторов и суммарного расхода вода.

Разработан алгоритм оптимального упразднил Дй "Срегат".

Практическая данность работа определяется розме-жпостью использования предложенных разработок нр: проектирована: ковш: к р<з-конггрукшяг сузествувдях закрытых оростолитх систем с группою; работой М "Фрвгот", работашах от одноГ насоя'ой стькцга. Внедрение слотами управления позволяет сократить Еепрокгводрлвльак затраты времени на включение и отключение наг/л, на полек г устранение отказов, до 60 % сократить количество операторов- догсд&зель-ыгк каиин, обеспечить надежную круглосуточную работу закрытая оросительных систем, укомплектованных ¡21 "фрегат".

Апробация работы. Результаты исследований оОсувдались и получили одобрение на НТК СеЕкзвгипроводхоза (1979), НИМИ (1976, IS8ß, 1988, 1989. IS90), СтаЕЮНГиМа (1980).*

Публикации. По теме диссертация опубликовано в открытой печати 14 работ, среди них 2 авторскт свидетельства на изобретешь.

• Структура и обгеи работа. Диссертация состоит из владения, пята глаз, оощдх. выводов, списка использованной литературы (140 наименований). Текстовую часть, кзлогсеннув на 164 страницах, дополняют 49 рисунков, 13 таблиц и 12 приложений.

Содаряаяяе рабош Первая глява посвящена обзору литературы по вопросу развития доядевзккя широкозахватными мепине?ги тша "Фрегат" и возгеотости их дистанционного управления из здания диспетчерского пункта. Исследования закрытых оросительных систем с да "Фрегат", проведенные многсми звтореми были, направлены на повышение эффективности эксплуатация групповой работы ДМ, вкояошгеескоЯ оценки машина я бняе-леггао недостатков, влияющих на качество Полина. Наиболее существенным недостатком в работе мзютг являлись отказа из-за ненадежной работы электрозащиты. Вопросам псннжэния надежнее-ти и усовершенствования защита Ш посвящены работа Красмик В.А., Салтыкова В.А., Токоыбзевз К.А., Пронона В.И., Ккм H.A., Швгвевл В.Н., Гарнккз В.К., Пензияп М.П., Яковлева В.Н., КсшстшН.М., Курбатова А.Я., Яншкина А.П., Ценшпера Н.Л.' к др. в результате кето-„ piíi электрическая sei'jna была заменена на гидравлическую. Она жеет значительные преимущества перед электрозаиитсй, но на позволяет контролировать мвякны из диспетчерского пункта (ЯП). По этому rvie.íes» В.А.,Ксмзроа Н.Я.. Гершман С.Е., Кузмичев В.ГГ., Смирнев Г.В., ГусэБ А.И.. ЯроиецкаЯ Л.М., Бугаев В.А., Левченко A.C., Бородин P.M.,

Зарнцкяй B.C., Козлов А.И., Рородаичев 6.М. и др. провели исследования и разработали элементы автоматики и средства для дистанционного управления машинами. .

Проведенный анализ ■ суще ствуишх средств защити в систем уп-. равлзния позволил выбрать наиболее эффективный метод обмана- информацией ыекду насосной станцией и группой дождевальных малин.- Этот метод базируется на цифровом кодировании информации'при передаче ее по слвботочнны проводным линиям связи.

Во второй главе приведены критерии выбора опытно-производственного участка и методика проведения исследований, характеристики участка, насосной станции и суадаствувдей системы управления работой ДМ "Фрагат" в совхозе "Вэселовский". Дано обооновазиэ выбора парадагров, характеризующих состояние система, разработана схбг.ет разкадекая датчиков контроля и управления машинами из ДО..

На рис.1 приведена схема располаетнии датчиков'кштрота на да "Ссегат", которая в системе - управления позволяет контролировать техническое ■ состояние нашив и напорной сети в любой промежуток времени по ело душим параметра«:

- расходу и пологаншз ыашшы на полэ;

- давлению в напорном трубопроводе н в система гидрозащиты;

- состоянии фильгрувдшг злелентов е полоеэекв аадкивек.-

Наиболее ИБ2ор,:гггкзлел пврамэтразгг, хэрактаризугдшг когпчес-

тво одновременно работащих кашн и исправность напорной сети яз-яягося расход и давление. Датчик I контролирует днтлэвге ка НС s по его величине, а такта величине расхода, коево принимать pesesra о включении или оташченин насосных агрегатов. Достезебняв гадаиных порогов давления на машине й ее гщравличэской защите дает бозысв-ность шкеить аварийные ситуации на ДО, в напорной сети или задвижке и гевврщювать команда управления для локализации таких ситуаций. Контроль этих порогов осуществляется .реле давления 7 в 9,

установленных перед маш:гаой и в системе гидравлической защиты. Схема расположения датчиков контроля

г1—,,_ж

11 г^т

з

Рис. I.

