Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование и выбор режимов водораспределения в открытых оросительных каналах

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование и выбор режимов водораспределения в открытых оросительных каналах"

Научно-производственное объединение САНИИРИ

СРЕДНЕАЗИАТСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛВДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИРРИГАЦИИ им.В.Д.ЖУРИНА

На правах рукописи РОЖНОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕНТИНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И ВЫБОР РЕЖИМОВ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ОТКРЫТЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ •

06.01.02 - Мелиорация и орошаемое земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент - 1992

Работа выполнена в производственном объединении по изысканию, исследованию, проектированию и строительству водохозяйственных и мелиоративных объектов в СССР и за рубежом (СОВИШРВОД).

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор Алтунин B.C.

Официальные оппоненты:

1. Доктор технических наук, профессор Зияходжаев М.

2. Кандидат технических наук Бегимов И.

Ведущая организация - Всесоюзный государственный проектно-изыс-кательский институт по проектированию рисовых систем "Союэгипро-рис"

Защита состоится " 2, " б.преЛД 1992 г. в час. на заседании специализированного совета Д.099.02,01 при Среднеазиатском научно-исследовательском институте ирригации им. В.Д.Журина НЮ САНИИРИ по адресу:

700187, Ташкент, Карасу-4, дом II. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НШ САНИИРИ.

Автореферат разослан " 25 " фебрДЛЛ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук

М^ '- МАХМУДОВ Э.Ж.

0В1ДЙЛ ХАРМТоРИС'ШйА. РАБОТА

Актуальность. Республика Кыргызстан относится к числу крупных районов орошаемого земледелия страны. Свыше 90 % продукции полеводства и оО' % всех видов кормов животноводства производится на орошаемых землях. Из общего объема забираемой на нужды хозяйства потери воды составляют около 40 %. В основном это потери при транспортировке воды к потребителю.

Эффективность использования водных ресурсов в мелиорации в значительной мере зависит от внутрихозяйственного водораспреде-ления. В этой связи наиболее актуальной является проблема повышения эффективности использования имеющихся .водных ресурсов за счет применения водосберегающих технологий, внедрения современной техники и методов автоматического управления перераспределением стока.

Внедрение методов автомагического управления водораспреде-лением устраняет потери воды вследствие ошибок в учете расходов и планирования водораспределения. Улучшение качества водоподачи в результате внедрения автоматизации меяхозяйственного водораспределения позволит устранить потери воды на полях, связанные с неравномерностью водоподачи. Общая максимально возможная экономия воды, достигаемая в результате создания систем совершенствования водораспределения, составляет около 10 % головного водозабора.

Решение этой проблемы позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур, уменьшить засоление и заболачивание земель, расширить орошаемые площади. В настоящее время все боль^ шее внимание в сельскохозяйственном производстве уделяется совершенствованию производственных! процессов, в том числе в гидромелиорации. Применение автоматизированных локальных и комплексных систем позволит добиться высокой производительности труда, повысить качество водоподачи и водораспределения и существенно, улучшите условия труда эксплуатационного пёрсонала.

Повышение эффективности использования мелиоративных земель, тесно связано с повышением технического уровня проектирования, строительства и эксплуатации гидромелиоративных систем при ш/роком внедрении■автоматизации и телемеханизации'управления технологическими процессами иа водозаборе и'водораспределении при

совершенствовании водоеберегающих технологий. Основой же повышения производительности труда в сельском хозяйстве послужит дальнейшая механизация сельскохозяйственного производства, использование средств автоматизации'с высокими техническими показателями.

Совершенствованию водораспределения в открытых каналах оросительных систем в'плане регулирования и управления технологическими процессами посвящены р.аботы Э.. Э.Маковского, Л.И.Коваленко, Ш.Х.Рахимова, М.З.Ганкина, И.Б.Хамадова, А.М.Жаркове- " кого, Ы.Ш.Ыарголина,. Р.Кларка, В.И.Куротченко, Е.Г.Крушель, Е.М.Мацелюка, Б.И.Чалова, А.И.Ыихайленко, Р.М.Тюменева, А.Л.Ко--сарева, В.А.Глазьева._ ■ •

, Внедрению автоматизированных систем в мелиорации должно предшествовать детальное изучение статических и динамических характеристик локальных,и взаимосвязанных комплексов. Необходимо также, чтобы средства и схемы автоматизации отвечали требованиям простоты исполнения, минимума энергоемкости, экономичности'и обладали при этом достаточной надежностью.

