Способ автоматического регулирования ступени предварительного охлаждения криогенной гелиевой системы Советский патент 1982 года по МПК F25B49/00 

(54) СПОСОБ АВТО/ПАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СТУПЕНИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ КРИОГЕННОЙ ГЕЛИЕВОЙ

1

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологическими процессами криогенных систем и может быть использовано в криогенных гелиевых системах.

Известен способ автоматического регулирования ступени предварительного охлаждения криогенной гелиевой системы, основанный на стабилизации уровня жидкого азота в азотной ванне 1.

Недостатком такого способа является потеря части холода азотных температур. При увеличении расхода обратного потока гелия излишки холода полезно не используются и выводятся из установки, что приводит к потере, части холодопроизводительности и перерасходу жидкого азота.

Цель изобретения - снижение удельных энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического регулирования ступени предварительного охлаждения криогенной гелиевой системы путем стабилизации уровня жидкого азота в азотной ванне, дополнительно измеряют температуру паров азота на выходе из азотного теплообменника и температуру обратного потока гелия

СИСТЕМЫ

на выходе из гелиевого теплообменника, определяют разность этих температур, измеряют перепад давления на входе в систему и на выходе из ступени предварительного охлаждения и в зависимости от величины

5 отклонения указанной разности температур с коррекцией по величине отклонения перепада давления от заданного изменяют соотношение потоков гелия между теплообменниками.

)0 На чертеже показана принципиальная схема системы регулирования, реализуюш,ей предлагаемый способ.

Система регулирования содержит азотный теплообменник I, гелиевый теплообменник 2, азотную ванну 3, вентили 4-6 с исполнительными механизмами, датчики 7 и 8 температуры, прибор 9, измеряющий разность температур, регулятор 10, сравниваюший величину отклонения температуры с заданной, динамометр 11 с датчиками 12 и 13

20 давления, уровнемер 14, регулятор 15, поддерживаюший заданный уровень в азотной ванне.

Система работает следующим образом. Сжатый гелий из коллектора высокого давления направляют в прямой поток, который в ступени предварительного охлаждения разделяют на два потока, один из которых проходит через вентиль 4 и охлаждается парами азота в азотном теплообменнике 1 и жидким азотом в азотной ванне 3, а другой проходит через вентиль 5 и охлаждается обратным потоком гелия в гелиевом теплообменнике 2. Охладившись, потоки соединяются в один поток. При увеличении (уменьшении) расхода обратного потока гелия (из-за изменения, например, тепловой нагрузки понижается (повышается) температу ра обратного потока гелия на выходе из гелиевого теплообменника 2, прибор 9 определяет разность температур, измеренных датчиками 7 и 8, и передает сигнал в регулятор 10, который сравнивает его с заданным, и в зависимости от величины отклонения вентилями 4 и 5 с исполнительными механизмами изменяет соотношение прямых потоков так, чтобы уменьшить указанную разность температур. Например, если увеличивается обратный поток гелия, то снижается температура датчика 8 и после воздействия системы регулирования 7-10, 4 и 5 увеличивается поток через вентиль 5 и уменьшается поток через вентиль 4, тем самым излишки холода обратного потока полезно используются. При перераспределении потоков может меняться суммарное гидравлическое сопротивление ступени предварительного охлаждения. В этом случае по величине отклонения перепада давления, определяемого динамометром 11 с датчиками 12 и 13 давления, вводится коррекция в регулятор 10. В случае незначительного отклонения коррекция может быть равна нулю. Уровень жидкого азота в азотной ванне 3, измеренный уровнемером 14, стабилизируется регулятором 15 и вентилем 6. Предлагаемый способ автоматического регулирования обеспечивает снижение уделбных энергозатрат за счет полного использования холода обратного потока. Формула изобретения Способ автоматического регулирования ступени предварительного охлаждения криогенной гелиевой системы, содержашей азотный и гелиевый теплообменники, соединенные с азотной ванной, путем стабилизации уровня жидкого азота в последней, отличающийся тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат, измеряют температуру паров азота на выходе из азотного теплообменника и температуру обратного потока гелия на выходе из гелиевого теплообменника, определяют разность этих температур, дополнительно измеряют перепад давления на входе в систему и на выходе из ступени предварительного охлаждения и в зависимости от величины отклонения указанной разности температур с коррекцией по величине отклонения перепада давления от заданного изменяют соотношение потоков гелия между теплообменниками. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ№ 1274368, кл. 42 е 34, 1964.

f

KC

frlfT

I }

13