Контроль состояния напорной сети осуществляется по давлении п>-р-?д фильтром и расходу. Наличие давления перед фильтром говорит об исправном состоянии напорной сети, а резкое снижение с одковре-мгпшш увеличением расхода - о разрыве сети и необходимости отключения насосной стопили. Это определило место установки реле давления 3 перед фильтром 4.

Положение, задвижки определяется по чаличию или отсутствии давления води в докдевальной машине. По перепаду данления на реле л и 5 осуществляется контроль фильтрующих элементов. Датчик илу ю ..'••танйкпиьадтся на изгибе трубопровода машини так, что его диск закрепляется ка врамняейся части трубопровода, а считывающее уст -родство закреплено на неподвижней опоре. Давление в системе гидравлической заоити контролируется реле давления ?, которое установлено !;'; гидрсрсле 8 или в шкафу II и соединено с импульсной трубкой

ГЙДрС-ЗХЯТЫ.' _

Методики определения основных отказов и .н»?произьсдиТ'.шюа

затрат времени из система! с ДМ "Фрегат" включав!? анализ лтгтерату-рпях источников, сбор данных при натурных наблюдениях в хозяйствах Ростовской области и результатов анкетного спроса специалистов, зксплузтирунда ДМ "Фрегат".

При определения непроизводительных затрат времени главная роль отводилась натурным наблюдениям и анализу литературных источников, которые дали ответ на следующие вопросы:

- сколько времени затрачивает оператор на запуск мззинн?

- отчего зависит среднее время запуска машины и каковы пути его сокращения?

- каковы причины других непроизводительных затрат времена и их величина?

Методика определения граничных значений параметров контроля заключалась в измерении давлений в напорном трубопроводе, на машина и системе гидравлической заанты. Полученные величины позволят установить боны нечувствительности датчиков контроля.

Для определения полоевния ыажпнн ва поло, ее производительности, суммарного расхода воды к снижения затрат времени на периодические контрольные поездки разработан ЦПУ, который в скетеке управления ведет отсчет угла от начального фиксированного гюлокзния. Теки; положений в орошаемом "<руге кокзт быть любое количество, яодчкнявпееся закиявюсти N = 2П, где хх -характеризует разрядность датчике, преоСрвзундэго угол в цифровой код.

Разрядность ЦШГ определилась из условна, что ДМ дагатся с .кингмзльной скорость» к за екену дозшео произойти хотя Ca одно 5ш-кепенке кодовых коибинаща. Разрядность датчика, равная пяти, удовлетворяет кинжельшш требовала®«;, ups которых круг. ШУ разбивается нв 32 сектора. Шаг квантования такого датчика определятся по зависимости:

Ж. == 11'15'.

Датчики дают возкс53?ос?ь устанавливать гранкчша значения контролируемая параметров, по величина которых'можно судить о состояния 3ceíí напорной систеш.

В третьей главе излокены особенности системы НС-ЗОС-ДМ, как объекта автоматизации, исследованн непроизводительные затрата вро-мего! и осношшгг откззы в работе напорной системы, определены граничные значения давлений при совместной работе НА и ДМ, разработаны требования к математической модели оптимального регатмв орошения, а таквэ алгоритм управления групповой работой ДЦ.

С учетом того, что з формула определения сезонной нагрузки ДМ "Фрегат"

86,4• Q К. ■ t• t- В

' К « ---(2)

величина расхода Qad, мекполивного интервала t, коэффициента потерь времени по метеоусловиям %, коэффициента потерь воды на испарение р, а также поливной норма В{г за оросительный сезон практически нэ изменяются, резервом повышения производительности мзсин является только увеличение коэффициента использования рабочего времени -К, .

day

Исследования в совхозе "Веселовский" показали, что за оросительные сезоны 1985-87 г.г. непроизводительные потери времени составили 35,3 ... 31,4 На этом основалии определены основтае показатели непроизводительных затрат времени на одну машину. Результата СЕедз1Ш в табй.1.

