АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩЕ
AUTOMATIC REGULATOR OF WATER LEVEL IN THE RESERVOIR

Заявленное изобретение относится к регулирующим устройствам на водовыпусках при плотинах водохранилищ и предназначено для автоматизации технологических процессов регулирования уровня воды в водохранилище ГЭС посредством управления приводами механизмов водосброса. Изобретение может использоваться в системах управления водосбросом с электрическим или гидравлическим типом приводов.
Известна система автоматического регулирования уровня воды в водохранилище ГЭС (патент на изобретение RU 2629456 С2, опубл. 29.08.2017), содержащая датчики уровня воды и объект управления, подключенные к вычислительному устройству, включающему математическую модель, при этом в качестве объекта управления выбран затвор, снабженный электроприводом и датчиком положения, а математическая модель вычислительного устройства содержит алгоритм расчета среднеквадратичного значения скорости изменения уровня воды в водохранилище.
Основными недостатками данной системы автоматического регулирования являются сложность ее реализации, удаленность и низкая надежность канала измерения и передачи информации о текущем уровне воды, а также низкая эффективность использования водных ресурсов.
Задачей, на выполнение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание автоматического регулятора уровня воды в водохранилище ГЭС, обладающего простотой реализации и большими регулирующими возможностями по сравнению с известным аналогом, что позволит повысить надежность схемы управления и эффективность использования гидроресурсов.
Суть заявляемого технического решения заключается в следующем: Автоматический регулятор уровня воды в водохранилище ГЭС получает входные (контрольные) данные: показания уровня воды в водохранилище от датчиков 3, 4, и 5, расположенных непосредственно на сооружениях водозабора, данные о расходе через гидроагрегаты 6 и показания положений регулирующих органов водозабора 1 и 17, которые затем передает в математическую модель вычислительного устройства 15.
Алгоритм, заложенный в модели, на основе указанных данных определяет исправный канал измерения уровня воды, рассчитывает скорость изменения уровня воды в водохранилище, расход воды через агрегаты и водосбросные устройства и оценивает приток реки.
Кроме того, автоматический регулятор обеспечивает двухконтурное управление - грубый канал за счет затвора 18 с большой пропускной способностью и более тонкое регулирование обеспечивается благодаря клапану 2 с меньшей пропускной способностью. Алгоритм рассчитывает расход воды по состоянию регулирующих органов и показаний датчиков текущего уровня воды в водохранилище, затем, учитывая расход воды, поступающий к гидроагрегатам, оценивает приток реки для выбора способа регулирования уровень воды - грубым или более тонким контуром управления. Таким образом, отслеживается изменение уровня воды в водохранилище и при переходе через критическое значение выбирает необходимый режим регулирования соответствующими органами управления для поддержания стабильного уровня воды.
Для определения оптимального режима работы и формирования необходимых заданий на открытие регулирующих органов водосброса и приведения их в вычисленное положение определяется критическое значение притока следующим образом. Если уровень воды близок НПУ и суммарное значение притока реки близко к расходу через гидроагрегаты и клапан 2, то регулирование происходит с помощью клапана 2. В случае если уровень воды превышает НПУ и скорость его изменения соответствует расходу, превышающему максимально возможное значение расхода через клапан 2, то режим регулирования изменяется и приводится в действие затвор 18 с большой пропускной способностью.
Для управления затворами в регуляторе используется величина рассогласования по уровню воды в водохранилище, формируемая как разность между заданием и текущим значением уровня верхнего бьефа. Границы регулирования уровня в водохранилище задаются согласно особенностям работы гидротурбин, так как процесс регулирования уровня в первую очередь направлен на поддержание их стабильной и бесперебойной работы. Предложенное изобретение отличается от прототипа тем, что возможность воздействия основывается на данных текущего уровня воды, получаемых от резервированных датчиков, расположенных на самой плотине и информации, которая поступает в алгоритм, оценивающий расход воды и величину рассогласования по уровню воды. Эффективность и надежность работы гидроузла повышается за счет введения дополнительного контура регулирования через клапаны водосброса. Это позволяет реализовать эффективную работу гидроузла, в том числе, на горных реках или водохранилищах малых объемов за счет более гибкого 2 контурного регулирования при быстром изменении уровня воды.