Главной целью совершенствования процессов водоподачи в оросительных каналах является разработка методов и средств контроля и управления уровнями и расходами воды на гидротехнических сооружениях. Большое значение при этом придается локальным системам в объектах-с распределенными параметрами, когда контроль и управление расходами -.воды должны осуществляться на -значительных расстояниях от перегораживающих сооружений. В этих условиях к автоматическим системам регулирования основных-технологических параметров в мелиорации должны предъявляться довольно жесткие требования с целью обеспечения высокой точности поддержания уровней и расходо.в воды в заданных пределах и возможности изменения указанных параметров при перестройке системы на новые технологические режимы. . ■ - ;

В настоящее время на оросительных-системах,-когда связь-между бьефами, не может быть осуществлена через подпор воды,-применяются электрические системы автоматики. х1ри этом значительно возрастают..капитальные и эксплуатационные Затраты.

В связи с-этим-возникает необходимость исследования воз- ■ можност.и сррершенствойан'йя процессов регулирования уровнями

и расходами воды на мелиоративных каналах с помощью систем пневмогидроавтоматики.

Цель и задачи исследования. Основная цель исследования -совершенствование процессов регулирования уровней воды в оросительных каналах горной и предгорной зон с помощью средств пнев-могидравлической автоматики, позволяющей осуществить контроль в удаленных створах; разработка и использование математических моделей и алгоритмов для выбора наилучших режимов работы гидромелиоративных систем, чтобы сократить затраты на строительство и эксплуатацию оросительных каналов, оборудованных устройствами автоматики.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать современное состояние оросительных каналов при необходимости осуществления отнесенного контроля, когда связь между бьефами не может быть осуществлена через подпор воды.

2. Исследовать математические модели участков каналов мелиоративных систем, включающих сопрягающие сооружения, и произвести оценку их влияния на параметры рассматриваемых объектов.

3. Разработать математическую модель замкнутой системы регулирования уровнями воды на оросительных каналах с учетом влияния линии обратной связи при осуществлении отнесенного контроля.

4. Разработать алгоритмы и комплекс программ для моделирования процессов регулирования уровнями воды на участках каналов гидромелиоративных систем с учетом отнесения контролируемого створа.

5. Провести математическое моделирование систем регулирования уровнями воды на оросительных каналах с изменением местоположения контролируемого створа в сопоставлении с результатами натурных исследований.

6. Разработать рекомендации по выбору параметров линии обратной связи систем пневмогидравлической автоматики с учетом отнесенного контроля и настроек таких систем с учетом влияния линии обратной связи.

Научная новизна. На основе обобщения результатов исследований регулирования расходами и уровнями воды в оросительных каналах гидромелиоративных систем, а также собственных разработок автора:

разработана математическая модель замкнутой системы регулирования уровнями воды на мелиоративных каналах горной и предгорной зон, требующих осуществление контроля в удаленных створах. Модель учитывает влияние линии обратной связи и реализуется с помощью средств пневмогидроавтоматики ;

исследована математическая модель линии обратной связи в системе "линия свяэи-сифон" пневмогидравлического регулятора и получены зависимости для выбора ее параметров по минимальному диаметру ;

разработаны алгоритм и комплекс программ для решения задачи совершенствования процессов регулирования уровней воды на оросительных каналах мелиоративных систем, оборудованных устройствами пневмогидроавтоматики, с учетом местоположения контролируемого створа;

разработано устройство пневмогидравлической автоматики для регулирования уровнями боды на оросительных каналах новизна которого защищена Л. с. 1084755.