3 процессе натурншс наблюдения установлено, что аварийные ситуации возникают из-за низкой надежности гидроуправллешх задвижек, неправильной регулировки гидрореле и отказов гидрозвпшты. Из всех отказов, приведиих к критическому изгибу или разрыву трубопровода

Таблица I.

Непроизводительные затраты времени на одну ыаашну зо оросительный сезон

Наименование -показателя Ср. время- в часах определ. по:

литературным источникам натурным наолвдаа. ответам на анкету

I.Время, затрачиваемое ве обнаружение отказа 44,0 18,0 3в,0

2.Время, необходимое на ремонт 38ДВИККИ _ 22,0 19,0'

3. Запаздывание с включением машин в работу 63.0 56,0 60,0

4. Отключение ДО раньше окончания работа НС ■ £5,4 6.4 28,0

5. Переезда оператора мезду * малинами и Ш 88,-4 66,3 76,0

6. ЦелкиЯ ремонт узлов мшин 12,0 3G.0 43,2

7. Простои из-зз вынужденных остановок НС 46,0 27,0 £>4.0

Итого: 278,8 231,7 316,2

ыазишы за период 1982-85 г.г. всего произошло 22 случая, из ют из-за отквзов гндроуправляемнх задвижек - 14, неправильно отрегулированного гадрореле - 6 к из-за отказа системы гидравлической задпты - 3 случая.

Определение граничных значений давления при соачестной работе маззш н насосных агрегатов (НА) производилось многократными замерами давления в общей напорной сети и трубопроводах машин.

Исслодования реаплов работы насоско-силокого оборудования i доадевалышх машин позволили опрэделить селичиш давления, характеризующих состояние системы НС-ЗОС-ДМ.

Регистрация давлений в напорной сети, на доядевальноЯ мзоино о таете в системе гидрозащиты позволило определить значения, п< которым можно характеризовать состояние дождевальной мнлшкы.

Разнице давления в трубопроводе машины и в гидравлическо:

/

заямте находится в пределах 0,05-0,22 Ша. Гак как то давлению э метине и ее защите мсжно судить о техническом состоянии маэлш, то 'критерием оценки нами в!1Срано отношение этих давлений. Коэффициент, харвктеризупций удовлетворительное состояние нашит находится в интервале: 1,23 < К,.в = — < 1.47 ■ • . (3).

Анализ других значений коэффициента технического состояния машины ев входящих в этот интервал показывает, что его увеличение больше 1,4? приводит к рассккхронизации талекэк и отключения машины из-за недостаточного давления вода на диафрагну гидрорзлэ. Из этого следует, что давление в системе гядрозащитн не долею быть мэншв 0,35 Шв.

Для решения вопроса о назначении поливов и поддержания влая-нссти почвы в необходимых пределах разработаны требования к математической модели в с некоторыми допущениями произведен ЕЫбор модели первого приближения.

С учетом того, что в системе управления имеется доадомер и эвапорометр математическая модель режима орошения имеет вэд:

где Ка - суммарное испарение;

а - коэффициент, характеризувдий степень покрнтия растениями хорошо увлагаенясй почвы» 17{ , - предельные и измеренные влагозапасы в почве.

Полученные зависимости легко реализуются на любой микро-ЭВМ. Система управлэния, у которой докдемер выдает информацию о количестве выпавших осадков, а эвапорометр - о количестве испаривпейся влаги, производит расчет влзгозапаеов и определяет сроки полива.

Четвертая глава посвядана разработке элементов автоматики для систем управления групповой работой ДМ "Фрегат*. Разработана структурная схема автоматизированной системы упрарлония. Функция ДП реализованы ня базе контроллера программируемого ушгеереального

(КПУ) "Электроника ИС2702", представляющего собой одноплатную ¡лапину, построенную на базе ыикропроцоссрного комплекта К530.

Специфика эксплуатации ДЫ "Фрегат" определила выбор линии связи (ЛС) для передачи команд и электроэнергии на НИ, а в обратном направлении извеотительноП информации, характеризушей состояние машин и напорной сети. В качестве ЛС принята двухпроводная слаботочная линия связи.

Для решения задач управления дополнительно разработаны в изготовлены.*

- блок энергонезависимой памяти , емкостью 4 Кб.;

- однострочный дисплей типа "бегущая строка" на 8 символов;

- часы реального времени с блоком сопряжения;

- телемеханический блок контролируемого пункта;

- цифровой преобразователь угла;

- испаритель с цифровым преобразованием уровня воды;

- электронный счетчик количества выпавших осадков.

