Расчет автоматического регулятора уровня.

 

К расчёту принимается автоматический регулятор уровня сегментного типа непрямого действия, т. к. выбран принцип регулирования поддержанием постоянных уровней воды в контрольных створах и, соответственно, на перегораживающих сооружениях.

Расчёт обычно включает два основных этапа: систематический расчёт и гидравлический расчёт.

Статистический расчёт включает в себя определение геометрических параметров и веса конструкции, центра тяжести и веса противовеса, а также рабочий режим регулятора при минимальном гидравлическом перепаде между бьефами и угол открытия регулятора при минимальном перепаде, максимальном и минимальном расходах.

Основным расчётным уравнением затвора автоматического регулятора уровня гидравлического действия с противовесом является следующие уравнение:

где R- радиус обшивки регулятора, м; - начальный и рабочий углы открытия затвора, рад; С_н0 м С_н- расстояние от оси затвора до УВНБ начальное (когда затвор начнет открываться) и рабочее, м; - центральный угол центра тяжести затвора, рад; С_в- расстояние от оси затвора до УВВБ, м.

Начальное статическое равновесие затвора выполняется при .

Гидравлический расчёт регулятора заключается в определении минимальной и максимальной пропускной способности, а также в определении времени регулирования (открытия и закрытия регулятора при максимальных, минимальных, средних расходах и уровнях).

Пропускная способность (расход через регулятор), м³/с:

,

где - коэффициент расхода, для рассматриваемой конструкции регулятора ; Н_в- глубина воды в верхнем бьефе, м; b- ширина регулятора, м; h_z- глубина воды в нижнем бьефе, м; а- высота выпускного отверстия при определенном угле открытия затвора, м: , где R- радиус затвора, м; - угол открытия по статическому расчёту, град,

Гидравлический расчёт выполняется для следующих случаев:

1) сочетание УВВБ_max и УВНБ_min;

2) сочетание УВВБ_max и УВВБ_min при заданном перепаде z исходя из схемы регулирования z_min=0.2÷0.35 м;

3) пропуск Q_max и Q_min.

 

Поверочные расчеты на защиту от переполнения и на внезапное включение потребителя.

 

Поверочные расчёты выполняются для 2 ^х основных расчётных случаев:

I. Расчёт защиты от переполнения бьефа, при отключении потребителя при максимальном транзитном расходе через бьеф по волновым воздействиям по следующей методике:

если , то при изменении расхода в диапазоне от Q_min до (Q_max+ Q_п) уставка датчика остается без изменений, а уставка датчика проверяется на волновое воздействия с учётом возникновения простых и сложных волн.

Глубина воды в конце бьефа с учётом максимальной высоты первого гребня, высоты вторичной волны (ондуляции) и превышения волны на откосах над волной по оси канала приближенно равна:

, м,

где h_к - глубина невозмущенного потока в конце бьефа, м;

()_ср 1,55 – коэффициент увеличения волны на откосах;

- максимальная высота волны по оси, м, равная приближению , м, где - средняя высота волны в бьефе, определяемая по волнограммам в зависимости от и t_пер, а также длины бьефа.

В предварительных оценочных расчётах можно принять

,

где h_0max- нормальная бытовая глубина при максимальном расходе, м.

Сухой запас бровок проверяется на превышение согласно норм над уровнем h_кmax^в, м.

 

II. Расчёт обеспечения условия командных горизонтов при минимальных расходах в бьефе на внезапное включение потребителей.

Задача сводится к определению минимально необходимого времени перерегулирования:

, с,

где W_рег- регулирующий объём бьефа, м³, принимается равным

W_рег ∙l_бьефа,

где и - площадь живого сечения в конце бьефа и в контрольном створе в режиме минимальных расходов; t_перΣ – суммарное время перестройки режимов вышерасположенных регуляторов, с; - мгновенный расчетный расход потребителя, м³/с. В работе можно принять

.

Примечание: перерегулирование осуществляется автоматически путем последовательной снизу-вверх стабилизации уровней бьефов под фактические расходы потребителей.