Достоверность результатов. Выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, обоснованы приведенными теоретическими и экспериментальными исследованиями. Их достоверность подтверждена расчетами различных вариантов на ЭВл! и результатами натурных исследований, а также внедрением результатов исследования в практику проектных разработок "Союзгипроводхоз" г. Москва и "Киргизгипроводхоз" г. Бишкек.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы в виде методик расчета процессов регулирования уровней воды в оросительных каналах с удаленными контролируемыми створами позволяют выбрать параметры пневмогид-равлических регуляторов и линий обратной связи с тем, чтобы обеспечить необходимое качество регулирования на участках каналов при необходимости отнесения контролируемого створа. При этом

за счет совершенствования процессов регулирования уровнями и расходами воды в каналах уменьшаются потери воды при распределении и отпадает необходимость устройства электрической автоматики, что обеспечивает экономию от 3 до- б тыс. рублей на одно сооружение. Результаты в виде методик переданы для использования в "Союзгипроводхоз" г. Москва и "Киргизпшроводхоз" г.Бишкек.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на УШ межреспубликанской конференции молодых ученых АН Республики. Кыргызстан (арунзе, 1985) ; республиканской научно-технической конференции молодых ученых "Совершенствование проектирования и эксплуатации гидромелиоративных систем" (5рун-зе, 1985) ; всесоюзном научно-техническом совещании "Совершенствование мелиорации земли" (Хабаровск, 1986)'; всесоюзном совещании по совершенствованию автоматизации оросительных систем (Херсон, 1987) ; зональной научно-технической конференции "Повышение эффективности мелиорации и водного хозяйства на Дальнем Востоке. Итоги и перспективы исследования" (Уссурийск, 193?) ; всесоюзной конференции молодых ученых "х1ути повышения эффективности использования водных ресурсов в условиях их нарастающего дефицита" (Ташкент, 1988).

Публикации. Основное содержание работы освещено в 10 научных работах.

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем 197 стр., включающих 122 машинописного текста, 67 иллюстраций, 2 таблицы, список литературы из 97 наименований и приложений на 32 страницах.

содетшш дассартАцконшй работы

Во введении обосновываются актуальность работы, цель и задачи Исследований. Показаны научная новизна диссертации и приведены основные научные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе рассмотрены различные системы автоматического управления и регулирования оросительными каналами с сопря-. гающими сооружениями. На таких оросительных системах могут при-

меняться различные схемы регулирования. Наиболее известными являются следующие схемы регулирования: регулирование с перетекающими объемами и схемами двойного регулирования. Поскольку вышеуказанные системы строятся на основе средств электрической автоматики, то их применение обуславливает увеличение стоимости автоматизированных гидротехнических сооружений.

Наиболее перспективными схемами управления энергонеобеспеченными - участками оросительных каналов являются схемы, в которых используется местная гидроавтоматика с дистанционным управлением уставками гидроавтоматов. Смена уставок гидроавтоматов производится по командам с диспетчерского пункта гидроучастка энергией, передаваемой по линии связи телемеханики, а смена положения затворов - энергией управляемых потоков воды. Возможность применения гидравлических регуляторов в системах регулирования ограничивается тем, что для их действия необходима связь между бьефами, которая обеспечивается через подпор воды.

В оросительных системах горной и предгорной зон имеются участки каналов, включающие быстротоки и перепады,' которые ограничивают применение систем пневмогидроавтоматики, так как требуют отнесения датчиков на значительные расстояния в контролируемую зону. В связи с этим возникает необходимость исследования возможности применения пневмогидравлической автоматики на оросительных системах горной и предгорной зон, когда связь между бьефами не может быть обеспечена через подпор воды (рис. X, 2).

Время доставки воды потребителю по каналу, включающему быстроток, зависит от времени добегания волны по быстротоку и времени запаздывания остальной части канала. При протяжении быстротока, соизмеримой с длиной канала, расчет переходных процессов ведется, как для канала с переменными гидравлическими параметрами. Временем запаздывания на сосредоточенном перепаде можно пренебречь, так как его инерционность и запаздывание в передаче расхода малы по сравнению с параметрами остального канала. При протяженности многоступенчатого перепада, соизмеримой с длиной остального участка канала, его' рассчитывают, как участок канала с осредненнымй параметрами. ''

Приводится описание и принцип действия пневмогидравлических ■

Рис. I. Участок канала с быстротоком

I - затвор ; 2 - линия обратной связи ; 3 - датчик

Рис. 2. Участок канала со средоточенным перепадом I - затвор ; 2 - датчик ; 3 - линия обратной связи

регуляторов уровня воды и собственной разработки автора, новизна которой защищена A.c. }f> 1084755.

