Способ управления режимами работы криогенной установки Советский патент 1987 года по МПК F25B49/00 F25J1/00 

113

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам управления криогенными установ-ками.

Цель изобретения - сокращение :: . энергозатрат при переменной производительности компрессора, использовании детандеров с .тормозными ступенями, выполнении части детандеров в виде турбин, а одного - поршневым с впускными и выпускными клапанами.

На фиг,1 схематично изображена система, реализующая описываемый способ управления; на фиг.2 - Т-З-диа- грамма для определения КПД детандеров.

Система содержит регулируемый компрессор с тиристорным блоком 2, изменяющим ироизводительность компрессора 1, теплообменникзг 3-8, через которые проходят турбодетандернр й поток 9, основной поток 10 и обратный поток 11, регулируемые турбодетандеР Л 12-14 с маслораспределителями 15- 17 и датчиками 18-20 оборотов соответственно, поршневой детандер 21 с клапанами 22 впуска и выпуска и электромагнитной муфтой-тормозом 23, регулируемый дроссель 24, датчики 25-3 теьшературы, установленные на входах и зы.ходах детандеров, датчики 33-40 давления, микроэвм 41 и термометр 42 установленный на тегшооб мелнике 8. Датчик 43 уровня измеряет уров,ень в сборнике 44 жидкого гелия, газг оль- дер 45 предназначен для сбора газообразного гелия.

Т - S-диаграмме давления и о значениям темпераопределяют исходные газа на входах и вы- , по которым расчитыров,

5tJ 7-- j

те шературы хладагента на входе и выходе детандера по-- ответственно давления хладагента на входе и выходе детандера; соответственно j энтальпии иа входе и выходе детандера, соответственно,

o

Энтальпия 1 при изоэнтропийном процессе расширения хладагента определяется проведением из точки с коор- ., Р„ изоэнтропы до перед1Н1атами j сечения с

Вх

изобарой Р

ВЦ/.

30

Система,реализующая способ управ- лелия криогенной установкой с переменным режимом, работает следующим образом.

Компрессор 1 сжимает пары гелия, ноступаю Ц е из газгольдера 45 и обратного потока 11, и направляет в линию прямого -потока, где гелий под .. /давлением .распределяется на два потока - детандерный 9 и основной 10. Производительность компрессора 1 задается тиристориым блоком 2. Детандерный поток.9 проходит через теплообменник 3 и расширяется в турбод е- тандере 12, Измеряются температура. датчиками 25 и 26 и давление датчиками 33 и 34 на входе и выходе соот- ветстве пю турбодетандера 12, и по значениям этих параметров микро- ЭВМ 41 рассчитывает энтальпии по Т- Б-днаграмме, приведенной на фиг.2, и определяет КПД турбодетандера 12, который приводится к максимальному значе-нию, например, м-етодом последо- в дтельного приближения путем воздействия на тормозную ступень, а именно мас.ггораспределнтель 15 турбодетандера 12. Прием осущест2 ляется слеЗ :- д чоп им . .Изменяют расход масла через маслор.аспределителъ 15, определяют ij, сравнивают с t , определенным на предьщущем этапе, вёгби- рают максимальное значение j , затем

повторяют многократно данную операцию и находят .,, после чего прекращают воздействие на маслораспре- делитель 15. Аналогично рассчитываются .и приводят; к максимальному зна4Б чению КПД остальных турбодетандеров 13 и 14 воздействием на их масло- распределители 1би I 7 соответственно.

Основной поток 10 проходит через геплообменники и подается в порш5Q невый детандер 21 . Оптимизация раб о- ты детандера 2. осуществляется путем измерения температур датчиками 31 и 32 на входе и выходе, а также дйв- лений датчиками 39 и 40 соответствен55 но, и по значениям этих параметров .микроэвм 41 рассчитывает по Т - S- диаграмме энтальпии,определяет КПД поршневого детандера 21,который ngH- водится к максимальному методом пОследовательнот о приближения воздействием на клаяаны 22 впуска и выпуска. Измеряют температуру датчиком 42 последнего теплообменника 8 перед поршневым детандером 21 и по значению этой температуры корректируют холо- допроизводительность поршневого детандера 21 путем воздействия на электромагнитную муфту 23. Кроме того, по датчику 43 уровня ос,тцествляют коррекцию дроссельного потока воздействием на дроссель 24.

Производительность установ.ки может изменяться по желанию потребителя жидкого гелия, при этом потреби- тель устанавливает заданную производительность компрессора 1 воздействием на тиристорный блок 2, а микро- ЭВМ 41 рассчитывает по известным зависимостям производительность установки и индицирует на дисплее режимные показатели установки. По датчикам 18

20 мальных значениях воздействием на тормозные ступени турбин и изменени ем угла отсечки впускного и выпускн го клапанов поршневого детандера, кроме того, измеряют температуру те

20 оборотов осуществляется защита

турбодетандеров от превышения аварий- 25лообменника, установленного перед

ного числа оборотов.поршневым детандером, и по ней корФормула изобретенияректируют холодопроизводительность

Способ управления режимами работыпоследнего путем воздействия на его

криогенной установки с компрессором,тормозную ступень.

регулируемыми детандерами, теплообменниками на прямых и обратном потоках, дросселем и сборником жидкого

хладагента путем воздеГгстния на расход обратного потока после л осселя по уровню жидкого хладагента в сборнике, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с « целью сокращения энергозат рат при переменной производительности компрессора, использовании детандеров с тормозными ступенями, выпол- ненрп-1 части детандеров в виде турбин, а одного - поршневьгм с впускными и

выпус кными клапанами, дополнительно измеряют температуру и давление на входах и выходах всех детандеров, определяют их коэффициенты полезного действия и поддерживают их на максимальных значениях воздействием на тормозные ступени турбин и изменением угла отсечки впускного и выпускного клапанов поршневого детандера, кроме того, измеряют температуру теп

Изобретение позволяет сократить энергозатраты при переменной производительности компрессора, использора- нии детандеров с тормозными ступенями., выполнении части детандеров в виде турбин, а одного - поршневым с впускными и выпускными клапанами. Для зтого датчиками 31 и 32 т-ры и датчиками 39 и 40 давления измеряют т-ру и давление на входах и выходах всех детандеров. Определяют их КПД и поддерживают их на максимальных значениях воздействием на тормозн ьге ступени турбин и измерением угла отсечки впускного и выпускного клапанов 22 поршневого детандера 21. Измеряют датчиком 42 i -py теплообь енни- ка S, установленного перед .детанде- ро.м 21, и по этой т-ре корректируют хслодопроизводительность последнего путем воздейств1 я на ег о тормозную с туп 6 ьи-,. 2 ил. ю Гг. I j I nA I & p ЩЖ Д40 ГТГлД/On Q m iTm I °Щ % III,i,ii F&JLL;; : ЧстройсшВо се( гисо ъектом /1/АМЛи}Г iLuuueK/iii. (КАНАК) W||HAitH И i I t I I I I Щ i| ПЗВ L I 1 Фиг.1 O5 СЛ C «

/Иг

Л«

Фир.г

Составитель E.BiniorpaAOB

Редактор Л.Огар

Техред М.Ходанич

Заказ 6142/41 , Тираж 476Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, J ocKBa, Ж-35, Рау1иская наб. , д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор.П.Король