Hidrológiai Közlöny 1974 (54. évfolyam)

7. szám - Rajkai Vilmos: Nyiltfelszínű csatornák és tározók vízszinttartásának automatizálása

Rajkai V.: Vízszinttartás automatizálása Hidrológiai Közlöny 1974. 7. sz. 311 Mivel a zsiliptábla a hidraulikus — mechanikus mozgatás következtében aránylag hirtelen nyit, vagy zár, ezzel a nyitási, vagy zárási hullámot indítanak el, melyek visszahatnak az úszóra és azt nyugalmi helyzetéből kimozdítva, további nyitást, vagy zárást eredményeznek. Ezek a jelenségek, főleg az alvízi behatást is figyelembe vevő rendszereknél fordulnak elő. Ennek következménye lehet főleg a kevéssé csillapított rendszereknél periodikus lengési folyamat. Ezek a típusú szabályozók a záróelem közvetlen közelében észlelt al-, vagy felvízszint szerint szabályoznak . Indokolt az a kívánság, hogy a zsilipszerkezet mozgatását a közel permanenssé váló szakasz vízszintje vezérelje, azonban ez a mechanikus szerkezeteknél nem teljesíthető. Új szabályozási feladatként jelentkezik a komplex üzemű tározómedencéknél az árvíz csökkentésére fenntartott tározótér biztosításához szükséges vízszintszabályozás, amelynél a vízszint esetleg évszakonként változhat . Nyilvánvaló, hogy az ilyen szabályozási feladatok megoldására a mechanikus szerkezettel működő zsilipek nem alkalmasak. Egyes nagyobb nyíltfelszínű tározók megengedett vízszint ingadozása esetenként a méter nagyságrendet is elérheti, tehát mindenképpen indokolt egy olyan szabályozó automatika kialakítása, mely az említett hiányosságokat kiküszöböli, és tetszés szerint vízállás differenciát képes tartani. Ilyen szerkezet csak elektromos berendezés lehet, mégpedig olyan korlátozással, hogy mozgó mechanikus kapcsolat a lehető legkevesebb legyen. III. Elektromos automatika zsilipek hidraulikájának néhány összefüggése Az elektromos vízszintszabályozó zsilipek kialakításánál fontos követelmény az, hogy a szabályzás akár az alvíz, akár a felvíz felől történhessen a szerkezetek kialakításának változtatása nélkül. További szempont a könnyű kezelhetőség, valamint az, hogy a zsilip működését akár automatikusan, akár kézi működtetéssel lehessen befolyásolni. Az alvízszint szabályozásnál a vezérlő úszó a h

a alvízszint értékét méri (5. ábra). A felvíz mélysége hj és a zsüipnél előálló h vízlépcső h~hf—ha (10) Aa kAh, 5. ábra. A Aa zsilipnyitás nagyságának szemléltetése Abb. 5. Veranschaulichung des Ausmasses der Schleusenöjjnung A vízhozam értékét (Q) a Q = Mab y 2g/i = Ka VT (11) összefüggés adja. Itt M az átfolyási tényező ,,a" a zsilipnyitás nagysága és a „b" a zsilipnyitás szélessége. A feladat a továbbiakban az, hogy meghatározzuk azt a Aa zsilipnyitási lépcsőt, amelynél az eredeti Q vízhozam folyik át. Mivel az alvíz változása kihat a felvízre — és viszont — nem mindegy, hogy mekkora vízállás változást engedünk meg. Ha az ,,a" zsilipnyitás értékét változatlannak tekintjük, az alvízszint változásával a felvízszint is változik, hiszen csak így tud azonos Q vízhozam átfolyni. Ha az alvízszint változása zl/^, kérdés, hogy mekkora lesz a vízhozamváltozás és tartható-e az a kritérium, hogy a zsilip úgy szabályozzon, hogy mindig a tartani kívánt vízszinthez tartozó vízmennyiség folyjon át. AQ = Q

2-Q

1 (12) víztöbblet fog átfolyni, így felírható, hogy a /ie = Kaf^-KayT

1 = Ka(lT^-yT

1), (13) viszont h

2 = h

1+Ah, így AQ = Ka(Y hy + Ah-Y K) (14) (15) A K állandóságát feltételezve, a relatív vízhozamváltozás AQ _ Ka(V Ah-V h

t) _V h

x+Ah Q K aTh

1 (16) A h

1 vízszintnövekedéskor a zsilip — az automatika beavatkozásának hatására — a nyitás nagysága a+Aa = a

2 értékre változik. Minél nagyobb a Ah értéke, annál lassabban fog a fölösleges víz a zsilipen átfolyni. Ennek egyik következménye, hogy a zsilip teljesen nyitni fog, hiszen a zsilip felhúzási ideje kisebb lesz, mint a vízszintcsökkenés ideje. Ez szélsőséges eset lehet, de felhívja a figyelmet arra, hogy a megengedett vízszintintervallum meghatározását és a zsilip felhúzási sebességét össze kell hangolni. Az automatika működése a következő A vízszint észlelése két műanyag rúdra épített rézcsappal történik (E), melyek szintkülönbsége adja a beállítani kívánt Ah vízszintintervallumot; ezek az A, és B és C tranzisztorizált szerkezeti egységekhez vannak kötve, melyek közül a C egység a vízszintet, mint földpotenciált érzékeli. A C egység a és D

2 jelfogó rendszert működteti, melynek feladata a zárt áramkör létrehozása. A vízszintérzékelő kapcsolási sémáját a 6. ábra szemlélteti. Az előre programozott önműködő vízszintellenőrzés során 3 eset lehetséges: a) A vízszint Ah szabályozási intervallum alatt van.