Во второй главе дается обоснование выбора математического описания объекта регулирования. Для дальнейшей работы принимается модель Э.Э.Маковского, позволяющая получить сравнительно простые аналитические уравнения переходных процессов с учетом основных особенностей динамики оросительных каналов. К ним относятся волновая передача расхода воды в канале и ее затухание, изменение инерционности процесса вдоль канала, наличие запаздывания добе-гания расходов. Уравнения позволяет в удобной и наглядной форме проводить расчеты переходных процессов в оросительных каналах с помощью ЭВМ.

Для участка канала (рис. 3) уравнение изменения уровня воды в изображениях имеет вид

Z = W,(p)(NhAh+R„Хг) [%(p)~ti ехр[-(С +Тг)рfcg еоср(-r,'pj] + -tW,(r)(NHAK+RKIi)[Уг(р)^expniUVo)p]-%eoip(-7^]. Ш

Дается анализ существующих методов и критериев оценки рассматриваемых объектов. Характеристические уравнения исследуемых систем имеют вид

Ü(z) + R{;c)e~rz <2)

где й(х) и R(l) - обыкновенные многочлены, причем степень R(i) обычно меньше или равна степени о (z) .

Для построения кривых переходного процесса в системах с распределенными параметрами и запаздыванием можно .воспользоваться методами, основанными на использовании частотных характеристик систем автоматического управления. Построение кривой переходного процесса'Производится при помощи трапецеидальных или треугольных частотных характеристик.

Устойчивость системы регулирования с распределенными параметрами и запаздыванием определяется с помощью.критерия Михайло-ва. ^ ;

■ Система пневмогидравлической автоматики для .каналов с перегораживающими сооружениями отличается большой длиной пневмотрубо-провода обратной связи, поэтому при создании математической мо-

Рис. 3. Участок канала без подпора мекду перегораживающими сооружениями

Рис. 4. Кривые переходного процесса для створа 200' м I - ^=0,03 ; 2 - К^О.1 ; 3 - ^«0,15 ;

дели аамкнутой системы регулирования необходимо изучить влияние трубопровода на работу системы автоматики.

Процесс распределения волн давления при некоторых допущениях описывается следующими уравнениями:

^.яа^Щ-О, (3)

(4)

ь = /у/, (6)

где р - давление ; д: - расстояние от начала трубопровода ;

(2 - объемный секундный расход воздуха в данном сечении трубопровода ; / - площадь проходного сечения трубопровода ;

/М - динамический коэффициент вязкости ; ос - скорость звука. Характеристика изменения давления в трубопроводе с достаточной точностью описывается экспоненциальной зависимостью в веде

р = йр[1-еоср -Г3)]/Тп (8)

где р - изменение давления в пневмотрубопроводе ; лр - импульс давления ;

Т^ - время запаздывания распространения импульса по пневмо-трубопроводу ;

7/; - постоянная времени трубопровода. Время запаздывания определяется по формуле

г^ьУ^^^/зщз ■ (9)

где Т - абсолютная температура ;

о/ - внутренний диаметр трубопровода ; / - удельный вес газа ; Я - газовая постоянная ;

£ - модуль упругости материала трубопровода ; в - толщина стенки трубопровода.

Приближенный метод расчета постоянной величины трубопровода при скачкообразном изменении давления на входе описывается выражением

тп = зг * ¿/¿р.. (ю)

Сравнение величин, рассчитанных по вышеприведенным вираже-

ниям (9) и (10) и полученных в результате натурных исследований пневмотрубопровода, показало, что в натурных условиях изменение давления при подключении к сифонам пневмогидрорегулятора происходит плавно, а не скачком.

Наиболее сложным режимом работы пневмогидравлических регуляторов с отнесенными контролируемыми створами является режим разрядки сифона. 3 связи с этим необходимо выбирать трубопровод с диаметром, при котором обеспечивается разрядка сифона. Расчет производится по.формуле

(Рн2- рЛ/Ь = 13,заг/^/} (II)

где Ь - длина трубопровода в юл;

ри и Рк~ начальное и конечное давление газа ; &■ - расход газа ; . У - объемный вес газа.