На рис. 2 приведена блок-схема ДП, который содержит КПУ 1, устройство связи с объектом 2, аналого- цифровой преобразователь 3, коммутатор аналоговых сигналов 4, датчики расхода 5 и давленая 6, ввапороыотр ?, электронный счетчик внпаипях осадков 8, по-чвтвщео устройство 9 , часы реального времени 10, дисплей II, елок сигнализации 12. Объектами управления являвтся да (КГГ1-КГВ) и насосная станция 13, соединенные с ДП проводной линией связи Эвапорометр счетчих выпавших осадков 8, расходомер 5 и датчик давления 6 не входят в - состав ДП, хотя располагается вблизи от него и позволяют фиксировать, накапливать к анализировать информацию о количестве испарившейся влаги с поверхности поля и вкпай-иих осадков.

Печатащее устройство дает возможность делать анализ это»! информации и совершенствовать алгоритм управления.

&югг--схем'1 ЯП система управления ДМ Чрегат

02 ЕЗЬ С ЕЯ

I

к я у

2 у с о

14

лс

3

«ЦП

12 сигн.

4 5

кон ДР

Рпс. 2.

В разработанном нкхя блоке КП, по лзшп связл посзтяаот -кстган-дшге сигналы ог ДП, а в обратном направлзют информация от дотиков контроля, установлениях согласно рис» I.

При выходе контролируемых параметров за установленные прэдзлг, КП вырабатывав? сигнал аварии, кслзрый пэрэдеется ва'ДП..

Для определения полозенля мазаны на пласксстл срозаеиого круга, разработан преобразователь угла э цифровой код с когташся . сгеыси шфошацзз.

На рис. 3 понвзал ЦПУ в составе ДЗ "Фрегат". Дзск I с кодовсЯ масксй 2 крепится на трубе з с пождь» хснуга II. Дагяп: ЩУ 4 с разъеме?« Б закреплен на рамке 6, которая удерживается о? .сидения фккезтором 7 а'эилкоЗ 8. ГазрезноЗ даек I скреплен пленке» 10 л врацвется з направляют! роликах 9. *

Для ликвидации резких приращений давления разработает в зезн-сено авторским свидетельством 5 12714(37 устройство, которое позволяет снизить гадроудеры эа счет уменьпекз' скорости закрытая а

Рве. 3_

открытия задветэш, установленной вв нгодв в довдавоЕьнуи кажну. В устройстве принят принцип поэтапного открглта и ьокритая гадая»- ■ кс. Такое устройство ( рис.4) содержит запорный орган I с гидроприводам 2 а итокоы 3 с закрепленным на не» удлиненным ыагнггем 4, влектрогидрорелв 5, промежуточное реле 6, выключатели аварийной вадаты 7, вккдшатвдь 8, первклвчывцив контакты 9 к 10, источник шташя II, геркон 12, выходное реле 13 и геввратор 14. В исходном состоянии выключатель 8 разомкнут, промежуточное раяв 6 л злвктрогидрореде 5 обесточено. Контакты 9 и 10 реле 6 I 13 обра-зугт разомкнутую день, в результате чего запорный оргвн I находится в закрытом положении. Магнит 4 удален от геркона 12 на расстоя-

Устройство управления задшякоа по в.с. Я 1271407

Рис. 4.

те, когда магнитный поток не действует на контакты герконо и генератор 14 с выходным реле 13 отключена от источника питания II.

При включении в работу гидрозаднижки выключателем 8 вручную или дистанционно, на промекуточное рэле 6 подается напряжение питания, если контакты 7 защиты замкнуты. Контакты Э и 10 зашжают цепь питания электрогидроредэ 5, а ею каналы направляют поток воды а ню» полость гидропривода 2, открывая запорный орган I. При этом цток 3 движется с номинальной скоростью, пока геркон 12 не попадет ь зону действия магнить 4. Замкнувшись, он включает генератор 14, рцрьбатиьаизй импульсы длительностью мет :е паузы. При открипи

садЕшзси и действии магнитного поля на герхон время включенного состояния ЭГР болшв времени его покол, в результате чего запорный орган совершает возвратно-поступательное движение с небольшой амплитудо£. За какдый екпульс задвижка открывается оольпе, чем закрывается.

