АВТОМАТИЗАЦІЯ ЗАХИСТУ ВОДОГОНУ ВІД ПРОМЕРЗАННЯ З РЕГУЛЮВАННЯМ ЗА ЗБУРЕННЯМ

Анотація

Сучасна технологія дає змогу боротися із замерзанням водогонів у помірних і північних широтах за допомогою електричного гріючого кабелю, прокладеного на поверхні труби. Зазвичай використовується принцип регулювання за відхиленням, із контуром негативного зворотного зв’язку, із використанням датчиків температури, установлених у глибині ґрунту. Це вимагає додаткових витрат і зменшує надійність системи, виникає проблема точності вимірювання за існування локальних неоднорідностей температурного поля в ґрунті. У роботі пропонується для автоматизації захисту водогону від промерзання використовувати регулювання за збуренням, із вимірюванням температури повітря і розрахунком температури на глибині, із використанням динамічної моделі розповсюдження теплової хвилі в глибину ґрунту. Запропонована схема дає такі переваги: не треба встановлювати спеціальні датчики температури в глибині, що зменшує витрати і збільшує надійність системи, можна обійтися плинними даними Гідрометцентру; впливи можливих локальних неоднорідностей теплового поля ґрунту виключаються; можлива централізована реалізація системи, локальним підсистемам залишаться тільки функції включення (виключення) нагріву окремих водогонів по командах з єдиного центру. На жаль, точна теоретична модель розповсюдження теплової хвилі вглиб ґрунту непридатна для безпосередньої реалізації на мікроконтролері програмно в реальному часі, бо вона є іраціональною передаточною функцією. У роботі поставлено і вирішено оптимізаційне завдання раціоналізації передаточної функції теплової інерційності ґрунту у вигляді наближеної дробово-раціональної передаточної функції третього порядку із запізненням. У результаті отримано універсальну практичну модель динаміки розповсюдження теплової хвилі вглиб ґрунту, придатну для будь-яких ґрунтів і будь-яких глибин, яка зручно реалізується програмно в реальному часі кроковими методами і забезпечує достатню для практики точність.