Для определения необходимого диаметра трубопровода можно воспользоваться формулой

</= ^яё!?/^, ' (12)

где А - значение удельного сопротивления трубопровода по справочным данным.

В третьей главе изложены результаты исследования динамической устойчивости систем регулирования.с отнесенными датчиками. Приводится метод расчета настроек систем регулирования уровней воды с учетом динамики систем стабилизации при изменении местоположения контролируемого створа.

Объект регулирования при наличии "длинного бьефа" описывается уравнением

>, Р +1

Передаточная функция регулирующего органа представлена в виде - .

Мр(р)=Кр/Р> (14)

где Р-р- коэффициент усиления регулирующего органа.

Передаточная функция линии обратной, связи описывается выражением

^ос (р) = еоср (-Тхр) . (Ш)

Гр + / у

х - 14 -

1'И« №ос ~ коэффициент усиления пневмотрубопровода ;

- величина чистого запаздывания в передаче сигнала рассогласования ;

Т - инерционность трубопровода.

Передаточная функция системы регулирования относительно задающего воздействия определится

ш__Нр (Ь,/> +кМ1/н (ТР н)ехр С- Г/р)______

((Р) ~ КрКос (Ь',р+К,)У,У„ехр(- У-7х)Р'Р(Т1Рч)ъ [ТРч)

Устойчивость замкнутой системы регулирования, описанной уравнением (16), оценивается с помощью критерия Михайлова.

По кривым Михайлова можно оценить влияние величины отнесения датчика, коэффициента усиления регулирующего органа и диаметра трубопровода обратной связи на устойчивость замкнутой системы регулирования.

Исследование настроек систем регулирования уровней воды проводится по кривой переходного процесса уровня воды в канале при единичном воздействии методом частотных характеристик.

В основе метода лежит зависимость, существующая между переходной характеристикой системы автоматического регулирования и ее вещественной характеристикой /'соотносительно одного из внешних воздействий

/, - г. ¿и). (17)

л )

о

Интеграл (17) вычисляется при различных параметрах вещественной частотной характеристики простейшей формы (трапеция или треугольник) и по известной методике производится построение кривой переходного процесса. Вещественная часть уравнения (16) имеет вид

Р(и>)= (А1-С71 + В1 'М1)/(Л1'+ В)2), (18>

где А1 = КЬ1 сО ¿¿п сОТ + К, к со$ и)~ + (Г,

81 - к со ЮЬ с07~ - ¡¿) к 1 с п ? т, Ти>* -и);

£57= К (К1

1>%1 = И (А) (I,, + к,г) ;

т - V +гя.

¡la рис. 4 показаны кривые изменения уровня воды п створе установки датчика на расстоянии 200 м от затвора регулятора. При этом & = 8,0 м3/с, 7 = 0,0002, Т, * 2987 с, = 54 с.

5 = 1,5 с, Т =15 с. Кривая I соответствует коэффициенту усиления затвора, равному 0,05, 2 - 0,1, 3 - 0,15. При

увеличении коэффициента регулирующего органа в системе возникают затухающие колебания и возрастает величина перерегулирования. При коэффициенте усиления ОДйоэникаят затухающие колебания с периодом Т = б мин (кривая %).

G удалением датчика от гидротехнического сооружения величина перерегулирования возрастает, причем при дальнейшем увеличении расстояния до створа установки датчика величина перерегулирования в створе его установки уменьшается.

Оценка качества переходного процесса производится по минимуму квадратичной интегральной оценке по формуле

7= Гнг(-ь)^> <19>

о

где Н (i)- кривая переходного процесса ; t - время.

Влияние распределенности процессов при увеличении расстояния от сооружения до контролируемого створа наблюдается в замкнутых системах. Увеличение постоянной времени Т, объекта в конечном итоге частично компенсирует отрицательное влияние чистого запаздывания Г/ в объекте, не смотря на его увеличение с удалением контролируемого створа, а также увеличением времени передачи сигнала рассогласования в обратной связи регулятора. Характер изменения регулируемого уровня в контролируемом створе по мере его удаления отличается от характера процесса в створе у сооружения. С возрастанием расстояния до створа установки датчика в непрерывной замкнутой системе в нулевом створе с уменьшением частоты затухающих колебаний увеличивается их амплитуда вплоть до превышения ее допустимого значения для рассматриваемого канала в нижнем бьефе сооружения. В связи с этим одной из наиболее важных задач при проектировании систем стабилизации уровня воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения является определение допустимого максимального расстояния от' сооружения до контролируемого створа, где располагается датчик уровня воды.