• При возникновении аварийной ситуации вызишчатель 7 обесточивает реле 6, его контакт 9 выключает ЗГР и задвнзта начинаем закрываться с номинальной скоростью. Шток 3 с магнитом 4 опускается и замыкает контакты геркока 12, подклшая генератор .14 и выходное реле к источнику питания. Генератор 14 выдает импульсы, порео-дкческЕ подключая ЭГ? к источнику энергии.

Шток совершает возвратно-поступательные двикенин, прячег* вверх квкднй раз на шньЕзе расстояние чем вниз, а поэтому задвик-ка закрывается 'с малой скорость». Замедление открытия к звкрктая задвизет происходит не участке взаимодействия магнита с гэрконш.

На рис. 5 показан график-движения втока запорного органа при • открытии (кривая I) и закрытии (кривая 2). Участки ас, 6г, а'0' и Б^г" характеризует открытие и закрытие задвшэш с номинальной скоростью, а участки бв и б'в'- движение запорного органа с минимальной скоростью.

Броня движения штока з-шорного органа на участках об, бв, вг определяется следущим образом:

(5)

Бав ' Боб

(6)

>

СП

График движения запорного органа при:

1 - график движет»* стока при открытии ;

2 .- пум закрытии ; 3, 4 - импульсы тока, поступагсио на гидрореле, соответственно при отнрьггин к закрытии

Рис. 5

Скорости движения штока запорного органа на участках об z вг будут равны, а полное время открытая (закрытий) задвижки определяется как сумма времени' движения стока на этих участках^

хполн - %<за+ хб& + Чг <8)

Путь, который пройдет шток нэ участке 06 взаимодействия гер~

кона с магнитным полем за один период работы генератора:.

Подставляя значения линейного перемещения за один период, ■ т.е. за время t0+t3 в Формулу скорости движения штока за этот период, получаем:

- • -т^ <«»)

Посла преобразования формулы 10 икееи:

Учитывая, что выражение является скважность» ш-

з

пульсов генератора получки:

Анализируя выражение (12) приходим к выгоду, что при равенстве 'длительности импульса tQ и паузы t3 скорость Vi6 = 0, т.е. шток запорного органа будет совершать возвратно-поступательное движение, проходя равный путь вверх и вниз.

При экспериментальных исследованиях устройстве поэтапного закрытия задвккки (по а.с. J6I27I4CT?) установлено, что взаимодействие магнитного потока с герконом должно начидаться в тот моыэнт, когда задвижка закрыта на половину своего проходного сечения (см. рис. 4 и формулу 12).

' Зная, что гядроуправляемяя задатка закрывается за 40 с по

ia

известной зависимости.на трудно определить скорость движения- запорного органа: V = S/t * 150/40 * 3,75 ю«/С-

Обознячяв в выражения (12) I - 2/Q через коиф£ициент скорости Кс, для нескольких значений скважности Q определена скорость движения запорного органа я составлена табл. 2 для практического" поливания.

Таблица 2.

Основные величины, характеризующие устройство поэтапного

закрытия гидроуправляемой задвижи

Скважность 2,0 2,5 3,0 ' 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 '

Коэффициент скорости Кс 0,0 0,20 0,34 0,43 0,50 0,60 0,67 0,71 0,75 0,77

Скорость, м/с 0,0 0,7Ь 1.27 1,61 1,87 2,25 2,51 2,66 2.81 2,88

Полное время закрытия t, с (теоЬ./фгкт). ей 120 131 79,0 85,6 66,5 73,1 64,1 69,8 &3,3 38,2 49,9, 54,а 48,2 52.9 46,7 51, г £6*0 50,0

Разница значений, с. 0 II 6,8 6,в 5,7 4,9 4,9 4,7 4,5 4,2

Анализируя данные табл. 2 мвно сделать вывод, что задаваться сквазгнестью <3=2 мокно только при принудительном выравнивании трубопровода машины и постоянном присутствии оператора. Наиболее благоприятные условия для работы напорной сета создаются при'скважности равной 3.0; 3,5 я 4,0.

При управлении ЛМ "Фрегат" по проводной ЛС бместо выключателе Я 7 используется электроконтэнтный мэноме'^р типа МКУ-1У.

