Способ автоматического управления криогенной гелиевой системой Советский патент 1982 года по МПК F25B49/00 

1

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами криогенных систем и может быть использоьано в криогенных гелиевых системах.

Известен способ автоматического управления криогенной гелиевой системой с детандером ступенью предварительного охлаждения путем изменения расхода гелия на входе в объект охлаждения f 1 3

Недостатком такого способа является потеря части холода при неоптимальном переводе установки с одного режима на другой. При обслуживании современных объектов охлаждения такие переходы могут быть частыми и длительными, поэтому удельные энергозатраты в известном способе автоматического.регулирования высоки.

Целью изобретения является снижение удельных энергозатрат на производство холода при переводе криогенной гелиевой системы с одного режима работы на другой.

Эта цель достигается тем, что измеряют температуры на входе и выходе детандерной .ступени предварительного охлаждения, сравнивают их с заданными величинами температур, и изменение расхода гелия в охлаждаемый объект ведут в зависимости от величины отклонения, по котсрому так же дополнительно изменяют расход гелия на входе в систему.

0На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы автоматического управления криогенной гелиевой системой; на фиг. 2 - график оптимального перевода криогенной гелиевой системы с одно-

15 го режима работы на другой, на котором щюдставлена траектория движения в фазовых косрдкнатах.

Способ осуществляется следующим образом.

20 . Криоагонт сжимают в компрессоре 1 и направляют в прямой поток 2, который через теплообменники 3-7 направляют на охлаждение объекта 8. Поток 2 в каждо м теплооб меннике охлаждается

обратным потоком 9. Часть прямого потока 1О отбирают на детаидер 11 и после расширения возвращают в обратный поток 9. После расширительного устройства 12 оставшаяся часть прямого по- тока расширяется до давления в объекте 8 охлаждения. Из объекта S охлаждения поток криогента направляют в обратный поток 9. Для стабилизации давления всасывания компрессора 1 используется газгольдер 13.

Автоматическое оптимальное управление переводом криозгенной гелиевой системы (КГС) с режима на режим осуществляют с помощью системы датчиков управляющего вычислительного комплекса (УВК) 14 и исполнительных механизмов (ИМ) 15.

Измеряют температуру прямого потока криоагента на входе датчиком 16 и обратного потока на.выходе датчика 11 детандерного теплообменника ,6 и в зависимости от их значений изменяют расходы гелия на входе в установку и в объект 8 охлаждения (соответственно G

и ).

Для обеспечения оптимального по быстродействию перевода КГС с режима на режим (при управлении с помощью изменения G и Q

в соответствии с известным принципом максимума Понтрягина реализуется одно из четырех возможных значений расходов G и G 2. J

оба уменьшены до минимума; оба увеличины до максимума; Q Q/i. наоборот. Минимально и максимально возможные расходы гелия определены из эксплуатационных свойств КГС и из соображений техники безопасности. При этом управление может быть непостоянным4 и расходы могут изменяться с максимальных на минимальные и наоборот.

Анализ состояния КГС и вьщачу кома на включение и переключение управлений производит УВК в соответствии с разработанной логикой.

Ниже приводится пример логики оптимального перевода КГС. Обозначим Х К.Т -(

||

,

-2.

Хр (X. , Х) - начальное состояние; X (Х .Xj.) - конечное состояние;

-. -. - показания датчиков 16 1Ь -П и 17 соответственно

Каждая точка на фазовой плоскости характеризуется двумя этими температурами, и, следовательно, ей соответствует определенное состояние КГС.

Требуется перевести КГС из состояния определяемого точкой X , в состояние, определяемое точкой X , Для определенности примем точку X за начало координат. По известным методикам можно найти три линии переключения, три траектории оптимального по быстродействию движения, ведущие в точку X .

Для КГУ их вид показан на фиг. 2. Здесь могут быть три варианта работы:

- если XQ лежит справа от линий переключений 1 и П, то Ц у Win

kv

11

и и

- и до переключения и Ця U после переключения;

-если XQ лежит слева от линий переключений 1 и П, то и , Ui переключения и U -yvniH у после переключения.

-если Хр лежит между линиями переключения П и Ш, то и и,

Ui 7 до переключения и U -уууми и после переключения, В соответствии с этой логикой УВК вьщает команды на ИМ. Как только рассогласование между текущими и заранее заданными характеризующими- новый режим работы КГС, температурами Т16 и Т17 будет меньше определенного значения (а это означает, что КГС работает в-новом искомом режиме), УКВ прекратит дальнейший перевод и перейдет на работу по стабилизации нового режима.

Система автоматического управления КГС обеспечивает оптимальную ее работу во время переходов. Система обеспечивает снижение удельных энергозатрат, сокращение времени непроизводительной работы КГС.

Формула изобретения

Способ автоматического управления криогенной гелиевой системой с детандерной ступенью предварительного охлаждения путем изменения расхода гелия на входе в объект охлаждения, отличающийся тем, что, с целью снижения удельных затрат энергии при переводе системы с одного режима на другой, измеряют температуры на входе и выходе детандерной ступени предварительного охлаждения, сравнивают их ааданными величинами температур, и иоменение расхода гепия в охлаждаемый объект ведут в зависимости от величины отклонения, по которому так же дополнительно изменяют расход гелия на входе в cиcтe.y 953 87 Источники информации, йринятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР JMo 819525, кл. F 25 В О/ОО, 1 97.9.

л(о;

h