Для иллюстрации качества процессов регулирования в непрерывной замкнутой системе регулирования приведена диаграмма записи переходных процессов в различных створах Ат-Башинскога магистрального канала и на головном его сооружении (рис. о). Кривая Д И отражает положение уровней верхнего бьефа сооружения, кривая' а и./ показывает динамику изменения глубины наполнения уровня воды в створе на расстоянии 250 м от сооружения, кривая ДАг - в створе 800 м и кривая а - в створе на расстоянии 1700 м. Кривая а описывает процесс переключения клапана датчика в контролируемом створе.

С 3 ч до 7 ч режим системы записан при расположении датчика в контролируемом створе на расстоянии 1700 м; с 7 ч.до 9 ч работа на расстоянии 800 м, а с 9 ч до 15 ч - на расстоянии 250 м.

Сравнение кривых на диаграмме показывает, что с увеличением расстояния до контролируемого створа максимальная амплитуда в створе 250 м получена в системе, когда датчик находился в контролируемом створе на расстоянии 1700 м. Амплитуда колебаний сократилась в створе на расстоянии 250 м4 когда датчик перенесли в контролируемый створ на расстоянии 800.м. Ьта амплитуда также уменьшилась, когда датчик переместился в этот же створ на расстояние 250 м. При этом наблюдалось увеличение частоты колебаний с приближением датчика к сооружению. Изменение открытия затвора повторяет характер отклонения уровня в створе 250 м. Сравнение же кривых уровней и дН.1 показывает, что с уда-

лением датчика от сооружения амплитуда колебаний увеличивалась в створе расположения датчика. Однако при отнесении датчика, в' створ 1700 м амплитуда отклонения уровня в створе расположения датчика сократилась» Полученные кривые показывают влияние расп- ■ ределенности процесса на характер изменения амплитуды колебаний в контролируемом створе, когда изменяется его местоположение. Расстояние до этого створа в свою очередь определяется гидравлическими параметрами канала, характеристикой обратной связи и параметрами пневмогидравлического регулятора.

Сравнивая результаты теоретических и экспериментальных исследований математической модели замкнутой системы автоматического регулирования уровней воды в каналах (рис. 6), учитыва-

О 4 8 12 е,г\

Рис. 5. Кривые переходного процесса

- и -

Рис. б. Кривые переходного процесса

I - натурная кривая ; Z - расчетная кривая

ющей влияние пневмотрубопровода обратной связи, можно сделать вывод, что данная математическая модель позволяет описать динамику реальной системы регулирования уровней воды с точностью 10-15 %. Используя частотные методы анализа, представляется возможным исследовать ее на ЭВМ.

В настоящее время согласованная работа оросительных каналов, требующих наличия распределенного контроля, либо отнесения контролируемого створа,, осуществляется с помощью систем электрической автоматики. Зти системы требуют значительных капитальных затрат на подвод электроэнергии к объектам автоматизации, рассредоточенным на большие расстояния. В связи с этим проведено сравнение величин капитальных вложений на системы, оборудованные иневмогидравлическими и электрическими автоматами.

Начальная стоимость автоматизированного сооружения без отнесения датчика выше за счет стоимости оборудования электрической системы регулирования уровнями воды. При отнесении контролируемого створа стоимость систем пневмогидроавтоматики возрастает меньше, чем электрических, так как стоимость прокладки электрической линии связи больше, чем линии пневмогидравлики. Экономический эффект на одно сооружение составляет от 3 до 6 тыс.

руб. в зависимости от величины отнесения контролируемого створа, без учета затрат на подвод электроэнергии.

Б четвертой главе изложены методика проведения натурных исследований пневмогидравлических линий обратной связи регуляторов, а также методика исследования пневмогидравлической системы регулирования уровней воды с отнесенным датчиком. Приводятся результаты исследований линий обратной связи пневмогидравлических регуляторов, в частности, получены кривые, с помощью которых выбираются параметры трубопровода.