Рыполнеш экспериментальные исследования разработанных элементов автоматики и системы управления. Программе их предусматривала:

- исследование системы управления;

- исследование ЦПУ для определения достоверности сиамвеисй информация о положении машин на поле, их производительности а суп марном расходе воды;

- проверив лабораторного варианта устройства управления зад-

вязкой (по B.C. N I27I407)..

" Исследования системы управления заключались в определении ее работоспособности и надежности передаваемой информации.

Исследования датчика ЦПУ (см.. рис. 4) показали хорошее соответствие кода Грея величине измеренного угла. При 50-кратной повторно сти определялась абсолютная ошибка Аср, как разница меаду истинным значением угла <р°и получешшм при измерении ф^

Лф°= , (13)

Относительная ошибка для кавдого сектора ЦПУ определялась из выражения: А = . 100% (14)

Среднее значение абсолютной ошибки для датчика ЦПУ при вращении кодирующего диска как по часовой стрелке, так и против составило Cf58, а относительная погрешность 8,6 %. Средняя квадратичная ошибка квантования, с учетом неравномерности шага квантования определялась из. выражения:-

2 УЗ

где h2 -геометрический шаг, определяется из выражения:

h = JL^S. , . (I€)

2 180

где В - средний радиус кодирувдей маски, т.

If - градусное измерение дуги. Анализируя результата экспериментальных исследований датчика ЦПУ, можно сделать вывод, что он мокет быть использован на ДМ "Фрегат" для определения положения машины на поле, их производительности и суммарного расхода вода.

Пятая глава посвящена экономической эффективности от внедрения разработанных элементов автоматики и системы управления. Расчет экономической эффективности выполнен для выбранного ОПУ. Эффект достигается за счет оптимизация режима орошения и повааэштя урожай-

ности орошаемых культур, сокращения обслуживающего персонала, улучшения условий работу операторов,снижения затрат времени на включение и отключение маашн, экономии электроэнергии и увеличения кратности полива-

Расчетный годовой экономический эффект за счет повышения урот'.гйкостй на ороааемой площади 790 га составил 50827 руб., а за счет внедрения системы управления - 83Б0 рублой..

Суммарный экономический эффект от внедрения автоматизированной'' система управления состаьял 74,9 руО на га.

Осяозшга Е13Еод;1 ;; пред-сингл . -

1. Нэ основании проведенных исследований по литературным лоточникам, и натурным наблюдениям установлено,что суцествуксмв схэ-па вазЕгты /И "Фрегат^ %е предусматривают дистанционного упранязгагяГ а на ик включение л отклЕчениа затрачивается до 60 часов рабочего времени на одну машину за оросительный сезон.

2. Сущвствущяе к предложенные ранее САУ групповой работой ДМ "Фрегат" имеют ряд недостатков, которые нэ позволяют эффективно использовать их ври круглосуточной рксплувтащш.

3. Выбраны параметры контроля, определены места установка датчиков и граничные значения паршэтров, характеризующие состояние систэкн НС-ЗОС-ДМ.

4. Установлено, что устранение отказов в работе БОС, приводящие к разрыву напорного трубопровода закыавт до 30. % времени зкеплугтащш системы за оросительный сезон. Значительная доля отказов происходит из-за ненадежно? работы гидроуправлйэмей задника. .

5. Исследованиями выявлено, что непроизводительные затраты времени, связанные с включением и отключением мззган, переездами от одной машины к другой, в такаэ с отысканием и устранением не-

исправностей на системе занимает ~ * раоочего времени спа-ратсров за оросительный сезон и могут Оыть в значительной степени сокраденч средствами автоматики.

6. Определены верхние и нижние границы давлений для настройки датчиков контроля и коэффициенты технического состояния машины. Установлен коэффициент для определения нормального технического состояния да, который находится в интервале 1,23 - 1,47.7. Подобрана математическая модель режима орошения первого праблнженкя, которая решает задачу своевременного обеспечения водой орошаемых культур в зависимости от количества выпавших осадков, испарившейся влага и фазы развития растений.

8. На основании анализа существующих схем контроля разработаны алгоритм управления системой НС-ЗОС-ДМ по метеопардаэтр&ч и структурная схема системы управления, выбран канал связи и способ передачи информации, командных сигналов и электроэнергии по двухпроводной слаботочной ЛС, разработаны блок-схемы ДП и КП, цифровой преобразователь угле, устройства управления гидрозадаижкой, которые в совокупности решают задачу автоматического контроля и управления машинами.

9. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами устройства, обеспечивавшие вффэк.ивную защиту Щ и сети от гидравлических ударов.