В ходе натурных исследований установлено, что расхождение экспериментальных и теоретических кривых не превышает 10 %.

Основные результаты и выводы

1. Обоснована необходимость исследования процессов регулирования уровней воды в оросительных каналах горной и предгорной зон на основе использования математических моделей, алгоритмов и программ моделирования с применением средств вычислительной техники.

2. Разработана математическая модель системы водораспре-деления на оросительных каналах с учетом изменения местоположения контролируемого створа и влияния линии обратной связи и реализуемая с помощью средств пневмогидроавтоматики.

3. Исследована математическая модель линии обратной связи в системе "обратная связь-сифон" пневмогидравлического регулятора и получены зависимости для определения ее параметров по необходимому минимальному диаметру.

4. Разработаны алгоритмы и комплекс программ для решения задачи совершенствования процессов регулирования уровней и расходов воды на оросительных каналах мелиоративных систем, оборудованных устройствами пневмогидроавтоматики, с учетом местоположения контролируемого створа.

5. Разработано устройство пневмогидравлической автоматики для регулирования уровнями воды на оросительных каналах

(A.c. Jf 1084755).

6. Проведена проверка результатов математического моделирования системы водораспределения на оросительных каналах с измене-

нием местоположения контролируемого створа и натурных экспериментальных исследований, которая показала их близкое совпадение. Это подтверждает адекватность разработанных математических моделей исследуемым процессам и достоверность методик моделирования и натурных исследований.

Основными научными положениями, которые выносятся на защиту являются:

1. Математическая модель замкнутой системы водораспределения на оросительных каналах с учетом местоположения контролируемого створа и влияния линии обратной связи.

2. Методика расчета переходных процессов в нижнем бьефе каналов для систем пневыогидравлической автоматики с отнесенными датчиками.

3. Рекомендация по выбору коэффициентов настроек систем пневмогидравлической автоматики с отнесенными контролируемыми створами, обеспечивающих устойчивую работу системы стабилизации.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в следующих работах:

1. Рожнов A.B. Некоторые особенности построения систем регулирования для объектов с распределенными параметрами. Сб.: Методы и средства управления водораспределением. Шрунзе: Илим, 1984.

2. Рожнов A.B. A.c. № 1084755 Устройство регулирования воды Бгол. № 13, 1984.

3. Рожнов A.B. Исследование системы регулирования уровней воды с отнесенным датчиком. Сб.: Автоматизация мелиоративных систем. Фрунзе: Илим, 1986. С. 69-82.

4. Рожнов A.B. Моделирование режимов работы системы стабилизации уровней воды на каналах при удаленных контролируемых створах на ЭВМ. Сб.: Автоматизация процессов водораспределения на оросительных системах, йрунэе: Илим, 1986. С. 21-29.

5. Рожнов A.B. Характеристика элементов пневмогидравличес-кого регулятора уровня воды при удаленных контролируемых створах. Сб.: Автоматизация оросительных систем, Фрунзе: Илим, 198?.С.29-35.

6. Рожнов A.B. Влияние обратной пневматической связи на систему стабилизации уровня воды нижнего бьефа. Сб.: Автоматизация процессов перераспределения стока воды в каналах и водохранилищах, Фрунзе: Илим, 1988. С. 25-33.

7. Рожнов A.B. Режимы работы системы регулирования уровней воды в каналах при удаленных контролируемых створах. Сб.: Автоматизация процессов перераспределения стока воды в каналах и водохранилищах, Фрунзе: Илим, 1988. С. 56-57.

8. Маковский Э.Э,, Рожнов A.B. Динамика системы стабилизации уровней воды в канале с изменением месторасположения контролируемого створа. Изв. Академии наук Кирг.ССР, № 3, 1988. С. 22-25.

9. Рожнов A.B. Режимы работы системы регулирования параметрами пневматической обратной связи. Автоматическое управление процессом водораспределения, Фрунзе: Илим, 1989. С. 21-25.

10. Рожнов A.B. Расчет минимального трубопровода обратной связи пневмогидравлических регуляторов уровней воды в каналах. Технические средства системы автоматизации водораспределения, Фрунзе: Илим, 1990, с. I2I-I25. С. I2I-I25.