10. Предложена и внедрена АСУ поливом, обеспечивавдая круглосуточную эксплуатации системы НС-ЗОС-ДМ, до минимума сокращайся непроизводительные затраты времени операторов, обеспечивашая стабилизацию расходов в давлений в напорной сети и предоставляющая информацию дежурному персоналу о состоянии малин, сети и насосной станции.

11. Внедрение на новых в реконструируемых орошаемых плошэ-

дях с групповой работой ДМ "Фрегат" результатов исследований обеспечивает экономический эффект за счет повышения урожайности, оптимизация управления, сокращения числа операторов, стихетая -потребления электроэнергии, рационального использования всей системы НС-ЗОС-ДО. •

•Основные полояанхш диссертации налоге пи в следугоах работах:

1. Пути повышения эксплуатационной надежности довдевалышх мешн . "Фрегат" и перевод их на групповое управление //Научи. тр./ Гос-гипроводхоз, Севкавпшроводхоз.- М., 1979. Вып. 4. Проектирование

и эксплуатация мелиорируемых земель на Северном Кавказе. - С. 197-200 (з соавторстве>.

2. А.С.1023438 (СССР). 1ЖИ Н 01 Н ВЗ/00, А Ol G 26/09. Электрогид-рореле для загщты дождевальной установки от аварийного режима /Коваленко В.А., Хавдюков Е.М., Бурдун A.A. - Заявл. 5.05.81; 'Опубл. 15.06.83. Б.И. & 22.

3. Автоматизация работы докдевальных машн "«регат" //Степные просторы. - 1983 - & &.- С.34-35 (в соавторстве).

4. Диспетчеризация управления докгэвалькымя машинами // Прогрзс-скЕная техника полива сельскохозяйственных культур.- Новочеркасск,

- IS34. С,86-92 (В соавторстве).

5. Переключающее устройство для управления задвижкей с ■ гидроприводом //Прогрессивная техника полива сельскохозяйственных культур.

- Новочеркасск, 1984. C.I4I-I45 (в созвторства).

6. Устройство управления гидроприводной задняякой // Гидротехника и мелиорация. - 1986. - Я Q. С.43-4Е" (в соавторстве).

7. A.C. I27I407 (СССР). )Ш А 01 С 25/09. Устройство управления дождевальной машиной / Долгих В.В., Маслов И.Д., Павликов E.ii. - .

- Заявл. II.07.85; Опубл. 23.11.86. Б.И. J& 43.

8. Средства контроля в управления закрытым** оросительными системами //Степные просторы. - 1987. - Я 2. - С.28-29.

9. Автоматизация закрытых оросительных систем с М "Фрегат* /Л!е~ л*:орв;ш сроЕаэмыг земель в использование во дню: ресурсов: Со. науч.тр. /йейЖиА!; I Редкол.: Н.С.Скуратов ( ста. ред.') и др.3. Новочеркасск, 19Й7. - С.133-139.

10. Система управления групповой работой ДМ "Орегьт" //Мелиорация и водное хозяйство. - 1ЭЗЭ - * 2. - С.2-8-31. (в соавторстве).

11. ¡игровой преобразователь углового положения ДМ "Фрегат" //Ые-лиорацм и водное хозяйство. -1989. - л 9. С.47-46. (з соавторство).

12. АСУ технологическим процессом орошения при грунтовой работе $г "Фрегат" //Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве. Ч.Н. Тез.- докл. - Ксвэтеркасск;' ¡983. --€ЛЗЗ-194*"(в соавторстве).

13.. Принципы построения систем управления групповой работой ДМ "1регзт" //Прогрессивные приемы возделывания сельскохозяйственных культур- при орошении: Сб. ст. /НИМИ. - Новочеркасск, 1989. -- С. 235-244 (в соавторстве).

14. Алгоритм управления да "Фрегат" //Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа. - Тез. докл. конф. -29 мая - I кшя 1989. - Новочеркасск, 1990. - С.20в.

Рефэрап набран и отпечатан соискяпелел т персональной лихро-ЭЗМ ЕСШ4 8 реЗшдаоре "СМТМЛег".

.1сд^:с2ко £ печзгт, 22Д1.У1г. Турок ЮС экз. Г 540

T-uj.xI.I~: г,Ьо!.очор.--ьсск ?ос?оес:.о:: ос.".¡.у. у-жска:- 111